Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Физико-химические методы анализа веществ с целью выявления наиболее удобного способа определения

Название: Физико-химические методы анализа веществ с целью выявления наиболее удобного способа определения
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат Добавлен 08:47:24 06 июля 2011 Похожие работы
Просмотров: 87 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Введение

В данной работе рассмотрены физико-химические методы анализа веществ с целью выявления наиболее удобного способа определения карбонильной группы С=О в структуре кетонов. Предметом исследования является продукт конденсации циклогексанона-2-циклогексилиденциклогексанон, и полученные на его основе гидразоны.
Для проведения исследования использованы методы ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии, хроматографии.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Карбонильная группа в кетонах. 2-циклогексилиденциклогексанон

Кетоны - органические вещества, молекулы которых содержат карбонильную группу, соединенную с двумя углеводородными радикалами. Общая формула для кетонов .
Атомы углерода и кислорода в карбонильной группе находятся в состоянии sp2-гибридизации. Углерод своими sp2-гибридными орбиталями образует 3 s-связи (одна из них - связь С–О), которые располагаются в одной плоскости под углом около 120° друг к другу. Одна из трех sp2-орбиталей кислорода участвует в s-связи С–О, две другие содержат неподеленнные электронные пары. p-Связь образована р-электронами атомов углерода и кислорода.
Связь С=О сильно полярна. Ее дипольный момент (2,6-2,8D) значительно выше, чем у связи С–О в спиртах (0,70D). Электроны кратной связи С=О, в особенности более подвижные p-электроны, смещены к электроотрицательному атому кислорода, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда. Карбонильный углерод приобретает частичный положительный заряд. Поэтому углерод подвергается атаке нуклеофильными реагентами, а кислород - электрофильными, в том числе Н+.[1]
Продукты конденсации циклогексанона (ПКЦ), именуемые промышленниками как «дианон», образуется в процессе производства капролактама, на стадиях окисления циклогексана и дегидрирования циклогексанола. Смесь тяжелых кубовых остатков этих стадий – масло ПОД (продукты окисления и дегидрирования) является крупнотоннажным отходом. Механизм и пути образования ПКЦ рассмотрены в работе [2].

Продукт конденсации циклогексанона впервые выделен Валахом в 1896г [3]. Позднее было показано, что ПКЦ представляет собой ненасыщенный кетон состава С12Н18О. Этому соединению приписывали строение 2-циклогексилиденциклогексанона.
В молекуле 2-циклогессилиденциклогексанона можно выделить два основных реакционных центра: карбонильную группу и двойную связь. Наличие этих фрагментов определяет химические свойства сопряжённого кетона.

1.2 Производные карбонильных соединений - гидразоны

Реакции карбонила обусловлены, во-первых, присутствием кратной связи, вызывающей образование продуктов присоединения, во-вторых, способностью кислорода в группе замещаться остатками: фенилгидразина с образованием гидразонов, гидроксиламина (оксимы), семикарбазида (семикарбазоны). Образование этих веществ (обыкновенно кристаллических) указывает на присутствие карбонила в исходных[1].
В химической литературе гидразоны как самостоятельный класс органических соединений обычно не рассматриваются — их чаще всего относят к производным карбонильных соединений или кислот.
Гидразоны моноалкил(или арил)гидразинов при конденсации с карбонильными соединениями образуют циклические и полимерные продукты, например:
С6Н5СНО + H2NNH2 → C6H5CH=NNH2 + Н2О
Атом кислорода замещается остатками гидразина, и при этом выделяются молекулы воды. Также протекают реакции и с кетонами.
Взаимодействие гидразинов (главным образом фенил-, 2,4-динитрофенилгидразинов и семикарбазида) с альдегидами и кетонами используют для их идентификации. Она нашла применение также в синтезе гетероциклов и алкилгидразинов.

Исследование химических свойств и реакционной способности продуктов конденсации циклических кетонов проводилось параллельно с изучением их структуры. Был получен, выделен и охарактеризован ряд соединений на основе ПКЦ, среди которых следует в первую очередь отметить продукты реакций по карбонильной группе: замещенные и незамещенные гидразоны, азины, семикарбазоны, тиосемикарбазоны и оксимы.
Для аналитического определения кетонов и их производных существует много разнообразных методик. Мы остановимся на одной из них: определение с 2, 4-динитрофенилгидразином.
Общая аналитическая методика: готовят раствор 2 мл 2% 2,4-динитрофенилгидразина в 20% уксусной кислоте. Добавляют раствор кетона в 2 мл спирта. Смесь нагревают на водяной бане в течение 15 мин., затем охлаждают. Выпавший в осадок, гидразон, перекристаллизовывают из этанола. По выходу 2,4-динитрофенилгидразона вычисляют процент карбонильных соединений.
Эта реакция относиться, вероятно, к наиболее изученным и успешно применяемым среди всех качественных реакций и методик получения производных кетонов, а также альдегидов. Почти все кетоны дают твёрдые нерастворимые динитрофенилгидразоны, поэтому необходимо проверять температуру плавления получаемых веществ, чтобы быть уверенным, что она отличается от температуры плавления самого 2,4-динитрофенилгидразина (198oС с разложением). Полученный гидразон следует перекристаллизовывать из таких растворителей, как этанол. Главное, чтобы сам растворитель не содержал активную карбонильную группу, иначе будут образовываться другие гидразоны.
По окраске гидразонов можно сделать вывод о возможной структуре определяемого вещества. Если карбонильная группа не сопряжена с другой функциональной группой, то 2,4-динитрофенилгидразоны имеют жёлтую окраску. Если же есть сопряжение с двойной углеродной связью или с бензольным кольцом, то кристаллы имеют оранжевую или оранжево-краснуюокраску, только здесь следует учитывать, что и исходный ДНФгидразин имеют подобную окраску[4].
С помощью фенилгидразина также можно определять наличие в составе определяемого вещества карбонильной группы, но образующийся фенилгидразон в некоторых количествах способен превращаться в растворе в изомерное азосоединение, и разделить продукты реакции становиться сложным.

1.3 Физико-химические методы исследования

Общее число ФХМА довольно велико. Наибольшее практическое значение среди них имеют следующие:
1) Спектральные методы;
2) Электрохимические методы;
3) Хроматографические методы.
В данной работе используются методы первой и третье группы, а именно ультрафиолетовая, инфракрасная спектроскопия и тонкослойная хроматография.
К спектральным методам анализа относят физические методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируются экспериментально в виде поглощения излучения (абсорбционные методы) или испускания(эмиссионные методы).
Важнейшей характеристикой электромагнитного излучения является его спектр – совокупность различных значений, которые может принимать данная физическая величина. Графически его можно изобразить в виде кривой, по оси абцисс которой отложена одна из величин, характеризующих энергию квантов (в методах молекулярной абсорбционной спектроскопии в УФ-области применяют длину волны, а в ИК-спектроскопии – волновые числа), а по оси ординат – интенсивность излучения, либо оптическую плотность А [5].

Для оптических спектров имеются общие законы поглощения излучения, дающие соотношение между величиной поглощения и количеством поглощающего вещества.
Закон Ламберта-Бургера-Бера связывает уменьшение интенсивности света, прошедшего через слой светопоглощающего вещества, с концентрацией вещества и толщиной слоя:
А= εcl, где
А-оптическая плотность ε - молярный коэффициент поглощения, л/моль*см с – концентрация, моль/л l – толщина стенок кюветы, см
Этот закон справедлив для любого метода абсорбционной спектроскопии. Так как связь между концентрацией и оптической плотностью прямо пропорциональна, то именно оптическая плотность является наиболее удобным аналитическим сигналом в спектроскопии. В соответствии с этим уравнением зависимость оптической плотности от концентрации графически выражается прямой, выходящей из начала координат.

1.3.1 Ультрафиолетовая спектроскопия

Метод молекулярной абсорбционной спектроскопии в УФ-области основан на измерении поглощения света. Его измеряют путём сравнения интенсивности падающего на образец света и прошедшего сквозь него. Объектом данного метода являются растворы вещества в растворителе и сам растворитель, который является раствором сравнения.
Поглощение в ближней УФ-области (400-200 нм) всегда связано с наличием ненасыщенных групп или атомов, несущих неподелённые пары электронов. Группа, которая приводит к поглощению, называется хромофором.
Электроны, окружающие ядро, занимают энергетические уровни со строго фиксированной энергией. Орбиталь считается заполненной, если она содержит два электрона с противоположными спинами. Квант излучения проходящей частоты может возбудить переход одного электрона на более высокую орбиталь, которая имеет незанятое место. Переходами такого типа и объясняются УФ-спектры.
Существенными элементами - хромофорами,- которые обуславливают наличие электронных спектров органических молекул, являются кратная связь и неподелённая электронная пара.
Теперь более подробно рассмотри интересующий нас карбонильный хромофор.
Если один или оба атома, связанные двойной связью, несут неподелённые пары электронов (С=О), то у них есть возможность для переходов n-π*(этот тип перехода классифицируют как переход с переносом электрона, так как он включают миграцию заряда), они слабые, но являются характерными для спектров насыщенных альдегидов и кетонов. Если два хромофора сопряжены, то они поглощают при более длинных волнах, чем каждый их них в отдельности.
Изолированная карбонильная группа характеризуется слабым поглощением около 300-320 нм и полосой средней интенсивности вблизи 190 нм [6,7].
Спектральные исследования 2-циклогексилиденциклогексанона показали, что в его УФ-спектре имеется максимум поглощения при λмакс=254-258 нм [8], характерный для α,β-ненасыщенных карбонильных соединений, величина экстинкции ε составляет 6500.
После детального изучения поглощения вещества в ультрафиолетовой области, было произведено отнесение максимумов поглощения на основании правила Мак-Коннелла[6]. В УФ-спектре раствора 2-циклогексилиденциклогексанона в этаноле наблюдаются интенсивная полоса поглощения при 248 нм и краевое поглощение в области 193-205 нм. При замене этанола на гексан наблюдается смещение полос поглощения: пик 248 нм претерпевает смещение на 8 нм, а плечо 193-205 нм смещается в длинноволновую область. При этом наблюдается небольшой гиперхромный эффект (повышение интенсивности поглощения). Подобное явление позволяет отнести полосу 248 нм за счет π→π* перехода сопряженной связи С=С, а коротковолновое плечо 193-205 нм за счет n→σ* перехода карбонила.
Отсутствие слабоинтенсивного длинноволнового максимума в области 300-320 нм, характерного для n→π* перехода карбонильных соединений, можно объяснить «эффектом маскировки» данной полосы несравнимо более интенсивной 248 нм с ε = 1432, что характерно для сопряженных карбонильных структур.
Поскольку поглощение у карбонила слабое и легко маскируется, то для характеристики чаще всего применяют более интенсивную полосу 2,4-динитрофенилгидразона. Характерные величины максимумов поглощения ДНФГ кетонов в СНСl3:
Величина С=О
λmax 365-368
εmax 20 000-30 000

Высокую интенсивность поглощения ДНФгидразонов можно использовать при изучении природных соединений , поскольку нерастворимый в воде гидразон часто получают в таких количествах, что выделение из него достаточного количества кетона просто становиться невозможным [6].
Для молекул в растворах максимальная величина молярного коэффициента поглощения составляет порядка 105, минимальное значение оптической плотности – 0,010. Отсюда можно сделать вывод, что минимальное значение концентрации, определяемой данным методом при толщине слоя 1 см составляют – 10-7М. Поэтому метод молекулярной абсорбционной спектроскопии относится к среднечувствительным.
Наиболее полезные для структурных исследований полосы имеют ε порядка 104. То есть чем выше значение молярного коэффициента поглощения, тем меньшие концентрации можно определять[5].

1.3.2 Инфракрасная спектроскопия

ИК-спектр представляет собой спектр поглощения в инфракрасной области 4000-400 см-1, которое появляется в процессе поглощения колебательной энергии молекулами.
При обычной температуре химические связи в любой молекуле в силу её взаимодействий с соседними молекулами испытывают колебания. Поглощение молекулами энергии ИК-излучения, которое происходит ступенчато, увеличивает амплитуду этих колебаний. Это отражается на спектре в виде пиков. В них активны те нормальные колебания, которые вызывают изменение дипольного момента молекулы. Интенсивность полосы в ИК-спектре тем больше, чем сильнее меняется дипольный момент при данном нормальном колебании. У молекулы с ионными связями интенсивность полос поглощения будет максимальной.
Молекула с N атомами должна иметь столько же степеней свободы, сколько их имеют все атомы вместе. Тогда общее число степеней свободы, которыми располагает молекула равно 3N, а оставшиеся степени свободы 3N – 6 относятся к колебательному движению. В линейных молекулах вращение происходит только совместно с определёнными колебаниями, поэтому для колебательного движения остаётся 3N – 5 степеней свободы. Таким образом, можно рассчитать количество основных пиков в спектре.
Нормальные колебания подразделяют на валентные, характеризующие движение атомов по осям связей, и деформационные, при которых изменяются валентные углы . Частоты валентных колебаний значительно выше частот деформационных. В свою очередь валентные колебания бывают симметричные и асимметричные, а деформационные – ножничные, веерные, симметричные, маятниковые плоские, крутильные неплоские, асимметричные в зависимости от направления смещения ядер[5].
Кроме основных частот в спектрах наблюдаются обертоны и составные частоты, но они проявляются в виде слабых полос. Обертоны соответствуют частотам, кратным какой-либо основной частоте, а составные частоты являются суммой или разностью двух различных фундаментальных частот. Иногда в спектрах могут проявляться интенсивные полосы, которые возникают в результате резонанса Ферми – это явление, которое наблюдается как кажущееся расщепление основной полосы, например С=О, на два пика, возникает вследствие распределение интенсивности между основной полосой и обертоном.
Подготовку твердого образца осуществляют прессованием таблетки из галогенида щелочного метала(KBr), в которой содержится тонкодисперсионный образец(около 1 мг в 300 мг). Получается почти бесцветная таблетка. Захваченная вода часто дает в спектре полосы вблизи 3400 и 1600 см-1, в остальном полученный спектр является спектром самого вещества[6,7].
ИК-спектры веществ регистрируются в виде кривых, по оси абцисс которых отложены волновые числа, а по оси ординат – пропускание Т,%.
Валентное карбонильное поглощение С=О применяется наиболее часто из всех характеристических частот групп, которые используются в работах по определению структуры соединений. Поглощение карбонила почти всегда интенсивно (ε: 300-2000) и лежит в пределах области 1820-1620 см-1. На положение и интенсивность полос поглощения С=О в первую очередь влияет структура молекулы (её геометрия, масса атомов, связанных с карбонилом и т.д.)[6]. Высокая чувствительность карбонила к изменению ближайшего окружения связана с тем, что характеристическое колебание этой группы происходит не только с растяжением связи С=О, это групповое колебание, в котором принимают весьма существенное участие прилежащие углы и связи.
В кетонах диапазон сокращается до 1775-1650 см-1, притом волновое число уменьшается с увеличением размере цикла в циклических соединениях. Например, у циклогексанона колебания карбонила лежит в области 1715см-1. При сопряжении с двойной связью полоса смещается до 1675 см-1 для α,β-ненасыщенных карбонильных соединений, при этом резко растёт её интенсивность вследствие резонанса Ферми из-за сопряжения с С=С (1650-1600см-1). Под влиянием карбонильной группы положение и интенсивность полос поглощения двойной связи также изменяются: частоты снижаются, интенсивность растёт и становиться немногим меньше интенсивности полосы карбонила[9].
В ИК-спектре 2-циклогексилиденциклогексанона обнаруживается один из основных максимумов при 1670-1680 см-1 [10,11], отвечающий α,β-ненасыщенной структуре, и при 1610-1630 см-1, соответствующий колебанию двойной связи С=С.
Колебательные спектры обладают высокой специфичностью и широко используются для идентификации веществ. Каждому веществу присущ только ему свойственный набор полос, с помощью которого можно установить структуру вещества.
Колебательную спектроскопию используют и для количественного определения органических веществ. Определение одного вещества базируется на основном законе светопоглощения закон Бугера-Ламберта-Бера. Величины молярных коэффициентов здесь не велики 103, пределы обнаружения веществ достаточно высоки 10-1-10%масс[5]

1.3.3 Тонкослойная хроматография

Хроматография – физический метод анализа, основанный на разделении веществ за счёт различных скоростей перемещения молекул. В основе хроматографических процессов лежат явления сорбции и десорбции.
Тонкослойная хроматография (ТСХ) является разновидностью жидкостной хроматографии, в которой разделение веществ происходит на открытом слое адсорбента, а подвижной фазой является жидкость.
Метод хроматографии в тонких слоях имеет ряд своих преимуществ: быстрота выполнения анализа, относительная простота метода, экономичность и универсальность. Метод используется для разделения и анализа микроколичеств веществ, качественной и количественной оценки примесей в продуктах пищевой и химической промышленности.
Хроматографический процесс в тонком слое адсорбента обеспечивается динамическим передвижением подвижной фазы (растворитель) через стационарную неподвижную фазу (адсорбент) за счёт капиллярных сил. В результате передвижения смеси элюента и исследуемых веществ происходит разделение анализируемой смеси на компоненты, основанное на различной скорости их перемещения в слое адсорбента.[12]
Основным в ТСХ является элютивный процесс независимого движения компонентов по пластине с постепенным размыванием хроматографических зон. Скорость определяется соотношением времен движения в токе элюента и удерживания за счёт сорбции. В конце процесса каждая зона проходит характерное расстояние.
Пластины для ТСХ состоят из трёх элементов: подложка (стеклянные пластины, алюминиевая фольга), слой адсорбента и связующее (гипс, крахмал, силикаты щелочных металлов). Универсальным и наиболее распространённым адсорбентом для ТСХ является силикагель.
К растворителю-элюенту предъявляют следующие требования: полная растворимость в нём всех компонентов пробы, относительная летучесть, низкое значение Rf, хорошая смачиваемость.
Для нанесения проб используют различные тонкие капилляры. Пробу наносят на стартовую линию приблизительно в 1-1,5 см от края. Пластину помещают вертикально в хроматографическую камеру, на дно которой налит элюент. В качестве камеры можно использовать любой сосуд прямоугольной или цилиндрической формы. Через некоторое время, когда элюент достаточно высоко поднимется по пластине, но не дойдет до её верхнего края, пластину вынимают и дают ей высохнуть, отметив границу, до которой поднялся растворитель.
Для проявления пластин используют следующую классификацию способов: 1) без применения химических реагентов, регистрация поглощения в области УФ и собственной флуоресценции веществ (с помощью введения в слой адсорбента индикаторов); 2) с применением химических реагентов – универсальные(концентрированные кислоты – серная, к которой можно добавить азотную кислоту или окислители(перманганат, дихромат калия), фосфорная, хлорная), специфические.
Пары йода относят к универсальным реагентам. Пластину, после просушивания, ставят в йодную камеру, в которой находиться кристаллический йод и на 1-2 минуты оставляют там. После этого на пластине появляются коричневые пятна на бледно-жёлтом фоне. Количество пятен соответствует компонентам исследуемой смеси. Если пятно одно, значит вещество чистое. [13].
В ТСХ важной характеристикой степени разделения веществ является величина Rf - отношение длины пробега вещества к длине пробега растворителя. Для того чтобы определить коэффициент удерживания Rf , нужно измерить расстояние от стартовой линии до центра пятна и до финишной линии, и подсчитать их отношение. Но Rf в ТСХ является относительной величиной и сильно зависит от условий эксперимента. Оно весьма просто характеризует положение пятна на пластине. Этот параметр не несёт никакой информации о хроматографическом процессе и о других «ограничивающих условиях», которые привели к полученному результату.
В данной работе метод тонкослойной хроматографии использовали для оценки чистоты вещества и проверки его на наличие примесей.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Синтез 2-циклогексилиденциклогексанона

Метод 1. Отщепление метилатом натрия
К 15 мл метанола СН3ОН в хорошо охлаждаемой колбе с обратным холодильником прибавили небольшими кусочками 1 г натрия. Получился мутный раствор метилата натрия. При образовании осадка его необходимо отфильтровать. К раствору добавили 3 г 2-[1-хлорциклогексил] циклогексанона, при этом раствор быстро поменял окраску на желтую. Колбу плотно закрыли пробкой и оставили на 15 часов при температуре -10° C. После этого реакционная смесь фильтруют и осадок – смесь продукта и хлорида натрия – растворяют в 10мл смеси метанол-вода 4:1, для полного растворения игольчатых кристаллов можно использовать нагревание до 30-40 °С. Теплый раствор фильтруется от хлорида натрия и охлаждается, при этом получается чистый продукт - 2-циклогексилиденциклогексанона.
NaOН+ СН3ОН→СН3ОNa+Н2
СН3ОNa+ + NaCl+ СН3ОН

Метод 2. Отщепление спиртовой щёлочью - наиболее доступный метод
В 40 мл 80 % этанола С2Н5ОН растворили при нагревании 4 г гидроксида натрия NaOН. К образовавшемуся в результате этой реакции этилату натрия добавили 10 г 2-[1-хлорциклогексил]циклогексанона. Раствор приобрёл желтоватую окраску и помутнел. После охлаждения в морозильной камере выпавший осадок отфильтровали. На фильтре были игольчатые кристаллы и осадок хлорида натрия NaCl. Для получения чистого вещества поставили перекристаллизацию в 10 мл этанола, предварительно отфильтровав не растворившийся в спирте хлорид натрия. Раствор поставили в морозильную камеру, плотно закрыв колбу пробкой. После охлаждения и фильтрации получили бесцветные игольчатые кристаллы 2-циклогексилиденциклогексанона. Выход: 35%.
NaOН+ С2Н5ОН→С2Н5ОNa+Н2О
С2Н5ОNa+ + NaCl+ С2Н5ОН

Характеристики продукта реакции - 2-циклогексилиденциклогексанона:
Тплав: 56 °С (теор. 57 °С)
ИК (таблетка KBr) (см-1):
2929 vs и 2853 s, 2656 vw, 1679 vs, 1621 s, 1442 m, 1282 s, 1213 m, 1123 m, 1066 m, 1003 m, 822 m.
УФ (в гексане): 201,3 нм, ε=3230л/моль*см ; 246,0 нм, ε=7370 л/моль*см.
ТСХ (элюент — толуол): Rf = 0,29.

2.2 Синтез 2,4-динитрофенилгидразона 2-циклогексилиденциклогексанона

Мы немного видоизменили методику, которая была приведена в литературе, для получения большего количества продукта.
В 10 мл этанола С2Н5ОН при нагревании растворили 0,3 г (0,0015 моль) 2,4 – динитрофенилгидразина. Раствор приобрёл оранжевую окраску. Добавили 10 мл 20% уксусной кислоты CH3COOH и 0,27 г(0,0015 моль) 2-циклогексилиденциклогексанона. Раствор помутнел. Смесь нагрели в течение 15 минут на водяной бани, после чего поставили в морозильную камеру. После охлаждения в растворе выпали ярко-оранжевые кристаллы. Их отфильтровали и поставили на перекристаллизацию в 5 мл этанола. Теоретическая масса продукта 0,54 г. Выход: 76%.

+Н2О
Характеристики продукта реакции - 2,4-динитрофенилгидразона 2-циклогексилиденциклогексанона:
Тплав=105 °C
ИК (таблетка KBr): 1501 m и 1517 m, 1589 s, 1616 vs, 2852 s и 2923 vs, 3110 vw, 3304 m.
УФ (в этаноле): 373 нм, ε= 16009 л/моль*см, А=0,360.
ТСХ (элюент — толуол): Rf = 0,675.

2.3 Синтез фенилгидразона 2-циклогексилиденциклогексанона

Для получения фенилгидразонов следуют методике получения 2,4-динитрофенилгидразонов.
В 10 мл этанола С2Н5ОН при нагревании растворили 0,2 г (0,0014моль) фенилгидразина с примесью соляной кислоты. Раствор приобрел жёлтую окраску. Добавили в эту смесь 0,1 г гидроксида натрия NaOН для нейтрализации НСl. Выпал осадок. Раствор отфильтровали. Провели осадок на наличие NaСl с помощью качественного реагента на хлориды нитрата серебра. Выпал белый творожистый осадок AgCl. Теперь в фильтрат добавили 10 мл 20% уксусной кислоты CH3COOH и 0,25 г (0,0014моль) 2-циклогексилиденциклогексанона. Смесь нагрели в течение 15 минут на водяной бани, после чего поставили в морозильную камеру. После охлаждения в растворе выпали оранжевые кристаллы. Их отфильтровали и поставили на перекристаллизацию в 5 мл этанола. Теоретическая масса продукта 0,371 г. Выход 54%.
+Н2О

Характеристики продукта реакции - фенилгидразона 2-циклогексилиденциклогексанона:
Тплав=62 °C
ИК (таблетка KBr): 1590 m, 1630 w, 2857 m, 2930 vs, 3326 m.
УФ (в этаноле): 325 нм, ε= 18220 л/моль*см, А=0,645.
ТСХ (элюент — толуол): Rf = 0,494.

3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Спектральные свойства 2-циклогексилиденциклогексанона и его 2,4-динитрофенилгидразона давно известны в литературе, но чтобы проверить сходимость данных, нами были тщательно изучены УФ-спектры и ИК-спектры (для идентификации вещества, определения его структуры), а также для установления чистоты индивидуальных соединений проведена тонкослойная хроматография на пластинках "Sorbfil", проявляли их с помощью паров йода, в качестве элюента использовался толуол.
После получения 2-циклогексилиденциклогексанона проверили его на содержание примесей с помощью метода тонкослойной хроматографии. На пластине отчётливо проявилось одно пятно (Rf = 0,29), что говорит о чистоте продукта реакции, отсутствии примесей.
В УФ-спектре 2-циклогексилиденциклогексанона (Приложение №1) в гексане наблюдается два максимума поглощения. Первый максимум находиться на 246,0 нм, А=0,575. По закону Ламберта-Бургера-Бера рассчитали значение молярного коэффициента поглощения: ε=7 370 л/моль*см. Это поглощение электронного перехода π→π*. Второй максимум, это краевое поглощение, приходиться на 201,3 нм, значение оптической плотности А=0,252, ε=3230л/моль*см. Это коротковолновое плечо относят к переходу карбонила n→σ*. Максимум поглощения, соответствующий n→π* электронному переходу, не удалось обнаружить в районе λ=320-330 нм. Это связано с "эффектом маскировки" более сильной полосой 240 нм.
В ИК-спектре 2-циклогексилиденциклогексанона (Приложение №4) наблюдаются следующие основные характеристические полосы (отнесение производилось с помощью справочников по ИК-спектроскопии [14,15]) :
υ, см-1 (таблетка KBr) Отнесение
2929, vs st C-H при алифатической CH2
2853, s st C-H при алифатической CH2

2656, vw комбинационное колебание C-H в 6-членном цикле
1679, vs st C=O, сопряженное с двойной связью
1621, s st C=C, рост интенсивности за счет резонанса Ферми при сопряжении с карбонильной группой
1442, m δ C-H при насыщенном фрагменте CH2

Следует обратить особое внимание на полосы поглощения st C=O и st C=C, которые подвержены взаимному влиянию друг другу. Полоса карбонила, которая обычно в кетонах находиться в районе 1715 см-1, смещена на 1679см-1, что вызвано сопряжением с двойной связью, полоса которой, в свою очередь, имеет более высокую интенсивность из-за резонанса Ферми при сопряжении с карбонильной группой.
После получения гидразонов 2-циклогексилиденциклогексанона проверили их на наличие примесей с помощью ТСХ. На пластине отчётливо проявилось по одному пятну пятно (Rf =0,675- для ДНФгидразона и Rf = 0,494 – для фенилгидразона), что говорит о чистоте полученных продуктов.
Трудность получения фенилгидразона заключается в том, что фенилгидразин менее активен в реакциях с сопряженной карбонильной группой, а необходимая для катализа кислота также ускоряет реакцию конденсации кетона. Если проводить реакцию с PhNHNH2•HCl, выделяющаяся соляная кислота приводит к быстрому изменению окраски раствора на темно-фиолетовую, при этом образование фенилгидразона не происходит.
В УФ-спектрах гидразонов (Прилложения№2 и Приложение №3) присутствуют следующие максимумы поглощения:

Соединение УФ-спектроскопия Тплав, °C
Растворитель λмакс, нм А ε, л/моль*см
2,4-динитрофенилгидразон этанол 373 0,360 16009 105
фенилгидразон этанол 325 0,645 18220 62

Следует отметить, что полученные нами данные немного не соответствуют литературным - λmax =365-368 нм, а εmax =20 000-30 000 л/моль*см (в СНСl3). Возможно, это связано с тем, что мы использовали другой растворитель – этанол (нижняя граница пропускания – 210 нм, а у СНСl3 – 245 нм), а также из-за сопряжении карбонила в кетоне с двойной углеродной связью, из-за чего вполне возможно смещения максимума поглощения.
В ИК-спектре 2,4-динитрофенилгидразона 2-циклогексилиденциклогексанона (Приложение №5) наблюдаются следующие основные характеристические полосы:
υ, см-1 (таблетка KBr) Отнесение
832 δ N-H
1501, m st as NO2
1517, m st as NO2
1589, s st C=С
1616, vs st C=N
2852, s st C-H при алифатической CH2
2923, vs st C-H при алифатической CH2
3110, vw st ar С-H в бензольном кольце
3304, m st N-H

В ИК-спектре фенилгидразона 2-циклогексилиденциклогексанона (Приложение №6) присутствуют :
υ, см-1 (таблетка KBr) отнесение
1590, m st C=N
1630, w st C=С
2857, m st C-H при алифатической CH2
2930, vs st C-H при алифатической CH2
3326, m st N-H

На основании ИК-спектров можно говорить о том, что структура полученных нами соединений полностью подтверждается.

4 ВЫВОДЫ

Экспериментально получен 2-циклогесилиденциклогексанон, на его основе синтезированы 2,4-динитрофенилгидразон, фенилгидразон, которые проверены на индивидуальность с помощью тонкослойной хроматографии и идентифицированы УФ- и ИК-спектроскопией.
Для качественного определения карбонильной группы С=О наиболее подходит метод инфракрасной спектроскопии, так как, во-первых, поглощение карбонила почти всегда интенсивно и для кетонов лежит в области 1775-1650 см-1, во-вторых, для этого метода нет необходимости переводить твёрдое вещество в раствор, в-третьих, не требуется больших количеств продукта. Но величины молярных коэффициентов здесь не велики (≈103), поэтому для количественного определения следует использовать ультрафиолетовую спектроскопию. Этот метод удобен тем, что максимальная величина молярного коэффициента поглощения составляет порядка 105, а минимальное значение определяемой концентрации вещества при толщине слоя 1 см составляют -10-7 М. Чем выше значение молярного коэффициента поглощения, тем меньшие концентрации можно определять.
Изолированная карбонильная группа характеризуется слабым поглощением около 300-320 нм, характерного для n→π* перехода карбонильных соединений, и полосой средней интенсивности вблизи 190 нм.
Но часто наблюдается отсутствие слабоинтенсивного максимума в области 300-320 нм и это можно объяснить «эффектом маскировки» данной полосы несравнимо более интенсивной. Поэтому для определения карбонильной группы наиболее целесообразно использовать интенсивную полосу поглощения гидразонов исследуемых кетонов на промежутке 320-375 нм со значениями экстинкции 15 000-20 000 л/моль*см.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Интернет-ресурс: http://www.xumuk.ru
2. Овчинников В. И., Ручинский В. Р. Производство капролактама. М.: Химия. 1977.
3. Хюккель В. // Теоретические основы органической химии. Т. 2. Л.: ОНТИ ГОСХИМИЗДАТ. 1934.
4. Шрайнер Р. Идентификация органических соединений. - Пер. с англ. – М.: Мир, 1983. – 704с., ил.
5. Золотов Ю.А. Основы аналитической химии. Т2. – М.: Высш. шк.;2002. – 494с., ил.
6. Бранд Дж., Эглинтон Г. Применение спектроскопии в органической химии. – М.: Мир, 1967.
7. Браун Д., Флойд А., Сейнзбери М. Спектроскопия органических веществ : Пер. с англ. М.: Мир, 1992. – 300 с., ил.
8. Ганина В.И., Ивчер Т.С., Померанцева Э.Г., Переплётчикова Е.М., Зильберман Е.Н. // Заводская лаборатория. 1964. – т.XXX, №5. – с.541-542.
9. Казицына Л.А. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в орг.химии.- М., Высш.шк, 1971. – 264 с, ил.
10. Wenkert E., Bhattacharya S.K., Wilson E.M. // J. Chem. Soc. 1964. – 5617.
11. Hozak M., Munk P. // Collect. Czechosl. Chem. Comm. 1959 – 24. – P. 3024.
12. Кибардин С.А. Тонкослойная хроматография в орг. Химии. – М.: Химия, 1978. – 128с., ил.
13. Сакодынский и др. Аналитическая хроматография. – М.: Химия, 1993. – 464с., ил.
14. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений.Таблицы спектральных данных. – Пер. с англ. – М.: Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. – 438 с.: ил.
15. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. – Пер. с англ. – М.: Мир, 1965.

ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение №1:
УФ-спектр 2-циклогексилиденциклогексанона

Приложение №2:
УФ-спектр фенилгидразона 2-циклогесилиденциклогексанона


тут правда без графиков

Приложение №3:
УФ-спектр 2,4- динитрофенилгидразона 2-циклогесилиденциклогексанона


Приложение №4
ИК-спектр 2-циклогексилиденциклогексанона
Приложение №5
ИК-спектр фенилгидразона 2-циклогесилиденциклогексанона
Приложение №6
ИК-спектр 2,4- динитрофенилгидразона 2-циклогесилиденциклогексанона
Последние приложения представлены далее в виде отдельных вкладок.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений08:02:00 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
11:34:23 29 ноября 2015

Работы, похожие на Реферат: Физико-химические методы анализа веществ с целью выявления наиболее удобного способа определения

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(151310)
Комментарии (1844)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru