Краткий алгоритм объединения данных и ключевые признаки:
1) Определите молекулярную массу и формулу по MS (HRMS): найдите молекулярный ион $M^{+}$ и изотопные пики (см. пункт 3).
2) Вычислите степень ненасыщенности (DBE) по формуле: $\text{DBE}=C-\frac{H+X}{2}+\frac{N}{2}+1$, где $X$ — число галогенов. Это даёт число колец+кратных связей.
3) IR — назначьте основные функциональные группы по характерным полосам:
- карбонил (C=O): $1715{\text{см}}^{-1}$ (кетон/альдегид/эфир/амид — см. сдвиги),
- карбоксильная О–Н: широкая полоса $2500\text{–}3300{\text{см}}^{-1}$, фенольная О–Н: $3200\text{–}3600{\text{см}}^{-1}$,
- алкен C=C: $1620\text{–}1680{\text{см}}^{-1}$,
- алкин C≡C / нитрил C≡N: $2100\text{–}2260{\text{см}}^{-1}$,
- амин N–H: $3300\text{–}3500{\text{см}}^{-1}$ (списки/пики),
- сложные случаи (конъюгация, водородные связи) меняют частоты и ширину.
4) MS — диагностические признаки:
- HRMS даёт точную формулу; сравните с DBE.
- азотное правило: если масса молекулярного иона нечетная, число атомов N нечётно.
- изотопные шаблоны: хлор ($M+2$ ≈ $\frac{1}{3}$ от $M$), бром ($M+2$ ≈ $M$), сера даёт слабый $M+2$.
- характерные фрагменты/нейтральные потери: потеря ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$ (масса $18$), $\mathrm{CO}$ ($28$), $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ ($44$), метильная группа ($15$), этильная ($29$), маклафферти-реарранжмент для кетонов/эфиров — учитывайте.
5) ^1H NMR — ключевые признаки: химические сдвиги и интегралы:
- альдегидный протон: $9\text{–}10\text{ppm}$ (синглет),
- карбоксильный H: $10\text{–}12\text{ppm}$ (широкая), фенольный: $4\text{–}12\text{ppm}$ (зависит от H‑связей),
- ароматические: $6.5\text{–}8.5\text{ppm}$ (узнайте число протонов и паттерн: мультиплеты, орто/мета coupling),
- алкенические: $4.5\text{–}6.5\text{ppm}$; J‑значения: транс $12\text{–}18\text{Hz}$, цис $6\text{–}12\text{Hz}$, орто в арене $\sim 7\text{–}9\text{Hz}$, мета малые $\sim 1\text{–}3\text{Hz}$.
- алкильные протоны: $0.5\text{–}3\text{ppm}$, бензильные/алициклические рядом с электроноакцептором сдвигаются вниз. Интеграция даёт числа протонов в фрагментах.
- обменяемые протоны (OH, NH): исчезают при D2O.
6) ^13C NMR и DEPT:
- карбонилы: $160\text{–}220\text{ppm}$ (амиды/карбоновые кислоты/эфиры/кетоны различаются по сдвигам),
- ароматические/алкенные: $100\text{–}160\text{ppm}$, sp карбон (алкины) $70\text{–}90\text{ppm}$, sp3: $0\text{–}70\text{ppm}$, кислородсодержащие sp3 (C–O): $50\text{–}90\text{ppm}$. DEPT различает CH/CH2/CH3; отсутствие сигнала = кватернарный C.
7) 2D NMR — сборка скелета:
- COSY: соединяет спиновые системы (соседние H), показывает фрагменты.
- HSQC: связывает каждый протон с его непосредственным углеродом (1J_CH).
- HMBC: ключевой для связи фрагментов через 2–3 связи (соединяет разные куски молекулы).
- NOESY/ROESY: пространственные контакты → конформация/стереохимия.
8) Соберите структуру:
- сопоставьте число и тип функциональных групп (IR, NMR), суммируйте атомы по формуле (HRMS), убедитесь в согласии с DBE;
- используйте COSY/HSQC/HMBC для построения фрагментов и их последовательного соединения;
- проверяйте предполагаемые фрагменты через характерные фрагменты MS (и MS/MS).
9) Контроль и уточнение: смоделируйте/прогнозируйте спектры для кандидатов, сравните; при необходимости закажите дополнительные эксперименты: HRMS/MS, 1D селективный NOE, защита/производные (дериватизация), измерение при разных растворителях/температурах.
Краткий чек-лист ключевых признаков (быстро):
- Молекулярная масса/формула (HRMS) + DBE $\Rightarrow$ базовое ограничение структуры.
- IR: присутствие/отсутствие C=O, OH, NH, C≡N/C≡C.
- ^1H NMR: интеграл (кол-во H), химсдвиг (тип H), мультиплетность и J (связи/геометрия).
- ^13C+DEPT: число и тип C (кватерн., CH, CH2, CH3).
- 2D NMR (HSQC/HMBC/COSY): соединяют и подтверждают фрагменты.
- MS (изотопы, фрагменты): подтверждают наличие галогенов/серы и фрагменты скелета.
Этого набора обычно достаточно, чтобы построить и обосновать структуру; при противоречиях — дополнить HRMS/MS и 2D‑NMR.