МЕТОДЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Серия монографий под ред. А. Вайсбергера, т. XI
УСТАНОВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
ФИЗИЧЕСКИМИ И ХИМИЧЕСКИМИ
МЕТОДАМИ
ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО
под ред. проф. Я. М. Варшавского
и проф. И. Ф. Луценко
КНИГА I
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ»
Москва • 1967

TECHNIQUE OF ORGANIC CHEMISTRY
Volume XI
Editor: Arnold Weissberger
Research Laboratories, Eastman Kodak Company,
Rochester, N. Y.
ELUCIDATION OF STRUCTURES BY
PHYSICAL AND CHEMICAL METHODS
In two parts — Part ONE
Edited by
[K. W. BENTLEY
1963
INTERSCIENCE PUBLISHERS
a division of John Wiley a. Sons. New York — London

УДК 547.02:541.61
У79
Установление структуры органических соединений
химическими методами, книга I
Настоящая монография посвящена одной из
важнейших проблем современной органической химии —
выяснению строения синтезированных или
выделенных из природных объектов сложных органических
соединений.
В книге I рассмотрены в основном физические
методы исследования. Первая глава является как бы
вводной, она посвящена выделению, очистке и
предварительным исследованиям изучаемых вегцеств.
В седьмой главе рассматриваются возможные пути
биогенеза.
В книге II подробно рассмотрены химические
методы решения структурных задач — защита
различных функциональных групп, их восстановление,
специфическая деструкция, пути направленного
расщепления молекул исследуемых соединений. Две
последние главы посвящены проблемам
стереохимии и молекулярным перегруппировкам
органических соединений.
532 стр., 81 табл., 1471 библ. ее.
2-5-3
35—35а—67

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ I
Стр,
Предисловие к серии монографий 10
Предисловие редактора XI тома 11
Предисловие редакторов русского издания 13
Глава 1
Выделение, очистка и предварительные наблюдения
К. Г. Овертон
I. Введение 15
II. Экстракция и выделение чистых соединений 16
III. Гомогенность и чистота 17
1. Методы очистки 18
Фракционная кристаллизация, перегонка, сублимация ... 18
Хроматография 18
Многократное противоточное распределение 24
Электрофорез и ионофорез 26
Зонная плавка 27
2. Определение физических свойств, обычно используемых для
характеристики органических соединений 28
Определение температур плавления и кипения, плотности и
показателя преломления 28
Оптические свойства 28
Ультрафиолетовая и инфракрасная спектроскопия. Методы
комбинационного рассеяния и ЯМР. Мас-спектрометрия ... 28
Порошковая рентгенография 29
3. Определение гомогенности 29
4. Установление идентичности соединений 30
5. Критерии гомогенности для высокомолекулярных соединений 31
IV. Количественный элементарный и функциональный микроанализ.
Определение молекулярного веса 31
1. Приготовление образцов для анализа 33
2. Количественное микроопределение элементов 34
3. Методы изотопного анализа 36
4. Количественное микроопределение функциональных групп 37
Определение подвижного водорода 37
Определение О- и S-алкильных групп 40
Определение N-алкильных групп 41
Определение С-алкильных групп 42

6
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Определение О- и N-ацильных групп 43
Определение олефиновых двойных связей 44
Определение карбонильных групп 44
Титриметрическое определение карбоновых кислот, сложных
эфиров, лактонов и ангидридов 45
5. Определение молекулярного веса 45
Низкомолекулярные соединения 46
Высокомолекулярные соединения 48
V. Цветные реакции 51
Цветные реакции на стероиды и тритерпеноиды 61
Цветные реакции на углеводы 66
Реакции на алкалоиды 66
Литература 71
Глава 2
Применение ультрафиолетовой спектроскопии
Дж. К. Д. Бренд и А. И. Скотт
I. Основные понятия и определения 81
II. Экспериментальные методы 85
III. Хромофоры 88
1. Поглощение, обусловленное неподеленными парами
электронов 89
2. Поглощение этиленового хромофора. Диены и нолиены ... 91
3. Поглощение карбонильных соединений и их производных . . 98
4. Поглощение ароматических систем 108
IV. Применение 114
1. Определение общей молекулярной структуры протяженных
хромофорных систем 114
2. Исследование деталей строения 125
3. Интерпретация сложных спектров (два и более хромофоров) 134
4. Изучение взаимодействия хромофоров 141
5. Применение спектральных данных при изучении природных
соединений 148
Контроль за ходом реакций 148
Цветные реакции 149
Определение молекулярного веса 150
Литература 151
Глава 3
Применение инфракрасной спектроскопии
А. Р. Г. Коул
I. Введение 158
П. Аппаратура. Способы приготовления образцов. Спектральные
измерения 159
1. Спектрометры 159
2. Способы приготовления образцов 161
III. Применение .' 165
1. Общие замечания 165
2. Характеристика и сравнение соединений 167

СОДЕРЖАНИЕ 7
Стр.
3. Структурный анализ 169
Поглощение О—Н 171
Поглощение N—Н 179
Поглощение С—Н 180
Поглощение ацетиленовой группировки 185
Карбонильное поглощение 186
Поглощение С=С (этиленовой связи) 193
Поглощение С—О 198
IV. Заключение 200
Литература 200
Глава 4
Применение спектроскопии ядерного магнитного резонанса
Дж. Б. Cm озере
I. Введение 204
П. Метод 206
1. Основные принципы 206
Химический сдвиг 207
Спин-спиновые взаимодействия 210
2. Техника эксперимента 211
Образец 211
Сигнал и его измерение 213
Спектр 216
Ш. Применение 220
1. Корреляция химических сдвигов с молекулярной структурой 222
Протоны метильных групп 222
Протоны метиленовых групп 231
Протоны метинных групп 237
Протоны олефиновых группировок 239
Протоны ацетиленовых группировок 240
Протоны альдегидных групп 240
Протоны ароматических систем 241
Протоны, связанные с кислородом 243
Протоны, связанные с азотом 244
Протоны, связанные с серой 246
Карта сдвигов 246
2. Корреляция между тонкой структурой спектров ЯМР и
молекулярной структурой 246
Простые спин-спиновые взаимодействия 249
Сложные сшш-спиновые взаимодействия 251
3. Использование данных ЯМР при проверке и установлении
структуры 255
Применение ЯМР для решения стереохимнческих проблем 257
Молекулярные структуры 264
Литература 293

8
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Глава 5
Применение масс-спектрометрии
К. Биманн
I. Введение 300
II. Общие соображения 301
Давление пара исследуемого вещества 302
Необходимое количество вещества 304
Физическое состояние образца 305
Чистота вещества 306
Диапазон массовых чисел спектрометра 307
Разрешающая способность спектрометра 308
III. Происхождение и интерпретация масс-спектров 309
1. Ионизация молекулы 309
2. Диссоциация молекулярного иона 310
3. Определение молекулярного веса 312
4. Исследование осколков 315
5. Масс-спектрометрия изомеров 323
6. Изучение метастабильных пиков 325
7. Значение природных изотопов 326
8. Масс-спектрометрия соединений, меченных изотопами . . . 329
9. Проявление в спектре двухзарядных ионов 331
10. Исследование смесей 332
11. Установление идентичности двух соединении 333
12. Масс-спектрометрия высокого разрешения 333
13. Общие замечания относительно интерпретации спектров . . 334
IV. Примеры использования масс-спектров при установлении
структуры соединений 336
V. Заключение 363
Литература 365
Глава 6
Константы диссоциации, оптическая активность
и другие физические характеристики
Дж. Р. Кинг
I. Константы диссоциации 367
1. Общие вопросы и теория 367
2. Измерения 370
3. Влияние внешних факторов 373
4. Значения p/fK различных функциональных групп и их
изменение в зависимости от структуры 375
5. Применение 409
Открытие функциональных групп 409
Исследование структурных особенностей 411
Стереохимические исследования 415
II. Оптическая активность 420
1. Определения и терминология 421
2. Измерения 424
3. Дисперсия оптического вращения 426
Кривые с эффектом Коттона 426
Плавные кривые 433
Применение 433
4. Измерение оптического вращения при монохроматическом
излучении 446

СОДЕРЖАНИЕ
9
Стр.
III. Другие физические методы 452
1. Метод комбинационного рассеяния света 452
2. Измерение дипольных моментов 453
3. Полярография 453
4. Другие физические методы 453
Литература 454
Г л а в а 7
Применение биогенетических представлений
при структурных исследованиях
9. Лот
I. Введение 468
II. Ацетатная гипотеза 471
III. Изопреновые правила 480
IV. Биогенетические гипотезы, относящиеся к алкалоидам .... 493
V. Заключение 510
Литература 510
Предметный указатель 514
СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ II
Глава 8. Определение и защита простых функциональных групп
Глава 9. Применение реакций восстановлении и гидрирования
для выяснения строения природных соединений
Глава 10. Дегидрирование
Глава 11. Перегонка с цинковой пылью
Глава 12. Щелочное плавление и некоторые аналогичные процессы
Глава 13. Разрыв связи углерод — кислород. Деградация
полисахаридов
Глава 14. Разрыв связей углерод — азот и углерод — кислород
Глава IS. Гидролитическое расщепление белков и полипептидов
Глава 16. Расщепление ординарной углерод-углеродной связи
Глава 17. Расщепление двойной углерод-углеродной связи
Глава 18. Деградация боковых цепей и соединений с длинной
цепью
Глава 19. Выяснение стереохимии природных соединений с
помощью химических методов
Глава 20. Молевулярные перегруппировки

ПРЕДИСЛОВИЕ К СЕРИИ МОНОГРАФИЙ
В органической химии для синтеза, выделения и очистки
соединений, а также для определения их физических свойств всегда
использовались разнообразные технические методы и приемы.
От правильного выбора и умелого применения этих методов и
приемов, которые с развитием науки становятся все более
многочисленными и подчас весьма сложными, во многом зависит успех работы
химика-органика.
Настоящая серия посвящена всестороннему описанию
различных методов, используемых в лаборатории при исследовании
органических соединений. При изложении каждого метода, как
правило, дается краткое теоретическое обоснование, затем следует
описание самого метода, разбираются его достоинства и
указываются границы применимости. Среди многочисленных
литературных ссылок имеются указания также на исследования в области
химической технологии, которые могут помочь в понимании
проблем, возникающих при переходе к крупномасштабным работам.
Мы надеемся, что данная серия монографий будет
способствовать лучшему пониманию и более рациональному и эффективному
применению соответствующих методов.
Серия, естественно, не может претендовать на полноту и
исчерпывающее изложение, но авторы и редактор надеются, что она
поможет исследователям, занятым в области органической химии,
в их трудной и кропотливой работе.
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
ИСТМЕН КОДАК КОМПАНИ.
РОЧЕСТЕР, НЬЮ-ЙОРК.
А. Вайсбергер

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА XI ТОМА
Установление структуры неизвестных соединений и синтез
соединений заданного строения являются важнейшими
проблемами, стоящими перед органической химией.
Синтез соединений сложного строения подобен составлению
картинки-загадки, отдельные части которой складываются по
определенным правилам, возникающим в процессе составления.
Выяснение правил и путей образования связей между этими
частями и введения различных функциональных групп занимают
основную часть работы. Желаемым заключительным аккордом
исследования всегда является изящный синтез исходного сложного
соединения, но сформулировать общие направления этой работы
бывает очень трудно.
Аналогичные положения применимы и к установлению
структуры неизвестного вещества, но здесь исходные соединения служат
скорее отправной точкой, нежели конечной целью исследования.
Определенное заключение о структуре неизвестного
соединения можно сделать на основании изучения, особенно
физическими методами, недеградированной молекулы, знания
природного источника соединения или соображений относительно путей
его образования. Поэтому установление структуры само по себе
дает иногда более исчерпывающие представления о соединении,
чем многоступенчатый синтез.
Методы деградации, используемые при установлении
структуры соединений, освещены в обзорной литературе недостаточно
полно. Предлагаемый вниманию читателя XI том серии
«Физические методы органической химии» призван, хотя бы частично,
заполнить этот пробел и наметить основные пути
исследования структур неизвестных синтетических или природных
органических веществ.
Работа химика-органика начинается с установления
индивидуальности анализируемого соединения, и глава 1 посвящена именно
этому кругу вопросов, а также другим вопросам, разрешаемым

12 ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА XI ТОМА
с помощью аналитических методов. Это сделано очень кратко,
поскольку том III настоящей серии специально посвящен методам
выделения и очистки органических соединений. Точно так же при
рассмотрении различных физических методов исследования,
изложенных в главах 2—6, учитывается их освещение в других томах
данной серии.
Определенную помощь при установлении структуры
природных соединений могут оказать схемы их биогенеза, которые
рассматриваются в главе 7.
Главы 8—18 посвящены различным методам деградации
соединений. Вопросы, связанные с определением стереохимии
соединений, изложены в главе 19. В главе 20 очень кратко описаны
различные молекулярные перегруппировки.
Мы выражаем глубокую благодарность докт. А. Берчу, докт.
А. Кемпу и докт. А. Виткопу за помощь в составлении этого тома.
ЭДИНБУРГ, ШОТЛАНДИЯ.
К. В. Бентли

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРОВ РУССКОГО ИЗДАНИЯ
Наиболее трудной проблемой, с которой постоянно приходится
сталкиваться в органической химии, является выделение
исследуемых соединений в возможно более чистом виде и определение их
молекулярной структуры. Решение этой проблемы является, как
правило, необходимым этапом на пути к конечной и главной цели
химика-органика — к синтезу веществ с заданной структурой
и заданными свойствами. Задача оказывается особенно трудной
в тех случаях (весьма характерных для современной
органической химии), когда исследуемые вещества обладают сложным
строением и незначительные детали структуры их молекул,
включая взаимное пространственное расположение функциональных
групп, оказывают существенное, а иногда и определяющее
влияние на свойства этих веществ. Успех исследователя зависит
при этом от того, насколько подходящими окажутся
выбранные им методы выделения, идентификации и установления
химической структуры, а также насколько умело он использует
имеющиеся в его распоряжении физические приборы.
Авторы монографии «Установление структуры органических
соединений физическими и химическими методами»,
предлагаемой вниманию советского читателя, поставили перед собой задачу
обстоятельно рассмотреть те реальные возможности, которыми
располагает в настоящее время химик-органик для решения
указанной выше проблемы. Книга вышла в США под редакцией
К. Бентли и является одиннадцатым томом широко известной
многотомной серии монографий «Физические методы органической
химии», издаваемой в течение многих лет под общей редакцией
крупного специалиста в области использования физических
методов в органической химии Арнольда Вайсбергера. Большинство
книг этой серии переведено на русский язык и хорошо известно
советскому читателю.
Отличительной особенностью предлагаемой монографии, так же
как и многих других книг серии А. Вайсбергера, является фунда-

14 ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРОВ РУССКОГО ИЗДАНИЯ
ментальность изложения, широта охвата материала и глубокий
учет тенденций развития современной органической химии,
характеризующихся непрерывным усложнением объектов
исследования, привлечением все более разнообразных химических и
физических методов, совершенствованием аппаратуры, а также
возрастающей необходимостью в микрометодах, позволяющих
работать с очень малыми количествами труднодоступных веществ
природного происхождения.
Монография состоит из 20 глав, авторы которых — крупные
специалисты в соответствующих областях. Весь материал
монографии в русском переводе распределен по двум книгам. Книга I
включает 7 глав, посвященных в основном физическим методам.
Во вторую книгу входит 13 глав, посвященных химическим
методам.
Ценность этой монографии состоит в том, что она заполняет
существенный пробел в химической литературе. В монографии
критически рассмотрен и обобщен огромный экспериментальный
материал, охватывающий содержание около 5000 статей, обзоров
и монографий, посвященных различным аспектам проблемы
установления структуры сложных органических соединений с
использованием современных физических и химических методов.
Поэтому мы надеемся, что появление русского перевода монографии
будет с интересом встречено советскими химиками и принесет
им реальную пользу.
Перевод книги осуществлен кандидатами химических наук
Л. О. Апельбаумом (главы 4, 5, И, 12, 13, 14, 16, 17, 18), Э. И. Бу-
довским (глава 1), М. Я. Карпейским (главы 2, 3, 8, 9, 10, 15),
Э. А. Мистрюковым (глава 6) и В. А. Смитом (главы 7, 19, 20).
Я. М. Варшавский
И. Ф. Луценко

Глава 1
ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА
И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
К. Г. ОБЕРТОН
I. ВВЕДЕНИЕ
Задача настоящей главы — дать обзор методов и приемов
синтеза и расщепления, которые могут оказаться полезными при
решении различных проблем химии природных соединений.
Рассмотрены методы выделения и очистки, а также критерии
гомогенности. Затем следует сводка аналитических методов определения
состава и наиболее важных функциональных групп. Заключения
о структуре природных соединений основываются обычно на
сравнении идентичности продуктов их расщепления (или синтеза с их
участием) с заведомыми образцами. Поэтому в главу включен
раздел, в котором рассматриваются методы доказательства
идентичности соединений.
При изучении природных соединений широко используются
цветные реакции, разумное применение которых может дать основу
для предварительных заключений о дальнейших физических и
химических исследованиях. Сведения о цветных реакциях
разбросаны по литературным источникам, и, по-видимому, сводка
наиболее широко применяемых реакций, приведенная в конце главы,
будет весьма полезна.
В кратком обзоре должна быть охвачена огромная область,
поэтому при отборе материала пришлось строго следовать
некоторым определенным принципам. Поскольку большая часть
материала имеется в книгах и текущих обзорах, в этой главе мы
ограничились изложением положений, на которых основаны наиболее
употребительные методы. Там, где это возможно, рассмотрены
пределы применимости методов и их ограничения. За
подробностями читатель отсылается к монографиям и обзорным статьям.
Автор отдает себе отчет в том, что даже в пределах этих
ограничений ему вряд ли удалось охватить все действительно необходимое.
Однако он надеется, что снабдил химиков, исследующих
природные соединения, сводкой наиболее важных вспомогательных
методов и указаниями, руководствуясь которыми легко найти
интересующие детали.

16 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
II. ЭКСТРАКЦИЯ И ВЫДЕЛЕНИЕ ЧИСТЫХ СОЕДИНЕНИИ
Экстракция растительных (и животных) тканей может быть
осуществлена двумя путями. Первый путь — экстракция всех
компонентов растения и последующее разделение экстракта на чистые
индивидуальные вещества, используемые для дальнейших
исследований. Второй путь — избирательная экстракция отдельных
соединений или классов соединений. В одних случаях задачей
может быть выделение в чистом виде активного начала из
фармакологически активного растения или экстракта. В других случаях,
если предварительные опыты по выделению или простейшие пробы
показывают, что растение содержит новые и химически
интересные компоненты, то это само по себе может послужить стимулом
для детальных исследований. Более общим подходом, все чаще
привлекающим в последнее время внимание химиков,
исследующих природные соединения, является стремление выделить
не отдельное вещество, но группу биогенетически связанных
соединений или серию веществ, последовательно
образующихся в процессе биогенеза или являющихся конечными
продуктами превращений одного биогенетического
предшественника.
Такой подход обычно приводит к заметному упорядочению
и повышению гомогенности выделяемых соединений, что хорошо
известно для терпеноидов, стероидов и различных классов
алкалоидов.
Для выделения компонентов из неизвестного ранее растения
проводят экстрагирование серией растворителей с повышающейся
полярностью. При использовании сухих тканей этому может
предшествовать возгонка или перегонка с паром с последующей
экстракцией серией растворителей в следующем порядке: петролейный
эфир (низкокипящая фракция), эфир, хлороформ, этанол (или
80%-ный водный этанол), вода (последовательно — холодная,
теплая, подкисленная или подщелоченная). Если экстракции
подвергают свежий растительный материал, то несмешивающиеся
с водой растворители неприменимы. В этом случае первым
применяют спирт, теряя при этом возможность определить жировые
вещества, обычно удаляемые низкокипящей фракцией петролей-
ного эфира. Следует напомнить, что природа выделяемого
вещества может зависеть от предыдущей обработки растения (после
сбора) и, в частности, от метода экстракции. Экстрагируемый
материал может оказаться артефактом, образовавшимся,
например, за счет гликолитических или окислительных изменений,
идущих в исходном сырье. Так, например, если необходимо выделить
тритерпеноид или стероидный агликон, то не требуется никаких
предосторожностей; при выделении же гликозидов необходимо

III. ГОМОГЕННОСТЬ И ЧИСТОТА
17
принимать специальные меры для предотвращения действия глико-
литических ферментов, которые могут присутствовать в растении.
Дальнейшее фракционирование полученного экстракта должно
планироваться в соответствии с требованиями исследования и
с учетом свойств экстрагируемых веществ. За исключением тех
случаев, когда индивидуальное вещество может быть выделено
кристаллизацией, перегонкой или сублимацией, главное место при
фракционировании занимают различные варианты хроматогра-
фических и электрофоретических методов, а также метод противо-
точного распределения.
Подробные сведения о методах выделения и очистки
применительно к различным классам природных соединений приведены
в ряде книг. Достаточно полной в этом отношении является
монография Пич и Трэси [1]. Детальные сводки по хроматографии
природных соединений по группам даны Э. Леде pep и М. Ледерер
[2] и Блок, Дуррум и Цвейгом [3]. Обстоятельные обзоры по
методам выделения разнообразных веществ из растительных и
животных объектов содержатся в серии монографий «Успехи химии
органических природных соединений» [4].
III. ГОМОГЕННОСТЬ И ЧИСТОТА
Перед использованием выделенного и освобожденного от
примесей вещества для дальнейших исследований рекомендуется
убедиться в его гомогенности *. Во всяком случае перед началом
исследований необходимо удостовериться, что вещество получено
настолько гомогенным, насколько это позволяют использованные
в данном случае методы выделения и очистки.
Рассмотрим далее вопрос о критериях гомогенности — «как мы
узнаем, что вещество чистое?». Гомогенность может быть оценена
методами, обычно используемыми для разделения, такими, как
хроматография и электрофорез. Этими же методами часто
доказывают идентичность двух веществ. Выяснение структуры
соединений с помощью деструктивных или синтетических методов также
обычно завершается сравнением идентичности образцов путем их
хроматографирования или электрофореза.
Ниже рассматриваются в основном методы очистки; некоторые
из них могут быть использованы и для оценки степени чистоты.
Затем кратко обсуждаются физические свойства молекул, которые
могут быть использованы для оценки как чистоты, так и
идентичности соединений.
* Необходимо отметить, что термин «гомогенность» имеет различный
смысл применительно к таким соединениям, как холестерин, и применительно
к полимерным материалам, таким, как целлюлоза или ДНК,
2 Заказ 407.

18 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
1. Методы очистки
К классическим методам очистки — кристаллизации, перегонке
и сублимации — сравнительно недавно добавились методы,
основанные на различной подвижности веществ — хроматография и
противоточное распределение и, позднее, метод зонной плавки.
В опубликованных обзорах [5, 6, 7] подробно рассмотрены все
указанные методы очистки. Текущие усовершенствования методов,
основанных на различной подвижности, периодически обобщаются
Американским химическим обществом в годичных выпусках
Annual Reviews of Fundamental Developments in Analytical
Chemistry (см., в частности, обзор Стрейна [8]).
Фракционная кристаллизация,
перегонка, сублимация
Подробное описание этих методов, игравших важнейшую роль
в классических исследованиях органической химии, можно найти
во всех учебниках и практикумах по органической химии,
например [9—12], и здесь они не рассматриваются.
Хроматография
Хроматография во всех ее формах и приложениях оказывала
ранее и продолжает оказывать сейчас более сильное влияние на
развитие химии природных соединений, чем любой другой метод
исследования. В настоящее время раз в два месяца выходит
специальный журнал, в котором публикуются оригинальные статьи,
краткие сообщения и обзоры, посвященные различным аспектам
хроматографии [13]. Великолепные исчерпывающие сводки даны
в книгах [2, 3, 14].
С практической точки зрения удобно рассмотреть раздельно:
колоночную хроматографию, бумажную хроматографию,
газожидкостную хроматографию.
Колоночная хроматография. При колоночном хроматографи-
ровании узкую цилиндрическую трубку равномерно наполняют
тонко измельченным твердым сорбентом и заливают
соответствующим растворителем. Вещество, подлежащее хроматографирова-
нию, растворяют в том же или ином растворителе и пропускают
через колонку с адсорбентом. При этом устанавливается
равновесие между веществом, находящимся в растворе, и адсорбирован-
ным"на адсорбенте. Равновесие постепенно смещается при
пропускании свежего растворителя через колонку. При этом смесь
веществ разделяется на полосы, положение которых в колонке
определяется коэффициентами распределения компонентов смеси.

i. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ
19
Значение этого метода определяется тем, что при умелом подборе
адсорбента и растворителя удается легко и количественно
разделить даже структурно близкие вещества. Существует три
основных типа хроматографирования на колонках, которые
различаются в зависимости от вида применяемого обменного процесса.
Адсорбционная хроматография. Этот метод
основан на том, что различные вещества в различной степени
обратимо адсорбируются на твердой поверхности. Вещества
распределяются между элюирующим растворителем и адсорбентом
с различной скоростью и за счет этого могут быть разделены.
Наиболее употребительным адсорбентом является окись алюминия
разной степени активности и основности (применяется для
разделения неполярных соединений) и силикагель (применяется для
разделения полярных соединений, например различных кислот
и т. д.). Более ограниченное применение имеют активированный
уголь (для разделения Сахаров, аминокислот), сахароза (для
очистки хлорофилла) и гидроокись кальция (для разделения
каротиноидов).
Для тонкослойной хроматографии, предложенной Шталем,
применяют стеклянные пластинки, покрытые слоем адсорбента.
Этот метод, широко используемый в настоящее время,
представляет собой один из вариантов адсорбционной хроматографии. Он
экономичнее и обеспечивает большую скорость разделения по
сравнению с методом хроматографирования на бумаге; кроме того,
он пригоден для разделения неполярных соединений, для которых
метод хроматографии на бумаге непригоден (см. [14а1).
Распределительная хроматография. Этот
метод разделения основан на распределении вещества между
более полярной стационарной фазой (обычно водой), находящейся
на поверхности адсорбента, и менее полярной (органической)
подвижной фазой, содержащей смесь разделяемых веществ.
Основные принципы разделения и выбора системы растворителей
такие же, как в методе противоточного распределения (см. стр. 24).
Обычные адсорбенты — силикагель, кизельгур, крахмал и
целлюлоза.
Ионообменная хроматография. При этом
методе разделения колонку заполняют полимером (обычно
синтетическим), содержащим связанные заряженные группы (катионные
или анионные), которые могут обмениваться с аналогично
заряженными ионами из подвижной фазы, протекающей через колонку.
Обменный процесс для катионита может быть представлен схемой:
X-A-Kj + Kjj + Aj! —> Х-А-К^+К^ + АЙ
где X—AjKj — катионит; АПКП— электролит, катион которого
обменивается.
9*

20 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
Различные ионы обмениваются с разными скоростями,
благодаря чему смеси могут быть разделены на компоненты. В
настоящее время выпускаются различные типы отличающихся по
активности анионитов и катионитов (торговые названия — дауэкс и ам-
берлит).
На ионообменниках легко разделяются аминокислоты,
нуклеозиды и нуклеотиды, белки, алкалоиды и углеводы (в виде
боратов).
Предложенная здесь классификация условна, так как только
в исключительных случаях процесс хроматографирования идет
строго в соответствии с одним из указанных типов разделения.
Чаще всего происходит наложение различных типов с
преобладанием одного из них.
Выбор метода определяется в какой-то мере растворимостью
хроматографируемых веществ. Вещества, растворимые только в
органических растворителях, лучше всего разделяются с помощью
адсорбционной хроматографии; заряженные вещества,
растворимые в воде, — ионообменной хроматографии; растворимые в воде
и органических растворителях — методом распределительной
хроматографии.
Дальнейшее разграничение касается трех альтернативных
методов, которые могут быть применены для всех типов колонок.
Наиболее широко применяется элюционный анализ. Он сводится
к тому, что смесь веществ, растворенных в минимальном объеме
растворителя, наносят на колонку и последовательно вытесняют
каждую зону путем элюирования растворителями с повышающейся
полярностью (петролейный эфир, бензол, диэтиловый эфир,
ацетон, этиловый спирт, уксусная кислота). Поскольку в этих
условиях для большинства веществ характерны нелинейные изотермы
адсорбции, то наблюдается образование «хвостов», которое часто
затрудняет разделение на отдельные четкие зоны. Это
затруднение можно с успехом обойти, прибегнув к «градиентной элюции»,
которая состоит в постепенном непрерывном изменении состава
элюирующего раствора.
При фронтальном анализе раствор, содержащий
анализируемую смесь веществ, непрерывно пропускают через колонку. При
этом только часть первой фракции может быть получена в чистом
виде. Тем не менее метод все же широко применяется для оценки
состава сложных смесей.
При вытеснительном анализе смесь, нанесенная на верхнюю
часть колонки, вытесняется раствором более сильно
адсорбирующегося вещества. Преимущество этого способа состоит в
отсутствии «хвостов», а его недостаток — в том, что вещества выходят
не в виде отдельных зон, а налагаются одно на другое. Следует
напомнить, что на поверхности адсорбента могут протекать многие

1. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ
21
химические реакции — гидролиз, гидратация и дегидратация,
альдолизация и деальдолизация, изомеризация и др. С этой
опасностью следует считаться, особенно в случае применения кислой
или щелочной окиси алюминия и ионообменных смол.
Адсорбенты. Чаще всего в качестве носителя в
адсорбционной хроматографии используется активированная окись
алюминия. Большинство поступающих в продажу препаратов окиси
алюминия содержит свободную щелочь; они могут быть
нейтрализованы обработкой разбавленными минеральными кислотами
с последующей отмывкой водой и реактивацией при 380—400° С.
Полученную таким образом очень активную окись алюминия
можно инактивировать до необходимого уровня добавлением воды.
Активность приготовленного адсорбента контролируют по степени
адсорбции ряда красителей [15]. Силикагель также применяется
для адсорбционной хроматографии, однако чаще всего его
используют для распределительной хроматографии. Так же, как и окись
алюминия, силикагель может быть приготовлен разной степени
активности [15а]. Применение других адсорбентов детально
обсуждено в цитированных выше работах [2, 14].
Хроматография на бумаге. Впервые в современной форме
метод бумажной хроматографии был описан Консденом, Гордоном
и Мартином [16]. Хроматографирование на бумаге может быть
применено для разделения микрограммовых количеств многих
веществ, таких, как алкалоиды, нуклеозиды, нуклеотиды, сахара,
аминокислоты, флавоноиды, таннины, стероиды, птеридины и фос-
фолипиды. Метод имеет много общего с распределительной
хроматографией; в качестве носителя используется фильтровальная
бумага. Однако в этом случае не происходит распределения в
истинном смысле этого слова (между несмешивающимися
растворителями), так как разделение достигается с помощью растворителей,
смешивающихся с водой. Согласно Ледереру [2], «вопрос о том,
обусловлен ли процесс хроматографирования на бумаге
адсорбцией на водно-целлюлозном комплексе или же распределением
внутри этого комплекса, рассматриваемого в качестве
стационарной фазы, относится скорее к области терминологии, чем к
существу дела».
Методика состоит в нанесении вещества (обычно в 1—2 каплях
растворителя) на бумажную полосу в 3—4 см от края. Полосу
подвешивают вертикально, опустив нижний конец в растворитель.
Когда растворитель (содержащий воду и смешивающийся с водой
органический растворитель, например бутанол, коллидин и т. д.)
поднимается по полосе за счет капиллярных сил, вещества
распределяются между стационарной водно-целлюлозной фазой и
подвижной (обычно органической) фазой. Расстояние, которое
проходит вещество в строго контролируемых условиях (состав

22 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
растворителя, температура, сорт бумаги, продолжительность
процесса, герметичность сосуда, насыщенного парами растворителя),
характерно для каждого соединения и определяется величиной Rf,
равной отношению расстояния, пройденного веществом, к
расстоянию, пройденному фронтом растворителя. Величина Rf
может быть использована в качестве критерия идентичности, так же
как температура плавления и удельное вращение. В отличие от
температуры плавления и удельного вращения величина Rf
обычно не зависит от примесей, что в ряде случаев создает
большие преимущества при идентификации соединений. Влиянием
небольших изменений условий, в том числе температуры, можно
пренебречь, если величину Rf отнести к соответствующей
величине для стандартного образца.
Неудобство восходящего метода заключается в том, что
растворитель поднимается против сил тяготения и обычно проходит
расстояние не более 30 см, что может оказаться недостаточным для
разделения веществ с низкими значениями Rf. Это ограничение
обходят, применяя нисходящий метод, при котором верхний конец
бумажной полосы погружают в подвешенную лодочку с
растворителем.
Дальнейшим усовершенствованием является метод двумерной
хроматографии на бумаге. Преимущество этого метода основано
на том, что вещества имеют различные значения Rf в разных
растворителях. Смесь наносят сначала в угол листа фильтровальной
бумаги квадратной формы, и производят хроматографирование
в одном направлении. Полученные при этом «пятна» подвергают
хроматографическому разделению в другом растворителе,
повернув лист бумаги на 90° (т. е. чтобы фронт двигался в направлении,
перпендикулярном движению фронта при первом хроматографи-
ровании). Для более быстрого разделения применяют метод
круговой хроматографии на бумаге: анализируемую смесь помещают
в центр круглого листа фильтровальной бумаги, вырезают
тонкую полосу по радиусу и погружают ее в растворитель. При этом
полоска работает как фитиль. Вещества разделяются в виде
концентрических кругов. Количество вещества, которое может быть
подвергнуто разделению на круглом листе обычной
фильтровальной бумаги (ватман № 1), составляет 1—50 мкг, причем скорость
перемещения фронта растворителя может быть повышена
центрифугированием. При работе с большими количествами веществ,
бумага перегружается и образуются «шлейфы» и «хвосты».
Меньшие же количества веществ трудно обнаружить. В количествах
до 1 мг вещества можно разделять, нанося смесь в виде полос
параллельно краю куска бумаги; при этом вместо пятен
получаются полосы. Для препаративного разделения можно
использовать также толстую бумагу (например, ватман № 3).

1. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ
23
Газо-жидкостная хроматография. Если стационарная фаза
в хроматографических системах должна быть либо твердой, либо
жидкой, то подвижная фаза может быть и газообразной.
Соответственно существуют две системы: газовая хроматография на твердой
фазе и газо-жидкостная хроматография (ранее эти методы
называли газовой хроматографией).Метод газо-жидкостной
хроматографии, который получил более широкое применение в органической
химии, состоит в следующем. Образец вводят в нагреваемую
систему, откуда вещества в виде паров выносятся инертным газом
(подвижная фаза — азот, гелий, аргон) и проходят через
стационарную жидкую фазу, покрывающую частицы твердого носителя
(кизельгур, целит) или располагающуюся в виде поверхностных
пленок в капиллярах. Распределение происходит между жидкой и
газовой фазами, и компоненты смеси передвигаются только за счет
движения газовой фазы. При постоянных условиях опыта
(носитель, стационарная фаза, скорость потока, давление и
температура) время удержания, т. е. время от момента введения образца
до выхода вещества из колонки, является характерным для
каждого соединения. Площадь пика служит мерой количества
вышедшего соединения.
Наиболее распространенными детекторами для определения
количества выходящих газов являются приборы, измеряющие
теплопроводность смесей элюата и газа-носителя. Два тепловых
источника — платиновые или вольфрамовые
проволочки—помещают порознь: один в струю чистого газа-носителя и другой —
в газ-носитель плюс элюат. За счет различия в теплопроводности
газов, окружающих проволочки, создается разность температур
и соответственно разность электрических сопротивлений
проволочек, которая легко может быть измерена, если эти сопротивления
использовать в качестве плеч моста Уитстона.
Газо-жидкостная хроматография обладает двумя
преимуществами по сравнению с обычной распределительной
хроматографией (в системе жидкость—жидкость). Во-первых, скорость
распределения вещества между подвижной газовой фазой и
стационарной жидкой фазой (в виде пленки) намного выше, чем в случае
жидкой подвижной фазы. Эффективность разделения в связи
е этим существенно повышается, так как процесс может быть
проведен с достаточно высокой скоростью даже при использовании
очень длинных колонок. Во-вторых, могут быть разработаны (во
многих случаях это уже весьма остроумно сделано)
чувствительные и точные методы детектирования и автоматической
регистрации фракций газового элюата. Однако применение метода
ограничено устойчивостью разделяемых веществ при температурах,
необходимых для создания достаточного давления пара. В одной
из недавних работ [17] было показано, что на усовершенствованных

24 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
приборах природные соединения с молекулярным весом 250—
500 могут быть проанализированы при температурах до 230° С.
Применение метода газо-жидкостной хроматографии даже в
аналитических целях ранее было весьма ограничено. Аналитические
возможности этого метода были существенно расширены
применением ИК-спектроскопии, масс-спектрометрии и радиоактивных
меток для анализа фракций. В более поздних работах большое
внимание было уделено препаративному аспекту метода
газожидкостной хроматографии. Хотя трудности в этом направлении
еще не преодолены, промышленность уже выпускает аппаратуру,
на которой можно работать с количествами вещества до 5 г.
Преимущество метода газо-жидкостной хроматографии по
сравнению с перегонкой состоит не только в том, что он позволяет
работать с очень малыми количествами вещества (менее 10~15 г), но
и в огромном повышении эффективности разделения. В настоящее
время получили применение капиллярные колонки в 400 000
теоретических тарелок, которые, безусловно, сыграют важнейшую роль
в разделении близких по строению веществ, таких, как жирные
кислоты с длинной цепью и стероиды. В монографиях [18, 19, 20]
и в обзорах [21—23] рассмотрены теоретические основы метода
газо-жидкостной хроматографии и используемое оборудование.
Многократное противоточное
распределение
Метод разделения и очистки органических веществ путем
распределения между двумя несмешивающимися или частично
смешивающимися растворителями обязан своим появлением работам
Мартина и Синджа [24] и Крейга [25]. Метод имеет важное
значение для исследования природных продуктов, особенно для
выделения лабильных соединений или содержащихся в малых
количествах в смеси с близкими по структуре веществами.
Метод основан на применении закона распределения Нернста
для идеальных растворов, согласно которому:
1) в состоянии равновесия растворенное вещество
распределяется между двумя несмешивающимися растворителями в
постоянном воспроизводимом отношении, которое зависит от
системы растворителей, температуры и давления, но не зависит от
концентрации вещества;
2) если в системе растворены два вещества, то поведение
каждого из них не зависит от присутствия другого.
Распределение растворенного вещества между двумя
несмешивающимися растворителями при постоянной температуре
определяется коэффициентом распределения К, который зависит от
соотношения объемов растворителей:
KV = p/q

1..МЕТОДЫ ОЧИСТКИ
25
где р — концентрация вещества в верхней фазе; q —
концентрация вещества в нижней фазе; V = VJVH — соотношение объемов
двух фаз (верхней и нижней).
Если VB = VR, тогда К = p/q. В идеальном случае — при
линейной изотерме распределения — величина К действительно
не зависит от концентрации и может быть использована как
физическая константа для характеристики вещества.
Для распределения двух веществ А и В в системе жидкость —
жидкость важны еще две константы:
a = KAKBV* и $=КА/КВ
Если изотермы распределения для обоих веществ линейны, то
наиболее эффективное разделение достигается в системах, где
а = 1, р » 1.
Полное разделение двух веществ при однократном
распределении может быть достигнуто только при очень больших значениях |3
(10 000). Для большинства органических соединений в доступных
системах растворителей величина Р лежит в пределах между 1
и 10; тем не менее разделение все же может быть достигнуто
многократным повторением распределения с добавлением свежих
порций нижней и верхней фазы. Эта методика была автоматизирована
Крейгом. В настоящее время выпускаются приборы для противо-
точного распределения, основанные на этом принципе. Метод
эффективен в широком диапазоне концентраций растворенного
вещества. Описание прибора Крейга и других установок этого типа,
а также факторов, определяющих выбор растворителей, способов
оценки результатов и математическую трактовку результатов
многократного распределения можно найти в обзорах [26—29].
Противоточное распределение может быть использовано не
только для разделения, но и как чувствительный критерий
гомогенности.
Экспериментально полученный коэффициент распределения
можно представить уравнением:
где у0 — концентрация вещества в ячейке с максимальным
содержанием (пик); ух — концентрация вещества в ячейке, отстоящей
на расстоянии х от ячейки с максимальным содержанием; п —
число переносов.
Можно теоретически вычислить концентрацию вещества в
каждой серии ячеек после п переносов. Теоретические значения
совпадают с экспериментальными только в случае чистого вещества.

26 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
Чистота вещества может быть определена по совпадению
экспериментально найденной кривой распределения с теоретически
вычисленной.
Стрейн [30] считает, что разделение веществ методом
многократной экстракции не имеет никаких теоретических и лишь
незначительные практические преимущества по сравнению с
методом распределительной хроматографии с применением этих же
или аналогичных пар растворителей. Он указывает, что
распределительная хроматография позволяет разделить сложные смеси
веществ на зоны, которые легко собрать, применяя для этой цели
дешевое и доступное оборудование. С другой стороны, для
достижения эффективного разделения при противоточной
экстракции необходимо разделение элюата на большое число фракций;
метод неудовлетворителен для разделения сложных смесей и
требует применения дорогостоящего оборудования (см. также [31]).
Электрофорез и ионофорез
Заряженные частицы движутся в электрическом поле со
скоростью, которая зависит от напряженности поля, от величины
заряда каждой частицы, а также от ее формы и размеров (от
которых зависит гидродинамическое сопротивление, оказываемое
средой). Эти свойства могут быть использованы для разделения либо
частиц с одинаковым зарядом, но различающихся размерами,
либо частиц одинаковых размеров с различными зарядами.
Область применения метода может быть расширена в случае
необходимости путем изменения величины заряда мигрирующих
частиц, изменением рН буфера, в котором проводится разделение
(например, для аминокислот, оптимальное разделение которых
зависит от рН), или путем образования комплексов (например,
добавление борной кислоты к смеси Сахаров). Термины
электрофорез и ионофорез лучше всего использовать по отношению к
разделению соответственно коллоидных и ионных частиц.
Смесь веществ обычно разделяют в буферном электролите.
Благодаря этому сохраняются одинаковая электропроводность
и одинаковое значение рН по всему объему, создается
возможность для каждого компонента разделяемой смеси мигрировать
независимо от остальных компонентов. Более того, если применять
в качестве инертного носителя стеклянный порошок или целит,
то можно контролировать движение зон и, в случае различной
подвижности компонентов, приводящей к образованию
дискретных зон, разделять вещества (см. обзор [32]).
Наиболее широкое применение находит электрофорез с
использованием бумаги в качестве инертного носителя. Электрофорез
на бумаге (или электрохроматография на бумаге) позволяет раз-

1. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ
27
делять, очищать и выделять лабильные водорастворимые вещества
легче, чем это можно сделать другими методами. Огромными
преимуществами метода являются его простота, возможность
использования очень малых количеств веществ, возможность повышения
эффективности разделения путем применения более высоких
напряжений (проблема отвода тепла в этом случае проще, чем при
электрофорезе на гелях). Для обнаружения и выделения
разделенных веществ применяют хорошо разработанные методы,
используемые при хроматографировании на бумаге, включая методы
двумерного разделения. Следует отметить, что методы
хроматографии и электрофореза на бумаге основаны на совершенно
различных свойствах разделяемых веществ и дополняют друг друга.
Поэтому лучшие результаты дает сочетание этих двух методов.
Наиболее широкое применение электрофоретический метод
получил в биохимии, в частности, для разделения сывороточных
белков, гидролизатов нуклеиновых кислот, аминокислот и
пептидов. Методы электрофореза подробно рассмотрены в обзорах [32—
34], а метод электрофореза на бумаге в монографиях [3, 35, 36].
Зонная плавка
Если кристаллическое вещество нагревать таким образом,
чтобы зона расплава медленно двигалась вдоль пробы, то примеси
будут концентрироваться в зоне расплава и двигаться вместе
с этой зоной. Если повторять этот процесс достаточное число раз,
то все примеси сместятся к одному концу и будет получено чистое
кристаллическое вещество. Примеси с более низкой температурой
плавления при кристаллизации основного вещества отходят от
области кристаллизации. В одном из описанных приспособлений
для очистки органических соединений этим методом материал
помещают в вертикальную трубку, вдоль которой медленно
движется вниз маленький кольцевой нагреватель, охватывающий
трубку. Расплавленная зона движется при этом синхронно с
нагревателем.
Метод, разработанный в полупроводниковой технике для
получения чистейших металлов, имеет ограниченное применение в
органической химии. Он непригоден для веществ, имеющих
тенденцию к образованию переохлажденных расплавов, а также веществ,
неустойчивых вблизи температуры плавления. Метод применяется
в основном для разделения двух веществ или для удаления малых
количеств примесей, но не может быть использован для
разделения многокомпонентных смесей. Описано применение зонной
плавки органических веществ в полумикромасштабе (до 0,1 г)
[37, 38]. Имеются обзоры [5, 39], посвященные методу зонной
плавки.

28 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
2. Определение физических свойств, обычно используемых
для характеристики органических соединений
Определение температур
плавления и кипения, плотности
и показателя преломления
Исчерпывающее рассмотрение вопросов, связанных с
определением этих констант, содержится в книге Черониса [12], включая
определение температуры плавления веществ, плавящихся вблизи
комнатной температуры, выявление полиморфизма, определение
температуры плавления смешанной пробы с целью установления
идентичности и температур кипения при давлениях, отличных
от атмосферного. Применение Кофлеровского столика для
определения температур плавления, температур плавления смешанной
пробы, температур кипения и критических температур смесей
подробно рассмотрено Кофлером [40].
Оптические свойства
По вопросу определения удельного вращения особого
внимания заслуживает глава Асмуса в многотомной серии монографий
Губен — Вейля [41].
Гораздо более характерным свойством, дающим больше
информации, чем удельное вращение при определенной длине волны
(обычно при длине волны .D-линии натрия), является дисперсия
оптического вращения (изменение оптического вращения в
зависимости от длины волны) соединения, для которого оптическое
вращение может быть измерено в районе не очень интенсивной
полосы поглощения. Для подходящих соединений (например, для
кетонов) получают характерную кривую (эффект Коттона) с резко
выраженными максимумами и минимумами. Метод дисперсии
оптического вращения широко используется при структурных и сте-
реохимических исследованиях (см. гл. 6) и, зачастую, в качестве
«фингерпринтного»-метода (см. обзоры Джерасси [42] ж
Клайна [43]).
Ультрафиолетовая и инфракрасная
спектроскопия. Методы комбинационного
рассеяния и ЯМР. Масс-спектрометрия
Эти методы обсуждаются в других главах книги. В дополнение
к информации, которую дают эти методы о структуре (а в ряде
случаев и о стереохимических деталях строения), все они в
различной степени могут применяться в качестве «фингерпринтных»
методов для определения идентичности веществ. Особенно широко
для этой цели используется инфракрасная спектроскопия.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОМОГЕННОСТИ
29
Порошковая рентгенография
При прохождении пучка монохроматических рентгеновских
лучей через тонкоизмельченный образец кристаллического
вещества некоторое количество мельчайших кристаллов всегда
будет ориентировано таким образом, что даст все возможные
брегговские рефлексы. Порошковая диаграмма легко может быть
получена при наличии всего 1 мг вещества. Этот метод является
уникальным для изучения кристаллов и служит чувствительным
тестом при установлении идентичности двух кристаллических
веществ [44].
3. Определение гомогенности
«Перекристаллизация до достижения постоянной температуры
плавления» — вероятно, самая простая методика очистки и
характеристики чистоты твердых кристаллических веществ. Обычно
этого бывает вполне достаточно, но в ряде случаев применение этой
или какой-нибудь другой характеристики гомогенности вещества
по одному единственному критерию может привести к серьезным
ошибкам. Так, например, образование смешанных кристаллов
может сильно затруднить разделение двух веществ, в то же время
четкая температура плавления, не меняющаяся при
перекристаллизации, будет создавать видимость чистоты вещества.
Необходимо использовать, по крайней мере, два метода очистки,
например хроматографию и кристаллизацию, при этом в первом случае
можно менять адсорбенты, а во втором — растворители для
перекристаллизации. Чтобы выявить скрытые смеси, проводят
операции до тех пор, пока не перестанут изменяться все физические
свойства, которые могут быть определены. Практически обычно
добиваются постоянства температуры плавления и оптического
вращения (для жидкостей — температуры кипения и показателя
преломления), а также прекращения изменений тонкой структуры
ИК-спектра. Если это возможно, то дополнительно проводят хро-
матографирование на бумаге (до получения одного пятна в
разных системах растворителей) и сравнение экспериментальных
и расчетных данных при противоточном распределении.
Для установления гомогенности жидкостей часто удобнее
переводить их в кристаллические производные, которые могут быть
очищены значительно легче, а затем регенерировать исходное
вещество. Полярные вещества часто целесообразно переводить в
менее полярные (например, спирты — в ацетаты, кислоты — в их
метиловые эфиры) с тем, чтобы облегчить их разделение хромато-
графическими методами.
Оценка степени оптической чистоты при проведении очистки
путем перекристаллизации искусственно образованного диастерео-

30 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
мера до постоянного вращения не всегда достаточно надежна.
Берсон предложил неполяриметрический метод оценки степени
чистоты энантиомеров, основанный на изотопном разбавлении [45].
4. Установление идентичности соединений
При решении вопроса об идентичности должны быть
использованы все реально доступные физические критерии. Для обычных
низкомолекулярных твердых веществ такими критериями
являются: температура плавления и температура плавления
смешанной пробы (см. ниже), оптическое вращение (или, лучше,
дисперсия оптического вращения), ультрафиолетовые и инфракрасные
спектры, спектр ядерного магнитного резонанса, масс-спектр,
данные порошковой рентгенографии и совместная хроматография.
Если возможно, следует также использовать специфические
биохимические методы [46]. Все физические свойства идентичных
соединений должны быть идентичны. Смесь двух идентичных
соединений должна иметь физические свойства, неотличимые от
свойств обоих соединений в отдельности. Однако и смесь двух
различных веществ не всегда имеет физические константы,
отличающиеся от констант отдельных компонентов. В частности,
идентичность инфракрасных спектров не обязательно является
следствием идентичности исследуемых веществ.
Определение температуры плавления смешанной пробы. Это
наиболее широко используемый и легко применимый критерий
идентичности, которым, однако, следует пользоваться с
осторожностью. Наличие депрессии (обычно порядка 10—30° С)
указывает на различие веществ, но отсутствие депрессии не всегда
является следствием их идентичности. Отсутствие депрессии
наблюдается иногда для двух сравнительно сложных соединений
среднего молекулярного веса, имеющих незначительные
структурные различия.
Иногда повышение температуры плавления смеси может быть
вызвано образованием молекулярных соединений между двумя
различными веществами. Как и при определении обычной
температуры плавления, использование кофлеровского блока дает в этом
случае значительные преимущества по сравнению с капиллярным
методом.
Установление идентичности по данным ИК-спектров. Хотя
инфракрасные спектры и являются наиболее чувствительным из
обычно применяемых «фингерпринтных» методов, тем не менее
не исключено, что вещества, отличающиеся лишь незначительными
деталями в структуре молекул, не слишком существенными
с точки зрения их общего строения, могут иметь идентичные
спектры. Использование дифракционных решеток в доступных

IV. МИКРОАНАЛИЗ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЕСА 31
стандартных приборах позволило резко повысить их
разрешающую способность и дало возможность обнаруживать даже очень
малые различия в интенсивности и форме полос поглощения.
Более серьезные затруднения возникают при установлении
идентичности веществ в тех случаях, когда их спектры приходится
сравнивать с приводимыми в литературе спектрами, снятыми
в твердой фазе (в таблетках КС1 или КВг, в нуйоле и т. д.). В этих
случаях спектры идентичных веществ могут сильно различаться
вследствие различия кристаллической структуры образцов. Если
имеется серьезное основание предполагать идентичность двух
веществ, то единственным способом доказательства является
прямое сравнение их спектров в растворе или в твердой фазе.
Исследование инфракрасных спектров является также
наиболее удобным способом отличить один из энантиомеров от рацемата.
Спектры в твердой фазе (например, в таблетках КС1) могут
оказаться различными в фингерпринтной области, но это различие
может исчезнуть, если спектр измерять в растворе.
5. Критерии гомогенности для высокомолекулярных соединений
Методы исследования, рассмотренные в предыдущих разделах,
непригодны для высокомолекулярных соединений. Понятие
чистоты и идентичности таких веществ, как нуклеиновые кислоты
и белки, должно включать не только идентичность
последовательности субъединиц, но и идентичность в организации и
пространственном расположении полимерных цепей. Перечисленные Сприн-
голлом [47] критерии чистоты для белков могут служить
иллюстрацией обычно применяемых тестов. Они включают: 1)
однозначность электрофоретической подвижности в диапазоне рН, в
котором вещество обладает устойчивостью; 2) однозначность скорости
седиментации при ультрацентрифугировании; 3)
концентрационные изменения в системе раствор — растворитель, подчиняющиеся
гауссовскому распределению; 4) независимость растворимости
в инертном растворителе от количества нерастворенного вещества,
находящегося в контакте с раствором.
IV. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ
МИКРОАНАЛИЗ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЕСА
В этом разделе рассматриваются сведения, которые могут быть
использованы химиком-аналитиком, имеющим в своем
распоряжении выделенное индивидуальное вещество, гомогенность которого
не вызывает сомнений. Эти сведения касаются трех вопросов:
1) определения элементарного состава, т. е. установления
эмпирической формулы; 2) определения молекулярного веса;

32 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
3) количественного определения функциональных групп. Химик,
вооруженный этими сведениями в совокупности со структурными
данными, полученными в результате изучения ультрафиолетовых и
инфракрасных спектров, спектров ЯМР и масс-спектров, может
составить определенную программу синтетических работ и методов
деградации, ведущих к установлению строения исследуемого
соединения.
Основы количественного органического микроанализа были
заложены работами Прегля и его школы, начатыми в 1911 г. В
результате этих работ были предложены методы элементарного
и функционального микроанализа с использованием навесок
порядка 3—10 мг. Основываясь на микрохимических весах Кюль-
мана (1906 г.), которые позволяли брать навески с точностью
до 0,001 г, Прегль модифицировал существующие методы, а также
разработал там, где это было необходимо, новые методы и
коренным образом реконструировал оборудование аналитической
лаборатории. Результаты работ Прегля и его школы сведены в
классической книге «Количественный органический микроанализ»
[48]. Из всех новых методов анализа, кроме хроматографии,
система Прегля оказала, по-видимому, наиболее глубокое влияние
на развитие химии природных соединений. Оценивая значение
и перспективы этой системы, Кук [49] утверждает, что при
использовании новой аппаратуры и автоматизации преглевских методов
анализа они сохранят первостепенное значение, как самые
простые и надежные.
Значение и практическая ценность методов элементарного
и функционального микроанализа резко возросли в последние годы
в связи с разработкой суб микрометодов. Основной вклад в эту
новую область был сделан двумя группами исследователей —
Кирстеном [50] в Швеции, уменьшившим количество исследуемого
вещества до 0,1 мг, и Белчером и Уэстом [51] в Англии, которые
используют образцы весом до 0,05 мг. Как и в первых работах
Прегля, основную роль сыграла разработка соответствующей
конструкции весов. Английские исследователи используют
ультрамикровесы с кварцевой нитью [52], которые при навесках менее
700 мкг обеспечивают точность до 0,04 мкг. Методы анализа
указанных количеств вещества получили широкое применение в
биохимических исследованиях, когда доступное количество вещества
заведомо меньше, чем это необходимо для анализа обычными
микрометодами. Авторы, однако, отмечают, что новая система не
заменит старую в тех случаях, когда доступно большое количество
вещества.
Отход от ортодоксальных принципов органического
микроанализа был провозглашен в связи с применением метода
изотопных индикаторов при элементарных аналитических определениях

1. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ АНАЛИЗА 33
в субмикромасштабе. Этот метод основан на статическом сожжении
смеси анализируемого и меченого веществ, взятых в известных
соотношениях (последнее содержит тяжелый изотоп
определяемого элемента) с последующим масс-спектрометрическим
определением соотношения изотопов [53, 54].
Приведенный ниже обзор охватывает методы элементарного
и функционального анализа, а также определения молекулярных
весов. Основное внимание обращено на те аспекты, которые важны
не столько для аналитика, сколько для химика-органика, а именно:
на принципиальные основы методов, на необходимое количество
вещества, на точность, а также на степень достоверности
получаемой информации. Детали методов описаны в ряде книг, в первую
очередь в известной книге Прегля [48] и в разделе книги Губен —
Вейля, написанном Ротом [55]. Вся эта область широко
представлена в периодических обзорах, публикуемых в журналах
Analytical Chemistry [56], Microchemical Journal [57] и Microchimica
Acta [58].
1. Приготовление образцов для анализа
В литературе описано большое число различных
приспособлений и приемов для кристаллизации малых количеств вещества
(см., например, [12, 59]). В последние годы в лаборатории автора
используется метод, описанный в работе Мартина-Смита [60], и,
по мнению автора, это наилучший из известных методов. Его
преимуществом является то, что пробы в 0,5—10 мг могут быть
обработаны, не прибегая к вакуум-фильтрованию и при минимальном
соприкосновении с воздухом (что особенно существенно в
индустриальных городах). Приспособления, необходимые для этого
метода, просты и дешевы, подходящие центрифуги легко доступны.
Кристаллизуемое вещество растворяют в шарообразном
расширении 3 прибора 1, изображенного на рис. 1. Создавая через
отвод 2 давление в приборе, продавливают раствор через
стеклянный пористый фильтр 4; раствор стекает через оттянутый отвод 5
в пробирку 6 или 8, в зависимости от количества
кристаллизуемого вещества. Кристаллизация происходит в пробирках 6 и 8,
куда в случае необходимости добавляют профильтрованный
растворитель. Для отделения кристаллов от маточного раствора
в горлышко пробирки 6 (или 8) вставляют стеклянный поршень 7,
помещают пробирку в центрифужную пробирку 9 подходящего
размера поршнем вниз и центрифугируют. Стеклянный поршень
к пробиркам 6 и 8 подбирают таким образом, чтобы при
центрифугировании через кольцевой зазор проходил маточный раствор,
но задерживались даже мелкие кристаллы. Кристаллизация
может быть повторена без перенесения твердого вещества столько
3 Заказ 407.

34 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
раз, сколько это необходимо. Аналитический образец высушивают
прямо в пробирках 6 или 8. С помощью такого приспособления
легко провести и низкотемпературную кристаллизацию, так как
маточный раствор не успевает заметно прогреться за время
центрифугирования. Прибор 1 и пробирки 6 ж 8 были описаны
соответственно Кокбэрном [61] и Крейгом и Постом [62].
i.i.i.i.i.i
5 см
Рис. 1. Аннаратура для кристаллизации малых количеств веществ:
1 — прибор для кристаллизации; г и 5 — отводы; з — шарообразное
расширение; 4 — пористый фильтр; в, 8 — пробирки; 7 — поршень; 9 —
центрифужная пробирка.
Приготовление мелкокристаллического образца для анализа
часто является со стороны химика актом вандализма. Однако
следует иметь в виду, что чем крупнее кристаллы, тем
настоятельнее необходимость разрушить их для того, чтобы быть уверенным
в полном удалении окклюдированного растворителя при
высушивании. Это особенно важно в случае высушивания при низкой
температуре, когда предполагается анализировать сольватиро-
ванное вещество. Остатки растворителя приводят к получению
неверных данных не только при элементарном анализе, но и при
функциональном анализе по Цейзелю, Церевитинову и Куну —
Роту (см. ниже).
2. Количественное микроопределение элементов
Теория и методы эксперимента детально рассмотрены в
цитированных выше книгах [48, 55] *. В табл. 1.1 приведены
количества вещества, необходимые для определения, и указана
точность, с которой могут быть получены результаты при анализе по
Преглю. Литературные ссылки включают недавние работы, в
которых описаны, в частности, некоторые модификации
стандартных методов.
* См. также книгу Климовой В. А., Основные микрометоды
анализа органических соединений, Изд. «Химия», 1967. — Прим. ред.

2. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ МИКРООПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ 35
Таблица 1,1
Микроаналитические методы определения элементов
Элемент
С
Н
О
N
F
I
CI, Br
S
Р
Метод
Прегля
Прегля
Унтерцаухера
Прегля —Дюма
Лейперта
Прегля—Каряуса
Бюргера — Циммермана
Лоренца (микрометод)
Навеска,
мг
3-5
3-5
3-4
2—5
3—6
3-8
3-5
3—5
Ошибка,
%
±0,3
±0,3
—0,1 до
+0,2
±0,2
±0,2
±0,5
±0,2
±0,1
Литература
48, 55, 63
48, 55
64—66
48, 55, 67
68
69
48, 55, 70—73
70—74
48, 75
Определение углерода и водорода в соединениях, содержащих
кроме углерода, водорода и кислорода также и другие элементы.
В соответствии с оригинальным методом Прегля для связывания
газообразных продуктов (исключая С02 и Н2), образующихся при
сожжении из других (помимо С, Н и О) элементов, которые
присутствуют в исходном соединении, применяется «универсальная
набивка». Она состоит из серебра, двуокиси свинца и смеси хромата
свинца с окисью меди. Галогены образуют с металлическим
серебром галогениды серебра; окислы серы задерживаются в виде
сульфата свинца или серебра. Азотсодержащие вещества, в
частности нитро- и нитрозосоединения, образуют при сожжении
окислы азота, которые количественно связываются двуокисью свинца.
Недостатки двуокиси свинца состоят в том, что она задерживает
наряду с окислами азота также некоторое количество двуокиси
углерода и воды и, кроме того, она быстро насыщается, особенно
окислами азота. Чрезвычайно надежно работает металлическая
медь, нагретая до 500° С [76, 77]; двуокись марганца эффективно
задерживает окислы азота при комнатной температуре [78].
Особые трудности возникают при анализе фторсодержащих
соединений, продукты сгорания которых реагируют с кварцем
трубок для сожжения, в результате чего образуется летучий че-
тырехфтористый кремний, задерживающийся в поглотительных
трубках. Он может быть уловлен с помощью окиси магния [79,
90]. Предложено большое число разных катализаторов для
удержания гетероэлементов, помимо С, Н и О; описано много методов
одновременного определения углерода, водорода и других
элементов в одном и том же образце. Современные и перспективные
методы определения различных элементов охарактеризованы
в обзорах [81—83].
3*

36 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
3. Методы изотопного анализа
Многие важные методы установления структуры основаны на
изучении соединений, меченных изотопами (см., например, стр. 39),
причем число таких методов непрерывно растет. Ниже приводится
очень краткая сводка методов, применяемых для определения
наиболее часто используемых изотопов. Практически исследуемое
органическое соединение превращают обычно в простейшие
соединения, содержащие метку (например, дейтерийсодержащие
вещества — в D20; вещества, содержащие 13С или 14С, — соответственно
в 13С02 и 14С02), которые затем определяют подходящим методом.
Метод превращения часто одинаков в случае стабильных и
радиоактивных изотопов (например, 13С или 14С). Великолепный обзор,
посвященный методам изотопного анализа газов, опубликован
Гласкоком [84]. Недавние исчерпывающие обзоры по
радиоизотопам были опубликованы Оверменом и Кларком [86], а также
Мейнке [86].
Стабильные изотопы. Дейтерий. Соединения, содержащие
дейтерий, обычно сжигают до смеси D20 — Н20, применяя
либо метод Прегля для определения водорода [84], либо метод
с использованием запаянных трубок для микроопределений [87].
Содержание дейтерия в образовавшейся воде определяют либо
с помощью ИК-спектроскопии [87, 88], либо измерением
плотности методом «падающей капли» [84, 89] или в градиентной трубке
[90]. Другой путь состоит в восстановлении воды до водорода
[91, 92] или в превращении соединения в один из низших алка-
нов [93] с последующим определением содержания дейтерия при
помощи масс-спектрометра.
Изотоп 13С. Вещества, содержащие 13С, сжигают сухим
или мокрым способом и определяют отношение 13С02/12С02 масс-
спектрометрически [53, 94] или методом инфракрасной
спектроскопии [95].
Изотоп 180. Вещества, содержащие 180, превращают
в двуокись углерода по модифицированному методу Шютце —
Унтерцаухера и смесь С1802 и С1е02 оценивают масс-спектроме-
трически (см., например, [95, 96]).
Радиоактивные изотопы. Для определения радиоактивных
изотопов применяют счетчики Гейгера, ионизационные камеры
и сцинтилляционные детекторы. Метод жидких сцинтилляторов
[97, 98] позволяет во многих случаях определять радиоактивность
органических соединений без их предварительного расщепления
(см. [85]).
Тритий. Меченные тритием соединения обычно сжигают,
и в образовавшейся 3Н20 [84] тритий определяют после
превращения в свободный 3Н2 [84, 99] или после введения его в низко-

4. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ МИКРООПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП 37
молекулярные алканы [84], аналогично дейтерию (см. также
[85, 100]).
Изотоп ы С. Соединения, содержащие 14С, или сразу
превращают в двуокись углерода и анализируют ее с помощыо
счетчика Гейгера для 14С02 [84], или превращают в карбонат
бария и непосредственно определяют число импульсов (см. [100]).
4. Количественное микроопределение
функциональных групп
Химические методы определения функциональных групп
сохранили в большой мере свое значение до сих пор, хотя сведения
о функциональных группах сейчас могут быть получены с
помощью более современных методов — инфракрасной и
ультрафиолетовой спектроскопии, ядерного магнитного резонанса и масс-
спектрометрии. Химические методы сохраняют свое значение не
только потому, что их точность (±5%) обычно достаточна для
решения наиболее часто встречающейся задачи — выяснения числа
одинаковых функциональных групп (обычно от 0 до 3),
содержащихся в данном соединении. Гораздо важнее то, что в отличие
от результатов физико-химических исследований, часто зависящих
от окружающих группировок, результаты химических
определений обычно дают нулевые значения или близкие к ним в случае
отсутствия определяемых функциональных групп.
Определение подвижного водорода
Методами, описанными ниже, могут быть определены
следующие группы: —ОН (карбинолы, фенолы, енолы;
кристаллизационная вода и кристаллизационный спирт); —SH; —СООН;
-SOsH; -CONHR; -NHR; -С^СН.
Метод Церевитинова (с алкилмагнийгалогенидами).
Соединения, содержащие активный атом водорода, реагируют с метиль-
ным реактивом Гриньяра с образованием метана:
RH + CHgMgX —> RMgX + СЩ
Микромодификация метода Церевитинова [101] была
разработана Ротом [102].
Анализируемое соединение, если оно нерастворимо в реактиве
Гриньяра, добавляют в виде раствора в диэтиловом, дибутиловом
эфире, диоксане или пиридине, к реактиву Гриньяра,
растворенному, как правило, в ди-к-амиловом или диизоамиловом эфире.
Обычно используется метилмагнийиодид., но могут применяться
также бромид и хлорид. При смешении компонентов необходимо
полностью исключить возможность попадания влаги или кислорода

38 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
из воздуха. Выделившийся метан собирают и измеряют его
количество.
Реактивы Гриньяра реагируют также с соединениями, не
содержащими активного водорода (например, с альдегидами, ке-
тонами, с алкил- и ацилгалогенидами, со сложными эфирами
и т. д.), однако эти реакции не сопровождаются выделением
метана. Солтис [103] применил метод Церевитинова для анализа
соединений, содержащих оба типа реакционноспособных групп.
Сначала определяют активный водород, собирая выделившийся
метан, после чего разлагают остаток непрореагировавшего
реактива Гриньяра добавлением анилина и определяют количество
.дополнительно выделившегося метана. Вычитая количество
разложившегося реагента из исходного количества, можно
определить количество реагента, использованное на другие реакцион-
носпособные группы (кроме подвижного водорода). Третичные
спирты могут давать завышенные результаты в связи с тем, что
вода, образующаяся в результате легко идущей дегидратации,
реагирует с метилмагнийгалогенидами обоими атомами водорода,
выделяя 2 моль метана на 1 моль дегидратированного спирта.
Рекомендуется проводить реакцию с несколькими типами гринь-
яровского реактива и растворителей, разлагать продукт при
разных температурах и проводить контрольные определения веществ
со сходной структурой.
Реакция Церевитинова подробно рассмотрена Райтом [104]
и Оллеманом [105]. Точность анализа составляет ±3—5%;
для проведения анализа достаточно 1 мг анализируемого
вещества [106].
Метод с применением литийалюминийгидрпда. Литийалюми-
нийгидрид реагирует с веществами, содержащими активный
водород, причем выделяется водород:
LiAlH4 + 4RH —э- LiAlR4 + 4H2
Определение можно проводить в модифицированном приборе
Церевитинова [107—109]. Как и реактив Гриньяра, литийалюми-
нийгидрид реагирует также и с другими группами; полнота
протекания этих восстановительных реакций зависит от
применяемого растворителя. Цауг и Хорром [107] провели критическое
сравнение этих двух методов. Основными преимуществами литий-
.алюминийгидридного метода является, по-видимому, более
высокая скорость реакции, лучшая стехиометрия и большая
активность в случае пространственно затрудненных групп и енолов.
Неудобство метода — ограниченный выбор растворителей.
Сравнение результатов, полученных обоими методами, может дать
в ряде случаев важную информацию о некоторых деталях
структуры. В отношении величины навески и точности этот метод

4. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ МИКРООПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП 39>
несущественно отличается от метода Церевитинова. Подробнее
см. [105, 1101.
Определение подвижного водорода дейтерообменом.
Подвижные атомы водорода, связанные с кислородом, азотом и серой
(т. е. атомы, определяемые при помощи двух описанных выше
методов), как известно, легко обмениваются на дейтерий D20.
Недавно описан общий метод определения активного водорода,
основанный на таком обмене [111]. Вещество растворяют или
приводят в контакт с большим избытком D20 и энергично
встряхивают в течение 30 мин для завершения обмена. При этом
практически все обменоспособные атомы водорода в равновесной
смеси оказываются связанными с кислородом; образовавшиеся
при этом ОН-связи показывают типичную для водородно-связан-
ной ОН-группы полосу поглощения при 3370 см'1. Количество
подвижного водорода в исходном образце может быть определено
по интенсивности этой полосы в О20-фазе. Авторы утверждают,
что точность определения составляет ±2% на образцах,
содержащих до 0,005% активного водорода. Укажем также на метод
Истема и Рааена, применивших тритиированный изопропанол
[112].
Определение обменоспособных а-водородных атомов в
альдегидах и кетонах методом дейтерообмена. Изотопное
уравновешивание с NaOD соединений, содержащих водород в а-положении
к карбонилу, приводит к обусловленному енолизацией обмену
этого атома водорода на дейтерий. Число включившихся атомов
дейтерия и, следовательно, число атомов водорода в а-положении
можно определить по содержанию дейтерия в веществе после
обмена (см. стр. 36) [ИЗ, 114].
Вещества, содержащие группу —СН2—СО—, можно
обнаружить изотопным уравновешиванием с NaOD и сравнением
инфракрасного спектра до и после обмена. Полоса 1420 см'1,
приписываемая деформационным колебаниям соседней с карбонилом
метиленовой группы (см. гл. 3), исчезает при дейтерировании
[113].
Определение водорода, епособноге замещаться на ацил.
Многие соединения, содержащие активный водород, могут быть
определены путем ацилирования. К ним относятся, в частности,
первичные и вторичные спирты, фенолы, меркаптаны, а также
первичные и вторичные амины. Для количественного определения
применяется ряд методов, например выделение продукта реакции
(анализ, определение ацильных групп), разложение избытка
ангидрида или хлорангидрида с последующим титрованиемт
определение хлористого водорода, образующегося в случае
применения хлористого ацетила. Характерным примером
использования этого метода может служить установление структуры

40 ГЛ. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
альдостерона. Число ацетилирующихся гидроксилов было
определено Рейхштейном и сотр. [115] при использовании всего 0,2
мгвещества. Альдостерона цетилировали 1,1'-14С-уксусным ангидридом
известной удельной активности, после чего сравнивали активность
ацетата с активностью кортизона, ацетилированного в
идентичных условиях. Подробное обсуждение см. [105].
Определение подвижного водорода при помощи диазометана.
Диазометан реагирует с наиболее подвижными атомами водорода
(например, в группе СООН, в фенольной ОН-группе), и поэтому
■его применение более ограничено, чем применение метода Цереви-
тинова и литийалюминийгидридного метода. Однако если реакция
все же протекает, то у диазометана имеются преимущества по
сравнению с реактивом Гриньяра и гидридами щелочных
металлов, так как он позволяет определить, какой элемент связан
g подвижным атомом водорода 1-рС—Me; —О—Me или \N—Me).
Подробнее см. [116].
Определение О- и S-алкильных групп
Методами, описанными в этом разделе, можно определить
следующие группы: ROR', RSR", HOR (кристаллизационный спирт!),
ArOR, RCOOR', сложные эфиры енолов, ацетали и ортоэфиры.
Реакция алкоксильных или тиоалкильных групп с иодистоводо-
родной кислотой приводит к соответствующему алкилиодиду:
-OR + HI —у RI + -ОН
-SR + HI —у RIH SH
Образовавшийся алкилиодид определяют одним из двух
следующих методов.
Гравиметрический метод Цейзеля [117]. Алкилиодид переносят
в токе углекислого газа в этанольный раствор нитрата серебра;
действием разбавленной азотной кислоты выделяют из
образовавшегося вначале комплекса AgI-AgNOs йодистое серебро
и взвешивают его. н-Пропокси- и цзо-пропоксигруппы определяют
по видоизмененному методу Цейзеля [118]. Метод неприменим
к серусодержащим соединениям, так как они, за небольшим
исключением, выделяют сероводород, превращающийся под
действием нитрата серебра в сульфид серебра.
Необходимая навеска 5—10 мг. Точность метода ±0,3—0,8%.
Метод Цейзеля интенсивно вытесняется методом Фибека.
Объемный метод Фибека [119, 120]. Алкилиодид переносят
в раствор ацетата натрия в уксусной кислоте, содержащий бром.
Протекают следующие реакции:
СН31 + Вг2 —у CH3Br + IBr
1Вг + ЗН20+2Вг2 —у Щ03 + 5НВг

КОЛИЧЕСТВЕННОЕ МИКРООПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП 41
Для определения иодата добавляют йодистый калий и отти-
тровывают выделившийся иод тиосульфатом. Метод может быть
использован также для серусодержащих соединений, так как
сероводород окисляется в этих условиях до серной кислоты,
присутствие которой не мешает иодометрическому определению.
N-Алкильные группы, как правило, не мешают определению,
однако известны исключения [121, 122]. Метилендиоксигруппа
не затрагивается.
Метоксильные группы в присутствии этоксильных определяют
по Кюстеру и Маагу [123]. Метод основан на различной
растворимости четвертичных солей, которые образуются при пропускании
метил- и этилиодидов в спиртовой раствор триметиламина. Метод
также применим для совместного определения метил- и этилими-
ногрупп (см. ниже). Точность определения при навеске 10 мг
составляет ±1%. Метод был подвергнут критике фуртером [124];
в качестве наиболее удобного растворителя был предложен
нитробензол [125].
Позднее для определения метоксильных групп был предложен
метод, основанный на определении йодистого метила в газовой
фазе с помощью инфракрасной спектроскопии [126]. Различные
алкоксильные группы были идентифицированы и определены
методом газовой хроматографии и титрованием алкилиодидов
по Фибеку и Брехеру [127]. Вертилье и Мартин [128] применили
метод газовой хроматографии для селективного определения алк-
оксильных групп вплоть до к-бутоксигрупны. Белчер, Бхатти
и Уэст [129] описали метод определения алкоксильных групп
с точностью ±0,3% при навеске 50 мкг, представляющий -собой
вариант метода Цейзеля. Метоксильную группу можно отличить
от этоксильной методом Куна — Рота (см. стр. 42), так как
уксусная кислота получается в результате окисления только
этоксильной, но не метоксильной группы.
Подробно см. [130, 131].
Определение N-алкильных групп
N-Алкильные группы (имеются в виду \N—СН3 и ")N—С2НБ)
обычно устойчивы к действию кипящей иодистоводородной
кислоты и поэтому не могут быть определены методом Цейзеля.
Применяемый в настоящее время метод основан на принципе,
предложенном Херцигом и Мейером [132]:
\ч-СН3+Н1 —^ \^/ V зоо-8во° с^ \NH + CH3I
/ / \н /

42 гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
Алкилиодид определяют при помощи различных вариантов
метода Цейзеля, чаще всего в модификации Фридриха [133].
Для серусодержащих соединений определение заканчивают иодо-
метрически, как и в случае алкоксильных соединений
[119].
Необходимая навеска 5—10 мг; точность метода ±0,3—1%.
Алкоксильные группы, одновременно присутствующие в
анализируемом веществе, также определяются по Херцигу — Мейеру;
поэтому предварительно определив алкоксильные группы (см.
стр. 40) и вычитая их число из общего содержания реагирующих
групп, можно определить число N-алкильных групп [134].
Кун и Рот [135] нашли, что в ряде случаев (лактофлавины,
синтетические флавины) истинное число N-алкильных групп
можно выяснить только, если эти соединения предварительно
растворить в таких растворителях, как уксусный ангидрид или фенол.
Такая предварительная обработка рекомендована во всех случаях
в качестве меры предосторожности. Некоторые лабильные алкил-
аминогруппы дают алкилиодиды и в условиях метода Цейзеля
[136, 137]. Отмечена также индуцированная иодистоводородной
кислотой миграция алкила от кислорода к азоту [138].
Виткоп [139] получил летучие алкилиодиды при обработке по
Херцигу — Мейеру квебрахамина и ханодигидродезоксииохим-
бола, не содержащих N-метильных групп. Конрой и сотр. [140]
остроумным способом показали, что аналогичная ситуация
наблюдается и для аспидоспермина. Неактивное основание было
превращено в иодметилат с помощью 14CHSI. Пиролиз продукта
приводит к полностью неактивному аспидоспермину. Если бы
катион содержал две N-метильные группы, то трудно ожидать
полностью специфического отщепления только 14СН31. Белчер,
Бхатти и Уэст [134] описан метод субмикроопределения
N-метильных групп при одновременном определении алкоксильных
и N-метильных групп [134].
Вопрос об определении алкильных групп, связанных с азотом,
рассмотрен в обзорах [130, 141].
Определение С-алкильных групп
По оригинальному микрометоду Куна — Рота [142] метильные
группы вместе с атомом углерода, с которым они связаны,
окисляют до уксусной кислоты раствором хромовой кислоты в сернон
кислоте. Условия реакции таковы, что дальнейшего окисления
уксусной кислоты не происходит. Уксусную кислоту отгоняют
и определяют титрованием в стандартных условиях. Выход
уксусной кислоты зависит от окружения С-метильной группы,
е связи с чем необходимы контрольные определения с соединени-

4. КОЛИЧЕСТВЕННОЕ1 МИКРООПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП 43
ями близкого строения. Уксусная кислота образуется также из
следующих соединений и групп:
С2Н5ОН, С2Н5ОС2Н5, CHgCOOR, C2H5COOR, CH3COCH2R, CH3(CHOH)2R
CH3CH = CHR, = CH-C(CH3) = CH-, ^C-C(CH3)2-C^
Метод Куна — Рота можно применять для совместного
определения этоксильных и ацетильных групп, а также этоксильных
групп в присутствии метоксильных (см. стр. 41). Каррер [143J
описал вариант этого метода, позволяющий использовать 0,2—
0,4 мг вещества и предусматривающий определение уксусной
кислоты методом хроматографии на бумаге. Он изменил также-
условия окисления с целью получения летучих высших жирных
кислот, которые разделяются при хроматографировании на
бумаге [144, 145]. В более поздней публикации [146] Каррер
описывает применение этого метода для исследования строения
соединений и обсуждает структурные факторы, ведущие к образованию,
других кислот, кроме уксусной.
Пропионовая кислота (наряду с уксусной) была недавно,
получена при использовании видоизмененного метода Куна —
Рота [144] из ряда соединений, содержащих С-этильные группы,
и в частности из аспидоспермина [147], ибогаина [148] и дигидро-
гельземина [149]. В последнем случае уксусную и пропионовую
кислоты разделяли хроматографированием на целите и
характеризовали по инфракрасным спектрам в виде натриевых солей
в таблетках КВг.
Определение О- и N-ацильных групп
Метод основан на определении С-алкильных групп по Куну —
Роту (см. выше). Сложный эфир сначала гидролизуют (серной
или n-толуолсульфокислотой, водным или метанольным
раствором КОН или NaOH; для повышения растворимости вначале
можно добавить пиридин). Летучие кислоты (после подкисления,
когда это необходимо) отгоняют и титруют так же, как при
определении С-алкильных групп. Для соединений с трудногидроли-
зуемыми ацетильными группами проводят окисление, как было
описано выше; при этом следует обращать внимание на наличие
С-алкильных групп. Для образцов, дающих 3—6 мл 0,01 н.
кислоты, точность определения составляет ±0,3—0,5%. Визенбер-
гер [150] усовершенствовал применяемую аппаратуру,
приспособив ее для совместного определения С-алкильных и С-ацильных
групп. Алицино [151] дифференцировал О-ацетильные и N-аце-
тильные группы по различию в скоростях гидролиза холодным

44 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
водным едким натром. Мизуками и Иеки [152] подвергали ацетаты
гидролизу водным едким натром, пропускали раствор через катио-
нит (в Н-форме) и иодометрически определяли уксусную кислоту.
Шпринглер и Маркерт [153] различали формильную и ацетильную
группы при их совместном присутствии, подвергая газо-хромато-
графическому разделению метиловые эфиры, полученные при
катализируемой кислотой переэтерификации формильных и
ацетильных производных с метанолом (см. [154]).
Определение олефиновых двойных связей
Олефиновые двойные связи можно определить количественным
гидрированием по микрометоду. Количество водорода,
поглощенное навеской вещества при постоянном давлении (обычно
атмосферном) и температуре (обычно комнатной), измеряют объемным или
манометрическим способом. Чистота образца и растворителей,
правильный выбор катализатора и растворителя играют
решающую роль и должны быть установлены предварительными
опытами [155]. С навесками 0,5—20 мг можно добиться точности
±0,5%. Фирмой Towers and Go (Англия) выпускаются два типа
вполне удовлетворительных приборов (см. [156, 157]). В
последних публикациях [158] для количественного каталитического
гидрирования используют водород, получаемый электролизом.
Симен [159] применяет водород, выделяющийся при добавлении
стандартного раствора литийалюминийгидрида к метанолу,
содержащему олефин и окись платины. Непрореагировавший водород
соединяется с кислородом, и образовавшуюся воду определяют
,при помощи реактива Фишера.
См. также [160].
Определение карбонильных групп
Реакция с фенилгидразинами. Наилучшими реагентами для
-определения карбонильных групп являются нитрозамещенные
фенилгидразины. Анализ основан либо на волюмометрическом
определении избытка реагента [161], либо на гравиметрическом
определении образовавшегося производного. Реакция протекает
количественно [162, 163]. Применяют также солянокислый
гидроксиламин с последующим титрованием выделившегося
НС1.
Восстановление боргидридом натрия [164]. Метод основан
на восстановлении карбонильного соединения известным
количеством боргидрида с последующим определением газообразного
водорода, выделяющегося при разложении кислотой избытка
реагента. В тех случаях, когда полосы поглощения кетонного

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЕСА
.Д5
и альдегидного карбонила в инфракрасном спектре не совпадают,
спектральное определение удобнее, чем указанные выше
химические методы. Сравнение интегральных интенсивностей
поглощения для анализируемого образца и стандартного карбонильного
соединения позволяет определить число присутствующих
карбонильных групп даже в тех случаях, когда химические методы
не могут быть использованы из-за стерических затруднений.
Титриметрическое определение
карбоновых кислот, сложных эфиров,
лактонов и ангидридов
Кислоты растворяют в метаноле или этаноле (предварительно
перегнанных над едким кали), добавляют равный объем воды,
свободной от СО2, и титруют раствор стандартной щелочью,
применяя фенолфталеин. Точка перехода становится нечеткой при
концентрации спирта выше 65%. Предпочтительнее пользоваться
потенциометрическим методом, особенно для окрашенных
веществ.
Сложные эфиры, ангидриды и лактоны предварительно гидро-
лизуют на холоду или при кипячении известным количеством
щелочи, после чего избыток щелочи оттитровывают стандартным
раствором кислоты. Подробное обсуждение метода можно найти
в соответствующих главах книги Митчелла и др. «Органический
анализ» [165]. Об определении аминокислот см. раздел,
написанный Ротом в книге Губен — Вейля «Методы органической химии»
.[166].
5. Определение молекулярного веса
Элементарный анализ дает процентный состав соединения
и тем самым его эмпирическую формулу; если к тому же известен
молекулярный вес, то можно написать молекулярную формулу.
Точное определение молекулярного веса необходимо также в тех
случаях, когда результаты элементарного анализа недостаточны
для выбора между гомологичными молекулярными формулами
и для определения числа кратных связей в молекуле.
Методы определения молекулярного веса распадаются на две
группы в зависимости от размеров молекул. Классические методы
определения низких молекулярных весов не требуют сложного
оборудования. Принципы и возможности этих методов
рассмотрены ниже.
Для определения молекулярного веса высокомолекулярных
соединений (мол. в. выше 10 000) требуются специальные методы
и аппаратура, которые также вкратце рассматриваются ниже.

4fj Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
Низкомолекулярные соединения
Традиционные методы определения молекулярного веса
твердых и жидких низкомолекулярных органических соединений
основаны на прямом или косвенном определении понижения
давления пара. Критическое рассмотрение этого метода см. [167—
171]; обзор более поздних работ см. [172].
Прямое определение понижения давления пара. Понижение
давления пара раствора по сравнению с чистым растворителем
зависит от молярной концентрации растворенного вещества.
Методы, основанныена этом принципе, описаны в работах [173]
и [174] (микромодификация).
Криоскопический метод. Понижение температуры замерзания
раствора не зависит от природы растворенного вещества. Оно
зависит от криоскопической константы К растворителя и для
данного растворителя пропорционально молярной концентрации
раствора. Вопросы, связанные с выбором растворителя и
аппаратуры, рассматриваются Бекманом [175] и Растом [176]. Точность
метода составляет приблизительно ±5%.
Эбулиоскопический метод. Определение повышения
температуры кипения раствора в сочетании со знанием эбулиоскопиче-
ской константы К позволяет, как и в криоскопической методе,
определить молекулярный вес растворенного вещества.
По сравнению с криоскопическим эбулиоскопический метод
имеет ряд недостатков: 1) возможность перегрева раствора;
2) зависимость температуры кипения от колебаний атмосферного
давления; 3) меньшее значение константы К. Для уменьшения
перегрева был предложен ряд остроумных приемов (см., например,
[177, 178, 179]). Описаны микроэбулиометры для навесок
порядка 10 мг [180]. Для повышения точности измерения
температуры в микроэбулиоскопии были применены термистеры [181,
182].
Камфорный метод (метод Раста) [167, 183]. Метод основан
на высоком значении молярного понижения температуры
плавления для камфоры (40° С). Если вещество разлагается вблизи
температуры плавления камфоры или реагирует с камфорой, то
можно выбрать какой-нибудь другой растворитель [184].
Поскольку в данном случае криоскопические константы достаточно
велики, не обязательно пользоваться термометром Бекмана.
Принципиальными недостатками метода являются недостаточная
растворимость веществ в применяемых растворителях, а также
термолабильность веществ. Описан микрометод с применением
столика Кофлера [40].
Необходимая навеска анализируемого вещества 2—3 мг.
Точность определений ± 5 %.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЕСА
47
Изотермическая перегонка [185, 186]. Если растворы разной
молярной концентрации поместить в замкнутой системе, то
растворитель перегоняется изотермически из раствора со слабым
осмотическим давлением в раствор с большим осмотическим давлением
до тех пор, пока растворы не станут изоосмотическими, т. е. изо-
молярными. Так, если в закрытую трубку поместить два раствора —
с известной молярностью и определяемый, — разделив их
пузырьком воздуха, то можно определить молярность испытуемого
раствора по величине перемещения менисков. Детали методики
описаны Преглем [187] и Растом [188]. Более поздние
применения см. [189J (ультрамикрометод) и [190].
Масс-спектрометрический метод (см. гл. 5). Масс-спектрометри-
ческий анализ органических соединений состоит в бомбардировке
паров вещества при давлении 10~5—10~6 мм рт. ст.
электронами, имеющими энергию 50—100 эв. В этих условиях молекулы
распадаются с образованием положительно заряженных ионов,
относительное содержание которых дает важную информацию
о строении исходных молекул. Самый тяжелый ион, получаемый
при низких давлениях, образуется в результате удаления одного
электрона из исходной молекулы (молекулярный ион).
Определение массы этого иона делает возможным точное установление
молекулярного веса при навеске менее 1 мг. Поскольку массы
элементов обычно не являются целочисленными, только
достаточно точное определение массы может дать важную информацию
об элементарном составе иона.
Метод пригоден для веществ, кипящих ниже 400° С и без
разложения.
Вопрос о применении масс-спектрометров для определения
молекулярного веса обсуждался Бейноном [191] и Мак-Лефферти
[192]. Майо и Рид [193] определили методом масс-спектрометрии
молекулярные веса ряда стероидов и тритерпеноидов. Метод
приобрел большое значение в связи с усовершенствованием
конструкции современных масс-спектрометров, поскольку они обеспечивают
высокую точность при использовании микроколичеств вещества.
Спектроскопические методы. Если исследуемое соединение
можно превратить в производное с высокой интенсивностью
поглощения в ультрафиолетовой области спектра (желательно в той
области, в которой бесцветные соединения обычно не поглощают),
то для определения молекулярного веса может быть использован
коэффициент поглощения при выбранной длине волны в области
максимального поглощения. Этот коэффициент может быть
определен эмпирически по спектрам аналогичных производных с
известным значением молекулярного веса.
Каннинхем, Даусон и Спринг [194] применили этот метод для
определения молекулярных весов пикратов углеводородов и

48 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
оснований. Используя 2 мг вещества, они проводили определения
с точностью ±2%. Берри, Мак-Кормик и Митчелл [195]
определяли молекулярные веса озазонов Сахаров по поглощению в
ультрафиолетовой области спектра. Шейнкер и Головнер [196]
применили этот метод для определения молекулярного веса стифна-
тов алкалоидов и 2,4-динитрофенилуретановых производных
спиртов.
Рентгеновский метод. Общая масса М элементарной ячейки
кристалла легко может быть получена из рентгеновских измерений
объема ячейки V и плотности кристалла р. При умножении pF
на число Авогадро 7V получают массу в обычных единицах
атомного веса G-12:
M=pVN
Поскольку число молекул в элементарной ячейке может
меняться, число М будет кратным или почти кратным истинному
молекулярному весу. Хотя точность данного метода определяется
точностью измерения плотности р, она обычно достаточна для
того, чтобы можно было однозначно установить число водородных
атомов в молекуле.
Высокомолекулярные соединения
Криоскопические и эбулиоскопические методы не могут быть
использованы при работе с такими высокомолекулярными
соединениями, как белки и полисахариды, так как небольшое число
больших молекул в разбавленном растворе мало влияет на
температуру замерзания или кипения раствора. Дополнительные
затруднения связаны с ассоциацией молекул, приводящей к
образованию агрегатов даже при концентрациях ниже 1 %, и с
отклонением в поведении раствора от идеального; впрочем,
последнее затруднение можно обойти экстраполяцией полученных
результатов к бесконечному разбавлению. Более серьезной
трудностью является полидисперсность большинства
высокомолекулярных соединений, которая состоит в том, что образцы состоят
обычно из молекул сходного строения, но различной длины.
В связи с этим экспериментально найденное значение
молекулярного веса зависит от применяемого метода. Так, например,
осмотические методы дают значения среднечислового молекулярного
веса, зависящие главным образом от присутствующих в растворе
молекул меньшего размера, тогда как измерения вязкости дают
значения средневесового молекулярного веса, которые
определяются массой молекул больших размеров.
Экспериментальные методы можно классифицировать
следующим образом: 1) осмотический метод; 2) диффузия и седимента-

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЕСА
49
ция в ультрацентрифуге; 3) интенсивность рассеяния света;
4) вязкость. Теоретические основы методов и техника
эксперимента рассмотрены Шульцом, Кантовым и Мейерхофом [197].
Осмотический метод. Осмотическое давление разбавленных
растворов высокомолекулярных соединений невелико и может
быть измерено с большой точностью.
Для идеального раствора осмотическое давление я дается
уравнением Вант-Гоффа:
CRT
л=-
М
где С — концентрация растворенного вещества; М —
молекулярный вес.
Для макромолекул кривая зависимости л/С от С практически
всегда имеет положительный наклон, который является функцией
асимметрии молекул растворенного вещества. Используя
значение п/С, полученное экстраполяцией к бесконечному разбавлению,
можно вычислить величину М. Этим методом удается определять
молекулярные веса до 500 000.
Седиментационный метод. Приложение гравитационного поля
вдоль оси пробирки, содержащей раствор макромолекул или
суспензию частиц, вызывает седиментацию молекул или частиц
в направлении поля.
Седиментационное равновесие. В умеренных
гравитационных полях устанавливается равновесие между
миграцией и противодействующими силами (такими, как броуновское
движение). При равновесии молекулярный вес М растворенных
веществ на расстояниях хг и х2 от оси вращения связан с их
концентрациями Сх и С2 следующим соотношением
M = 2RT In
Ci(l-n>)(*!_z2)(u2
где V — парциальный удельный объем растворенного вещества;
р — плотность растворителя; со — угловая скорость.
Скорость седиментации. Под действием
гравитационного поля при максимальных оборотах центрифуги
растворенное вещество мигрирует в направлении поля, и можно
наблюдать движущуюся зону растворенного вещества. Скорость
седиментации можно определить, измеряя расстояние зоны от оси
вращения через различные интервалы времени.
Молекулярный вес определяют по уравнению:
М--
D(i-V)
4 Заказ 407.

50 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
где S — константа седиментации, которую вычисляют по формуле
S = 2 ; D — константа диффузии, может быть вычислена по
изменению концентрации растворенного вещества при диффузии
в неподвижной трубке, в которой наблюдается граница раздела
между раствором и растворителем; V и р — имеют тот же смысл,
что и в предыдущем разделе.
Полученные результаты экстраполируют к бесконечному
разбавлению, так как найденное значение молекулярного веса
зависит от концентрации.
Метод светорассеяния. Если свет проходит через раствор, то
рассеянное излучение имеет ту же частоту, что и падающий свет,
и характеризуется симметрией, если размер растворенных
молекул мал по сравнению с длиной волны падающего света.
Рассеяние х связано с молекулярным весом рассеивающих
частиц уравнением:
„С 1 , гВС
а -
М ' RT
где И — величина, зависящая от концентрационного изменения
показателя преломления; С — концентрация вещества; х — функция
ослабления интенсивности проходящего света вследствие
рассеяния; В — характеризует отклонение от закона Вант-Гоффа в
уравнении осмотического давления:
Молекулярный вес оценивают экстраполяцией кривой
зависимости ЙСН против С до нулевой концентрации.
Вискозиметрический метод. Метод применим только к
линейным молекулам. Вязкость растворов макромолекул дается
эмпирическим уравнением:
Ч =К МС
УД т
где т]уд — удельная вязкость, определяемая соотношением х\ =
— (ц — вязкость раствора, г|0 — вязкость растворителя),
чо
Постоянная Кт зависит от природы вещества, растворителя
и температуры. Лучше всего Кт оценивать из ряда измерений,
проводимых с серией сходных веществ, для которых значение
молекулярного веса заранее определено более фундаментальными
методами, и затем использовать ее значение для вискозиметриче-
ского определения молекулярных весов других веществ этой
серии.

V. ЦВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ 51
V. ЦВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ
В сводку включено лишь ограниченное число известных
реакций, описанных в литературе. Выбор основан на общности
реакций, а в случае специфических реакций — на частоте их
применения.
Первый раздел включает цветные реакции, характерные для
отдельных функциональных групп. Кроме того, некоторые классы
природных соединений объединены по характерным для них
цветным реакциям. Такая компоновка отражает либо какую-то
определенную особенность строения, характерную для всех соединений
данного класса (например, наличие остатка дезоксисахара в
стероидных гликозидах и нуклеиновых кислотах), либо относится кмоле-
куле в целом (например, реакции на стероидное ядро). Сводка
ограничена пробирочными реакциями, при которых используется не
более 1—2 мг вещества. Во многих случаях это количество может
быть уменьшено без потери чувствительности. В частности, для
экономии вещества во многих случаях можно с успехом
применять капельные пробы по Файглю [198]. Достоверность любой
цветной реакции резко повышается, если параллельно проводить
в стандартных условиях реакцию с веществом, заведомо дающим
эту же цветную реакцию, а также контрольную реакцию со смесью
используемых реагентов. Цветные и некоторые другие
характерные реакции на различные функциональные группировки
суммированы в табл. 1.2.
В приводимых таблицах для удобства введен ряд сокращений:
1. Стандартные сокращения, принятые в Chemical Abstracts.
2. Методы перечисляются по названиям используемых реагентов
(например, тетранитрометановый). по фамилии авторов (например, метод
Ипатьева), а иногда по обоим этим признакам сразу, а также по продуктам
(например, метод индиго), в зависимости от того, какое из названий явлнется
общепринятым.
3. Т — испытуемый образец; R — реагент. Если реагент состоит из двух
отдельно приготовляемых растворов, то они обозначаются А и Б, а
пропорции, в которых они образуют реагент, указаны, например, следующим
образом: R = 2А + 1Б.
4. Обозначения H2S04, HC1, СН3СООН и т. д. относятся к
концентрированным растворам; С2Н5ОН, СН3ОН — обозначают, если не оговорено особо,
абсолютированные спирты.
5. Если растворитель не указан, то подразумевается вода, например,
3%-ный NaOH означает 3%-ный водный раствор едкого натра.
6. Номер ссылки указывает литературный источник, в котором описана
модификация метода. Буква м означает, что в данной статье обсуждается
механизм образования хромогена.
7. «Синий —> красный» подразумевает переход синего цвета в красный;
«от синего до красного» —цвет варьирует от синего до красного.
8. Полож. — положительная реакция, отриц.—отрицательная; +
добавлено".
4*

Таблица 1.2
Цветные и некоторые другие характерные реакции на различные функциональные группировки ел
Метод
Условия проведения реакции
Окраска или
характерное свойство

Литература
Тетранитрометанз-
вый (ТНМ)
Ипатьева
Шиффа
Анжели — Римини
Олефиновые двойные связи
0,5 «Т J 1—2 мл СНС13
или CCLt + 1— 2 капли ТНМ.
Тотчас сравнить с контролем
(р-ритель) на белом фоне
0,1 г Т в 95%-ном С2Н5ОН
или ацетоне-fl капля 2%-но-
го КМп04
От желтой до
красной
Исчезновение
окраски за 5 сек
1—2 «Тв 1—2 лм 0,025%-
ного фуксина, свежеобесцве-
ченного SO2. Встряхнуть
1 капля Т + 1—2 капли р-ра
бензолсульфогидроксамовой
к-ты в С2Н5ОН-ф-1 капля
1 н. NaOH; 5 мин^-1 капля
0,5 н. HCl^l капля 1%-по-
го FeCl3 [209]
Альдегиды (см. также [214])
От красной до
фиолетовой
Красная
206
207,208
210,211
Примечания
Впервые описана Уорнером
[199] и Остромысленским [200].
Полож.: олефиновые двойные
связи (вкл. хим. инертные),
производные циклопропана,
ароматич. соед. Окраска
усиливается с увеличением числа
сопряш. двойных связей.
Отриц.: аф-ненасыщ. к-ты,
эфиры, альдегиды, спирты.
Слабо: а, {5-ненасыщ. кетоны
[201—203]. Микрометод [204].
Определение заместителей у
двойной связи по У Ф-спектрам
ТНМ-комплексов [205]
Полон?.: холестерин
Полож.: некоторые
ароматич. альдегиды
Кетоны также дают гидр-
оксамовые к-ты; удалить
избыток оснований

Раудница
Фелинга
Толленса
С
к-той
хромотроповои
Димедоновый
I 1—2 мг 1,4-ДИоксинафталина
в 1-2 жл СН3СООН (своб. от
альдегида) -f-1 мг Т; нагреть
А : 35 г CuS04 • 5Н20 в 500 мл
воды.
Б: 175 г сегнетовой соли,
50 г NaOH в 500 мл воды. R =
= 1А4-1В, свежепригот. 5—
10 мг Т в 1 мл R; выдержать
5 мин; нагреть
R:2 *i 5%-ного AgN03-f
+ 1 капля 10%-ного NaOH +
+ 2%-ный NH4OH до
прозрачности.
Свежепригот. R + T;
осторожно нагреть
От красной до
фиолетовой
Красный осадок
Объемистый осадьк
или серебряное
зеркало
212
213
1 капля Т +0,5-1 мл 10%-ной
хромотроповои к-ты. Медленно
добавить 5 мл H2S04,
встряхнуть, выдержать 30 мин,
нагреть до 100° С
НСНО+димедон (диметил-
дигидрорезорцин), образуется
кристалл, производное
Формальдегид
Пурпурная
215,216,
217м
218
Полож.: жирные и арома-
тич. альдегиды
Отриц.: ке'тоны, ароматич.
альдегиды. Полож.: другие
восстанавливающие группы
Полож.: алифатич. и
ароматич. альдегиды, а-дикетоны,
ароматич. амины и т. д.
Чрезвыч. чувствительна
Реакция не цветная, но
широко применяется для
обнаружения; характерн. т. пл.
кристалл, производного
Легаля
1—2жгТ в воде или С2Н5ОН
(свобод, от альдегидов) + 1 мл
свежего 0,5%-ного нитропрус-
сида натрия
К е т о ны
Характерн. окраска
219,220,
221м
Кетоны дают более четкую
окраску, чем альдегиды. Чаще
использ. для ненасыщ. лакто-
нов

Продолжение табл. 1.2
Метод
Условия проведения реакции
Окраска или
характерное свойство

Литература
Примечания
Метилкетоны
Иодоформный
Индиго
R:20 г KI + 10 г 12 в 100 мл
воды. 10 мг Т в 1 мл воды +
+ 0,2 мл 2 н. NaOH + R по
каплям, пока окраска не будет
оставаться устойчивой в теч.
5 мин, выдержать 2 мин при
60° С, если это необходимо.
Обесцветить 2 н. NaOH
10 мг Т + 1 мл 5%-ного р-ра
о-нитробензальдегида в
С2Н5ОН + 0,5 мл 10%-ного
NaOH. Экстрагировать ОНС13
или отфильтровать через
бумагу и промыть водой
СН13, характерн.
запах, т. пл. 1205 С,
гексагональные
кристаллы
Синее индиго
222,223
224,225
Реакция не цветная. Полон?.:
СН3СО-, СНзСЩОН)-.
Имеется модификация для
соед., нераств. в воде;
применение см. [223]
Полош.: метилкетоны. От-
риц.: метилкарбинолы
Метиленкетоны, прост р. (—СН2—СО—)
Циммермана
(Раймонда)
0,5 мг Т в I мл 2 п. КОН
в C2H5OH + I лл1%-ногор-ра
ж-динитробензальдегида
(перекристалл.) в С2Н6ОН.
Выдержать 10 мин; разб. до 10 мл
в С2Н6ОН [226]
Фиолетовая,
бледнеет при разб.
Полож.: пространственно не-
затрудн. кетоны со своб. а-ме-
тиленовой группой. Универс.
для стероидов [227], три-
терпеноидов [226]. Впервые
использ. Битто [228].
Применение к стероидным
кетонам [229], гликозидам и
агликонам дигиталиса и
строфанта [230]. Использ. для а,{5-
ненасыщ. бутенолидов — см.
пробы Легаля и Балье. Метод

С хлорным железом
Трифеяилтетразо-
лийхлоридный (ТТХ)
[226, 231, 232]; механизм [201,
201м]. Модификация с ^3,5-ди-
нитробензойнойк-той, см. [233]
а-Дикетоны [диосфеиолы —СО—С(ОН)=С—]
Р-рТ в СН3ОН +2—3 капли
FeCl3 в воде или в СН-ОН
0,5 мг Т в воде + 1 жд0,5%-
ного TTX^l капля 10%-ного
NaOH; нагреть [234]
Интенсивная
окраска
Ярко-красная
234,235
а-К е"т"о л ы
С хлорным железом
Трифенилтетразо-
лийхлоридный
Толленса и Фелинга
С солями титана
1 мг Т в смеси пиридина и
метанола (1 : 2) + 1%-ный FeCl3
в СН3ОН
Как для а-дикетонов
Р-р 2—3 мг Т в 3 мл 95%-
ного CHsOH -J-1 мл пиридина -ф-
+ 1 капля 5%-ного TiCls.
Встряхнуть на воздухе
Of синей до сине-
зеленой
Коричневая—*
кроваво-красная
236,237
235
238
Пиридин предохраняет
соединения от дальнейшего
окисления ионами Fe3+ [236]
Полож.
Полож. Также с соед.,
восстанавливаемыми TiCls до
ендиолов (Hanp.j дегидроаскор-
биновая к-та)
Енольные{5-дикарбонильные соединения ({5 - д и к е т о ны4 {5-кетоэфиры)
С хлорным железом
С селями титана
Как для а-дикетонов
Как для а-кетолов
Интенсивная
окраска
Темно-зеленая-
желтая
239,240
238
Полож.: {5-дикетокарбониль-
ные соед., могущие давать
tyuc-енолы. О зависимости
окраски от структуры см, [224]

Продолжение табл. 1.2
Метод
Условия проведения реакции
Окраска или
характерное свойство

Литература
Примечания
Ненасыщенные лактоны
Легаля
Балье
Раймонда
1—2 мг Т в 2—3 каплях сух.
пиридина+1 капля 0,5%-ного
нитропруссида+1—4 капли
2 н. КОН [232]
А: р-р 1 г пикриновой к-ты
в 95%-ном С2Н5ОН. Б : 10 г
NaOH в 100 мл воды. R =
= lA-f 1Б. Т + неск. капель R
См. стр. 54 [246]
Темно-красная
От
светло-оранжевой до темно-красной
245
Полож.: а,|3-ненасыщ. буте-
нолиды. Впервые использ. для
ацетона [219]. Битто показал
общность р-ии для активных
метиленовых групп [241].
Позже применялась спец. для
бутенолидов [242]. Отриц.: на-
сыщ. карданолиды. Различив
а,{5- и р\у-ненасыщ,
бутенолидов см. [243, 244]
Спец. для а,[3-ненасыщ.
бутенолидов
Сложные эфиры карбоновых к-т
гидроксамовои
1 капля Т + 1 мл 0,5 н. р-ра
NH2OH-HCl в С2Н6ОН +
+ 0,2л1л6н. NaOH. Вскипятить,
охладить, добавить 2 мл 1 н.
НС1 + С2Н5ОН (до
прозрачности)+1 капля 10%-ного
FeCl3. Контроль: смесь
реагентов без NH2OH-HCl
Красная
247
Азотсодержащие соед. могут
дать неправильные результаты

С хлорным железом
Нитрозирования
(Либермана)
Миллона
Индофенольный
(Гиббса)
1—2 капли Т в 2 мл воды
или СН3ОН + 1 капля 1%-ного
р-ра FeCl3 в воде или СН3ОН
Фенолы
Интенсивная
ска
1—2 мл 20%-ного NaN02 +
+1—2 мг Т. Появление окраски
на холоду, нагреть; +1 мл
15%-ного NaOH [248]
R : 1 часть Hg -f- 2 части
HNOa, нагреть: +2 части воды.
Через неск. ч декантировать.
Р-р Т + 2—3 капли R.
Кипятить
воде или
3 капли
0,1-ный р-р Т в
водн. С2Н5ОН+2-
р-ра 2,6-ДИхлорхипонхлор-
имида + 1 мл боратного буфера
(19,1 г/л; рН9,4)
окра-
Характерное
изменение окраски
Красно-желтая
Глубокая синяя
248—250
251
252,253
Если нет о-хелатной группы,
полож. только в воде; о- и п-
дифенолы более интенсивно
окрашиваются, чем л«-произ-
водные
Полон?.: фенолы со своб
«-положением
Полож.: фенолы со своб
о-положением
Очень чувствительна, фенолы
со своб. ге-положением
Метилендиоксипроизводные
Лаба
Хансена
1—2 мг Т в H2S04 4- неск.
капель 5%-ного р-ра галловой
к-ты в С2Н5ОН
0,2 мг Т в 4—5 каплях 90%-
ной H2SO4. Разделить на две
части.
а) +1 мг хромотроповой
к-ты, 20 мин при 70—80° С;
+2 капли воды, растереть и
центрифугировать
б) то же, но без
хромотроповой к-ты
Изумрудно-зеленая
а) Пурпурная
б) От бесцветной до
желтой
254, 255
256м
Обнаружение формальдегида

Продолжение табл. 1.2
Метод
Условия проведения реакции
Окраска или
характерное свойство

Литература
Примечания
X и н о н ы*
С циануксусным
эфиром (в аммиаке)
Вамбергера
1 мг Т + 2—3 капли циан-
уксусного эфира+ 2—3 мл
спирт, р-ра аммиака (1:1, при
dNHl0H = 0-880)
Следовые колич. Т в С2НбО H,
кипятить, +1 капля р-ра
NaOH. Исключить контакт
с воздухом
Интенсивная сине-
фиолетовая —>■
зеленая —> коричневая
Темно-красная,
исчезающая при
встряхивании на
воздухе
257, 258
259
Полож.: хиноны с активным
водородом или атомом галогена
в а-положении по отнош. к
карбонильной группе. Зависит
от рН
Полож.: о-хиноны и а-дике-
тоны. Некоторые о-хиноны,
расщепляющиеся щелочами,
дают отриц. реакцию
Амины (см. также f268])
С бихроматом и
серной кислотой
Нитропруссидный
С гипохлоритом
кальция
3 капли Т в 2 мл 50%-ной
H2S04 нагреть при 60—70° С;
+3 капли насыщ. р-ра К2Сг207,
встряхнуть. Вылить в, 800 мл
H20, + NH4OH [260]
1 капля Т + 1 капля свеж.
1%-ного нитропруссида
(содерж. пировиноградную к-ту)+
+ СН3СООН
1 капля р-ра Т в 5 мл воды+
+ (а) 0,5 мл СаОС12 (0,5
насыщ.); или (б) 0,5 мл СаОСЛ2 +
+ 3 капли разб. H2S04; или
(в) 3 капли разб. H2S04 +
+ 0,5 мл СаОС12
Характерное
изменение окраски
Фиолетово-синяя
(исчезающ.)
Характерн. окраска
260,267
262,263
264, 265
Полож.: алифатич., арома-
тич. и циклич. основания
(см. алкалоиды)
Алифатич. амины
Полож.: ароматич. амины

Хлоранильный
С флуоресцеинхло-
ридом и хлористым
цинком
Т • HCI в смеси эпихлор-
гидрина и хлоранила. Нагреть
1 капли р-ра Т в НС1,
высушить. Остаток сплавить
с 1 частью флуоресцеинхло-
рида + 2 частиZnCl2 +10 % -ный
р-р НС1 в С2Н5ОН
Красная
Фиолетовая
Изумрудная
Характерн. окраска
[ + флуоресценция)
266
267
Перв. амины
Втор, амины
Трет, амины
Различает перв. амины от
втор, (алифатич.), а также али-
фатич. и ароматич. амины от
пирролов
а-Аминокислоты
Нингидринный **
Фолина
1 мл Т + 1—2 капли 0,03%-
ного нингидрина; нагреть до
кипения
Содовый р-р Т (Na2COs) +
+ 10%-ный нафтахинонсуль-
фонат натрия
От желтой или
пурпурной до синей
Коричнево-красная
246, 269м
271
Цветные реакции для
индивидуальных аминокислот см.
Шмидт [272]; Мартин и Синдж
[273]; см. также Файгль [198],
стр. 281—284
Полож.: аминокислоты со
своб. NH2 и СООН-группами;
белки, пептиды, перв. амины,
аммиак
Полож.: аминокислоты, перв.
амины и некоторые алкалоиды
И нд о л ы
Эрлиха
Р-р 0,5 мг Т в 1 мл С2Н5ОН f
+ 1 мл 5%-ного р-ра тг-диме-
тиламинобензальдегида в НС1
Фиолетовая
274,
275м,
276м,
277, 278
* Хиноны дают интенсивную характерную окраску с конц. H2S04 и щелочами.
** См. также пери-нафтиндантрионгидрат [270].
Полож. для соед., в которых
—СН-группа, наход.
в а- или
\т
Р-положении по огнош. к yNH.
Универсальность реакции см.
[278].

Продолжение табл. 1.2 §
Метод
Условия проведения реакции
Окраска или
характерное свойство

Литература
Примечания
Г у а н и д и н ы
Сакагучи
R : 0,1%-ный р-р а-нафтгла
в 70%-ном С2Н5ОН
2 мл 1%-ного Т+15%-ный
NaOH до сильнощелочн.
р-ии+2 капли R; + 4—5
капель 5%-ного NaOCl
Красная
279, 280,
281м
Специфична для монозамещ.
гуанидинов
Нитросоединения (см. такше [198])
Мейера
Коновалова
1 мл 1%-ного NaN02 в 25%-
ном КОН+3 капли Т.
Встряхнуть; +3 жлводы; +2н. H2SO4.
6 капель Т+3 капли р-ра
КОН в СН3ОН (насыш.).
Встряхивать 2 мин; + 3 мл
воды, 1 мл эфира; -}-1%-ный
FeClg по каплям
Коричнево-красная,
исчезают;. в изб.
к-ты
Синяя окраска,
экстрагируемая
СНС13
От красной до
коричнево-красной в
воде или эфире
282, 283
284, 285
Перв. нитросоединения
Втор, нитросоединения
Перв. или втор,
нитросоединения

V. ЦВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ
61
В последние годы классические цветные реакции получили
дальнейшее развитие в двух направлениях. Многие из них были
положены в основу методов определения сложных соединений
в биологических средах, однако для быстрой идентификации
природных соединений эти реакции, с точки зрения химика, не
представляют интереса.
Большее значение приобрели различные окрашивающие
реагенты, применяемые в качестве проявителей при хроматографии
на бумаге.
Соблюдение указанных выше условий проведения реакций
имеет важное значение, особенно в тех случаях, когда располагают
малым количеством веществ.
Следует при этом особо отметить, что результаты цветных
реакций в лучшем случае могут рассматриваться как «доводы
в пользу ...» и должны быть независимо тщательно проверены
и дополнены физическими и химическими методами
исследования.
Цветные реакции на стероиды
и тритерпеноиды
Большая часть цветных реакций на стероиды основана на
образовании сопряженных ненасыщенных систем под действием
кислых реагентов (концентрированной серной кислоты, смеси
уксусного ангидрида и серной кислоты, трихлоруксусной кислоты,
хлорида сурьмы) в неводной среде и на взаимодействии реагента
с образовавшимся полиеном, которое сопровождается галохромиз-
мом.
Эти реакции характерны для стероидной системы ядер и в
различной степени присущи тритерпеноидам (например, реакции
Салковского, Либермана — Бурхарда). Меньшая группа цветных
реакций на стероиды связана с природой специфических боковых
цепей, таких, как ненасыщенная бутенолидная система (в кардено-
лидах) и а-кетольная система (в кортикоидах). В последнее время
много работ посвящено использованию классических цветных
реакций для разработки количественных колориметрических
методов определения.
Применение реакции с тетранитрометаном, реакции
Раймонда и Циммермана для определения стероидов см. на
стр. 52 и 56.
Различные цветные реакции стероидов и тритерпеноидов
суммированы в табл. 1.3.

Таблица 1.3
Цветные реакции на стероиды, тритерпеноиды и углеводы
Метод
Окраска

Литература
Примечания
Реакции на стероидную и тритерпеноидную системы ядер [227, 291]
Карра-Прайса
Физера
Хаммарстена
Либермана — Бур-
харда
Петтенкофера
Розенхейма *
1 мг Т в СНС1з или в те-
трахлорэтане-{-2 мл 30%-ного
р-ра SIJCI3 в том же р-рителе
3 мм Т (в капилляре)^
+ 3 мм толуола. Р-рить при
100° С; +4 « 0,1 М р-ра
Se02. См. на белом фоне [289]
Очень небольшое колич. Т
в теплой СН3СООН; фЗ—4
капли НС1. Нагреть при 100° С
до помутн. Охладить [292]
1 мг Т в неск. каплях
СН3СООН + 3 мл (СН3СО)20
в H2S04 (50 :1)
Т в CH3COOH^HaS04-f
-f фурфурол. Нагреть
2 мг Т в 1 мл 90%-ной
СС13СООН [301]
Синяя
Желтая—жрасная
(через 15 мин)
Желтая—>фиоле-
товая
От зеленой до
сине-зеленой (иногда
через красную или
синюю)
Синяя
Фиолетовая—>-си-
няя (через 20 мин)
286—288
290м
292—294
295, 296,
291м,
297м
298, 299
300—302,
291 м
Впервые предложена для
витамина А. Полож.: холеста-
новые производные с потенц.
ди- и триеновыми кольцами
А и В. Отриц.: 7-кетохолесте-
рилацетат
Полож.: 5а- или Д8-стерои-
ды, имеющие двойную связь
по соседству с С-14, связанным
с а-водородом
Полож.: некоторые желчные
к-ты. О структурных
требованиях см. [292, 294].
Полож.: стероиды, содерж.
две сопряж. двойные связи
или образующие их в HaS04
путем дегидратации и (или)
изомеризации
Полож.: желчные к-ты с
потенц. ненасыщ. кольцом А,
а также содержащие двойную
связь или ОН-группу в
кольце В [299]. Отриц.: 7-кето-
производные
Полож.: существующаи или
потенц. диеновая системы
в циклах [302]

СальковсКого
Тортелли — Жаффе
См. также
соответствующую р-ию Ке-
ги—Мишера
1—2 мг Т (сухой или р-р
в 1 мл СНС13) +1 мл H2S04 -f
Ч-(СН3СО)20
0,5 мг Т в 0,2 мл СН3СООН
(+ небольшое колич. СНС1з
до р-рения). Осторожно
наслоить 0,1 мл 2%-ного Вг2
в СНС13 [305]

Желтая—^кроваво-красная, как в
методе Либермана —
Бурхарда
Зеленая на нов.
раздела фаз
304,
297м
305, ЗОв
291, 307
Применение: см. реакцию
Либермана — Бурхарда
Полож.: стероиды с
имеющейся или потенц. дитрет.
двойной связью
Различает 17а- и 17(5-окси-
стероиды
Другие реакции с кислыми реагентами на стероиды и тритерпеноиды
Кобера Фенол в H2S04
Каленберга
Лифшутца
Ноллера
Чугаева
Портера — Зильбе-
ра
Дише (с
дифениламином)
С солью тетразолия
SbCI5 в СНС13
С6Н5СООН в H2S04
SnCl3, FeCl3 или SbCl3 +
+ SOCl2
ZnC]2 + CH3COCl в CHC13
Диоксиацетон и а
1 мг Т в 1 мл СН3ОН4>
+ 8 мл фенилгидразина в
H2S04 [65 мг в 100 мл разб.
HaS04 (31 : 19)]. Охладить
R-.Ымл СН3СООН, 6 мл
HaS04, 10 мл H2O-f0,6 г
дифениламина. 1 мг Т + 5 мл R.
1 ч при 100° С [316]
См. стр. 55
308, 309
310
311
312
313,314 м
Эстрон, эстрадиол, эстриол
и родственные соединения
Стероиды и тритерпеноиды
Холестерин и продукты
его окисления
Тритерпеноиды
Стероиды и тритерпеноиды
-кетольные боковые цепи
Желтая
Зеленая или
фиолетовая
315м,
315ь(м)
316, 317,
318м
235
Полож.: 17,21-диокси-20-ке-
тостероиды
Полож.: стероиды с а-ке-
тольной боковой цепью
Колич. опред. стероидов
с а-кетольной боковой цепью
См. также аналогичную реакцию Шальтеггера [303].

Продолжение табл. 1.3
Метод
Условия проведения реакции
Окраска

Литература
Примечания
Молиша
Дрейвуда
Фелинга
Бенедикта
Барфеда
Толленса
о-Динитробензоль-
ный
С молибдатом
Трифенилтетразо-
лийхлоридный (ТТХ)
Углеводы (все)
Р-р Т^а-нафтол + Н2804
(осторожно наслоить)
От красной до фио-
лет. на нов. раздела
320—322
Т в 1 мл Н20 + 2 мл 0,2%- Интенсивная
синеного р-ра антрона в H2SO4 зеленая
Восстанавливающие сахара
См. стр, 53
А : 173 г цитрата натрия 4-
+ ЮО г Na2C03 в 800 мл воды.
Б: 17,3 г CuS04-5H20 в
100 мл воды. А + Вывода,
до 1 л; +Т. Кипятить
1 г Си(СН3СОО)2 в 15 мл
воды + 5 мл 38%-ной
СН3СООН. Перед употр. разб.
водой до 200 мл, 4-Т.
Кипятить
См. стр. 53 [231]
Красный осадск
Красный осадок
R : 1%-ный р-р о-динитро-
бензола в С2Н6ОН. 2 мл 25%-
ного Na2C03 4-1 мл Т 4-1
капля R. Нагреть
5 мл Т4-5 мл 4%-ного мо-
либдата аммония 4-0,1 мл
СНдСООН. 3 мин при 100° С
См. а-дикетоны
324
325. 326
327
Глубокая
фиолетовая
Синяя
328
329
235,
330-332
Вместо а-нафтола можно
применять тимол [323]
Отриц.: с несахарами
Более четко отличает неса-
хара, чем реактив Фелинга
Полож.: для моносахаридов,
отличает их от дисахаридсв
Восстанавливается всеми
р-рами углеводов, а также
некотор. несахарами, напр.,
альдегидами
Чувствительность 1,6 • 10"Б
Более чувствительна для
фруктозы, чем для глюкозы
Применяется для
проявления бумажных хроматограмм

ел
g" Селиванова
я
g Аналогично
проводят реакции:
Пинова
Биаля
Игля
С нафторезорцином
С (5-нафтолом
Таубера (с бензи-
дином)
Анилиновый
Реакции с ф
2—3 мг Т + 3—4 мл НС1
в С2Н6ОН (насыщ.)+5 мг
резорцина [333]
а-Нафтол
Орцин
Флороглюцин
Реакции с
R : 1 г бензидина в 25 мл
СН3СООН. 1 капля Т +
+ 0,5мл R. Кипятить
—
енолами и кислотами
Вишнево-красная
333, 334
335
336
337
338—340
ароматич. аминами
Вишнево-красная 341
Желтая
342
Келлера — Килиани
Дише
лом) *
(с карбазо-
ксантгидролом
к Л мл 5%-ного Fe2(S04)3 +
+ 99 мл СН3СООН. Б:1 мл
5%-ного Fe2(S04)3 + 99 мл
H2S04.
Т + 20 капель A-fl
капля Б [343]
В.: 10 мл 1%-н.го карбазо-
ла в С3Н6ОН + 300 мл 84%-
ной H2S04; 0,1 мг Т + 1
капля C9H5OH-J-IO капель R;
5—15 мин при 100° С [343]
T-J-ксантгидрол в 1%-ном
2-Дезоксисахара
Синяя—> сине-
зеленая
р-ре НС1
греть
в СНоСООН. На-
Зеленая
Красная
343—345
373
347
Полож.: кетозы, через 3 мин
при 20° С
Кетозы быстрей, чем альдозы
Пентозыи гексуроновые
кислоты
Пентозы и гексуроновые
кислоты
Гексуроновые кислоты
Пентозы
Гексозы
Пентозы и метилпентозы
Обсуждение реакций с дифениламином и цистсином в H2S04, см. Дише [346].

66 Гл. I. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
Цветные реакции на углеводы
В основе большинства важнейших цветных реакций на
углеводы лежит, вероятно, реакция образования фурфурола (в
присутствии кислых реагентов), оксиметилфурфурола и родственных
соединений, которые конденсируются с фенолами или
ароматическими аминами, образуя окрашенные продукты. Различные
модификации этой основной реакции позволяют различать, с одной
стороны, альдозы и кетозы, с другой стороны, пентозы и гексозы.
Кроме того, некоторые специфические реакции позволяют
определять остатки 2-дезоксисахаров в таких природных продуктах,
как нуклеотиды и сердечные гликозиды. Некоторые общие
реагенты (например, реактив Фелинга, трифенилтетразолийхлорид) и
специфические реагенты (например, реактив Берфеда, кислый молиб-
дат) позволяют различать восстанавливающие и невосстанавлива-
ющие сахара. Многие классические реакции послужили основой
для разработки проявителей для бумажных хроматограмм (см.
Блок [315]). Цветные реакции на различные углеводы приведены
в табл. 1.3.
Реакции на ал к а л о и д ы
Алкалоиды обнаруживают при помощи осаждения
специфическими реагентами. Для осаждения несколько капель реагента
добавляют к предполагаемому раствору алкалоида в
разбавленной минеральной кислоте. Если реакция положительна, то
выпадают аморфные или кристаллические осадки. Реакции осаждения,
используемые для обнаружения алкалоидов, приведены в
табл. 1.4.
Согласно Генри, в книге [348] цветные реакции на алкалоиды
классифицируют в зависимости от реагентов: 1) с использованием
дегидратирующих агентов (например, серной кислоты, хлористого
цинка); 2) с окисляющими агентами (азотной кислотой, смесью
серной кислоты и перекиси водорода, двуокисью марганца, би-
хроматом калия, молибденовой и ванадиевой кислотами); 3) со
специальными реагентами (например, с хлорным железом для ин-
дольного ядра). Следует отметить, что большинство алкалоидов
нельзя сколько-нибудь уверенно определить по цветным
реакциям. Ниже (табл. 1.5) приводится лишь несколько примеров
соответствующих цветных реакций на алкалоиды, а также на
флавоноиды и хромоны. Более подробно эти вопросы
рассмотрены Манске и Холмсом [349] и Генри и др. [348].

V. ЦВЕТНЫЕ РЕАКЦИИ
67
Таблица 1.4
Реакции осаждения, используемые для открытия алкалоидов
Метод
Реагент
Методика проведения
Драгендорфа (с вис-
мутиодидом калия)
Хагера (с
пикриновой кислотой)
Майерса (с ртуть-
иодидом калия)
Марме (с кадмийио-
дидом калия)
Шайблера (с фосфор-
новольфрамовой
кислотой)
Зонненшайна (с фос-
форномолибденовой
кислотой)
Вагнера (с иодом и
йодистым калием)
A:8gBi(N03)3-5H20
в 20 мл HN03
Б : 27,2 г К1 в 50 мл
воды. Смешать, после
стояния декантировать
р-р от осадка KN03,
разб. до 100 мл
Насыщенный водный
р-р
А: 1,36 г HgCla в
60 мл воды.
Б : 5 г KI в 10 мл
воды. Смешать и разб.
до 100 мл
10 г Cdl2 в 50 мл во-
ды + 20 г KI в 20 мл
теплой воды, разб. до
100 мл
100 г вольфрамата
натрия+ 70 г Na2HP04
в 500 мл воды,
подкислить HN03
Подкислить теплый
р-р Na2HP04 HN03;
-f избыток молибдата
аммония.
Отфильтровать желтый осадок,
промыть водой,
подкислить HN03, р-рить в
горячем р-ре Na2C03.
Высушить и прокалить до
улетучивания солей
аммония. Смочить HN03
и повторить
прокаливание. Р-рить в 10 частях
разб. HN03 (1 :9)
1,27 г I2-f 2 г KI в
5 мл воды, разб. до
100 мл
Добавить к кислому р-ру
алкалоида. Основание
регенерируют добавлением
Na2C03 и экстракцией
р-рителем
Добавить к р-ру
алкалоида, достаточно
подкисленному разб. H2S04.
Атропин и морфин осаждают
из нейтральных растворов.
Обычно применяется для
пинхониновых алкалоидов
Очень чувствительна.
Добавить к кислому р-ру
алкалоида. Осадок раств.
в избытке реагента, С2Н6ОН
или СН3СООН
Осаждать из
слабокислого р-ра. Осадок раств.
в избытке реагента и в
С2Н6ОН
Очень чувствительна для
стрихнина и хинина.
Основание регенерируют
действием Na2C03 или (ВаОН)2
Очень чувствительный
реагепт общего характера.
Основание регенерируют
аммиаком и экстрагируют
р-рителем. Если алкалоид
легко окисляется
(молибденовая кислота—>синяя
окись молибдена), то
смочить Na2C03 и
экстрагировать спиртом
Реагент общего
характера. Большинство
гидрохлоридов алкалоидов
определяются в очень разбавлен-
ленных р-рах
5*

Таблица 1.5
Цветные реакции
Метод
Условия проведения реакции
Окраска

Литература
Примечания
Эрдмана
Фройде
Манделина
Шаера
Отто
Келлера
Алкалоиды (многие алкалоиды дают характерные окраски
с конц. НС1, HN03 и H3S04)
А : 6 капель HN03 в 100 мл
воды. R : 10 капель А +20 г
H3S04
1—2 мг Т+8—10 капель R
R (свежепригот.): 5 мг
молибденовой к-ты или молиб-
дата натрия в 1 мл H2SO4.
Т + 2—3 капли R
10 мг ванадата аммония
в 2 мл H3S04
R (свежепригот.): 1 мл 30%-
ной Н2О2 + 10 мл H2S04.
0,1 мг Т + 2—3 капли R
След. колич. Т в H2S04
(в чашечке); насыпать
немного тв. К2Сг207; размешать
Или: Т в 80%-ной H2S04 +
+ 1 капля разб. К2Сг207
Т в СН3СООН+след.
колич. FeCl3. Наслоить HaH2S04
Красная
Характерн.
окраска
Красная
Синяя
Зеленая
Характерн.
окраска
Зеленая
Сине-фиолетовая
—> пурпурная
—> малиновая
От
красновато-фиолетовой до
пурпурно-синей
Ярко-синяя на
поверхности раздела
Напр., бруцин, тебаип, ве-
ратрин
Морфин, кодеин, колхицин,
атропин
Бруцин, нарцеин, тебаип.
вератрин
Кодеин, морфин, папаверин
Апоморфин, берберин,
эметин
Напр., соланин, стрихнин
Тропановые алкалоиды
Стрихнин; другие индольные
алкалоиды также
окрашиваются
Эргоалкалоиды

Эрлиха
Коле—Хопкинса—
Адамкевича
Реакции на иидольные алкалоиды
См. стр. 59 [246]
См. стр. 59 [261]
Флавононды см. [352, 362]; цветные р-ии на антоцианпны см. [363])
С хлорным
железом
С ацетатом свинца
С щелочами
С минеральными
кислотами
Синода
Баргеллпнп
Т в С2Н6ОН-f-кусочек
ленты Mg + no каплям НС1
Модификация: Zn в НС1
Т в воде или в С2НВ0Н +
+ холодн. разб. NaOH
Характерная
окраска
Зеленая -f-
сине-зеленые хлопья
353
354, 355
356
Окраска не всегда
определенна. о-Диоксифлавоноиды
часто дают зеленую; 3,4,5-три-
оксипроизводные (кольцо В) —
синюю (относит, контроля).
3-, 5- и 8-оксипроизводные —
полож., 6-,7- и 4'-оксипроиз-
водные — отриц. Применение
для изучения структуры
см. [350]
Применение для бумажной
хроматографии см. [351]
Флавоны и флавонолы дают
желтую окраску; флаваноны —
желтую, быстро измен, в
оранжево-красную. Халконы и
ауроны — сразу пурпурно-
красную. Обзор см. [352]
Градации окраски, как при
действии щелочи; см. [352]
Полож.: флавонолы,
флаваноны, флаванонолы; ксантоны.
Отриц.: халконы и аурины
Полож.: соед. с
гидроксилами (но
триокси-)
тремя вщ-
не 6,7,8- да
со

Продолжение табл. 1.5 о
Метод
Асахины
Марини-Беттоло
Димрота (с
борной кислотой)
Гиббса
Условия проведения реакции
Т в C2H5OH + Na-Hg +
-j-к-та
5 мг т в Б мл CCI4 + I мл
2%-ного р-ра SbCl6 в СС14
Т в ацетоне-|~борная и
лимонная (или щавелевая) к-ты
в ацетоне
См. стр. 57 [252, 253]
Окраска
От красной до
малиновой
Желтый или
оранжевый осадок
Красный или
фиолетовый осадок
Желтая -|- желто-
зеленая
флуоресценция

Литература
357, 358
358
359—361
253
Примечания
Полож.: 3-эфиры или глико-
зиды флавонов, флаванонов,
флаванола
Флавоны, флаваноны, фла-
вонолы
Халконы
Полож.: 5-оксифлавоны
Полож.: 5-оксифлавоны или
изофлавоны, не замещ. в 8-по-
ложении
С едким кали
H202-NaOH
С хлорным желе-
UOM
С минеральными
кислотами
Гранул. КОН на час.
стекле-fT в воде
Т в разб. NaOH + H202
Хромоны
От красной до
фиолетовой
T + H2S04, HNOo или
НСЮ4
Ярко-синяя,
исчезающая
От фиолетовой до
синей
Желто-оранжевая
364
365
366
367
Полож.: 2-метилхромоны.
Отриц.: соед. с одной или
неск. ОН- или ОСОСН3-груп-
пами (но не ОСН3)
Полож.: 5,7-Диокси-2-метил-
хромоны. Отриц.: 7-алкокси-
производные
Полож.: хромоны с неза-
мещ. 5-ОН-группой. Отриц.:
7-оксисоединения
Общая для хромонов

ЛИТЕРАТУРА
71
ЛИТЕРАТУРА
1. Paech К., Trace у М. V., Modern Methods of Plant Analysis,
vol. I—IV, Springer-Verlag, Berlin, 1955.
2. Lederer E, LedererM, Chromatography, 2nd, ed., Elsevier,
Amsterdam, 1957.
3. В 1 о с к R. J., D u r r u m E., Zweig G., Paper Chromatography
and Paper Electrophoresis, Academic Press, New York, 1958.
4. Zechmeister L. (ed.), Progress in the Chemistry of Organic Natural
Products, vol. I—XVII, Springer-Verlag, Vienna, 1938—1959.
5. R о с к H., Ausgewahlte moderne Trennverfahren zur Reinigung organischer
Stoffe, Steinkopff, Darmstadt, 1957.
6. M i s t r e t t a A. G., Mikrochem. J., 3, 305 (1959).
7. Bush M. Т., Mikrochem. J., 3, 315 (1959).'
8. Strain H. H., Anal. Chem., 30, 620 (1958); 31, 818 (1959); 32, 3R (1960).
9. Ф и з e p JL, в кн. «Современные методы эксперимента в органической
химии», пер. с англ., Госхимиздат, 1960.
10. V о g е 1 Е., Textbook of Practical Organic, Chemistry, 3rd ed.,Longmans,
Green, London, 1956.
11. Lie b H., Sch6niger W. im H e с h t F., Zacherl M. K.
(Eds) «Handbuch der Mirkrochemischen Methoden», Bd. I, Springer-Verlag,
Vienna, 1954.
12. Ч е р о н и с Н., Микро- и полу»шкрометоды органической химии, Изд.
«Мир», 1960.
13. L е d е г е г М. (ed.), Journal of Chromatography, Elsevier, Amsterdam,
1958.
14. С a s s i d у G. H., Adsorption and Chromatography [vol. V of A. Weis-
berger (ed.) «Technique of Organic Chemistry»], Interscience, New York—
London, 1951; Fundamentals of Chromatography [vol. X of A. Weissberger
(ed.) «Technique of Organic Chemistry»], Interscience, New York —
London, 1957.
14a. D e m о 1 e E., J. Chromat., 1, 24 (1958).
15. Brock ma nn H., Sc hod der H., Ber., 74, 73 (1941).
15a. Hernandez R., Hernandez R. jr., AxelrodL. R., Anal.
Chem., 33, 370 (1961).
16. С о n s d e n R., Gordon A. H., Martin A. J. P., Biochem. J.,
38, 224 (1944).
17. E g 1 i n t о n G., Hamilton H., Hodges R., R a p h a e 1 R. A.
Chem. a. Ind., 1959, 955.
18. Phillips C., Gas Chromatography, Butterworths, London, 1956.
19. P e с s о k R. L. (ed.), Principles and Practice of Gas Chromatography, ,
Chapman and Hall, London, 1959.
20. К e u 1 e m a n s A. I. M., Gas Chromatography, Reinhold, New York,
1957.
21. deWet W. J., Pretorius V., Anal. Chem., 30, 325 (1958).
22. Hardy J. C, Pollard F. H., J. Chromatog., 2, 1 (1959).
23. D a 1 N о g a r e S., Anal. Chem., 32, 19R (I960).
24. Martin A. J. P., Synge R. L. M., Biochem. J., 35, 1358 (1941).
25. Craig L. C, J. Biol. Chem., 155, 519 (1944).
26. С r a i g L. C, Craig D., in W e i s s b e r g e r A. (ed.) «Technique
of Organic Chemistry», vol. Ill, Interscience, New York — London, 1950,
p. 171.
27. H e с k e r E., in Alders L., Liquid — Liquid Extraction, Theory
and Laboratory Experiments, Elsevier, New York, 1955, v. I, p. 66.
28. A 1 d e r s L., Liquid — Liquid Extraction, Theory and Laboratory
Experiments, Elsevier, New York, 1955.

72 ГЛ. 1. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
29. Weisiger J. R., in Mitchell J. jr. et a], (eds) «Organic
Analysis», v. II, Interscience, New York — London, 1954, p. 277.
30. S t r a i n H. H., Anal: Chem., 32, 13R, (1960).
31. T h о m p s о n С R., С u r 1 A. L., В i с к о f f E. M., Anal. Chem.,
31, 838 (1959).
32. T i s e 1 i u s A., F 1 о d i n P., Advances in Protein Chem., 8, 461 (1953).
33. S у n g e R. L. M., in A 1 d e r s L. «Liquid — Liquid Extraction,
Theory and Laboratory Experiments», Elsevier, New York, 1955, vol. I,
p. 55.
34. Svennson H., Advances in Protein Chem., 4, 251 (1948).
35. L e d e r e r M., Introduction to Paper Electrophoresis and Related
Methods, Elsevier, New York, 1957.
36. Bier M. (ed.), Electrophoresis, Theory, Methods and Applications,
Academic Press, New York, 1959.
37. H an dl ey R., Herington E. F. G., Chem. a. Ind., 1956, 304.
38. S с h i 1 d к n e с h t H., Z. Naturforsch., 12B, 23 (1957).
39. P f a n n W. G., Zone Melting, Wiley, New York, 1958.
40. К of 1 er L., К of 1 er A., im H echt F., Z ach erl M. K. (eds.)
«Handhuch der Mikrochemischen Methoden», Bd. I, T. I, Springer-Verlag,
Vienna, 1954.
41. Asmus A.,imHouhen-Weyl «Methoden der organischen Chemie»,
Bd. III. T. 2, Thieme, Stuttgart, 1955, S. 425.
42. D j e r a s s i C, Optical Rotatory Dispersion, McGraw-Hill, New York,
1960.
43. К 1 у n e W., in R a p h a e 1 R. A., T а у 1 о г Е. C.Wynberg II.,
(eds.) «Advances in Organic Chemistry: Methods and Results», vol. I,
Interscience, New York, 1960, p. 239.
44. Parsons J., Beher W. Т., Baker G. D., Anal. Chem., 29,
762 (1957) и предыдущие сообщения.
45. В e r s о n J. А., В e n - E f r a i m D. A., J. Am. Chem. Soc, 81,
4094 (1959).
46. Sheehan J. C, Henery-LoganK. R.j J. Am. Chem. Soc,
79, 1262 (1957).
47. Springall H. D., The Structural Chemistry of Proteins, Butter-
worths, London, 1954.
48. P r e g 1 F., in G r a n t J. (ed.) «Quantitative Organic
Micro-Analysis», 5th Engl, ed., Churchill, London, 1951.
49. К иск J. A., Anal. Chem., 30, 1552 (1958).
50. К i r s t e n W. J., Mikrochim. Acta, 1956, 836; Chim. anal., 40, 253 (1958);
Microchem. J., 2, 179 (1958).
51. Belcher R., West T. S. and collaborators, J. Chem. Soc, 1959,
3577 и предыдущие сообщения.
52. A s h u г у H., Belcher R., West Т. S., Mikrochim. Acta,
1956, 598.
53. В о о s R. N., Jones S. L., T r e n n e r N. R., Anal. Chem., 28,
391 (1956).
54. Jones S. L., Trenner N. R., Anal. Chem., 28, 387 (1956).
55. Рот Г., в кн. Губен-Вейль «Методы органической химии», т. 2,
Госхимиздат, 1963, стр. 39.
56. Analytical Reviews, annual, in Analytical Chemistry, American Chemical
Society, Washington.
57. Microchemical Journal, Interscience, New York.
58. Mikrochimica Acta, supersedes Mikrochemie, Springer-Verlag, Vienna.
59. Bush M. Т., M icr ochem. J., 1, 105 (1957).
60. Martin-Smith M., Lab. Practice, 7, 572 (1958).
61. Cockhurn W. F., Can. J. Chem., 29, 715 (1951).

ЛИТЕРАТУРА
73.
62. Craig L. С, Post 0. W., Anal. Chem., 16, 413 (1944).
63. M a 1 i s s a H., Mikrochim. Acta, 1957, 553.
64. U n t e r z a u с h e r J., Mikrochemie, 36/37, 706 (1951); Bull. Soc. chim..
France, 1953, 61.
65. О i t a I. Т., Conway H. S., Anal. Chem., 26, 600 (1954).
66. О 1 i v e r F. H., Analyst, 80, 593 (1955).
67. Kir st en W. J., Anal. Chem., 29, 1084 (1957).
68. M a T. S., Anal. Chem., 30, 1557 (1958).
69. L e i p e r t Т., Mikrochemie, Pregl-Festschrift, 226 (1929).
70. К a i n z G., R e s с h A., Mikrochemie ver Mikrochim. Acta, 39, 292
(1952).
71. Schoniger W., Mikrochim. Acta, 1954, 74.
72. Schoniger W., Mikrochim. Acta, 1955, 123; 1956, 869.
73. Dirscherl A., Mikrochim. Acta, 1957, 421.
74. Zimmermann W., Mikrochemie ver. Mikrochim. Acta, 40, 162
(1952) и предыдущие сообщения.
75. L i e Ь H., W i n t e r s t e i n e r O., Mikrochemie, 2, 78 (1924).
76. К a i n z G., Mikrochemie ver Mikrochim. Acta, 39, 166 (1952).
77. U n t e r z a u с h e r J., Mikrochim. Acta, 1957, 448.
78. Belcher R., Ingram G., Anal. Chim. Acta, 4, 401 (1950).
79. M с Coy R. N., Bast in E. L., Anal. Chem., 28, 1776 (1956).
80. Гельман Н. Э., К о р ш у н М. О., Шевелева Н. С. ЖАХ,,
12 (1957); Abstr., 52, 18074 (1958).
81. Wagner H., Chimia, 13, 213 (1959).
82. К a i n z G., 6'sterr. Chem. Ztg., 57, 216, 242 (1956); 58, 8 (1957).
83. К 6 г Ы J., Ind. Chemist, 34, 563 (1958).
84. Glasscock R., Isotope Gas Analysis for Biochemists, Academic-
Press, New York, 1954.
85. Overman R. Т., Clark H. M., Radioisotope Techniques, McGraw-
Hill, New York, 1960.
86. M e i n к e W. W., Anal. Chem., 32, 104R (1960).
87. Trenner N. R., Arison В. Н., Walker R. W., Anal. Chem.,.
28, 530 (1956).
88. Thornton V., Condon F. E., Anal. Chem., 22, 690 (1950).
89. Popjak G., Biochem. J., 46, 558 (1950).
90. Linderstrom-Lang K., Jacobsen O., J ohansen G.,.
Compt. rend. trav. lab. Carlsberg, 23, 17 (1938).
91. G r a f J., R i t t e n Ь е г g D., Anal. Chem., 24, 878 (1952).
92. Dubbs С A., Anal. Chem., 25, 828 (1953).
93. F r i e d m a n n L., I r s a A. P., Anal. Chem., 24, 876 (1952).
94. С 1 u у v e r J. C, Rec. trav. chim., 74, 322 (1955).
95. von D о e r i n g W. E., D о r f m a n E., J. Am. Chem. Soc, 75, 5595
(1953).
96. Bender M. L., D e w e у R. S., J. Am. Chem. Soc, 78, 317 (1956).
97. Hayes F. N., Intern. J. Appl. Radiation and Isotopes, 1, 46 (1956).
98. H а у e s F. N., К e r r V. N., О t t D. G., Intern. J. Appl.
Radiation and Isotopes, 2, 284 (1957).
99. Cameron J. F., Puckett B. J., U. K. Atomic Energy
Authority Report, AERE-R3092 (1960).
100. Nucleonics, 16, 3 62 (1958).
101. Zerewitinoff Т., Ber., 47, 2417 (1914) и предыдущие сообщения.
102. Roth H., Mikrochemie, 11, 140 (1932).
103. Soltys A., Mikrochemie, 20, 107 (1936).
104. Wright G. F., in Mitchell J. jr. et al. (eds.) «Organic
Analysis», vol. I, Interscience, New York — London, 1953, p. 155.
195. О 1 1 e m a n E. D., Anal. Chem., 24, 1425 (1952).

74 ГЛ. 1. ВЫДЕЛЕНИЕ. ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
106. Liittgens W., N eg el e i n E., Biochem. Z., 269, 177 (1934).
107. Zaugg H. E., Horrom B. W., Anal. Chem., 20, 1026 (1948).
108. Kr yn i t sky J. A., J о h n s о n J. E., Car hart H. W.,
J. Am. Chem. Soc, 70, 487 (1948).
109. Hochstein F. A., J. Am. Chem. Soc, 71, 306 (1949).
110. H i g u с h i T. in M i t с h e 1 1 J. jr. et al. (eds.) «Organic Analysis»,
vol. II, Interscience, New York — London, 1954, p. 123.
111. Harp W. R., Effert R. C, Anal. Chem., 32, 794 (1960).
112. East ham J. F., Raaen V. F., Anal. Chem., 31, 555 (1959).
113. Biichi G., G о 1 d m a n I. M., J. Am. Chem. Soc, 79, 4741 (1957).
114. В ii с h i G , von W i t t e n a u M. S., W h i t e D. M., J. Am. Chem.
Soc, 81, 1968 (1959).
115. Reichstein Т., Simpson S. А., Та it J. F., Wett-
stein A., Neher R., Euw J., Schindler O., Helv. Chim.
Acta, 37, 1176 (1954).
116. A r n d t F. G. in M i t с h e 11 J. jr. et al. (eds.) «Organic Analysis»,
v. I, Interscience, New York — London, 1953, p. 197.
117. Zeis el S., Fan to R., Chem. Zentr., 1902, I, 1424; Z. anal.
Chem., 42, 549 (1903).
118. S h a w В. М., J. Soc. Chem. Ind., 66, 147 (1947).
119. ViebockF., BrecherC, Ber., 63, 3207 (1930).
120. White Т., Analyst, 68, 366 (1943).
121. Goldschmiedt G., Monatsh., 27, 849 (1906); 28, 1063 (1907).
122. К i r p a 1 A., Ber., 41, 819 (1903).
123. К ii s t e r W., M a a g M., Z. physiol. Chem., 127, 190 (1923).
124. Furter H., Helv. Chim. Acta, 21, 873, 1144, 1151 (1938).
125. M а к en s R. F., L о t h r i n g e r R. L., D о n i a R. A., Anal. Chem.,
31, 1265 (1959).
126. A n d e г s о n D. M. W., DuncanJ. L., Chem. a. Ind., 1959, 457.
127. К г a t z 1 K., Gruber K., Monatsh., 89, 618 (1958).
128. V e r t a 1 i e r S., Martin F., Chim. anal., 40, 80 (1958).
129. В e 1 с h e г R., В h a t t у M. K., W e s t T. S., J. Chem. Soc, 1957,
4480.
130. E 1 e к A., in Mitchell J., jr. et al. (eds.), «Organic Analysis», vol. I,
Interscience, New York, 1953, p. 67.
131. Рот Г., в кн. Губен — Вейль «Методы органической химии»,
т. 2, «Методы анализа», Госхимиздат, 1963, стр. 304-
132. Herzig J., Meyer H., Monatsch., 18, 379 (1897) и предыдущие
сообщения.
133. Friedrich A., Mikrochemie, 7, 195 (1929).
134. В е 1 с h е г R., В h a t t у М. К., W e s t Т. S., J. Chem. Soc, 1958,
2393.
135. К u h n R., R о t h H., Ber., 67, 1458 (1934).
136. Willstatter R., Ber., 35, 584 (1902); 37, 401 (1904).
137. К ii s t e г W., Z. anal. Chem., 82, 126 (1912).
138. Decker H., Solonina В., Ber., 35, 3222 (1902).
139. Witkop В., J. Am. Chem. Soc, 71, 2559 (1949).
140. С о n г о у Н., В г о о k P. R., R a u t М. К., S i 1 v e г m a n N.,
J. Am. Chem. Soc, 80, 5178 (1958).
141." R о t h H., in Houben—Weyl «Metoden der organischen Chemie», B. II,
Thieme, Stuttgart, 1953, S. 667.
142. Kuhn R., Roth H., Ber., 66, 1274 (1933).
143. К a r r e r P., G a r Ь e r s С F., S с h m i d H., Helv. Chim. Acta,
37, 1366 (1954).
144. Karrer P., Bickel H., Schmid H., Helv. Chim. Acta, 38,
649 (1955).

ЛИТЕРАТУРА
75
145. Karrer P., Lister J. H., Eugster С. Н., Helv. Chim. Acta,
38, 215 (1955).
146. Karrer P., Entschel R., Eugs ter С. Н., Helv. Chim.
Acta, 39, 1263 (1956).
147. 0 p e n s h a w H. Т., E v e r e t t A. J., S m i t h G. F., J. Chem. Soc,
1947, 1120.
148. В a r 11 e t t M. F., D i с к e 1 D. F., Taylor W. I., J. Am. Chem.
Soc, 80, 126 (1958).
149. Marion L., SargeantK., Can. J. Chem., 35, 301 (1957).
150. Wiesenberger E., Mikrochemie ver Mikrochim Acta, 33, 51
(1947); Mikrochim. Acta, 1954, 127.
151. Al i с i n о J. F., Anal. Chem., 20, 590 (1948).
152. Mizukami S., Ieki Т., J. Pharm. Soc. Japan, 76, 467 (1956).
153. S p i n g 1 e г Н., М а г к е t F., Mikrochim. Acta, 1959, 122.
154. Wiesenberger E., Mikrochemie ver Mikrochim. Acta, 30, 241
(1942).
155. SlottaK. H., В 1 a n к e E., J. prakt. Chem., 143, 3 (1945).
156. J а с к s о n H., J о n e s R. N., J. Chem. Soc, 1936, 895.
157. Clauson —Kaas N., Limb org F., Acta Chem. Scand., 1,
884 (1947).
158. M i 11 e r J. W., d e FordD.D., Anal. Chem., 30, 295 (1958).
159. Seaman W., Anal. Chem., 30. 1840 (1958).
160. PolgarA., JungnickelJ. L. in M i t с hell J. jr. et al. (eds.)
«Organic Analysis», vol. Ill, Interscience, New York — London, 1956,
p. 203.
161. Schoniger W., Li eb H., Gassner K., Mikrochim. Acta,
1953, 434.
162. Ma T. S., Longun J., Mazella P. P., Microchem. J., 1, 67 (1957).
163. M i t с h e 11 J., in M i t с h ell J. jr. et al. (eds.) «Organic Analysis»,
vol. I, Interscience, New York — London, 1953, p. 243.
164. So botkaM., TrutnovskyH., Microchem. J., 3, 211 (1959).
165. Mitchell J. jr. et al. (eds.) «Organic Analysis», Interscience, New
York — London, vol. II, 1954, p. 1, 19; vol. Ill, 1956, p. 1, 97.
166. Рот Г., в кн. Губен —Вейль «Методы органической химии».
т. 2, «Методы анализа», Госхимиздат, 1966, стр. 702.
167. Rast К., Chemiker-Ztg., 59, 855 (1935).
168. Rast К. in Houben — Weyl, Methoden der organischen Chemie,
Bd. Ill, T. I, Thieme, Stuttgart, 1955, S. 331.
169. Wilson С L., Analyst, 73, 585 (1948).
170. OggCL, J.Assoc. Offic Agr. Chemists, 41, 294 (1958).
171. S о Ь о t k a M., Mikrochemie ver Mikrochim. Acta, 32, 49 (1944).
172. В a d 1 e у J. H., S t г о s s F. H., Microchem. J., 3, 275 (1959).
173. К 1 a g e s F., M о h 1 e r K., Ber., 81, 411 (1948); 84, 56 (1951).
174. GyselH., Hamburger K., Mikrochim. Acta, 1957, 254.
175. В е с k m a n E., Z., phys. Chem., 44, 169 (1903) и предыдущие
сообщения.
176. Rast К., in Houben-Weyl «Methoden der organischen
Chemie», Bd. Ill, T. I, Thieme, Stuttgart, 1955, S. 344—348.
177. S w i e t osl awsk i W., Romer W., Chem. Zentr., 1926, I, 2125.
178. Sucharda E., Brobanski В., Chemiker-Ztg., 51, 568 (1927).
179. M e n z i e s A. W. C, Wright S. L., J. Am. Chem. Soc, 43, 2314
(1921).
180. С olson A. F., Analyst, 83, 169 (1958).
181. Dimbat M., Stross F. H., Anal. Chem., 29, 1517 (1957).
182. H e i 11 e r C, Analyst, 83, 223 (1958).
183. Rast K., Ber., 55, 1051, 3727 (1922).

76 ГЛ. 1. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
184. Pirsch J., Ber., 71, 73 (1938) и предыдущие сообщения.
185. Barger G., Ber., 37, 1754 (1910).
186. Rast К., Ber., 54, 1979 (1921).
187. Pregl F., in G r a n t J. (ed.) «Quantitative Organic
Micro-Analysis», 5th Engl, ed., Churchill, London, 1951, p. 242.
188. Rast K. inHouben-Weyl «Methoden der organischen Chemie»,
Bd. Ill, T. I, Thieme, Stuttgart, 1955, S. 355.
189. Gu errant G. 0., Anal. Chem., 30, 143 (1958).
190. Shuter L. M., Gorodinskii B. Y., ЖАХ, 13 150 (1958)
Chem. Abstr., 52, 10692 (1958).
191. В е у n о n J. H., Mikrochim. Acta, 1956, 437.
192. McLafferty F. W., Anal. Chem., 28, 306 (1956).
193. Mayo P. de, R e e d R. I., Chem. a. Ind., 1956, 1481.
194. Spring F. S., Cunningham S. K. G., Dawson W.,
J. Chem. Soc, 1951, 2305.
195. Barry V. C, McCormick J. E., Mitchell P. W. D., J.
Chem. Soc, 1955, 222.
196. Ш е й н к е р В. Н., Г о л о в н е р Б. М., Изв. АН СССР, сер. физ.,
17, 681 (1953); Chem. Abst., 48, 6824 (1954).
197. S с h u 1 г G. V., С a n t о w H. J., M e у e r h о f f G.,
inHouben-Weyl «Methoden der organischen Chemie», Bd. Ill, T. I, Thieme,
Stuttgart, 1955, S. 375.
198. Feigl F., Spot Tests in Organic Analysis, 5th Engl, ed., Elsevier,
Amsterdam, 1956, p. 160—168.
199. Werner A., Ber., 42, 4324 (1909).
200. Ost г о missl en sky I., Ber., 43, 197 (1910).
201. Ruzicka L., Huyser H. P f e i f f e r M., Seidel С F.,
Ann., 471, 25 (1929).
201a. Zimmermann W., Neunhoeffer O., Thewalt K.,
Z. Physiol. Chem., 323, 116 (1961).
202. Djerassi C, Mancera O., Rosenkranz G., J. Org.
Chem., 16, 192 (1951).
203. Shoppee С W., Fudge A. J., Summers G. H. R., J.
Chem. Soc, 1954, 958.
204. Ф и з е р Л., в кн. «Современные методы эксперимента в органической
химии», Госхимиздат, пер. с англ., 1960.
205. Heilbronner E., Helv. Chim. Acta, 36, 1121 (1953).
206. Ipatieff V. N., Thompson W. W., Pines H., J.Am.
Chem. Soc, 70, 1658 (1948).
207. Schiff H., Ann., 140, 93 (1866).
208. R u m p f P., Z. anal. Chem., 109, 139 (1937).
209. Feigl F., Spot Tests in Organic Analysis, 5th Engl, ed., Elsevier,
Amsterdam, 1956, p. 218.
210. Angeli A. , A n g e 1 i с о F., Gazz. chim. ital., 34, 1, 50 (1904).
211. Rimini E., Gazz. chim. ital., 31, II, 84 (1901).
212. Raudnitz H., Puluj G., Ber., 64, 2212 (1931).
213. T oil ens В., Ber., 15, 1635, 1828 (1882); 16, 921 (1883).
214. Feigl F., Spot Tests in Organic Analysis, 5th Engl, ed., Elsevier,
Amsterdam, 1956, p. 208—219.
215. Eegriwe E., Z. anal. Chem., 110, 22 (1937).
216. Bricker С. Е., Vail W. A., Anal. Chem., 22, 720 (1950).
217. Feigl F., Spot Tests in Organic Analysis, 5th Engl, ed., Elsevier,
Amsterdam, 1956, p. 331.
218. Horning E. C, Horning M. G., J. Org. Chem., 11, 95 (1946).
.219. Legal E., Jahresbericht tiber die Fortschritte der Chemie, 1648 (1883);
Chem. Zentr., 14, III, 652 (1883).

ЛИТЕРАТУРА
77
220. D eniges M. G., Bull. Soc. chim. France, 17, 381 (1897).
221. Feigl F., Spot Tests in Organic Analysis, 5th Engl, ed., Elsevier,
Amsterdam, 1956, p. 223.
222. Li eh en A., Ann., Suppl. 7, 218 (1870).
223. Fuson R. C, Tullock С W., J. Am. Chem. Soc, 56, 1638 (1934).
224. Feigl F., Zappert R., Vasquez S., Mikrochemie, 17, 169
(1935).
225. К a m 1 e t J., Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 16, 362 (1944).
226. Barton D. H. R., de M а у о P., J. Chem. Soc, 1954, 900.
227. Физер Л., Физер М., Стероиды, Изд. «Мир», 1964, стр. 535-
228. v. В i t t о В., Ann., 269, 377 (1892).
229. Zimmermann W., Z. physiol. Chem., 233, 257 (1935); 300, 141
(1955).
230. Raymond W. D., Analyst, 63, 478 (1938); 64, 113 (1939).
231. Callow N. H., Callow R. K., E m m e n s С W., Biochem. J.,
32, 1312 (1938).
232. Shoppee С W., Helv. Chim. Acta, 27, 426 (1944).
233. Bush I. E., Taylor D. A. H., Biochem. J., 52, 643 (1952).
.234. A u t er h of H., Zeisner G., Arch. Pharm., 286/58, 525 (1953).
235. Mad or W. J., Buck R. R., Anal. Chem., 24, 666 (1952).
236. F e n t о n H. J. H., J. Chem. Soc, 65, 899 (1894).
237. Arndt F., L о ejw e L., Aye a E., Chem. Ber., 85, 1150 (1952).
238. WeygandF., Csendes, E., Chem. Ber., 85, 45 (1952).
239. H e n e с к a H., Chemie der (J-Dicarhonylverhindungen, Springer-
Verlag, Berlin, 1950, S. 110.
240. H e n e с к а Н., Chem. Ber., 81, 179 (1948).
241. v. В i t t о В., Ann., 267, 372 (1892).
242. Jacobs W. A., Hoffmann A., J. Biol. Chem., 67, 333 (1926).
243. L i n s t e a d R. P., К u e h 1 F. А., О г к i n B. A., J. Chem. Soc,
1950 2213.
244. E 1 d e r f e 1 d R. C, P a i s t W. D., В 1 о u t E. R., U h 1 e F. C,
J. Org. Chem., 6, 273 (1941).
245. В al jet H., Pharm. Weekhlad., 55, 457 (1918); Chem. Abstr., 12,
1586 (1918).
246. A h e r h a 1 d e n E., Schmidt H., Z. physiol. Chem., 72, 37 (1911).
247. Buckles R. E., Thelen С J., Anal. Chem., 22, 676 (1950).
248. С a s t i g 1 i о n i A., Z. anal. Chem., 90, 427 (1932).
249. Liehermann C, Ber., 20, 3231 (1888).
250. R о d i 11 о n G., Z. anal. Chem., 68, 255 (1925).
251. M i 11 о n E., С. г., 77, 40 (1849).
252. G i Ь Ь s H. D., J. Biol. Chem., 72, 649 (1927).
253. King F. E., King T. J., Manning L. C, J. Chem. Soc,
1937, 563.
254. Labat M. A., Bull. Soc. chim. France, 5, [4], 745 (1909).
255. Leon hart H., Fay K., Arch. Pharm., 273, 53 (1935).
256. Hansen O. R., Acta Chem. Scand., 7, 1125 (1953).
257. Resting W., Ber., 62, 1422 (1929).
258. Craven R., J. Chem. Soc, 1931, 1605.
259. В a mh erger E., Ber., 18, 865 (1885).
260. Murray H. D., Chem. News, 130, 23 (1925); Chem. Abstr., 19, 803
(1925).
261. Agulhon H., Thomas P., Bull. Soc. chim. France, 11 [4], 69
(1912).
262. Simon L., С. г., 125, 534 (1897).
263. Feigl F., Mikrochim. Acta, 1, 127 (1937); Spot Tests in Organic
Analysis, 5th Engl, ed., Elsevier, Amsterdam, 1956, p. 260.

78 ГЛ. 1. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
264. She par d N. A., J. Am. Chem. Soc, 38, 2507 (1916).
265. Коренман И. М., Ж. хим. пром. (Одесса), 8, 508 (1931); Chem.
Zentr., 1931, II, 601.
266. S i v a d j i a n J., Bull. Soc. chim. France, 2 [5], 623 (1935).
267. Feigl F., Anger V., Zap pert R., Mikrochemie, 16, 67 (1934);
см. ссыпку, 41, стр. 263.
268. Asmus A., in Houben-Weyl «Methoden der organischen
Chemie», Bd. Ill, т. 2, Thieme, Stuttgart, 1955, S. 257—277.
269. Moubacher R., Schoenberg A., Chem. Revs, 50, 272 (1952).
270. M о ub acher R., Aw ad W. I., J. Chem. Soc, 1949, 1137.
271. F о 1 i n O., J. Biol. Chem., 51, 377 (1922).
272. S с h m i d t С L. A., The Chemistry of the Amino Acids and Proteins,
Thomas, Springfield, III., 1945, pp. 212—216.
273. M а г t i n A. J. P., Synge R. L. M., Advances in Protein Chem.,
2, 56 (1945).
274. Fischer H., M e у е г - В e t z F., Z. physiol. Chem., 75, 232 (1911).
275. См. ссыпку 41, стр. 279.
276. Ghigi E., Gazz. chim. ital., 63, 411 (1933).
277. Hopkins F. G., Cole S. W., Proc. Roy. Soc, 68, 21 (1901).
278. Brustier V., Bourbon P., Vignes R., Bull. Soc. chim.
France, 17, [5], 113 (1950).
279. Weber С J., J. Biol. Chem., 86, 216 (1930).
280. S ak ag uc hi S., J. Biochem. (Japan), 5, 25 (1925); Chem. Abstr.,
19, 3506 (1925).
281. Poller K., Ber., 59, 1927 (1926).
282. Meyer V., Ann., 175, 88 (1875).
283. Meyer V., Const am E. J., Ann., 214, 328 (1882).
284. Konowalow M., Ber., 28, 1850 (1895).
285. Hantzsch A., Kissel H., Ber., 32, 3137 (1899).
286. Carr F. H., Price E. A., Biochem. J., 20, 498 (1926).
287. Heilbron I. M., Ваг г Т., Parry E. G., Spring F. S.,
J. Chem. Soc, 1936, 1437.
288. Jones E. R. H., Hen best H. В., J. Chem. Soc, 1948, 1792,
1798.
289. Ф и з е р Л., в кн. «Современные методы эксперимента в органической
химии», Госхимиздат, 1960, стр. 96.
290. Fieser L. F., Ourisson G., J. Am. Chem. Soc, 75, 4404 (1953).
291. M i e s с h e r K., Helv. Chim. Acta, 29, 743 (1946).
292. Y a m a s a k i К., Так ah as hi K., Kim С H., J. Biochem.
(Japan), 30, 239 (1939); Chem. Abstr., 34, 1592 (1940).
293. H a m m er s t en O., Z. physiol. Chem., 61, 495 (1909).
294. H a si ew о od G. A. D., Biochem. J., 40, 52 (1946).
295. Liebermann C, Ber., 18, 1803 (1885).
296. Burchard H., Chem. Zentr., 1890, I, 25.
297. Br i esk orn C. H., Capuano L., Chem. Ber., 86, 866 (1953).
298. Pettenkofer M., Ann., 52, 90 (1844).
299. CallagherT. F., MunsonP. L., Jones M. E., McCallP. J.,
J. Biol. Chem., 176, 73 (1948).
300. R о s en h ei m O., Biochem. J., 23, 47 (1929).
301. St oil A., Hoffmann A., Helv. Chim. Acta, 18, 401 (1935).
302. S t о 11 A., von Wart burg. A., Renz J., Helv. Chim. Acta,
36, 1565 (1953).
303. Schaltegger H., Helv. Chim. Acta, 29, 285 (1946); Experientia,
2, 27 (1946).
304. Salkowski E., Z. physiol. Chem., 57, 523 (1908).
305. WestphalU., Ber., 72, 1243 (1939).

ЛИТЕРАТУРА
79
306. Т о г t e 1 1 i M., J a f f е Е., Chemiker-Ztg., 39, 14 (1915); Chem. Abstr.,
9, 1255 (1915).
307. Miescher. К., KaegiH., Helv. Chim. Acta, 22, 683 (1939).
308. Kober S., Biochem. Z., 239, 209 (1931); Biochem. J., 32, 357
(1938).
309. В a u 1 d W. S., Biochem. J., 56, 426 (1954).
310. К a hi en berg L., J. Biol. Chem., 52, 217 (1922); 67, 425 (1925).
311. L i f s с h u t z J., Ber., 41, 252 (1908).
312. N о 11 e г С R., Smith R. A., Harris G. H., Walker J. W.,
J. Am. Chem. Soc, 64, 3047 (1942).
313. Tschuga j ew L., G ast ef f A., Ber., 42, 4631 (1909).
314. WanatabeT., J. Pharm. Soc. Japan, 80, 445 (1960).
315. Porter С. С, Silber R. H., J. Biol. Chem., 185, 201 (1950).
315a. В a r t о n D. H. R., McMoiris T.C., S e g о v i a R., J. Chem.
Soc, 1961, 2027.
316. С 1 а г к I., Nature, 175, 123 (1955).
317. DischeZ., Mikrochemie, 8, 4 (1930).
318. S t а с e у M., D e r i a z R. E., T e e с e E. G., Wiggins L. F.,
J. Chem. Soc, 1949, 1222.
319. BlockR. J., DurrumL. E., ZweigG., Paper Chromatography
and Paper Electrophoresis, Academic Press, New York, 1958.
320. Molisch H., Monatsch., 7, 198 (1886); Chem. Zentr., 879 (1886).
321. В r e d e г е с к Н., Ber., 64, 2856 (1931); 65, 1110 (1932).
322. F о u 1 g e r J. H., J. Biol. Chem., 92, 345 (1931).
323. L e v i n e V. E., Chem. Zentr., 1931, I, 322.
324. Dreywood R., Anal. Chem., 18, 499 (1946).
325. Benedicts. R., J. Biol. Chem., 5, 485 (1909).
326. S a m s о n M., J. Am. Chem. Soc, 61, 2380 (1939).
327. BarfoedC, Z. anal. Chem., 12, 27 (1873); Chem. Zentr., 357
(1873).
328. В о s e P. K., Z. anal. Chem., 87, 110 (1932).
329. Pin off E., Ber., 38, 3314 (1905).
330. Wallenfels K., Bernt E., Limb erg G., Angew. Chem.,
65, 581 (1953).
331. W a 1 1 e n f e 1 s K., Naturwiss. 37, 491 (1950).
332. Ф и з е р Л., в кн. «Современные методы эксперимента в органической
химии», Госхимиздат, 1960, стр. 144.
333. Weehuizen F., Pharm. Weekblad, 55, 831 (1918); Chem. Abstr.,
12 2029 (1918).
334. Se 1 i w a n о f f Т., Ber., 20, 181 (1887).
335. PinoffE., Ber., 38, 3314 (1905).
336. В i a 1 M., Chem. Zentr., 1902, II, 295; 1903, II, 1021.
337. I h 1 A., Chemiker-Ztg., 9, 231, 451, 485 (1885); Chem. Zentr., 761 (1885).
338. T о 11 e n s В., Ber., 41, 1788 (1908).
339. H a r r i s G., M а с W i 1 1 i a m I. C, Chem. a. Ind., 1954, 249.
340. Thomas P., Bull. Soc chim. biol., 7, 102 (1925); Chem. Abstr.,
19, 1872 (1925).
341. JauberH., Proc Soc. Expt. Biol. Med., 38, 171 (1938); Chem. Abstr.,
32, 6278 (1938).
342. White F. D., Green A. C, Trans. Roy. Soc. Canada, V, 26, 145
(1932); Chem. Abstr., 27, 1653 (1933).
343. Reichstei-n Т., von Euw J., Helv. Chim. Acta, 31, 883 (1948).
344. KelleiCC, Chem. Zentr., 1896, I, 132.
345. К i 1 i a n i H., Arch. Pharm., 234, 273 (1896); 251, 562 (1913).
346. Д и ш e 3., в кн. Чаргаффа Э., Дэвидсона Дж., (ред.)
«Нуклеиновые кислоты», т. 1, 2, Издатинлит, 1959, стр. 425.

80 ГЛ. 1. ВЫДЕЛЕНИЕ, ОЧИСТКА И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ
347. Р е s e z M., Ann. pharm. franc., 10, 104 (1952); Chem. Abstr., 46, 7000
(1952).
348. Allen's Commercial Organic Analysis, 5th ed., vol. VII, Churchill, London,
1929.
349. Manske R. H. F., Holmes H. L., The Alkaloides, vol. I—VI,
Academic Press, New York, 1950—1960.
350. В r i g g s L. H., L о с к e r R. H., J. Chem. Soc, 1951, 3136.
351. Gage Т. В., Douglas CD., W e n d e r S. H., Anal. Chem.,
23, 1582 (1951).
352. G e i s s m a n T. A., in P a e с h К., Т г а с е у М. V., «Modern
Methods of Plant Analysis», Springer-Verlag, Berlin, 1955.
353. S h i n о d a J., J. P h a r m. Soc. Japan, 48, 214 (1928); Chem. Abstr.,
22, 2947 (1928).
354. P ew J. C, J. Am. Chem. Soc, 70, 3031 (1948).
355. Shimizu M., Pharm. Soc. Japan, 71, 1329 (1951); Chem. Abstr.,
46, 2449 (1952).
356. Venkataraman K. etal., Proc Indian Acad. Sci., A47, 230 (1958).
357. AsahinaY., NakagomeG., InnbuseM., Ber., 62, 3016
(1929).
358. В r i g g s L. H., L о с к e r R. H., J. Chem. Soc, 1949, 2157.
359. WilsonCW., J. Am. Chem. Soc, 61, 2303 (1939).
360. T a u b о с к К., Naturwiss., 30, 439 (1942).
361. Neelakantam К., Row L. R., Venkateswarlu V., Proc.
Indian Acad. Sci., A18, 364 (1943).
362. Venkataraman K., in Zechmeister L. (ed.) «Progress
in the Chemistry of Organic Natural Products», vol. 17, Springer-Verlag,
Vienna, 1959, p. 12.
363. Rober t s о n A., R о Ь i n s о n R., В i о с h e m. J., 23, 35 (1929).
364. S с h 6 nb erg A., A 1 у S i n a, J. Am, Chem. Soc, 72, 1611, 3396
(1950).
365. Spat h E., EiterK., Ber., 74, 1851 (1941).
366. В e n с z e W., S с h m i d H., Experientia, 10, 12 (1954).
367. F a h m у I. R., В a d r a n N., M e i s s e d M. F., J. Pharm. a.
Pharmacol., 1, 529, 535 (1949).

Глава 2
ПРИМЕНЕНИЕ
УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Дж. К. Д. БРЕНД, А. И. СКОТТ
Способность поглощать электромагнитное излучение является
общим свойством всех молекул. Поглощение весьма избирательно,
т. е. излучение определенной длины волны данной молекулой
сильно поглощается, тогда как излучение других длин волн
поглощается слабо или совсем не поглощается. Область поглощения
называется полосой; совокупность полос поглощения данной
молекулы, неточно называемая спектром ее поглощения, является
характерной для этой молекулы и точно не воспроизводится
никакой другой молекулой, даже весьма сходного строения. Однако
в органических соединениях довольно часты случаи, когда из
всей молекулы поглощает только определенная группа атомов,
в то время как остальная часть молекулы практически остается
прозрачной для излучения, причем характер поглощения,
вызванного этой группой, не изменяется существенно при переходе
от одной молекулы к другой. Это дает возможность определять
некоторые структурные элементы в молекулах просто путем
сравнения их спектра со спектрами других молекул известного
строения.
I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Электромагнитное излучение характеризуется длиной волны К
или частотой v. Эти величины .связаны следующим соотношением:
где с — скорость света (3 -К)10 см-секг1).
Длины волн в ультрафиолетовой области выражаются обычно
в миллимикронах ммк (1 ммк = 10~7 см) или в ангстремах А
(1А = 10~8 см). Из уравнения Планка
E = hv
следует, что частота является более фундаментальной
характеристикой излучения, чем длина волны, хотя для удобства,обычно
используют именно длины волн.
6 заказ 407.

82 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Волновое число а = Аг1 (в этом случае X выражается обычно
в см) имеет то преимущество, что оно пропорционально и Е,
и v; поэтому оно используется значительно чаще, чем абсолютная
частота v.
В этой главе излучение будет характеризоваться длиний волны
и выражаться в миллимикронах. Длине волны 300 ммк (3 000 А)
соответствуют волновое число о = 33 333 см'1 и частота v =
= 1 • 1016 сек'1.
Ниже приведен перечень единиц, используемых для измерения
А, и v.
Характеристика
Длина волны X
Частота v
Волновое число а
Единица
измерения
Микрон
Миллимикрон
Ангстрем
» —
Сокращенное
обозначение
мк
ММК
А
сев-1
СИ~1 ИЛИ К
Определение
1 мк=Ю~& си = 10~6 м
1 ммк = 10~7 см = 10~9 м
lA = 10-8 си = 10-1° м
Число колебаний в сек
Обратно
пропорционально длине волны,
выраженной в см
Человеческий глаз чувствителен только к небольшой части
полного электромагнитного спектра, к так называемой видимой
области, длины волн которой лежат приблизительно между 400
и 750 ммк. Ультрафиолетовая область спектра распространяется
от видимой области в сторону более коротких волн, сливаясь
в конце концов (около 50 ммк) с областью мягкого
рентгеновского излучения. Для деления на видимую и ультрафиолетовую
области нет никаких других соображений кроме физиологических,
поскольку их природа одинакова: для обеих областей спектра
характерно превращение поглощенной энергии излучения в
энергию возбуждения электронов, достигающую максимального
значения при ионизации, когда появляется свободный электрон
и положительный молекулярный ион. Сама ультрафиолетовая
область подразделяется (опять-таки из практических соображений)
на две части — ближняя ультрафиолетовая область (190—400 ммк)
и дальняя ультрафиолетовая область «190 ммк). Это
подразделение связано с тем, что более коротковолновое излучение
поглощается составными частями атмосферы, вследствие чего
измерения при длинах волн меньше 190 ммк необходимо производить
в вакууме.
В этой главе наше внимание почти целиком будет направлено
на процессы поглощения в ближней ультрафиолетовой области
спектра. Измерения в дальней ультрафиолетовой области
затруднительны, и здесь еще осталось много нерешенных проблем [136].

I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
83
Интенсивность поглощения. Из избирательного характера
поглощения света следует, что когда луч естественного света
проходит через чистое вещество или через раствор вещества в
прозрачном растворителе, то излучение определенной длины волны
поглощается, в то время как излучение других длин волн
проходит без поглощения. Для количественных измерений удобно
вместо естественного света, охватывающего всю область длин
волн, использовать монохроматический свет, состоящий из
излучения только одной длины волны. В этом случае поглощение
подчиняется простому уравневию первого порядка:
In-=^-= кп
где 1х и 1% — соответственно интенсивности падающего и
прошедшего света; п — число молей поглощающего вещества на
световом пути.
При таком определении коэффициент к зависит только от длины
волны. Для растворов веществ величина п пропорциональна
молярной концентрации С и толщине I слоя раствора в кювете.
Обычно используют десятичные логарифмы, и тогда уравнение
принимает следующий вид:
/9
Ji
Величина, выражаемая левой частью уравнения, называется
поглощением [51, 121] раствора или его оптической плотностью
[69] и обозначается символом А (от англ. — absorbance).
Коэффициент пропорциональности е в правой части уравнения известен
под названием молярного коэффициента поглощения.
[Для количественной характеристики интенсивности поглощения света
в английском языке используется большое число различных терминов
(absorbance, absorbency, absorbance index, absorbtivity, absorbtance, optical
density и др.)- К сожалению нередки случаи, когда одни и те же термины
применяются для обозначения разных величин, что не может, естественно, не
приводить к путанице. Мы будем пользоваться в этой книге следующими
терминами:
1. Пропускание (transmittance)
где I» — интенсивность света, падающего на переднюю поверхность
входного окошка кюветы; / — интенсивность света, выходящего из кюветы.
2. Поглощение (absorbance)
/о 1
^ = lg —= lg-^ = -lgr
6*

84 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
3. Пропускаемость (transmittency), пропускание собственно
растворенного вещества
Т
т х ряо твора
* в —~гп
1 растворителя
где Грамвма — пропускание раствора; T^a^0^wlai — пропускание
растворителя. (При условии, что интенсивность света, отраженного от
окошек кюветы с раствором, не отличается в пределах ошибок от интенсивности
света, отраженного от окошек кюветы с растворителем.)
4. Оптическая плотность (absorbency), поглощение собственно
растворенного вещества
г я
Величины поглощения и оптической плотности растворов могут
соответствовать разным способам выражения концентрации (молярная, удельная
и т. д.). Величины молярного и удельного поглощения численно равны
поглощению А соответственно для растворов с концентрацией 1 моль/л и 1 г/л
и толщине слоя 1 см.
Вопрос о спектрофотометрической терминологии подробно рассмотрен
проф. Э. В. Шпольским в предисловии к русскому изданию сборника
«Абсорбционная спектроскопия», Издатинлит, 1953 г. — Прим. ред.]
Очевидно, что величина е численно характеризует поглощение
раствора, молярная концентрация которого равна единице,
в кювете единичной длины. Поскольку поглощение является
безразмерной величиной, то размерность е обратна размерности
Ы, т. е. если концентрация С выражена в моль/л и толщина слоя
раствора / в см, то размерность величины е будет л-моль'1-см-1.
Указанное уравнение, которое следует рассматривать как чисто
экспериментальное соотношение, известно под названием закона
Ламберта — Бера.
Может случиться, что истинная молярная концентрация
вещества неизвестна, например, в случае многокомпонентных
растворов или растворов веществ неизвестного строения. В таких
случаях величину п следует считать пропорциональной
произведению толщины слоя раствора на вес растворенного вещества в
данном объеме раствора. Тогда мы получаем:
lg-^- = A=ECJ
где Св — концентрация вещества в граммах на 100 мл (иногда
на литр) раствора. Здесь константа пропорциональности Е
численно равна поглощающей способности раствора, содержащего
единицу массы вещества в данном объеме раствора, при толщине
слоя, равной единице длины. Эту константу называют удельным
поглощением. Если Съ выражена в граммах на 100 мл, а /в
сантиметрах, то удельное поглощение обозначается как Е\%м. (Весьма

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
85
важно, чтобы параметры раствора всегда были точно указаны;
к сожалению, во многих статьях, даже современных, результаты
иногда неясны, поскольку авторы не считают нужным точно
указывать, что они измеряют.)
Легко показать, что для растворов, содержащих один
компонент, величины молярного и удельного поглощения связаны между •
собой уравнением:
г = Е\*я-0.Ш
где М — молекулярный вес растворенного вещества.
Вопрос о том, является ли закон Ламберта — Вера точным,
обсуждался во многих работах. В настоящее время считают, что
закон в основе своей правилен, хотя возможности его применения
не столь универсальны, как предполагали раньше. Закон точно
выполняется, если наблюдаемое поглощение обусловлено
частицами одного типа. Это условие, однако, в ряде случаев нарушается;
поэтому имеет смысл указать на наиболее часто встречающиеся
причины его невыполнения. Отклонения от закона Ламберта —
Вера наблюдаются: 1) когда различные формы поглощающих
частиц находятся в равновесии, как, например, в случае
таутомерии или кислотно-основного равновесия; 2) в системах,
имеющих ясно выраженную тенденцию к ассоциации либо молекул
растворенного вещества между собой, либо между молекулами
растворенного вещества и растворителя (например, в случае
комплексов, образованных как за счет водородных связей, так и
вследствие ван-дер-ваальсовых сил); 3) когда имеет место
тепловое равновесие между основным состоянием и достаточно низко
расположенным электронным уровнем возбужденного состояния
(явление термохромизма).
Взаимодействие растворенного вещества с растворителем
широко распространено, и его следы можно наблюдать в каждом
спектре. Следует также помнить, что закон Ламберта — Вера
приложим к поглощению монохроматического света и не
выполняется в той же мере, когда условие монохроматичности не
соблюдается.
II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
В современных приборах интенсивность излучения измеряется
фотоэлектрически. На рис. 2, Б показана обычно используемая
в настоящее время простейшая схема измерения. Излучение, падая
на поверхность катода фотоэлемента 5, вызывает поток
электронов, которые собираются на аноде. Число электронов в потоке
и, следовательно, величина первичного фотоэлектрического тока

86 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
пропорциональны интенсивности падающего света. Первичный
ток очень мал, порядка 10~10 а, и для удобства измерения должен
быть значительно усилен. С этой целью первичный ток направляют
в землю через высокоомное сопротивление 6 (109 — 1010 ом).
Из закона Ома следует, что при этом на концах сопротивления
• должен возникать потенциал, величина которого пропорциональна
первичному току. Этот потенциал прикладывается к сетке лампы
Рис. 2. Схема фотоэлектрического спектрофотометра:
А — монохроматор; Б — детектор.
/ _ источник света; г — призма; 3 —щель; 4 — держатель с кюветами; 5 —
фотоэлемент; в —высокоомное сопротивление («1010 ом); 7 —лампа первого каскада; * —
лампа второго каскада; 9 — микроамперметр; ю — переключатель; 11 ~ потенциометр
темнового тока; 12 — потенциометр пропускания.
7 первого каскада, которая усиливает и ток, и напряжение. Режим
первого каскада усиления подобран так, что напряжение
усиливается больше, чем ток. Анод лампы 7 связан с лампой 8 второго
каскада; в этом каскаде в основном усиливается ток. Наконец,
выходное напряжение балансируется потенциометром, в
результате чего отпадает необходимость прямого измерения величин
тока и напряжения. Шкала потенциометра линейна по
отношению к интенсивности падающего света и обычно калибруется
прямо в единицах оптической плотности. Фотоэлемент в комбина-

II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ §7
ции с усилителем представляет собой детектор обычного
спектрофотометра.
Двумя другими компонентами спектрофотометра являются
источник света и монохроматор. В качестве источника в
ультрафиолетовой области чаще всего применяют водородную
разрядную лампу, излучение которой непрерывно, т. е. не имеет резких
изменений интенсивности во всей области. Для разложения
излучения источника используется призма, и из получающегося
спектра с помощью щели выбирается узкий участок длин волн.
Таким образом получается излучение не точно одной длины волны,
хотя для практических целей его и можно рассматривать как
монохроматическое.
На рис. 2, А приведено типичное расположение источника,
призмы и детектора в обычном спектрофотометре. Выходящий
луч проходит поочередно через растворитель и раствор, в
результате чего различие в интенсивностях света, падающего на
фотоэлемент, соответствует поглощению растворенного вещества.
Устройство щели делает возможным стандартизовать интенсивность
света, пропускаемого растворителем при каждой длине волны
(эквивалентно установлению /», равным для каждой К), так что
поглощение будет просто отрицательной величиной логарифма
интенсивности излучения, прошедшего через раствор.
Дальнейшее усовершенствование этих приборов было
достигнуто благодаря использованию принципов автоматизации.
Появились регистрирующие спектрофотометры, в которых
сравниваются интенсивности световых пучков, прошедших через
растворитель и раствор, при непрерывном изменении длины волны.
Отношение этих интенсивностей 1%/1х регистрируется
самописцем как функция длины волны.
В спектрофотометре любого типа сравнение растворителя и
раствора позволяет исключить собственное поглощение
растворителя. Однако если растворитель поглощает более половины
падающего света, то такое сравнение следует проводить весьма
тщательно. Если не принимать специальных мер
предосторожности, то интенсивность измеряется с точностью ±2%.
Фотоэлектрические спектрофотометры выпускаются промышленностью
в течение уже 15 лет; описание ранее использовавшихся приборов
и методов интересующийся читатель найдет в руководствах по
спектроскопии (см. например [50, 101]).
В монохроматорах, предназначенных для ультрафиолетовой
области спектра, используются призмы из плавленого или
природного кварца, так как стекло непрозрачно для
коротковолнового излучения. Область использования приборов может быть
ограничена прозрачностью кварца. Специально очищенный
кварц может быть сделан достаточно прозрачным до 180 ммк,

88 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
и тогда возможность измерений ограничивается наличием в
атмосфере кислорода, который начинает уже заметно поглощать при
190 ммк. В этом случае надежные измерения можно производить
при условии, если заполнить монохроматор азотом. Для более
коротковолновой области прибор должен быть вакуумирован, что
влечет за собой использование совершенно новой техники. Многие
из существующих спектрофотометров снабжены призмами из
природного кварца, сравнительно слабая прозрачность которого
ограничивает пределы измерения областью 205—210 ммк.
В видимой области можно использовать любой бесцветный
растворитель; для ближней ультрафиолетовой области подходят
и широко применяются растворители, имеющие пределы
пропускания ниже 240 ммк: гексан, циклогексан, гептан, изооктан
(2,2,4-триметилпентан), вода, метанол, этанол, диоксан,
хлороформ. Тщательно очищенные насыщенные углеводороды вполне
прозрачны до 170 ммк [184, 187]; для веществ, нерастворимых
в неполярных растворителях, используют воду (до 178 ммк)
[185], метанол и этанол (до 189 ммк) [185] и ацетонитрил (до
185 ммк) [207].
Обычно используемые кюветы имеют длину оптического пути
0,1—10 см. В области 190—210 ммк для уменьшения поглощения
растворителя могут понадобиться кюветы с толщиной слоя меньше
0,1 см. Кюветы помещаются между монохроматором и детектором,
а не между источником излучения и монохроматором, как в
инфракрасных спектрофотометрах. Это делается для того, чтобы
избежать фотохимического разложения под действием интенсивного
полихроматического излучения водородной лампы.
Кривая, выражающая зависимость интенсивности поглощения
от длины волны или частоты, известна под названием
спектральной кривой поглощения или, менее точно, спектра поглощения.
Для графического изображения спектров использовались
различные шкалы; обычно откладывают lge против X. Получающийся
спектр состоит из одной или более полос, каждая из которых
соответствует возбужденному электронному состоянию молекулы.
Значения длины волны пика А,макс. и молярного поглощения емакс.
в максимуме пика указываются обычно в таблицах, однако эти
цифры не могут дать представления о форме полосы (которая часто
характерна для перехода, вызвавшего ее). Поэтому для
установления идентичности двух веществ желательно сравнивать именно
кривые поглощения.
III. ХРОМОФОРЫ
Три основных структурных элемента — ординарная связь,
кратная связь и неподеленная пара электронов обусловливают
характер электронных спектров молекул органических веществ.

1. ПОГЛОЩЕНИЕ, ОБУСЛОВЛ. НЕПОДЕЛЕННЫМИ ПАРАМИ ЭЛЕКТРОНОВ 89
Соединения, содержащие только ординарные связи, поглощают
в области длин волн менее 170 ммк, простые соединения с
кратными связями — ниже 235 ммк, простые соединения со
свободными электронными парами — ниже 260 ммк. Поглощение
кратных связей, неподеленных пар и различных их комбинаций
определяют все электронные спектры органических соединений в
ближней ультрафиолетовой области.
Поглощение в ультрафиолетовой области является следствием
возбуждения электронов. Отдельные атомы связываются в
молекулы электронами. Прочность этих связей, а следовательно,
и характеристическая энергия перехода определяется природой
ядер атомов, и, таким образом, длина волны, при которой
происходит поглощение, является скорее свойством группы атомов,
чем просто электронов. Когда рассматривают поглощение,
обусловленное такого рода группой атомов, то эту группу называют
хромофором. Можно ожидать, что структурные изменения,
влияющие на хромофоры, будут сказываться и на поглощении; в этом
собственно и состоит сущность использования спектров
поглощения для получения данных о структуре молекул.
Соотношение между поглощением света и структурой молекул
носит эмпирический характер. Поэтому для успешного решения
структурных проблем с помощью электронных спектров
необходимо весьма подробно знать спектральные характеристики
различных хромофоров. В этом разделе рассмотрены спектры наиболее
важных классов соединений, встречающихся в природе, с целью
установления связи между их спектрами и наиболее важными
элементами структуры. Будут обсуждены различные аспекты
применения спектрального метода (отдельные примеры
рассматриваются в разделе IV). Основное внимание уделено вопросу о
связи между поглощением в ультрафиолетовой области и
структурой молекул; теоретические представления привлекаются только
в тех случаях, когда они способствуют более глубокому
пониманию этой связи. Для каждого из рассматриваемых классов веществ
можно привести лишь несколько примеров спектров. Читатели,
интересующиеся более подробной информацией, а также другими,
не столь распространенными классами хромофоров, могут
обратиться к специальным атласам ультрафиолетовых спектров [37,
60, 99, 101, 114, 145, 158, 174] и к ряду обзорных статей,
цитируемых ниже.
1. Поглощение, обусловленное неподеленными парами электронов
В ковалентно насыщенных соединениях, содержащих гетеро-
атомы, например азот, кислород или галоген, наряду с а-электро-
нами присутствуют неподеленные />-электроны. Как видно из

90 Гл. 2'. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
примеров, приведенных в табл. 2.1, первый максимум поглощения
обычно приходится на участок спектра, примыкающий к
коротковолновой границе ближней ультрафиолетовой области. Эти полосы
мало пригодны для характеристики хромофора не только потому,
что они расположены в трудной для измерения области спектра,
но также в связи с тем, что их интенсивность весьма слаба, и,
следовательно, они легко маскируются полосами, соответствующими
другим хромофорам, содержащимся в молекуле. В атомах
элементов первого периода периодической системы возбуждение
осуществляется за счет перехода />-орбитальных электронов на антисвязы-
вающую or-орбиту (этот переход обозначается п —> or*), что может
приводить к диссоциации молекулы. Именно поэтому СН31, СС14,
CClgBr и подобные им соединения легко подвергаются фотолизу
под действием ультрафиолетового облучения. В ряде соединений
Таблица 2.1
УФ-Поглощение насыщенных соединений,
обусловленное присутствием неподеленных пар электронов
Соединение
>N-
(CH3)3N
Пиперидин
>о
СН3ОН
>s
(C2H5)2S«
-s-s—
(C2H5)2S2«
Cl-
CH3C1
Br—
С3Н7Вгя
I—
CH3I0
макс.
199
200
177
194
215
194
250
173
208
259
e
макс*
3950
4000
200
4600
1600
5500
380
200
300
400
Литература
206
177
115
88
88
164
164
115, 225
5
5
a Данные для растворов в гексане и н-гептане. Остальные данные относятся
к спектрам паров.

2. ПОГЛОЩЕНИЕ ЭТИЛЕНОВОГО ХРОМОФОРА. ДИЕНЫ И ПОЛИЕНЫ 91
СН31, СН3Вг, СН3С1 электроотрицательность возрастает слева
направо, обусловливая более прочное связывание электронов,
вследствие чего А,мако. смещается в сторону более коротких волн.
2. Поглощение этиленового хромофора. Диены и полиены
Простые ациклические олефины интенсивно поглощают около
180 ммк. При замещении этиленового водорода на алкильные
группы полоса поглощения смещается в сторону более длинных
волн; наблюдаются также небольшие, хотя и несомненно
систематические различия в поглощении цис- и транс-изомеров дизамещен-
ных олефинов. Ниже приведены усредненные данные,
характеризующие положение полосы поглощения для значительного числа
ациклических олефинов [100, 129, 199]:
К . ммк е
мчкс. макс.
1-Алкены 175 12 000
2-Алкил-1-алкены 187 9 000
ifuc-2-Алкены 176 12 000
троме-2-Алкены 179 12 000
Обычно отклонение А,иакс_ не превышает ±2 ммк; отклонение
молярного поглощения ± 1000 единиц. Почти нет сомнений, что
данная полоса поглощения отвечает переходу, при котором
возбуждающийся я-электрон переходит на антисвязывающую я-ор-
биту (обозначение я—>я*). Появление антисвязывающего
электрона значительно снижает прочность связи, осуществляемой за
счет оставшегося неспаренного электрона на связывающей я-ор-
бите, в результате чего становится возможным свободное
вращение вокруг С—С-связи. Поэтому не удивительно, что при
облучении олефинов излучением с длиной волны около 200 ммк может
происходить цис-тпранс-изомеуизация.
Как и следовало ожидать, спектр циклогексена I сильно
напоминает спектр tyuc-2-алкена [179, 184, 186]. Если двойная связь
является экзоциклической по отношению к пяти- или шестичлен-
ному кольцу, то заметно вполне определенное смещение в сторону
длинных волн. Смещение становится еще большим, если экзоци-
клическая связь является общей для двух колец [83а, 201а].
Это иллюстрируется данными, приведенными в табл. 2.2. Два или
большее число хромофоров в одной молекуле поглощают, как
правило, аддитивно в том случае, если они разделены не менее
чем тремя ординарными связями (две ординарные связи большей
частью, хотя и не всегда, также «разделяют» хромофоры).
Поскольку молярный коэффициент поглощения этиленовых
хромофоров в максимуме поглощения редко намного отличается
от 1 • 104, считается, что измерения поглощения в области 190 ммк

92 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Таблица 2.2
УФ-Поглощение циклических непредельных соединений
Соединение

Хромофор
Растворитель
мако.
ммк

Литература
Эндоциклическая двойная связь
Циклогексен I I I к-Гентан I 183 I 6 800
186
Двойная связь, экзоциклическая по отношению
к одному кольцу
Зр-Ацетоксихоле- I II I к-Гептан I 191 I 10 200 I 147
стен-5 || III
Двойная связь, экзоциклическая по отношению
к двум, кольцам
147
ЗР-Ацетоксиэрго-
степ-8(14)
Метиловый эфир 3|3,
11 а-диацетокси-5Р -
этиен-8(14)-овой
кислоты
III
IV
к-Гептан
Циклогексан
206
204
11200
9 600
147
I
АсО
СООМе
достаточно для определения числа изолированных двойных связей
в молекуле [129]. Если невозможно измерить поглощение ниже
200 ммк, то даже по форме и интенсивности длинноволнового плеча
в области 210—224 ммк можно сделать некоторые заключения
о расположении двойной связи [29, 147].
В сопряженных диенах и полиенах взаимное отталкивание
электронов двойных связей сдвигает поглощение в сторону
длинных волн [72, 150]. Основной максимум простейшего
ациклического диена бутадиена-1,3 находится при 217 ммк (еммо- = 21 000)
[200], в то время как простой триен т?г/?акс-гексатриен-1,3,5
поглощает при 256 ммк (емако. = 53 000) [39, 120]. Таким образом,
у низших полиенов каждая двойная связь, увеличивающая
цепочку сопряженных связей, вызывает сдвиг в сторону более

2. ПОГЛОЩЕНИЕ ЭТИЛЕНОВОГО ХРОМОФОРА. ДИЕНЫ И ПОЛИЕНЫ 93
длинных волн примерно на 40 ммк. Максимум поглощения
сопряженной цепи, включающей примерно восемь двойных связей,
лежит уже в видимой области спектра, причем параллельно со
сдвигом максимума возрастает и его интенсивность, как это видно
на примере соединения V, содержащего девять сопряженных
этиленовых связей в траке-конфигурации (А,мако = 496 ммк; емакс =
= 162 000 в гексане) [221].
\^\
\/ I I II
/\
V
<ч
Спектры большинства диенод и полиенов имеют
дополнительные максимумы у основного пика вследствие возбуждения
нормальных колебаний в возбужденном состоянии, и эта, так
называемая «тонкая структура» полосы часто бывает полезна как
дополнительное доказательство природы хромофора.
Необходимо рассмотреть два стереохимических аспекта. Во-
первых, ^мс-расположение относительно двойных связей ведет
к увеличению отталкивания электронов и, следовательно, к
дальнейшему смещению в длинноволновую область по сравнению
с соответствующими торакс-соединениями. Так, полностью цис-
октатетраен-1,3,5,7 (VI) поглощает в более длинноволновой
области (А,мис. = 295 ммк, емкс = 50 000 в гексане), чем
соответствующий полностью торакс-изомер VII (А,макс = 258 ммк, емако =
= 80 000 в гексане) [118].
VI VII
При этом для tyuc-соединений характерно также уменьшение
интенсивности поглощения, но менее заметное, чем возрастание
^мако- Такого рода спектральные изменения оказались весьма
ценными при выяснении строения ряда природных каротиноидов
[89, 134] (см. также стр. 116).
Во-вторых, значительно более заметное различие наблюдается
в тех случаях, когда диеновая система имеет структуру s-tyUC-(VIII)
в отличие от нормальной конформации s-mpanc-(lX) относительно
центральной ординарной С—С-связи:
VIII IX
Можно считать, что s-^ue-конформация практически
встречается только в циклических диенах, в которых двойные связи

94 Гл. 2.'ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
находятся в одном и том же кольце. Поглощение зависит
от размера кольца, но во всех известных случаях А,макс.
значительно сдвинуто в длинноволновую область по сравнению с
ациклическими диенами: ряд примеров приведен в табл. 2.3.
Таблица 2.3
УФ-Поглощение простых гомоаннулярных диенов
Соединение
Циклопентадиен
Циклогексадиен-1,3
Циклогептадиен-1,3
Формула
X
XI
XII

Растворитель
Гексан
Гексан
Изооктан
i
макс.
МЖК
239
256
248
8
макс.
3 400
8 000
7 400
Литература
во
113
173
х
0
XI
Таким образом, спектр дает возможность просто и
непосредственно различать s-цис- и в-лг/жкс-конфигурации диенов.
Например, циклические диены разделяются на два класса в зависимости
от того, находятся двойные связи в одном и том же или в разных
кольцах. Представители первого класса, называемые гомоанну-
лярными диенами, обладают s-^uc-расположением, как,
например, соединения XIII и XIV, и их поглощение очень напоминает
поглощение циклогексадиена-1,3 (XI).
/\/\ /\/\ /\/\
I I I I II [ I I I
\/\s \/\^ v\^
XIII XIV XV
Представители второго класса, гетероаннулярные диены,
обладают в-яг/жкс-конфигурацией, например XV, и спектрально
относятся к группе бутадиена.
Рассмотрим вначале, как изменяется поглощение исходного
хромофора под действием заместителей и других факторов
окружения. Заместители влияют на поглощение диенов неожиданно
закономерным образом. Впервые на это обратил внимание Вудворд
[217], который установил, что максимумы поглощения
ациклических и гетероаннулярных диенов подчиняются следующим
эмпирическим правилам:
1. Каждый алкильный заместитель или остаток цикла,
присоединенный к диеновому хромофору, смещает А,маю. на 5 ммк
в сторону более длинных волн.

2. ПОГЛОЩЕНИЕ ЭТИЛЕНОВОГО ХРОМОФОРА. ДИЕНЫ И ПОЛИЕНЫ 95
2. Каждая двойная связь в экзоциклическом положении
вызывает дальнейший сдвиг на 5 ммк, причем если связь зкзоциклична
по отношению к двум кольцам, то она обладает двойным
действием (+Ю ммк).
Расчеты Вудворда основывались на наличии в спектре
поглощения бутадиена пика с максимумом 217 ммк. Рассмотрим,
например, расчет для монотерпена |3-фелландрена XVI (табл. 2.4).
Инкремент экзоциклического положения и остатков цикла равен
3x5 ммк, поэтому следует ожидать, что А,маво. = 217 (диеновый
хромофор) сместится на 15 ммк и должна стать равной 232 ммк;
наблюдаемый максимум расположен при Я, = 232 ммк [33].
Точное совпадение подобного рода более или менее случайно, хотя
расчетные и наблюдаемые величины редко различаются больше,
чем на несколько миллимикрон. Так, расчетная длина волны
максимума для дитерпена абиетиновой кислоти XVIII равна
217 +4x5 (инкремент заместителей) -J- 5 (экзоциклическая
двойная связь) = 242 ммк, что хорошо совпадает с наблюдаемой
А, = 241 ммк [107].
Таблица 2.4
УФ-Поглощение диеновых и триеновых структур
Соединение

Хромофор
макс.»
ммк
(расчет)'

Литература
Гетероаннулярные диены и триены
Р-Фелландрен
Дегидро^-циклогераниол
Абиетиновая кислота
Холестадиен-3,5
Эргостатетраен-4,6,8(14),22
Дигадроагностерин, ацетат
Эйфадиен-7,9(11), ацетат
XVI
XVII
XVIII
XIX
XX
XXI
XXII
232
232
241
235
283
243
240
9 200
16000
26 200
19 700
33 000
16 900
20 000
—
—
239
234
284
244
244
33
198
107
80
92
79
7
Гомоаннулярные диены ж триены
а-Терпинен
Холестадиен-2,4
Зр-Ацетоксиэргостатетравн-
5,7,14,22
Холестен-4-он-З, ацетат
енольной формы
XXIII
XXIV
XXV
XXVI
265
275
319
238
6410
6 300
15 000
16 800
273
273
323
234
172
80
13
209
* См. [90. 91].

96 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
НОН2С
XVI
XVII
XVII]
XIX
XX
XXI
ххя
, АсО
XXV
XXVI
В случае стероидов и тритерпенов расчет для гетероаннуляр-
ных диенов облегчается, если вместо максимума поглощения
бутадиена в качестве исходной величины взять максимум поглощения,
приписываемый гипотетическому модельному диену и равный
214 ммк. Эта модификация схемы Вудворда, предложенная Физе-
ром [90, 91], только снижает расчетную %ЯЫ(._ на 3 ммк. Система
расчета Физера с рядом более поздних добавлений представлена
в табл. 2.5.
В случае гетероаннулярных триенов просто добавляется
30 ммк на двойную связь, удлиняющую сопряженную систему.
Для гомоаннулярных диенов берется другая Ямакс. исходного
хромофора, а все инкременты заместителей экзоциклической
двойной связи и третьей двойной связи, увеличивающей
сопряженную систему, остаются неизменными. В правом столбце
табл. 2.5 приведен такой расчет для производных циклогекса-
диена-1,3. В случае соединений, содержащих как гомоаннуляр-

2. ПОГЛОЩЕНИЕ ЭТИЛЕНОВОГО ХРОМОФОРА. ДИЕНЫ И ПОЛНЕНЫ 97
Таблица 2.5
Расчет Хмавс. для циклических диенов и полиенов [91]
Составляющие
Исходный диеновый хромофор . . .
Алкильный заместитель *
Экзоциклическая двойная связь . .
Двойная связь, удлиняющая сопря-
макс.'

гетероаннулярные
диены
214
5
5
30
гомоаннуляр-
ные диены
253
5
5
30
(ммк)
* Для других заместителей [34, 35, 39, 80] инкремент составляет
СН.СОО
С.Н.СОО
RO
RS
+ 5
+ 30
С1
ВГ
+ 5
+ 3-
18
ные, так и гетероаннулярные двойные связи, исходят из более
активного гомоаннулярного хромофора. Такого типа системой
является, например, Зр-ацетоксиэргостатетраен-5,7,14,22 (XXV).
Расчетный максимум равен: 253 (исходный диен) + 30 (С=С) +
+ 5x5 (остатки цикла) + 3x5 (экзоциклические двойные
связи) = 323 ммк, тогда как опытное значение ^макс. равно
319 ммк. В этом примере так же, как и во всех других примерах,
приведенных в табл. 2.4, расчет основан на видоизмененных
Физером правилах Вудворда.
Этот метод анализа можно применить к сложным эфирам ено-
лов, если принять, что инкремент от заместителей типа COOR
равен нулю [90]. Так, расчетное значение ^мюс. для ацетата еноль-
ной формы холестен-4-она-З (XXVI) равно: 214 (гетероанну-
лярный диен) + 3x5 (остатки колец) + 5 (экзоциклическая
двойная связь) = 234 ммк, тогда как экспериментальное значение
^макс- Равно 238 ммк [209]. В этом случае одного знания спектра
вполне достаточно для того, чтобы сделать выбор между
правильной формулой енолацетата XXVI и альтернативной структурой
З-ацетоксихолестадиена-2,4 с гомоаннулярными двойными связями
(расчетная А,макс. = 273 ммк). Аналогично проводят расчет для
простых эфиров и тиоэфиров енолов и галоидных производных
диенов, используя инкременты, приведенные в сноске к табл. 2.5.
Необходимо ясно представлять себе сферу действия правил
Вудворда для диенов. Для ациклических диенов и циклических
диенов, содержащих только шестичленные кольца, следует ожи-
7 Заказ 407.

98 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
дать выполнения этих правил в пределах ±5 ммк. Более того,
поскольку максимум поглощения изменяется в различных средах
всего на 1—2 ммк, не обязательно проводить сравнение с
измерением в стандартном растворителе, хотя все же это желательно
делать, выбирая при этом в качестве стандартного растворителя
этанол. Тщательное изучение спектров позволяет обнаружить
особенности, находящиеся в пределах выполнимости правил. Так,
в тритерпеноидных диенах XXI и XXII (см. табл. 2.4) окружение
хромофоров одинаково как по числу остатков колец, так и по
числу экзоциклических связей; следовательно, расчетная длина
волны максимума полосы поглощения в обоих случаях одинакова
(244 ммк). Как у XXI, так и у XXII кольца В и С находятся
в ттграмс-сочленении, однако различаются по стереохимической
конфигурации, и оказывается, что небольшое смещение максимума
(240 против 243 ммк), так же как и положение побочных
максимумов, характеризуют стереохимию этих соединений [77, 125].
Таким образом, тщательное изучение модельных соединений
может раскрыть тонкие различия структуры, находящиеся вне
границ применимости указанных правил, и эти правила,
следовательно, можно рассматривать только как первый шаг в
спектральном анализе диеновых структур.
В природных соединениях двойная связь находится иногда
в сопряжении с ацетиленовыми связями. Такое расположение
вызывает появление весьма характерного спектра, что может
иметь важное значение при идентификации соответствующих
соединений [37, 101, 142]. Пример такого рода идентификации
рассматривается в разделе IV.1 (см. стр. 115).
3. Поглощение карбонильных соединений и их производных
Несопряженная карбонильная группа обладает двумя
полосами поглощения: слабой полосой при 280 ммк (емшсс. ~ 15)
и полосой средней интенсивности около 190 ммк (емако. -~ 1000).
Так, простейший кетон ацетон в углеводородных растворителях
имеет \,авс. при 279 (емакс. = 13) [21] и 188 ммк (емакс. = 1860)
[141, 163]. Каждая полоса отвечает возбуждению одной из
неподеленных пар электронов атома кислорода. Длинноволновая
полоса поглощения обусловлена переходом электрона
карбонильной группы на антисвязывающую я-орбиту (п—>п*),
коротковолновая — на антисвязывающую а-орбиту (п—у о*). Слабое
поглощение объясняется природой неподеленной пары
электронов. В табл. 2.6 приведены примеры длинноволнового перехода
в карбонильных соединениях.
Поскольку слабое поглощение карбонильной группы легко
может маскироваться, для характеристики обычно используют

. ПОГЛОЩЕНИЕ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ 99
Таблица 2.6
«-я*-Полосы поглощения карбонильных соединений
Соединение
Циклогексанон
Холестанон-3
Метилглиоксаль
За- Ацетокси-12а-
бромпрегнандион-
11,20-аль-21
Хромофор
XXVII
XXVIII
СНзСОСНО
XXIX

Растворитель
Этанол
Этанол
Диэтило-
вый эфир
Этанол
О А/ о АЛ J
XXVII
XX1
VIU
макс*
ММК
283
286
440
280
(плечо)
440
е
макс.
16
23
14
20
20
сосно
I
1А/
XXIX

■Литература
28
65
215
94
значительно более интенсивные полосы поглощения производных
(например, семикарбазонов, тиосемикарбазонов и 2,4-динитрофе-
нилгидразонов). В табл. 2.7 приведены средние величины для
различных производных карбонильных соединений. Для
производных насыщенных соединений величины большей частью
отличаются от средних не больше, чем на ±3 ммк для Хмако и на
± 3000 ед.
Таблица 2.7
УФ-Поглощение производных насыщенных
и а, В-ненасыщенных карбонильных соединений
(в этаноле)
Производные
Оксимы
Семикарбазоны . . .
Тиосемикарбазоны
2,4-Динитрофенил-
гидразоны
(в СНС13) ....
^С=0
X
яакс*
ммк
-190
229
272
365*
8
макс.
11000
23 000
22 000
^С=с-с=о
х 1
X
макс*
ммк
235
265
300
380
8
.макс.
15 000—20000
20 000—25 000
25 000—30000
25000—30 000

Литература
80, 127,
152
101
84
41, 91
* ^ макс. ПР°ИЗВ°ДНЫХ альдегидов сдвинута примерно на 5 ммк в сторону более
коротких волн.
7*

100 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
для ема1Сс Для производных а, р-ненасыщенных кетонов
отклонения несколько больше, хотя в большинстве случаев не
настолько, чтобы было невозможно отличить по спектру
насыщенные и ненасыщенные соединения. Для решения более трудной
задачи, а именно дифференциации алифатических альдегидов
и кетонов, были предложены другие методы [128].
Полярный а-заместитель может оказывать существенное
влияние на положение максимума поглощения. Так, спектр 2-хлор-
циклогексанона имеет в этаноле А,мако. = 304 ммк (емакс. = 24)
[70], что соответствует смещению -f-11 ммк и некоторому
увеличению интенсивности по сравнению с циклогексаноном. С
большей пользой этот эффект может быть изучен при рассмотрении
поглощения конформационно закрепленных кетонов в ряду
стероидов и тритерпенов [14], где а-заместитель может быть либо
аксиальным (а), либо экваториальным (е). Было показано, что знак
смещения максимума зависит от ориентации заместителя [28, 65,
66]. Так, Зр-ацетоксихолестанон-7 (XXX; Амако, = 283 ммк,
8„ш, = 56) в этаноле, содержащем 20% хлороформа, поглощает
при длине волны, характерной для насыщенного кетона, однако
его 6а(е)-бром- и 6р (а)-бромпроизводные XXXI и XXXII
поглощают при 279 ммк (енмс. = 72) и 309 ммк (емако. = 182);
смещения составляют соответственно —4 ммк и +26 ммк [65].
v^? ^ ^
о о о
XXX XXXI XXXII
Увеличение интенсивности поглощения также более заметно
в случае бр-бромэпимера. Очевидно, что взаимодействие с
карбонильной группой сильнее в тех случаях, когда заместитель
находится в аксиальном положении. Аналогичное влияние оказывают
а-ацетокси-, а-окси- и а-хлорзаместители [66], как это видно из
следующих усредненных данных [28]:
Заместитель АХ,
е а
С1 —5 +15
Вг . . . . —5 +28
ОН .... —12 4-17
ОАс .... —5 +10
Рассмотренный выше пример 2-хлорциклогексанона может
быть легко использован для конформационного анализа. Имеются
две возможные конформации кресла ХХХШ и XXXIV; можно

3. ПОГЛОЩЕНИЕ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ Ю1
ожидать, что XXXIII будет поглощать при меньшей длине волны
(278 ммк), а XXXIV — при большей (298 ммк), чем сам цикло-
гексанон. Наблюдаемый сдвиг (ДА,макс. = +11 ммк) показывает,
что предпочтительной конформацией должна быть XXXIV; это
подтверждается и другими данными [70].
xxxm xxxiv
а-Дикетоны. Поглощение а-дикетонов также зависит от
взаимной ориентации двух карбонильных хромофоров. В
ациклических структурах кегогруппы принимают 5-ттгракс-конфигура-
цию, в этом случае спектр состоит из двух слабых полос
приблизительно при 450 и 280 ммк (емакс. = 10—20). Глиоксаль [153],
метилглиоксаль (см. табл. 2.6) и диацетил [95, 117а, 215] в этом
отношении чрезвычайно похожи друг на друга.
Взаимная ориентация кетогрупп, и, следовательно, положение
максимумов поглощения у циклических а-дикетонов меняется
с изменением числа атомов в кольце, как это видно из результатов,
приведенных в табл. 2.8 [148]. Положение первого максимума
можно принять за меру взаимодействия между карбонильными
группами в том смысле, что большое смещение максимума
поглощения от его положения в спектре монокетона указывает на
сильное взаимодействие. Очевидно, что в случае структуры цикло-
пентадиенона (азимутальный угол << 10°) группы
взаимодействуют с той же силой, что и в ациклическом кетоне. Для семи-
членного цикла, когда азимутальный угол между осями СО-групп
близок к 90°, взаимодействие очень слабое. Эти результаты
позволяют предположить, что полосы поглощения а-дикетонов
отвечают локальным возбуждениям (п —> я*) карбонильных групп,
измененным вследствие взаимодействия между ними.
В случае циклических а-дикетонов енольная форма часто
более устойчива, чем кето-форма, и поглощение сходно с
поглощением а,р-ненасыщенных кетонов (см. раздел IV.2, стр. 128).
а, р-Ненасыщенные карбонильные соединения (диеноны и ен-
дионы). Для характеристики структуры а, р-ненасыщенных
кетонов спектр поглощения не менее полезен, чем для диенов.
Закономерности в спектрах этих соединений впервые были
проанализированы Вудвордом [216]. Положение максимума поглощения
зависит главным образом от типа замещения, как это указано
v^

102 Гл.'2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Таблица 2 •
Влияние внутреннего вращения на УФ-поглощение а-дикетонов
(СН3)2С - (СН2)И - С(СН3)2
! СО—СО 1
Число атомов в цикле
(п + 4)
5
6
7
8
18
Диацетил
(ациклический)
Азимутальный
угол между СО
группами
0—10°
0—60°
90—110°
100—140°
100—180°
180°
(в EtOH)
466
380
298
337
299
343
295
384
296
420
282
г
макс.
31
11
29
34
34
21
34
22
43
10
19
Литература
148
117а
в табл. 2.9. Остатки шестичленного кольца оказывают то же
действие, что и алкильные заместители, если двойная связь не
находится в экзоциклическом положении по отношению к кольцу;
инкремент равен 5 ммк для каждой экзоциклической связи (как
и для диенов).
Таблица 2.9
Правила Вудворда для а,р-ненасыщенных кетонов
(Р)ч I (а)
>С=С—С=0 и ,оч |
(р/ I (Р)\А
(а) I >=0
Место алкильного заместителя или остатка кольца
Вероятная величина (±5)
% в EtOH, ммк
Ациклические кетоны и циклогексеноны [216]
а- или р-
а,р- или р,р-
нет экзоциклических двойных связей
одна экзоциклическая двойная связь . .
а,р,р-
нет экзоциклических двойных связей
одна экзоциклическая двойная связь . .
Цик л опент еноны [97]
Исходная система
а- или р- ....
а,р-
225
235
240
-247
252
214
224
236

Ч. ПОГЛОЩЕНИЕ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ ЮЗ
Рассмотрим случай окиси мезитила XXXV. Заместители
находятся в положении 6,6, следовательно, ожидаемая Я,мяео- равна
235 ммк в этаноле, тогда как в действительности максимум
поглощения расположен при 236 ммк (емакс. = 10 000). В тестостероне
XXXVI кроме В,В-замещения имеется экзоциклическая связь
и обнаруживается ожидаемый сдвиг на +5 ммк (^мако = 241 ммк,
15 800).
Н
•ч
н3с
/
с=снсосн3
XXXV
0//\Г
XXXVI
Тенулин XXXVII (см. табл. 2.12) имеет Хмхс. = 226 ммк
в этаноле, он поглощает в области, близкой к ожидаемой для
циклопентенона с одним алкильным В-заместителем у двойной
связи (224±5 ммк). Важно ясно представлять себе, что
положение максимума в спектре поглощения енонов гораздо более
чувствительно к растворителю, чем в случае диенов, например,
наблюдаемое смещение максимума в спектре окиси мезитила
в гексане и воде (около 10 ммк [141]) эквивалентно смещению,
вызываемому одним алкильным заместителем. Следовательно,
необходимо относить сравнения к стандартному растворителю;
в качестве такого растворителя принят этанол. Для данных,
полученных в других растворителях, можно вводить поправки,
но эти поправки не являются постоянными (табл. 2.10), и их,
насколько это возможно, следует избегать. Многие еноны
характеризуются дополнительным поглощением типа п -> я* в области
340 ммк (емако. ~ 100) [66].
Таблица 2.10
Значения Ямакс. для а,|3-ненасыщенных кетонов в различных растворителях
Растворитель
Гексан
Изооктан
Эфир
Хлороформ
Метанол
Этанол
Окись мезитила XXXV
[141]
\.™е.'лиИС
230,6
237,9
236,8
236,4
Поправка
по
сравнению с EtOH
+5,8
—1,5
—0,4
0
Тестостерон XXXVI
[80, 90]
X , ммк
макс.
230
234
236
240
241
Поправка
по
сравнению с EtOH
+11
+7
+5
+ 1
0

104 гл. 2'. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Модификация правил Вудворда, предложенная Физером для
целей расчета [90, 91], приведена с некоторыми незначительными
изменениями в табл. 2.11. Помимо распространения на диеноны
в этой модификации приводятся инкременты для заместителей,
находящихся на увеличивающемся расстоянии от карбонильной
группы.
Таблица 2.11
для циклогексеиоиов и циклогексадиеиоиов [80, 90, 91,106]
(Y) (а)
Расчет Я„
(а)
(Р)ч I (б)
>С=С— С=0 и
ФУ I (б)
с=с—с=с—с=о
(i) '
Составляющие
макс*
Исходный еионовый хромофор
Алкильный заместитель*:
а-
Р-
Y-
б-
Экзоциклическая двойная связь ....
Связь С=С, увеличивающая сопряжение:
гетероаннулярная
гомоаннулярная
215'
10
12
18
18
5
30
68
* Полярные заместители рассматриваются в разделе IV.2, табл. 2.25.
В табл. 2.12 приведен ряд примеров, характеризующих
поглощение енонов, диенонов и ендионов. Рассмотрим, например,
стероидный кетон XXXVIII. В нем имеется р,р-замещение и одна
экзоциклическая связь; по схеме Вудворда А,иакс. = 240 ммк,
расчет по Физеру дает 244 ммк. Обе величины находятся в
хорошем соответствии с наблюдаемой А,макс. = 241 ммк в этаноле
[28]. Соединения XXXIX и XL являются диенонами, в которых
диеновые системы соответственно гетеро- и гомоаннулярны. Для
XXXIX расчет А,маке. дает: 215 (еноновый хромофор) + 12
(остаток кольца в р-положении) + 18 (остаток кольца в у-поло-
жении) + 30 (С=С) + 5 (экзоциклическая непредельная связь) =
= 280 ммк, а наблюдаемая А,иако. составляет 284 ммк.
Соединение XLII представляет собой перекрестно-сопряженный диенон,
для которого наблюдаемая ^шхс. отличается меньше, чем на
5 ммк от рассчитанной для более активного енонного хромофора
(Д4-енона-3).

3. ПОГЛОЩЕНИЕ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЩИХЕПРОИЗВОДНЫХ Ю5
УФ-Поглощение енонов, диенонов и ендионов
Таблица 2.12
Соединение

Хромофор
макс>*
в EtOH
(расчет.)


ратура
Тенулин
Холестен-4-он-З
Холестадиен-4,6-он-3 • • •
Холестадиен-2,4-он-6 . . .
Зр-Ацетокси-7-кетоланс ста-
триен-5,8,11
Холестадиен-1,4-он-3 . . .
ЗР-Ацетоксиэргостадиен-
8(14),22-Дион-7,15 . . . .
Трициклическии кетон (из
кариофиллена)
А9-Окталиндион-1,5 . . . .
Дикетоэйфорбенилацетат
XXXVII
XXXVIII
XXXIX
XL
XLI
XLII
XLIII
XLIV
XLV
XLVI
226
241
314
284
314
256
327
245
259
221
367
263
272
7 000
18 000
45
26 300
7 600
7 800
7 800
14 500
11200
14700
100
12 500
8 700
244
280
316
244
(енон)
323
(диенон)
244
259
225
18
28
80
80
27, 61
80
16
17
59
8
-СО
XXXVI]
XXXV Ш
XLIV

106 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Перекрестно-сопряженные диеноны в большинстве случаев
можно анализировать исходя из указанного наблюдения,
частичное объяснение которому можно найти, рассматривая механизм
возбуждения. Поглощение енонов можно рассматривать как
следствие перехода электрона от двойной связи к карбонильной группе
[167]; иначе говоря, электрон с орбиты этиленовой группы
переходит на орбиту карбонильной группы (переходы такого рода
часто наблюдаются в спектрах соединений, содержащих
различные хромофоры в сопряжении). Таким образом, в случае
перекрестно-сопряженных диенонов возможны два дополнительных
электронных перехода, проявления которых (если пренебречь
взаимодействием) можно ожидать в виде полос поглощения при
длинах волн, вычисленных для моноеноновых хромофоров. В
действительности спектр перекрестно-сопряженных диенонов имеет
обычно только один максимум, хотя в некоторых случаях два
перехода проявляются в примерно двукратном увеличении
интенсивности полос. Перекрестный триенон XLI дает ясную картину
двух электронных переходов: один соответствует енону, другой —
диенону; приблизительное совпадение максимумов с расчетными,
вероятно, в какой-то степени объясняется случайностями при
происходящих взаимодействиях (в данном случае счастливыми).
Поглощение ендионов-1,4 в какой-то степени напоминает
поглощение перекрестно-сопряженных диенонов. В этом случае
возможность двух переходов возникает из-за того, что любая из двух
карбонильных групп может принимать электрон, переходящий
с этиленовой связи. Оказывается, что цисоидные ендионы, такие
как соединение XLIII, поглощают в спектральной области,
рассчитанной для более активного енонового хромофора (в частном
случае для соединения XLIII отдельные еноновые структуры
оказываются одинаково активными). Соединение XLIV является
вторым примером цисоидного ендиона, который также имеет
Кык.1 близкую к величине, рассчитанной для простого енона.
С другой стороны, максимум поглощения полностью трансоидньгх
ендионов сдвинут примерно на 25 ммк в сторону длинных волн
от рассчитанного для енонов. Так, дикетоэйфорбенилацетат XLVI
содержит еноновую структуру, для которой расчетная Я,макс.
равна 249 ммк, на самом деле поглощение наблюдается при
272 ммк. Подтверждением этой закономерности служит спектр
модельного соединения XLV.
Поскольку сильная полоса электронного перехода является
основным элементом спектров а,р-ненасыщенных кетонов, не
удивительно, что более слабая полоса (другими словами, менее
вероятный переход) такого рода иногда наблюдается и в случае
В.у-ненасыщенных кетонов. Бициклический кетон XLVII [68],
имеющий емако = 315 при 295 ммк в этаноле, характеризуется

3. ПОГЛОЩЕНИЕ КАРБОНИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ Ю7
интенсивностью поглощения, примерно в десять раз превышающей
интенсивность поглощения обычного карбонильного соединения.
Большая часть зтого «излишка» поглощения «позаимствована»
у электронного перехода при 210 ммк [144а].
О
XLVII
Мостиковая циклическая структура, приводящая двойную-
связь и карбонильную группу в сравнительно близкое
расположение, способствует такого рода переходу. Известен ряд подобных
примеров [68].
а,р-Ненасыщенные кислоты. Эти кислоты поглощают при
заметно более коротких волнах, чем соответствующие кетоны.
Вероятно, это вызвано тем, что резонанс в структуре XLVIII
понижает сродство к электрону у карбонильной группы и,
следовательно, ее способность выступать в качестве акцептора при
энергетических переходах, обусловленных переносом электронов.
I г>
>с=с—с=о
0)Н
XLVffl
Закономерности, наблюдаемые в спектрах, были детальна
проанализированы Нильсоном [171]. Они приведены ниже в форме,,
аналогичной правилам Вудворда для кетонов:
Вероятная
величина
% . ммк
паке.
Алкилышй заместитель:
а- или Р- 208
а,р или р,р- 217
а,р,Р- 225
Экзоциклическая или любая эндо-
циклическая двойная связь
в пяти- или семичленном
кольце (инкремент) -|-5
Алкильные сложные эфиры и амиды поглощают практически
при тех же длинах волн, что и соответствующие им кислоты;
вднако в случае лактонов, где циклическая структура удерживает

108 гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
хромофор в определенной конформации, иногда наблюдается
аномальное поглощение. Ряд примеров приведен в табл. 2.13.
Таблица 2.13
УФ-Поглощение а, р-ненасыщенных кислот
Соединение

Хромофор
% у
лаке.
ммк
(в ЕЮН)
ммк
(расчет.)

Литература
Метиловый эфир изополи-
► пореновой кислоты А
Циклогептен-1-карбоновая
кислота
21-Карбэтокси-З-ацетокси-
прегнадиен-5,17(20) . . .
СО О Me
XLIX
L
LI
226
222
222
соон
8 000
9 900
16 600
225
222
222
./
CHCOOEt
II
/'
XLIX
LI
105
210
116
4. Поглощение ароматических систем
Имеется весьма обширная литература по поглощению
ароматических соединений. Сам бензол дает полосы поглощения при
255, 204 и 184 ммк, увеличивающиеся по интенсивности по мере
перехода к более коротким волнам (см. табл. 2.14). Алкильные
заместители смещают максимумы в сторону длинных волн, но не
меняют в заметной степени интенсивности поглощения [129, 182].
Однако если с бензольным кольцом сопряжен еще один хромофор,
то в спектре появляются новые полосы, поскольку в такой системе
есть возможность поглощения, связанного с электронным
переходом [165, 166, 168, 205]. Действительно, полоса электронного
перехода является обычно наиболее заметной в спектре
замещенных бензолов в легко доступной области длин волн выше 220 ммк.
Направление, в котором происходит электронный переход,
зависит от природы заместителя. Группа, обладающая неподеленной
парой электронов (например, —NH2, —ОН), при возбуждении
отдает электрон фенильному кольцу; с другой стороны, при
наличии заместителей с кратными связями (например, —СН=СН2,
>> С=0, —N02) электрон мигрирует в противоположном
направлении, а именно: от ароматического кольца к ненасыщенной
группе. Табл. 2.14; в которой приведены длины волн, соответ-

УФ-Поглощение простых бензоидиых систем
Таблица 2.14
Соединение
Локальное
возбуждение фенильного
хромофора
% ,
макс.
ммк
184
204а
255*
193
212а
2746
271"
200
296
275а
214
245
282»
279а
278а
275«."
2182
2152
210г
е
макс.
60000
7 900
200
54 000
8 000
460
1780
22 000
2 300
1070
13 700
15 000
790
1120
1050
—
10 700
17 600
19 800
209г 24000
|
Электронный
переход
X ,
макс.
ммк
—
—
219
250
231
—
241
240
250
275
250
308
253
324
256
295
е
макс.
_
—
—
6 850
13 700
13 600
—
13 800
13 200
8 900
14 300
9 100
2 300
10 900
3 300
13 600
5 500
Локальное
возбуждение
заместителя
%
макс.
ммк
—
—
—
—
—
—
320
320"
340
См. г
См. »
См. «
—
е
макс.
—
—
—
—
—
—
30
50
120
—
—
—
—
Растворитель
И-С7Н16
«-C7Hie
МеОН
и-С7Нхб
M30-C8Hlg
"30-C8Hi8
M30-C8Hl8
EtOH, MeOH
M30-C8Hl8
H20
H20
Н20
Н20
Литература
60, 129, 182
60, 129, 182
60, 81
138, 151
60
60
123, 156, 161
152, 189
60, 109, 214
81
81
81
81
Бензол
и-Ксилол
Анизол
N.N-Диметиланилип
Бензойная кислота
Стирол
Бензальдегид
Ацетофенон
Нитробензол
и-Оксиацетофенон
.и-Оксиацетофенон
о-Оксиацетофенон
2,4-Диоксибензойная кислота
а Полоса со слабо заметной колебательной структурой.
6 Полоса с отчетливой колебательной структурой.
6 Плечо.
1 Полоса закрыта более интенсивным поглощением.

НО Гл. 2. Применении ультрафиолетовой спектроскопии
ствующие поглощению, обусловленному электронным переходом
иллюстрирует приведенные положения.
Следует отметить, что полосы, приписываемые в таблице
поглощению, обусловленному электронными переходами, в ряде
случаев были объяснены и по-другому [81, 158, 180], но, по
мнению авторов данной главы, принятое объяснение убедительно.
В качестве первого примера рассмотрим спектр N,N-flHMe-
тиланилина [138]. При 296 ммк наблюдается полоса локального
возбуждения фенильного хромофора, которая немного смещена
и имеет несколько большую интенсивность по сравнению с
соответствующей полосой (255 ммк) самого бензола. При 250 ммк
имеется полоса электронного перехода [165], в то время как
третий максимум (200 ммк) отмечает второе локальное возбуждение
фенильного хромофора, эквивалентное полосе 200 ммк в спектре
бензола. Итак, основные элементы спектра диметиланилина
в области длин волн больше 200 ммк могут быть приписаны
поглощению фенильного хромофора и электронному переходу.
Локальное возбуждение в заместителях можно заметить также
и на ряде других примеров. В спектре бензальдегида первая
полоса (320 ммк) представляет собой локальное возбуждение п -> я*
группы >>С=0, сходное по положению в спектре и по
интенсивности соответствующей полосе а,р-ненасыщенных альдегидов
(см. раздел III.3). Переход при 279 ммк отвечает первому
возбужденному уровню фенильного хромофора (он имеет чуть
заметную колебательную структуру [123]), в то время как полоса при
241 ммк возникает вследствие поглощения, обусловленного
электронным переходом, в данном случае от бензольного кольца
к СНО-группе. Это же рассуждение применимо и для спектра
нитробензола, в котором первые три максимума объясняются
следующим образом: 1) 340 ммк — локальное возбуждение п —> я*
группы NO2," 2) 275 ммк — первое локальное возбуждение
фенильного хромофора (в этой области проявляется ожидаемая
колебательная структура в парах) 1109]; 3) 250 ммк — поглощение,
связанное с переходом электрона. Спектры о- и л-дизамещенных
бензола [204] и полизамещенных бензола содержат две
раздельные полосы, соответствующие переходу электронов; они особенно
заметны в спектрах последних трех соединений табл. 2.14.
Для характеристики производных бензола наиболее полезна
самая интенсивная полоса, расположенная выше 220 ммк (в случае
полярных заместителей эта полоса обусловлена электронным
переходом). К сожалению, такой подход обладает двумя
серьезными недостатками. Во-первых, все максимумы сосредоточены
в области 220—250 ммк, независимо от заместителя, так что
положение полосы поглощения мало что дает для определения природы
присоединенной группы. Во-вторых, интенсивность поглощения,

4. ПОГЛОЩЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
111
обусловленного электронным переходом, всегда изменяется при
конформационных изменениях [165]. Поглощение максимально,
если ароматическое кольцо и заместитель копланарны, и
минимально, если они расположены во взаимно перпендикулярных
плоскостях; величина поглощения промежуточных положений
примерно пропорциональна cos 29 [138].
В табл. 2.15 приведен ряд данных, касающихся интенсивности
полосы электронного перехода производных диметиланилина
в случаях, когда можно предсказать (качественно) угол поворота.
Таблица 2.15
Зависимость интенсивности УФ-поглощения от конформации
Соединение

Хромофор
\.ако. 'ммк

Литература
Производные диметиланилина
N, N-Диметилани лин
N, N-Д иметил -п -то луидин
N, N-Диметил-о-толуидин
N, N-Диметил-о-фторанилин
N, N-Диметил-о-хлоранилин
N, N-Диметил-о-броманилин
LII
LIII
LIV
LV
LVI
LVII
250
254
248
250
250
255
Производные стирола
Стирол
о-Метилстирол
2,4,6-Триметил стирол
2,3,4,5-Тетрагидродифенил
11-(2',5'-Диметилфенил)-генэйко-
зен-10
Инден
1,2-Дигидронафталин
Неоэргостатетраен-З.б^.Э
NMe2
I
LII
NMe2
I
S\
I II
^/
I
Me
LIII
LVIII
LIX
LX
LXI
LXII
LXIII
LXIV
LXV
245
245
245
247
Слабый
изгиб
У 235
249
261
266
13 750
15100
6 300
11600
7 600
5 900
15 600
11600
7 000
10 500
9 700
10 500
10 000
NMe2
(V
LIV
NMe9
Me
^/
LV
60
99
43
175
60
60
99
159
NMe2
CI
(Y
LVI
NMe2
J\/Br
I II
^/
LVII
LVIII
LIX

112 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
/\ с10н:
I L I
21
^\у\ <?\/^/ \л\/\у
У
,CsHi
LX LXI LXII
>A
LXIII LXIV LXV
Один заместитель в орто-положении уменьшает интенсивность
поглощения пропорционально своему размеру, в то время как
наличие двух заместителей в орто-положениях практически
приводит к исчезновению этой полосы из спектра. Аналогичные
изменения можно наблюдать и в полосах, соответствующих локальным
возбужденным уровням некоторых производных бензола; в
нижней части табл. 2.15 помещены данные для производных стирола.
В этой связи можно привести также хорошо известный пример
о, о'-замещенных дифенилов [165].
Суммарный конформационный эффект свидетельствует о том,
что необходимо прибегать к модельным соединениям, если
требуется вывести заключения относительно строения сложных
молекул, содержащих ароматический хромофор. Широко
известным примером является спектр стрихнина LXVI [119, 188].
(Яиакс = 257; 281 и 290 ммк; емако. = 16 000; 4200 и 3400
соответственно). Все существенные черты хромофора стрихнина
присутствуют и в молекуле N-метилацетил-о-толуидина LXVII [102]
(Я.ма]СС = 270 ммк, еиаво = 300), однако это соединение нельзя
использовать в качестве модели, поскольку фенильная и N-метил-
ацетамидная группы не могут принять конфррмацию, наиболее
характерную для молекул алкалоида. N-Замещенный гексагидро-
карбазол LXVIII [119, 188] обладает требуемой конформацией,
и его поглощение (Я.макс = 257, 281 и 290 ммк; ем„с. = 16 000,
3700 и 3400) почти точно соответствует поглощению стрихнина.
СН,
С
N
О СНз
hXSfl LXVn LXVIfl

4. ПОГЛОЩЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЦЗ
УФ-Поглощение некоторых ароматических
и ненасыщенных гетероциклических молекул
Таблица 2.16
Соединение
Бензол
Нафталин
Антрацен
Пиридин
Хинолин
Изохинолин
Акридин
2,4-Диметилбензо[6,7]-
хинолин
Пиррол
Тиофен
Фуран
Формула
LXIX
LXX
LXXI
LXXII
LXXIII
LXXIV
LXXV
LXXVI
LXXVII
LXXVIII
LXXIX
Я , ммп
макс.
184
204
255
220
276
311
253
356
174
•195
251
227
270
314
218
266
317
250
. 355
254
356
210
230
204
е
макс.
60000
7 900
200
95000
5 600
250
210000
8 000
80 000
6 000
1770
37 000
3 600
2 750
80 000
4 000
3 500
107 000
10 500
115000
6 300
14000
4 500
5 600
Литература
60, 129
99
99
129, 177
99
99
99
99
145, 177
103
178
II I II I
LXIX LXX
x/ N
LXXIII
I II N
LXXIV
I I II I ■
LXXI
N
LXXII
LXXV
/\s\/\ „ ,
LXXVI
8 Заказ 407.
NH
\ /
s
LXXVII LXXVIII
О
LXXIX

114 Гл.' 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Подводя итог, можно сказать, что наличие ароматического
хромофора легко может быть обнаружено по спектру и что алки-
лированный бензол нетрудно по спектру отличить от более
сложного хромофора, у которого бензольное кольцо сопряжено с
другой спектрально активной группой. Что же касается
ненасыщенных заместителей, то, исходя только из одних спектральных
данных, обычно невозможно выяснить их природу; это может быть,
впрочем, сделано при параллельном изучении модельных
соединений. Такое положение связано с тем, что для спектров
ароматических соединений нет ничего столь же всеобъемлющего и
полезного, как правила Вудворда для диенов и енонов. В заключение
необходимо подчеркнуть, что приведенные для иллюстрации
спектры производных бензола выбраны просто из соображений
удобства.
Нафталин LXX и полициклические ароматические системы
обладают характерными спектрами, сходными со спектром бензола
[63, 137, 180, 181] и изменяющимися подобным же образом при
сопряжении с другими хромофорами [99]. Аналогично существует
явная связь между спектрами ароматических углеводородов:
бензола, нафталина и антрацена, и спектрами их моноазапроиз-
водных: пиридина LXXII, хинолина LXXIII и акридина LXXV
(табл. 2.16).
Сходство бензола и пиридина не распространяется» однако,
на пиррол и родственные ему соединения, которые лучше
рассматривать как отдельный класс хромофоров. В любом случае
подробная информация, касающаяся структуры, может быть
получена при изучении разумно выбранных модельных
соединений. Некоторые примеры будут рассмотрены подробно в
дальнейших разделах этой главы.
IV. ПРИМЕНЕНИЕ
1. Определение общей молекулярной структуры протяженных
хромофорных систем
Спектрофотометрический анализ используется на всех стадиях
деструктивного анализа. Выделенные продукты могут быть
дифференцированы по их специфическому поглощению в
ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Наряду с определением
температуры плавления, удельного вращения и измерением
инфракрасного спектра исследование спектра поглощения в
ультрафиолетовой области представляет собой необходимую часть
изучения физических констант соединения. В некоторых случаях
(например, каротиноиды и витамины А, К, D) интенсивность
максимумов поглощения является наиболее надежным критерием

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОТЯЖЕННЫХ ХРОМОФОРНЫХ СИСТЕМ Ц5
чистоты и составляет основу анализа соответствующих
соединений.
В особо благоприятных случаях удается почти полностью
установить строение природного соединения, исходя только из
данных по поглощению в ультрафиолетовой области.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют возможности применения
общих положений, рассмотренных в разделе III. Не лишне
напомнить, что при изучении строения необходимо использовать по
возможности более широкую область поглощения, поскольку
взаимно дополняющие друг друга данные, полученные при изучении
электронных и колебательных спектров, а также спектров
протонного резонанса, позволяют атаковать проблему строения
со многих сторон. Необходимо также отметить, что в настоящее
время можно привести много примеров исключительно успешной
интерпретации ультрафиолетовых спектров; небольшое число
приведенных здесь примеров следует рассматривать просто как
иллюстрацию возможностей использования спектральных методов,
но ни в коем случае не как исчерпывающий перечень достигнутых
успехов.
Космен. Спектральное изучение эфирных масел из различных
видов Compositae (сложноцветных) показало наличие
характерного спектра с четырьмя максимумами (272; 278; 296 и 309,7 ммк),
принадлежащего летучему соединению — космену С10Н14 [201].
Сравнение этого спектра со спектром октатетраена-1,3,5,7 (LXXXI;
Хиакс. = 268; 283; 290,5 и 304 ммк) позволило предположить,
что в природном соединении присутствует сопряженная система
тетраена. Более того, ИК-спектр указал на наличие СН3, но не
СН3СН2-группы. Предложенная для космена структура LXXX,
основанная почти полностью на данных спектрального анализа,
была затем подтверждена синтезом [170].
СН3 СНз
I I
сн2=с-сн=сн-сн=с-сн=сн2
LXXX
сн2=сн-сн=сн-сн=сн-сн=сн2
LXXXI
Микомицин. На основании ультрафиолетовых спектров, как
правило, легче строить предположения, чем делать заключения.
Исключением, впрочем, является оптически активный антибиотик
микомицин LXXXII [62]. Гидрирование показало, что в
соединении с общей формулой С13Н10О2 имеется восемь кратных
связей; было установлено наличие карбоксильной и концевой
ацетиленовой групп. Из ультрафиолетового спектра можно было
предположить наличие полиацетиленового хромофора (см. табл. 2.17).
8*

116 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
В результате щелочной изомеризации получался изомикомицин
LXXXIII, обладающий весьма характерным спектром, почти
идентичным спектру синтетического соединения LXXXIV. Эти
наблюдения позволили приписать микомицину строение оптически
активного кумулендиендиина LXXXII, а изомикомицину —
строение триина LXXXIII.
НС = С—С = С—СН=С=СН—СН=СН—СН=СН-СН2— СООН
LXXXII
Kw MMK 256 267 281
ем„о.-10-з 35 61 67
СН3—С^С—С = С—С=С—СН=СН—СН=СН-СН2—СООН
LXXXIII
Ямакс., ммк ... 246 258 267 288 306 324 347
емакс.-Ю-3 ... 24 58 110 14 27 41 34
СН3—СН=СН—С = С—С = С—С = С—СН=СН—СН3
LXXXIV
Ямакс.. ммк ... 245 259 269 289 306 325 348
еиакс.-Ю-3 ... 25 43 76 И 18 26 20
Были предприняты попытки корреляции максимумов
поглощения протяженных полииновых и полиеновых систем
хромофоров [89, 171]. Наиболее удовлетворительное совпадение на
стадии эмпирических поисков дает в настоящее время,
по-видимому, графический метод [42]. Некоторые типичные ненасыщенные
системы, обладающие характерным поглощением, приведены
в табл. 2.17.
Каротиноиды. При попытке вычислить Я,макс полностью
игракс-ликопина LXXXVI по общей формуле Физера (см. табл. 2.5)
выяснилась неприменимость этой формулы для полиеновых систем,
содержащих более четырех или пяти сопряженных ненасыщенных
связей. Рассчитанный максимум ликопина: 214 + 8 X 5 + 9 X
X 30 = 524 ммк (восемь алкильных заместителей и девять
двойных связей, расширяющих сопряженную систему), в то время
как на опыте максимум наблюдается при 474 ммк.
Надежную корреляцию мог бы дать анализ спектров полиенов
по видоизмененному способу Люиса — Кельвина при условии
подбора правильных параметров в уравнении:
№ = A — BCNt
где N — число двойных связей с поправкой, зависящей от
природы заместителей.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОТЯЖЕННЫХ ХРОМОФОРНЫХ СИСТЕМ Ц7
Таблица 2.17
УФ-Поглощение полиенов, ешгаов, полиинов и кумуленов
Соединение
2,4,6,8-Д екатетраено вая
кислота
13-(а-Фурил)-тридека-
гексаеналь-1
Тетрафенилтетрадека-
гептаен
Декатетраин
Тетрадекагексаин
3-Метилпентен-2-ин-4-
ол-1
Формула
СН3(СН=СН)4СООН
1 J-(CH=CH)eCHO
х0'
LXXXV
Ph2(C=C)7Ph2
Ме(С=С)4Ме
Ме(С=С)вМе
НС = СС(Ме)=СНСН2ОН
л ,
макс.'
ммк
327
280
320
429
557
205
215
226
234
286
306
328
354
242
255
268,5
284
223,5
228
макс
48 700
9 550
6 300
83 000
—
24000
91 000
198 000
281 000
140
180
180
100
47 000
128 000
317 000
445 000
13 000
11500

Литература
ПО
32
144
2
2
40
Нейлор и Витинг [170] отмечают, что для полиенов с более
чем шестью двойными связями все известные в настоящее время
способы теоретической обработки приводят к результатам,
совпадающим с наблюдаемыми максимумами в спектрах поглощения
только качественно.
Однако Физер [89] на основе анализа большого количества
полиеновых систем вывел следующее уравнение для вычисления
максимумов поглощения каротиноидов:
^мако. (в гексане) = 114 + ЪМ +п (48,0-- 1,7га) — 16,5Л< — 10Д„
где М — число алкильных заместителей; п — число двойных
связей; R{ и Re — числа колец, содержащих соответственно
эндоциклическую и экзоциклическую двойную связь (инкремент
карбонильной группы, увеличивающей систему сопряженных
связей, может быть приравнен к вкладу этиленовой связи).
Максимум поглощения полностью пгракс-ликопина LXXXVI,
вычисленный по этой формуле, равный 476 ммк, хорошо совпадает
с наблюдаемой Хкте = 474 ммк (емак0 = 186 000). Аналогично
для р-каротина LXXXVII (М = 10, п = 11, R, = 2, Я, = 0)

118 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
мы имеем: Я,макс (расчетная) — 114 + 5 X 10 + И (48,0 — 1,7 X
X И) — 16,5. х2 = 453 ммк; наблюдаемая Я,ма]со. = 451 ммк.
В этой связи интересна также работа Куна и Грундмена [143].
Полу эмпирическое уравнение
позволяет приблизительно вычислять интенсивность полосы
поглощения полиеновых систем. Так, для полностью пгракс-ликопина
рассчитанная величина (емавс = 1,74 X 110 000= 191 000)
хорошо совпадает с опытной (емакс. = 186 000).
Витамин А. Первоначально предложенный
биологический метод определения фактора роста, витамина А, был
заменен в дальнейшем более удобным спектральным методом,
основанным на специфическом поглощении полиенового хромофора
витамина А1 (LXXXVIII) при 326 ммк. Максимумы поглощения
витамина А2 (LXXXIX) лежат при 287 и 351 ммк [86]; более
длинноволновый максимум в спектре этого соединения
соответствует наличию дополнительной этиленовой связи, а полоса
287 ммк может быть объяснена [86] наложением поглощения
триметшщиклогексадиенового хромофора (270 ммк) и
поглощения боковой цепи (350 ммк), сопряжение между этими частями
молекулы частично нарушено вследствие стерических затруд-
нений;
Дополнительную структурную информацию можно получить
при рассмотрении спектров больших полиеновых систем
(табл. 2.18). В спектрах наблюдается полоса переменной
интенсивности, связанная с поглощением примерно половины
хромофора, и в случае, например, неоликопина А (ХС), где эта полоса
характеризуется высокой интенсивностью, имеется цис-конфигу-
рация относительно центральной двойной связи; по-видимому,
в этой точке нарушается сопряжение *. Таким образом, из
рассмотрения одних ультрафиолетовых спектров можно сделать
не только заключение о числе двойных связей и количестве
алкильных заместителей, но и некоторые выводы о
геометрии молекулы.
Пиррольные пигменты. Шестнадцатичленная циклическая
система, имеющаяся в этих пигментах, вызывает характерное,
весьма интенсивное поглощение в видимой области спектра. Так,
например, хлорофилл b (XCII) имеет Я.иакс при 428 и 675 ммк
[93], причем интенсивность первой полосы составляет 380000.
Спектральные характеристики хлорофиллов a (XCI) и Ъ (ХСП)
приведены в табл. 2.19 [3].
* Об этом и других аспектах влияния стерических препятствий на УФ-
поглощение см. [38].

. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОТЯЖЕННЫХ ХРОМОФОРНЫХ СИСТЕМ Ц9
УФ-Поглощение каротиноидов и витамина А
Таблица 2.18
Соединение
Ликопин (полностью
транс-)
Р-Каротин (полностью
транс-)
Витамин Ai
Витамин А2
Неоликопин А
Формула
LXXXVI
LXXXVII
LXXXVIII
LXXXIX
ХС
Яиаво.,ЛиИг
363
473
338
452
326
287
351
361
465
е
14000
186000
18 000
152000
51000
22000
41000
68000
122000
Литература
38
38
86
86
38
\//\/\,^\^\//\^\//\УЛ^\^\^\^\^-\/\^\
\
LXXXVI
I \ I Л I
/\s%y\s%y\/\/\/\/%y\/\/
/
I
I
LXXXVII
| | I CH2OH
1 V
LXXXVIII
в v
LXXXIX
CHjOH
15 IS'
=/
s=/
\=/=
„/
'\=.
\.
\
xc

120 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
УФ-Погпощение пирропьных пигментов
Таблица 2.19
Соединение
Хлорофилл о
Хлорофилл 6
Гемин
Формула
XCI
хсп
хеш
%
макс
ультрафиолетовая
область
380
418
428
428
464
390
, ммк
видимая область
(в бензоле)
510
580
700
675
505
540
578
659
Me
G 2 оН з 9оос (СН2) 2
МеООС
XCI
н2с=нс
Me.
Me
с2вн39оос(сн2)2
Me
МеООС
хси
.сн=сн2
Me
НООС(СН2)2
Me
'(СН2)2СООН
CV
ХСШ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОТЯЖЕННЫХ ХРОМОФОРНЫХ СИСТЕМ 121
Красный пигмент крови гемин XCIII и содержащие гемин
белки — гемоглобин и окслгемоглобин также включают эту
циклическую систему; спектры их поглощения используются в
аналитических целях и для диагностики в биохимических и медицинских
исследованиях [96, 122].
Индольные алкалоиды. О наличии неизменного индольного
ядра в алкалоидах этой группы можно судить по спектру,
который имеет две основные полосы поглощения: с ^макс = 225 ммк
(еиако. = 25 000); с ?w в области 270-290 ммк (ем«с. ~ 6000).
В табл. 2.20 приведены данные для некоторых представителей
этой группы. Спектральный вклад а,р-ненасыщенной системы
эфира в случае соединения XCVI можно оценить по возрастанию
интенсивности полосы поглощения при 225 ммк (ср. плюмерид,
стр. 139).
Таблица 2.20
Хромофоры ряда иидола [176]
Соединение
Индол
Аллоиохимбин
Аймалицин
Формула
XCIV
XCV
XCVI
А 1 ММК
макс.
225
270
225
290
226
291
е
макс.
25 000
6 200
32 900
5 540
44400
6 760
S\-
У NH
XCIV
МеООС |
ОН
XCV
ill In
MeOOc/V
XCVI
Me
Родственные оксиндолы можно рассматривать, по-видимому,
как производные замещенного ацетанилида, в которых
образование цикла вызывает уменьшение интенсивности главной полосы
поглощения около 250 ммк (ср., например. 2,5-диокситриптамин
XCVII, ^мавс. = 257 и 301 ммк [98], емаво. = 6650 и 1680 соот-

122 Гл.' 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
ветственно, и ге-оксиапетанилид XCVIII, А.мако. = 250 и 296 ммк,
емакс. = 1500 и 1300 соответственно) [149].
НО НО
I II I NH2 | ||
/\ V\
NH о NHCOCHg
XCVII XCVIII
Сходное различие в интенсивности поглощения было отмечено
в разделе III.4.
Антоцианины. Окраска многих видов цветов и ягод вызывается
присутствием гликозидов антоцианидинов, например дельфини-
дина (для хлорида XGIX А.макс. = 540 ммк) [192]. Система
хромофора, содержащая катион пириллия, поглощает приблизительно
при 500—550 ммк [101]. И для этой группы соединений спектр
поглощения подтверждает наличие всех черт структуры.
ОН
I ОН ОН
S\/\/ _/
AV<>0H
но о \
CI- ОН
XCIX
Природные хиноны. Витамин К. Витамину Кг, как
было установлено [74], отвечает структура 2-метил-3-фитил-1,4-
нафтохинона С (R—фитил).
О ОАс
Me I Me
R | R
6 ОАс
I » I
Ч/\/
С CI
Это заключение оказалось легко сделать (после нахождения
подходящих методов выделения и характеризации) путем
сравнения спектров различных производных нафтохинонов (табл. 2.21).
Более того, восстановительное апетилирование витамина К2
привело к производному типа CI, спектр которого (А.маво. =
= 230 ммк) соответствует структуре гидронафтохинона. Сходным
образом витамин К2> как было показано [154], содержит тот
же хромофор.
Пигменты афис [55]. В результате тонких
исследований, проведенных с минимальными количествами материала,

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРОТЯЖЕННЫХ ХРОМОФОРНЫХ СИСТЕМ 123
Таблица 2.21
УФ-Поглощение витамина К и родственных нафтохинонов [74,154]
Соединение
макс*'
ммп
Соединение
макс.
ммп
1,4-Нафтохинон
2,3-Диметилнафтохи-
нон
241
246
251
256
330
243
249
260
269
330
-20 000
-3 000
• 20 000
-3 000
Витамин Ki
Витамин Кг
-20 000
-3000
-20000
-3 000
было установлено строение своеобразных пигментов насекомых,
эритроафинов, содержащих перилен-хиноидную структуру.
Использование спектроскопичесхшх методов намного облегчило
эту работу, поскольку имевпшеся малые количества веществ
можно было вновь выделить из растворов после измерений. Было
найдено, что восстановительное ацетилирование хиноидной
системы GIV приводит к веществу, спектр которого сильно
напоминает спектр перилена СП. Близкое сходство спектров 4,9-диокси-
периленхинона-3,10 GUI и эритроафина-fb GIV (табл. 2.22) поз-
Поглощение хромофоров эритроафина
Величины 8 порядка 10 000-30 000 (в хлороформе)
Таблица 2.22
Соединение
Перилен
3,4,9.10-Тетраацетоксиперилен
4,9-Диоксипериленхинон-3,10
Эритроафин fb
Формула
СП
СШ
CIV
'"макс."*"1'*
252 263 385 408 433
251 259 403 425 452
265—266 340 419 444 493 526 567
260 320 423 447 487 522 562
9 10
4 3
СИ
но о
YY
I II II
но о
СШ

124 Гл- 2- ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
волило установить строение основной части молекулы. Сам хинон
GUI был позднее выделен из низших грибов [1].
Гиперицин [46, 47]. В структуре молекулы фотодинамически
важного хинона гиперицина CVII, которая была расшифрована
Брокманом и сотр., содержится скелет диметилмезонафтодиан-
трена CV. Это было показано сравнением спектров синтетического
синего соединения CV и синего гептаацетата CVI, получающегося
Таб.
Поглощение гиперицина и родственных соединений
Соединение
2,2'-Диметилмезонафтодиантрен
Синий гептаацетат
Гиперицин (в конц. H2SO4)
Синтетическое дезоксипроизводное
(в конц. H2S04)
Формула
CV
CVI
CVII
СУШ
шца 2.23
[46, 47]
X , ммк
макс.
578
627
578
625
504
598
653
506
603
657
/>\/\/К
ОАс ОАс ОАс
I I I
(
АсО
АсО
/
У
CV
y/\/\/v/
I
L 11 Л
но о он
CVII
VV^A/
I II I I
^/\^\^
I I
ОАс ОАс
CVI
НО О OH
I I! I
YYY
А/уЧ
III
^/\/\^
I II I
НО О OH
CVI 11

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ СТРОЕНИЯ
125
при восстановительном ацетилировании гиперицина с
последующей дегидрогенизацией. Было показано, что синтетическое
соединение GVIII является близкой моделью самого гиперицина.
Сравнение данных, приведенных в табл. 2.23, не оставляет
сомнений в природе хромофора. Предложенная для гиперицина
структура была подтверждена синтезом [49].
Общим принципом, широко используемым при интерпретации
спектров фенольных соединений, является сравнение спектров
ацетильных производных со спектрами исходных углеводородных
хромофоров. В этой связи, вероятно, следует еще раз подчеркнуть,
что, хотя результаты спектрального исследования оказывают
неоценимую помощь при структурном анализе, тем не менее
перед исследователем всегда остается задача экспериментального
подтверждения предложенной структуры, и в заключениях,
выведенных из спектральных данных, должны быть учтены химические
доказательства или поправки.
2. Исследование деталей строения
Скелет природного соединения может быть установлен либо
путем предварительных исследований (например, в случае каро-
тиноидов, индольных алкалоидов, хинонов из низших грибов),
либо в результате превращения неизвестных соединений в
соединения с характерными спектрами (например, превращение пер-
гидронафталинов в нафталины путем дегидрирования), либо
на основе умозрительных заключений, таких, как изопреновое
правило [196], или других биогенетических соображений [26].
После этого путем исследования ультрафиолетовых спектров
исходных соединений или продуктов их превращения можно
обнаружить наличие определенных групп, входящих в состав
хромофорной системы или расположенных на некотором
расстоянии от поглощающей группы.
Изолированная двойная связь. В случае одиночного
этиленового хромофора обычно изучают спектры паров в области длин
волн ниже 200 ммк с помощью вакуумных приборов, хотя
использование тщательно очищенных растворителей необходимой
прозрачности позволяет вести измерения в области 185—200 ммк
и в растворах (см. раздел II). Детальное рассмотрение спектров
три- и тетразамещенных этиленовых хромофоров в группе
стероидов и тритерпенов позволило установить некоторые различия
в спектрах в зависимости от положения непредельной связи
в молекуле [83а, 147, 201а]. Наиболее доступны приемы,
предложенные Блейдоном, Хэнбестом и Вудом [29] для исследований
в области 200—220 ммк. Ряд характерных соединений из числа
изученных этими авторами приведен в табл. 2.24.

126 Гл- 2: ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Таблица 2.24
Максимумы УФ-поглощения изолированных этиленовых хромофоров
(в этаноле) [29]
Соединение
82ю
8220
Положение
двойной
связи в
стероидном
скелете
Холестен-2
Холестен-6-диол-3|},5а
Холестен-4 . . .
Холестерин . .
Эргостен-7 . . .
Эргостен-14-ол-зр
Холестен-8(9) . .
Эргостен-8(14) . .
Диод Вестфалена .
Две
Эргостадиен-7,22 .
Д и замещенные
203 I 600 I 200
204 | 1300 I 600
Тризамещенные
203
203
207
204
Тетразамещенные
100 —
4000
3 400
4200
4100
3 000
1000
4000
2 400
1500
700
2 900
800
850
400
1500
100
207
207,5
205
4 600
10 400
9 300
4 400
10100
7 700
3 900
8000
4 700
3 400
5 700
1900
изолированные
. . I 204,5 I 5400
двойные связи
I 4 900 I 3 500 I 1 700
Д2
Д«
Д4
Дб
Д?
Д14
д8(9)
Д8(Ш
л9(10)
д7,22
Применение спирта в качестве растворителя позволяет достичь
значительной растворимости. Результаты позволяют в несложных
случаях проводить различие между ди-, три- и тетразамещенными
структурами, содержащими одну двойную связь. Например,
спектр диола Вестфалена с альтернативной структурой GIX или
GX имеет А,выи# = 205 ммк, емако = 9300, что указывает на
правильность структуры GIX с двойной связью в положении 9,10
[ср. по интенсивности эргостен-8(14), см. табл. 2.24], а не
изомерной ей структуры СХ с 8,9-двойной связью (ср. холестен-8,
^накс. = 207 ммк, емаю. = 4600).
но
Эти же авторы исследовали влияние полярных групп (ОН-,
О Ас- и особенно галоида), расположенных вблизи двойной связи.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ СТРОЕНИЯ
127
В данном случае, однако, довольно легко прийти к ошибочному
заключению, если не принимать во внимание данных по ИК-спек-
трам, которые должны подтвердить (или отвергнуть) наличие
ди- или тризамещения у этиленовой связи (частота связи GH).
Более трудным является случай тетраэамещения, когда
характерный ультрафиолетовый спектр является только полезным
подтверждением химических данных либо данных по протонному
резонансу. В связи с появлением доступных приборов с нижним
пределом около 187 ммк все большее значение для целей
идентификации приобретает область длин волн ниже 200 ммк, особенно
в свете результатов, полученных Тернером [207]. Ниже приведены
средние величины, полученные при исследовании разнообразных
моноолефинов в ряду стероидов и тритерпенов:
Замещенные % , ммк
производные (вагексане)
Ди- 182—188
Три- 188—193
Тетра- .... 196—200
Поправки на собственное поглощение углеводородного
скелета уже входят в эти данные, причем отклонения от средних
величин объясняются стерическим напряжением в исследованных
системах.
Иллюстрацией факторов, которые следует учитывать при
интерпретации спектров в области ниже 210 ммк, служит то,
что к этой области относится поглощение, обусловленное
наличием бензольного кольца (для бензола Ямако = 201 ммк, емакс =
= 8000), фуранового цикла (Ятко = 208 ммк, емакс = 10 000)
и двойной связи (Якаке = 200—205 ммк, емако- = 8000), причем
эти группы могут находиться как в отдельности, так и в
различных комбинациях. Бензольное кольцо легко можно исключить,
если отсутствует вторая полоса приблизительно при 260 ммк
(е 11акв.~ 300), фурановый цикл — на основании данных по
поглощению в инфракрасной области. Поглощение, вызванное двумя
изолированными этиленовыми хромофорами, в простых случаях
аддитивно (см. табл. 2.24, емако для эргостадиена-7,22 примерно
равно сумме интенсивностей поглощения в случае ди- и
тризамещения у двойной связи). Однако в большинстве случаев геометрия
молекулы такова, что она приводит к взаимодействию двух
изолированных хромофоров, выражающемуся в «аномальном»
поглощении; несколько примеров подобного рода приведено в
разделе IV.4.
Ненасыщенные карбонильные соединения. Как было показано
в разделе III, диены и сопряженные ненасыщенные карбонильные
соединения обычно хорошо подчиняются правилам Вудворда.
Необходимо, однако, принимать во внимание влияние на еноновые

128 Гл- 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
системы полярных заместителей, в особенности таких, как
галогены, гидроксильная и алкоксильная группы. Влияние этих
заместителей выражено настолько резко, что по смещению полосы
поглощения в длинноволновую область, которым сопровождается
их присоединение к еноновому хромофору, часто можно судить
об их расположении по отношению к карбонилу. В табл. 2.25
сведены средние инкременты для некоторых полярных
заместителей. Эти величины, будучи включены в табл. 2.11, дают
возможность успешно рассчитывать величины лмако.
Таблица 2.25
Влияние полярных заместителей на поглощение енонов *
(в) (Y) (Р) («)
I I I I
(fi)_С=С-С=С—С=0
I
Заместитель
(В=алкил)
R
ОАс
OR
ОН
ДА, (дикк) в зависимости
от положения
заместителя
а
10
6
35
35
Р
12
6
30
30
У
18
6
17
6
18
6
31
50
Заместитель
(11=алкил)
SR
CI
Вг
NR2
ДА, (ммк) в зависимости
от положения
заместителя
а
—
—
25
—
Э
85
20
30
93
У
—
—
—
—
6
—
—
—
—
измеренные в этаноле, взяты из
* Приведенные в этой таблице величины,
обзоров и сводок [80, 90, 101].
Диосфенолы. Большинство стероидных а-дикетонов,
таких, как, например, GXI, существуют в енолизованной форме
(СХП). Кетонная форма обусловливает наличие полос при 279 ммк
(енак0. = 82) и 3^7 ммк (еш«а. = 50) (СР- табл. 2.6), а енольная
форма имеет Хяюв. = 281 ммк (емако. = 9700 [11]; расчетная
А,тако. = 215 + 2 X 12 + 5 + 35 = 279 ммк). Ацетилирование
а-дикетонов (—>СХШ) приводит к сдвигу в сторону коротких
волн, как это и следует из расчета: Ямакс = 215 + 2 X 12 +
+ 5 + 6 (ОАс) = 250 ммк.
АсО
СХ1
СХП
схш

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ СТРОЕНИЯ
129
Наконец, измерение спектра соединения GXII в щелочном
растворе выявляет батохромный сдвиг на 49 ммк (281 —> 330 ммк)
вследствие образования аниона.
Перекрестное сопряжение. Влияние
перекрестного сопряжения на спектры диеноновых и ендионовых
систем было уже отмечено в разделе II 1.3. В общем случае спектры
новых перекрестно-сопряженных систем лучше предсказывать
после изучения соответствующих модельных соединений (ср.,
например, CXIV, GXV и CXVI; Ямакс = 222, 239 и 243 ммк
соответственно) [76, 203, 219].
R СООН НООС |
Oil
I >=о
// /\/Чч I
| НО | О ОН
ноос он CXVI
CXIV . CXV
Наиболее полезным применением ультрафиолетовых спектров
в области диенонов является распознавание систем CXVII
и GXVIII.
ь
о
cxvni
При рассмотрении только инфракрасных спектров (полоса ~
~ 1675см'1; сопряженный карбонил) не удается отличить изомер
с перекрестным сопряжением, в то время как ультрафиолетовый
спектр CXVII (полоса 240 ммк) дает необходимый ответ, поскольку
более протяженная система сопряжения GXVIII имеет Ямако- =
= 276 ммк (см. табл. 2.11).
Ароматические системы. Флавонолы. Для определения
положения гидроксила в флавонолах использовалось влияние
различных реагентов на хромофорную систему [132, 133].
Положения 3, 5, 7, 3' и 4' в кольцах флавона GXIX являются
предпочтительными местами окисления в ряду природных соединений
этого класса.
о
CXIX
9 Заказ 407.

130 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ* УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Метод определения заключается в измерении спектра
соединения в различных растворителях. Полученные результаты
сведены в табл. 2.26.
Таблица 2.26
УФ-Спектры флавонолов в основных средах
Положение
свободной
ОН-группы
в соединении
7
3', V
3, 4'
4' *
Растворитель
ЕЮН
NaOAc—EtOH
EtOH—NaOAc—H3BO3
EtONa
EtONa
Сдвиг, ммк
1-я полоса
(250 ммк)
0
+8—20
0
0
0
2-я полоса
(370 ммк)
0
0
+15—30
Исчезает
+15—30
* Алкильный заместитель в ноложении з.
Полосы 250 и 370 ммк можно рассматривать как результат
наличия в молекулах хромофоров GXX и GXXI. Действие среды
различной основности приводит к электронным сдвигам,
показанным стрелками, что свидетельствует об относительной
кислотности гидроксильных групп в положениях 7 и 4'.
СХХ СХХ1
Гидроксильная группа в положении 4' вызывает батохромный
сдвиг длинноволновой полосы в случае, если в положении 3 нет
свободной гидроксильной группы. Исчезновение длинноволновой
полосы в определенных случаях должно соответствовать
присоединению основания в положение 2, что иногда приводит к
распаду молекулы.
Подобного рода эффект наблюдается также в спиртовом
растворе, содержащем хлористый алюминий, когда имеется
возможность образования хелатной связи с карбонильной группой

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ СТРОЕНИЯ
131
(за счет гидроксилов в положениях 3 и 5), как это показано для
соединения GXXII (М-атом металла).
'УО-^-'
^V'VHT ^^о-в
их О
Q) /
м
сххп
Для азалеина, флавонового гликозида из Rhododendron mucro-
natum, была предложена формула CXXIII на основании
следующих данных о его УФ-поглощении в различных средах [131]:
Растворитель А. , ммк
EtOH 251 339
NaOAc—EtOH 270 363
NaOAc—H3BO3 255 358
EtONa (0.002M) 268 379
EtONa, подкисленный 251 338
Классические опыты по установлению строения методом
расщепления на фрагменты показали, что соединение является
монометиловым эфиром кверцетинового гликозида, и ему была
приписана формула CXXIII (R = остаток рамнозы) [208].
ОН
V\/\0R
I II ии
МеО О
CXXIII
Спектральные исследования подтвердили это заключение [131].
Наличие свободной гидроксильной группы в положении 7 следует
из сдвига (+ 19 ммк) коротковолновой полосы в растворе ацетата
натрия. На наличие двух свободных гидроксильных групп в орто-
положении указывает сдвиг на +19 ммк длинноволновой полосы
в среде ацетат натрия — борная кислота. Поскольку азалеин
является производным кверцетина, то эти гидроксильные группы
находятся в положении 3', 4'. Метильная группа и остаток сахара
(связанный через гидроксильную группу), таким образом, могут
находиться в положениях 3 и 5. Соединение стабильно в растворе
этилата натрия (обе полосы сдвигаются соответственно на 17
(7-0Н) и 40 (4'-ОН) ммк, однако агликон (CXXIII, R = Н)
немедленно разлагается в спиртовом растворе этилата натрия, что
9*

132 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
локализует связь с остатком сахара в положении 3 и метоксиль-
ную группу — в положении 5.
Таким образом, в благоприятных случаях методики, для
которых требуется менее 1 мг вещества, могут быть использованы
для определения тонкой структуры полиоксифлавонола. Эти
методы применяются для решения многих структурных
вопросов.
Оксипиридины. Объем данной главы позволяет лишь
вкратце коснуться спектров ароматических и гетероциклических
соединений. Как было показано (см. раздел III.4), поглощение
многих ненасыщенных гетероциклов аналогично поглощению
соответствующих ароматических систем. В тех случаях, когда
заместители присоединены непосредственно к
гетероциклическому кольцу, ультрафиолетовый спектр соединений часто дает
возможность определить природу и положение этих заместителей.
Иллюстрацией могут служить изомерные оксипиридины. Как 2-,
так и 4-оксипиридины CXXIV и CXXV могут существовать в двух
таутомерных формах:
ОН О
I II он
л
N ОН HN ЧЧ0 N HN N
CXXIV CXXV CXXVI
Это находит свое отражение в спектрах этих соединений. Ниже
приведены данные по УФ-поглощению оксипиридинов в этаноле
[24, 25, 85, 162]:
X , ММК 8
макс.* макс
Пиридин LXXII 257 2 750
2-Оксипиридин CXXIV ... 227 10000
297 6 300
З-Оксипиридин CXXVI ... 278 4200
4-Оксипиридин CXXV .... 246 8500
Из сравнения спектров 2- и 4-оксипиридинов со спектрами
соответствующих N-метилпиридонов следует, что пиридоновая
форма преобладает. Более того, поглощение не изменяется при
переходе из щелочной среды в нейтральную.
С другой стороны, 3-оксипиридин CXXVI показывает в
нейтральной среде обычный спектр и, кроме того, при переходе
в щелочную область обнаруживает типичный фенольный сдвиг.
Пиримидин ы. Сходным образом можно анализировать
спектры биологически важных пиримидинов, когда гидроксиль-
ная [157] или аминогруппа [53] расположены в соответствующих
положениях гетероциклического кольца. Так, спектр 6-метил-

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ СТРОЕНИЯ
133
4-оксипиримидина CXXVII (^мако. = 288 ммк, емакс. = 7250;
перегиб при 263 ммк, е = 3100), не изменяется при действии
оснований и заметно отличается от спектра метилового эфира CXXVIII
(^мако. = 213 и 247 ммк, емакс = 4500 и 3300 соответственно).
Me'
ОН
I
//\
I N
N
макс.
о
II
/\
NH
Me/4]/'
О
II
/\
II N
I J
У NH
О Me
1
1 N
Me^ff
CXXVII
CXXVIII
Таблица 2.27
Основные максимумы поглощения некоторых гетероциклических систем
Соединение
Дигидроколумбин
Кордицепин
Хромофор актиномици-
на (модельное
соединение)
Кумарин
Формула
CXXIX
сххх
CXXXI
схххн
%шш.'ммк
210
260
240
425
444
266
282
318
макс
5 700
15 000
40 000
29 000
31000
10 000
8 000
5 000
Литература
15
22
48, 49
114
ОС
NH-,
СН2ОН
сххх
MeOOCCH2HNCO CONHCH2COOMe
N ] NH?
сн.
сн.
CXXXI

134 Гл- 2- ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Из большого числа гетероциклических соединений, при
открытии и установлении структуры которых с успехом использовались
спектры поглощения, можно указать на производные фурана
(например, Колумбии [15]), дибензфураны (например, дидимовая
кислота [4]), пирролы (например, пирроловые пигменты [1]),
хинолин и изохинолины (например, бензилизохинолиновые
алкалоиды [155]), пурины [22], пиримидины [157], витамин В12 [45],
феноксазин (актиномицин) [48]. Данные по поглощению
хромофоров некоторых из этих систем приведены в табл. 2.27.
3. Интерпретация сложных спектров (два и более хромофоров) *
Приведенные в этом разделе примеры выбраны с таким
расчетом, чтобы показать применение метода сложения и вычитания
ультрафиолетовых спектров, а также подчеркнуть необходимость
разумного использования модельных систем при установлении
строения неизвестного хромофора.
Террамицин. Трудно найти более удачный пример блестящего
применения ультрафиолетовых и инфракрасных спектров для
решения структурных проблем в органической химии, чем
исследование строения антибиотика террамицина [117]. Основные
черты спектра террамицина CXXXIII (^мако. = 267 и 357 ммк,
емавс = 21 000 и 12 500 соответственно) характерны и для спектра
модельного соединения CXXXIV (^мако. = 260 и 345 ммк, емакс. =
= 5700 и 12 500 соответственно), что свидетельствует о вкладе
хромофорного сегмента молекулы (CXXXV) в общий спектр.
НО
ОН NMe2
CONH2
Сравнение спектров ангидротеррамицина CXXXVI (А,яако =
= 270; 340 и 420 ММК, &мако. = 32 000; 1600 и 3200 соответственно),
ключевого продукта кислотной обработки антибиотика и
модельного производного гидрированного антрацена CXXXVII (^макс —
= 267; 337 и 420 ммк; емакс. = 32 000; 2000 и 3200 соответственно)
подтвердило предположение, что дегидратация ведет к
нафталиновой системе.
В этом разделе формулы приведены без учета стереохимии.

3. ИНТЕРЦРЕТАЦИЯ СЛОЖНЫХ СПЕКТРОВ
135
НО NMe2
Til,
^/\Л/
I I II
но он о о
он
CXXXVI
он
он
CONH2
^/\л/
I I II
но он о
CXXXVII
Третий пример относится к установлению природы
соединения CXXXVIII — продукта восстановления террамицина цинком
и уксусной кислотой. Это соединение имеет ^иакс. при 260
и 320 ммк; емакс. = 30 000 и 126 000 соответственно. Отсутствие
длинноволновой полосы при 357 ммк (ср. террамицин), указывает
на то, что в этом случае енолизация Р-дикарбонильной системы
(наличие ее показано химическими методами) происходит в
противоположном направлении. Подтверждение этого вывода было
получено при составлении суммарного спектра (^макс. = 260
и 330 ммк), включающего спектры 8-окситетралона-1 CXXXIX
и стероидного диенона CXL:
ОН
сооть
но
он о он о
CXXXVIII
он о
CXXXIX
Лигнаны Podophyllum. Для тетрациклической системы,
имеющейся в этих соединениях, возможны различные комбинации
хромофоров. Так, можно ожидать, что подофиллотоксин CXLI
[108] будет обладать поглощением, соответствующим сумме
спектров метилендиоксибензола (^мако. = 283 ммк, емако. = 3300)
и триметилового зфира пирогаллола (^макс = 267 ммк; емакс =
= 655) [58].
НоС;
Н,СГ
\Л
МеО
Л/\
\ Алл
ОМе
CXLI
ОМе
О
CXLII

136 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
МеО | ОМе
OR
CXLIII
В действительности максимум поглощения соединения
находится при 292—294 ммк (емакс. = 4400) [108]. Это соответствует
дополнительному алкильному замещению в кольце, несущем
метил ендиоксигрушшровку, тенденция, заметная, например,
в монозамещенном соединении сафроле CXLII (^мако. = 286 ммк,
8мако- = 4000; ср. также бензол и тетралин, раздел III).
Введение фенольной оксигруппы в метилендиоксисоединение, как,
например, в а-пельтатине CXLIII, R = H (^макс. = 276 ммк,
вмаке. = 2500) [108], сдвигает поглощение в сторону более
коротких волн и уменьшает его интенсивность. Это видно из сравнения
миристицина CXLIV (^маке. = 276 ммк, емакс. = 1400) с
сафролом CXLII, а также резорцина CXLV (^макс = 275 ммк, емако =
= 2300) [58] с CXLVI (^акс. = 267 ммк, емавс. = 655). Для
метилового эфира Р-пельтатина (CXLIII, R = СН3) характерна
более низкая величина е при той же длине волны по сравнению
с а-соединением (ср. три- и дизамещенные метиловые эфиры
пирогаллола CXLVI и CXLVII, у обоих ^макс. = 267,5 ммк, емаво- =
= 655 и 1090 соответственно [58]).
ОМе
\Q/^/\/\. у \0Н МеО/ у \)Ме МеО^ у ^ОМе
CXLIV ОН ОМе ОН
CXLV CXLVI CXLVII
Дегидроподофиллотоксин CXLVIII обладает характерным
поглощением р-нафтойной кислоты (^макс. = 220; 330 и 370 ммк),,
в то время как изомерные а-, |3- и у-апосоединения CXLIX, CL
и CLI можно различить по их основным полосам поглощения:
соответственно 315 ммк (ср. с 3,4-диметоксистиролом), 292 ммк
(ср. с подофиллотоксином *) и 355 ммк (ср. с и-метоксикоричной
кислотой) [197].
* В спектре р-апоподофиллотоксина имеется также полоса 220 ммк,
обусловленная наличием а, ^-ненасыщенного лактонного кольца.

3. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СЛОЖНЫХ СПЕКТРОВ 137
*0
^\ о
МеО | ОМе
ОМе
CXLVITI
МеО/^/^ОМе
ОМе
CXLIX
Meo/ Y ^ОМе
ОМе
CL
МеО/у'\)Мв
ОМе
CLI
Морфиновые алкалоиды. Данные по спектрам поглощения
облегчают идентификацию большого числа возможных изомеров,
получающихся при деградации и различных превращениях в ряду
морфина. Например, в случае изомерных дигидротебаинов
«Р»-соединение обладает поглощением (A,MMC_ = 284 ммк, емаке. =
= 11 000), типичным для гомоаннулярного диена и
согласующимся с формулой CLII. Расчетная * Л,имо# = 253 + 3x5
(алкильные заместители) + 15 (—ОМе) = 283 ммк. Спектр «ср»-со-
единения СЫН имеет ^макс. = 282 ммк (емкс. = 200),
характерную для диалкилкатехина [202] (ср. тебаин CLIV, ^ИШ[0 =
= 283 ммк, г„„. = 6300).
Мео
но
МеО
N—Me
МеО
НО
МеО
МеО
N—Me
МеО
N—Me
CLII
CLUI
CLIV
Изомерные продукты гофмановского расщепления кодеина
CLV — а- и Р-кодеинметины CLVI и CLVII — обладают макси-
* Из табл. 2.5.

138 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
мальным поглощением при 275 ммк (емакс = 10 000), 310 ммк
(ем«0. = 3200) и 320 ммк (емакс. = 12 500) 'соответственно [23].
МеО
Me О
N—Me
МеО
NMe,
NMe,
НО v НО НО
CLV1 CLV1I
Спектр изоэвгенола CLVIII [23] (^иакс. = 260 и 300 ммк,
еиаю. = 12 600 и 5100) сходен со спектром а-кодеинметина, в то
время как более протяженная система сопряжения в Р-изомере
проявляется в сдвиге основной полосы поглощения к 320 ммк.
НО
\^\
МеО
CLVIII
Геодин. Результаты опытов по деградации [19, 54] этого
метаболита Aspergillus terreus Thom потребовали выбора между
формулами CLIX и CLX, содержащими диеновую систему.
Me
О
II о
Мео~у_X
МеООС "
Me
О
CLX
,ОМе
ОМе
MeQ
CLXJ
Спектр геодина имеет плечо при 240 ммк (емаК(,. = 18000)
и явно выраженный максимум при 282 ммк (емаюс. = 22 000).
ОМе

3. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СЛОЖНЫХ СПЕКТРОВ
139
В качестве модели системы замещенного кумаранона был выбран
дигидрогризеофульвин CLXI. Разностный спектр геодина и диги-
дрогризеофульвина имел Хиако. = 241 ммк (емако. = 14 000),
соответствующий диеноновой системе кольца А. Это согласуется
только с перекрестно-сопряженным хромофором CLIX; максимум
поглощения более протяженного диенона CLX должен быть
расположен при длинах волн больше 300 ммк [75]. Это заключение
было подтверждено дальнейшими опытами по расщеплению.
Плюмериды. Структура одного из плюмеридов — глюкозида
CLXII была установлена в результате длинной серии
превращений с широким использованием данных по УФ-поглощению [104].
Плюмерид CLXII обладает размытым максимумом при 210-—
240 ммк, образованным за счет вклада двух основных хромофоров.
Восстановление до дигидросоединения CLXIII заметно не
изменило спектр (изолированная связь f>C=C<[ переходит
в £>СН—СН<[). Дальнейшее восстановление до CLXIV выявило
наличие хромофорной енольной сложноэфирной системы CLXV.
Ранее было отмечено [6], что эта группировка с одним
дополнительным алкильным заместителем (CLXVI; сдвиг — +12 ммк)
обладает ^мако. = 248 ммк. Наличие бутенолидного хромофора
удалось показать путем образования соединения CLXVII
(R—£>-глюкозил), поглощающего, как и ожидалось, при
210 ммк. Спектр CLXVII также может быть воспроизведен при
вычитании спектра соединения CLXIV из спектра плюмерида CLXII.
СООМе
НО
СООМе
Н
I I I
-С-0-С=С-СООМе
I
CLXV
CLXIII
COOEt
Et О
CLXIV
Br СООМе
,OMe
I О
\/
CLXVI
АсО
\/
CLXVII

140 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Данные по УФ-поглощению плюмерида CLXII и продуктов
его превращений представлены в табл. 2.28.
Таблица 2.28
УФ-Поглощение плюмеридов
Соединение
CLXII
CLXIII
CLXIV
% . ММК
макс.
218—236
218—236
236
8
макс.
10 000
11000
12 000
Соединение
CLXVII
CLXVI
^макс.'***
210
248
8
макс*
10 000
12 500
Дитерпеновые алкалоиды. Проведенное недавно исследование
алкалоидов Aconite-Garria-Delphinium наглядно
продемонстрировало, как тщательная расшифровка спектральных данных может
оказать неоценимую помощь , в определении структуры. Так,
например, окисление ликоктонама CLXVIII дает секокетон CLXIX,
обладающий необычным спектром поглощения в
ультрафиолетовой области (^31акс. = 318 ммк, емакс = 280) [82], что указывает
на пространственное взаимодействие между карбонильными
группами. Обработка дикетона CLXIX щелочью приводит к а,|3-нена-
сыщенному кетону CLXX (^мако. = 223 ммк), что прекрасно
согласуется с предложенной структурой:
-ОМе
Et—N , . ,
у/ \ ОМе ОН
g.HOCHj,
ОМе
ОН"
CLXvm
О
ОМе
6'носн2
CLXIX
Et-
о носн
! О
ОМе
CLXX

4. ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХРОМОФОРОВ
141
Окисление представителя дельфелинов — пинаконацетата
CLXXI (^мако. = 293 ммк) [114] привело к желтому а-дикетону
CLXXII {кжша. = 402 ммк, ема
ОМе
Et-N.
У ОАс "
О О
CLXXI ; CLXXII
Результаты поистине скрупулезной работы в этой чрезвычайно
сложной области нескольких групп исследователей [67, 82, 212,
213], использовавших спектроскопические данные во всех
случаях, когда только возможно, были полностью подтверждены
данными рентгеноструктурного анализа, и тем самым доказана
правильность основы, на которой строились первоначальные
рассуждения.
4. Изучение взаимодействия хромофоров
В различных структурных исследованиях отклонения от
предсказанной картины ультрафиолетового поглощения могут быть
объяснены влиянием стерической конфигурации на хромофорную
систему или «сжатием» этой системы. В данном разделе вкратце
рассмотрено несколько таких случаев.
Диены. Влияние конфигурации на спектр поглощения
диеновой системы уже отмечалось ранее (см. раздел III.2). В качестве
примера можно указать на уменьшение интенсивности
поглощения (без изменения длины волны) в случае А7'14 -цисоидного
диена CLXXIII по сравнению с трансоидным соединением
CLXXIV.
СЬХХШ
CLXXPV
Хотя оба соединения и являются гетероаннулярными диенами
с одинаковой степенью алкильного замещения и обладают поэтому

142 Гл- 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
ожидаемым максимумом поглощения (см. табл. 2.5), тем не менее
их можно различить, измеряя интенсивность поглощения.
В табл. 2.29 приведен другой случай. Известно, что характер
спектров поглощения 1,2-диметилиденциклоалканов зависит от
напряженности цикла, и, более того, положение максимумов
не подчиняется правилам Вудворда. Например, для 1,2-диметил-
иденциклогексана CLXXVII расчетная кмакс. = 234 ммк, в то
время как в действительности максимум находится при 220 ммк.
Таблица 2.29
Влияние напряженности цикла на УФ-поглощение
1,2-диметилиденциклоалканов [30, 31, 220]
Соединение
CLXXV
CLXXVI
Я*акс.« ММК
246
237
248
макс.
10 000
9 750
10 000
Соединение
CLXXVII
CLXXVIII
*»«,.•**"
220
249
240
е
макс*
10 000
10 500
9 600
Л
ч
CLXXV
CLXXVI
CLXXVI)
CLXXVII]
Данные, приведенные в табл. 2.30 [87], могут служить
иллюстрацией влияния размера цикла на поглощение гомоаннулярных
диенов.
Таблица 2.30
Влияние размера цикла на УФ-поглощение гомоаннулярных диеиов
(Интенсивности поглощения первых трех соединений указаны в табл. 2.3)
Соединение
X
XI
XII
Кшо.'ммк
239
256
248
Число
атомов С в цикле
с6
с«
с7
Соединение
CLXXIX
CLXXX
\.акс.'***
228
223
Число
атомов С в цикле
с8
Сю
К/
X
Г)
V
XI
XII
О
CLXXIX
CLXXX

4. ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХРОМОФОРОВ 143
Влияние стерической конфигурации на спектры полиенов
уже было отмечено (см. раздел IV. 1). В этом отношении недавняя
работа Дале [73], посвященная установлению связи
второстепенных полос поглощения со стереохимией полиенов, представляет
собой пригодную основу для рассмотрения данной сложной
проблемы.
а,|3-Ненасыщенные кетоны. Правила Вудворда (см. раздел
III.3) являются основой при распознавании систем диенов
и енонов и в несложных случаях помогают выяснить необходимые
детали структуры. Однако по мере накопления и изучения
большого количества опытных данных стало ясно, что при
исследовании очень сложных систем, часто встречающихся в природных
соединениях, необходима особая осторожность при интерпретации
спектральных данных, в связи с чем важное значение приобрело
изучение спектров близких по строению модельных соединений.
Это относится, в частности, к системе циклопентенона CLXXXI
(Хшка, = 218 ммк, емакс. = 9500). Для расчета максимумов
поглощения этой системы можно воспользоваться целой системой
эмпирических поправок (см. раздел III.3), но тем не менее
надежных правил расчета все же нет. Фигурирующий в литературе
[23а] максимум 246 ммк (енакс. = 9200) для соединения CLXXXII
показывает, что поправка для а-ОСН3-заместителя (+32 ммк)
соответствует средней величине (+35 ммк) для циклогексенонов.
В то же время соединение, содержащее экзоциклическую двойную
связь, сопряженную с пятичленным циклическим кетоном, может
рассматриваться как нормальный а,р-ненасыщенный кетон*. Так,
например, антибиотик саркомицин CLXXXIII [119а] имеет
^кио- = 230 ммк (расчетная Ямако. = 230 ммк):
О ОО
II МеО \\ ||
/\ \А /V
LJ I I \_\
CLXXXI CLXXXII COOH
CLXXXIII
Перекрестно-сопряженные ендионы (см. табл. 2.12) могут
служить другим примером важности знания геометрии молекулы
при предсказании максимумов поглощения.
Влияние полярных заместителей на поглощение карбонильной
группы. Влияние электронодонорных групп на основную полосу
поглощения еноновых систем [65, 66] было отмечено в разделе
IV.2. В добавление к этому эффекту на длинноволновую полосу
(п —> л*-полосу) а, р-ненасыщенных кетонов оказывает влияние
* В действительности в этом ряду иногда наблюдается небольшой бато-
хромный сдвиг.

144 Гл. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
полярная группа, находящаяся в у-положении [28], и величина
сдвига адсорбционной полосы определяется конформацией
заместителя. Некоторые данные о сдвиге полосы для системы
(Y) (Р) (а)
villi
^>с-с=с-с=о
приведены ниже (АХ, ммк):
Экваториальное Аксиальное
расположение расположение
С1 +3 +14
Вг . . . . +5 +20
ОН ... . +2 +7
ОАс .... +2 +10
Указанные величины могут быть использованы, например,
для того, чтобы отличать экваториальную конформацию
заместителей (CLXXXIV) от аксиальной (CLXXXV), поскольку смещение
полосы в сторону длинных волн, так же как и в случае а-заме-
щенных насыщенных кетонов (см. раздел III.3), по стерическим
причинам больше для аксиального изомера, чем для
экваториального.
CLXXXIV CLXXXV
я-я-Взаимодействие в стерически напряженных системах.
В настоящее время не вызывает сомнений тот факт, что я-элек-
троны формально разделенных хромофорных систем могут
взаимодействовать при условии, если возможно их некоторое
пространственное перекрывание. Действительно, при интерпретации
спектров, когда-то считавшихся «аномальными», можно с успехом
руководствоваться правилами, основанными на учете
характерного взаимного пространственного расположения групп в
молекуле [14]. В этой области предстоит еще многое сделать, но для
иллюстрации возникающих проблем можно привести ряд недавно
описанных примеров.
^-Ненасыщенные кетоны. Исследование
спектров этих кетонов показало, что полоса карбонильной группы
при 290 ммк обладает аномальной интенсивностью только в тех
случаях, когда электроны р-орбит у С-1 и С-3 в системе
1 2 3 4
—СО—С—С=С— направлены друг на друга [68]. Например, соеди-

4. ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХРОМОФОРОВ
145
нение CLXXXVI имеет Якакс. = 296 ммк (екакс. = 350), тогда
как у циклогексанона Яиако. = 283 ммк (енакс. = 60).
Подобного рода ситуация была обнаружена также в случае диэфира
CLXXXVII (Яткс. = 295 ммк, екакс. = 505).
НООС.
НООС
СООН
О I .СООН
СООМе
CLXXXVI
СЬХХХУП
СООМе
В разделе III (см. стр. 107) был приведен еще один подобный
пример (соединение XLVII).
а,Р-6,е -Ненасыщенные карбонильные
соединения. Поглощение соединений CLXXXIX и CXCI
необычно в том смысле, что в обоих случаях наряду с
уменьшением интенсивности наблюдается батохромное смещение
(соответственно 23 и 13 ммк) по сравнению с Янажс. а,Р-ненасыщенных
соединений (табл. 2.31). Этот эффект не наблюдается, когда
заместитель находится у Р-углеродного атома [83].
Таблица 2.31
УФ-Поглощение вследствие несопряжениого взаимодействия
двух хромофоров
Соединение
CLXXXVIII
CLXXXIX
макс.'
212
235
макс.
11000
2 500

Литература
83
83
Соединение
схс
CXCI
макс.*
232
245
е
хако.
12 500
4000

Литература
42
42
СООН
ГУ
\/
CLXXXVIII
СООН
CLXXXIX
СОМе
К)
СХС
А
СОМе
/
cxei
Дикарбонильные соединения. Пример
взаимодействия двух карбонильных групп в случае секоликоктонама
приводился раньше (см. соединение CLXIX).
Флавотебаон. Этот интересный продукт, полученный при
кислотной обработке аддукта диенового синтеза тебаина и бензо-
10 Заказ 407.

146 Гл. 2: ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
хинона, как было показано [160], имеет структуру CXCII (Яиа
— 280 и 345 ммк, емаК(;, = 3200 и 2600 соответственно).
N—Me
Мео
схси
Влияние различных несопряженных группировок на
поглощение енонов. Среди различных примеров подобного влияния
следует отметить эффект лактонной группы (ср. соединение CXCIV,
А.-..0. = 221 и 241 ммк, еиако. = 10 000 и 12 000 соответственно
и соединение СХСШ, Хх
232 ммк, еиакс. = 16 500) [211],
а также влияние удаленного аминного остатка на поглощение
енона [64] (ср. CXCV, Ямакс = 222 ммк, еиим = 5500 и CXCVI,
Кт. = Шммк, я = 10" 000).
о-
ОАс
-н
о—со
vj КI -i^k^A^N—Me sfK^s?-
^ О О
СХСШ СХСГ7 CXCV CXCVI
Ряд аналогичных эффектов был отмечен в случае бицикло-
[2,2,1] гептанов [126].
Другие стерические эффекты. Стерические препятствия. В этой
главе можно лишь кратко упомянуть о влиянии стерического
напряжения на электронные абсорбционные спектры. Как уже
указывалось, при изучении структуры сложных природных
соединений ультрафиолетовые спектры могут быть использованы для
выяснения природы различных видов геометрической изомерии,
а в некоторых благоприятных случаях и для выяснения деталей
конформации (см. стр. 106, а также стр. 141—145).

I. ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ХРОМОФОРОВ 147
Было бы неправильно полагать, что ведущей причиной
«аномального» характера спектров поглощения является
пространственное взаимодействие хромофорных систем. Однако это
взаимодействие следует непременно учитывать при окончательных
выводах о структуре исследуемого соединения. Подобный подход,
хотя он только начинает развиваться, должен составить весьма
полезное дополнение к классическим методам деградации, конечно,
при условии детального изучения необходимых модельных,
систем.
Среди различных стерических эффектов, приводящих к
снижению интенсивности поглощения, при работе с природными
соединениями наиболее часто приходится сталкиваться со
снижением интенсивности поглощения сопряженных систем,
вызванным наличием объемистых заместителей, в частности метальных
групп (ср., например, спектр р-ионона CXCVII, А,мис. = 223
и 296 ммк, емако = 6500 и 10 700 соответственно, со спектром
соединения CXCVIII, Хмша, = 281 ммк, ешкс. = 20 800).
/\/ . /\ \/ соснз
. 1\ О
CXCVII CXCVIII CXCIX
Триметилацетилциклогексен CXCIX, хотя и поглощает при
расчетной длине волны Хтка. = 243 ммк (емако. = 1400), но
со значительно меньшей интенсивностью по сравнению с
незамещенным аналогом [42, 112]. Следует также отметить стерическое
влияние заместителей на спектры замещенных ацетофенонов [44],
диарильных систем [194] и полициклических ароматических
соединений [124].
На примере биологически важного дисульфида, тиоктовой
кислоты СС (Ямакс. = 334 ммк, емакс. = 100)
ДСН2)4СООН
S—S
СС
можно наблюдать стерический эффект несколько другого рода.
Хотя дитиосоединения с открытой цепью R—S—S—R имеют
максимум поглощения при 250 ммк (бмаЕс. = 480, см. табл. 2.1)
[140], тем не менее дисульфидный хромофор в шестичленном цикле
поглощает при 280 ммк, а в пятичленном — при 330 ммк [9, 56,
57]. Причиной этого сдвига, вероятно, является взаимодействие
несвязанных р-орбит атомов серы, обусловленное геометрическими
требованиями образования, цикла. > ■ • ■ ,
10*

148 гл- 2..ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
5. Применение спектральных данных при изучении природных
соединений
Контроль за ходом реакций
Спектрофотометрические методы были использованы при
изучении кинетики различных реакций природных соединений,
например, при изучении аутоокисления жирных кислот [36]
и щелочной изомеризации арахидоновой кислоты [52]. При поста-
дийном спектрофотометрическом исследовании возможно
контролировать фотохимические превращения и определять образование
нестойких промежуточных продуктов (например, при превращении
эргостерина в витамин D2 [78]).
В качестве типичных процессов расщепления, которые могут
изучаться путем измерений поглощения в ультрафиолетовой
области спектра, укажем на процессы, связанные с образованием
новых хромофорных систем или разрушением ранее
существовавших хромофоров. Примером процессов первого рода является,
например, реакция расщепления по механизму р-элиминирования
соединения CCI (*,„„„. = 280 ммк, еммм. = 15) до продукта
CCII (?w = 225 ммк, гклкс. = 12 000):
О
CCI
О
II
У)
/\/
v ecu
Примером процессов второго рода может служить реакция
озонолиза преднизонацетата ССШ до соединения CCIV
(исчезновение кят. при 240 ммк) [20]:
ССШ
CCIV
В некоторых случаях методика включает отбор аликвотных
ироб с последующим их разведением растворителями,
используемыми в спектроскопии, что связано с определенными
неудобствами. Тем не менее таким простым и точным методом [20]
достигается контроль за реакцией, а в ряде случаев этим методом
сравнительно быстро и точно удается получить представление о
природе продуктов распада или промежуточных соединений.

6. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ДАННЫХ К ПРИРОДН. СОЕДИНЕН. 149
Цветные реакции
Ряд классических цветных реакций органической химии (см.
гл. 1) удалось сделать количественными в результате
применения спектрофотометрического метода измерений. Мы упомянем
здесь о трех*реакциях этого типа.
Тетранитрометановая проба. Эта хорошо известная проба
на непредельные связи, особенно часто используемая при
определении изолированных этиленовых связей, подробно изучена
в ультрафиолетовой области спектра на примере тетранитромета-
новых комплексов ненасыщенных стероидов и некоторых
ароматических соединений [111].
Проба Гиббса. Она основана на окраске, характерной для
индофенольного хромофора CCV, который образуется при
присоединении хлоримида 2,6-дихлорбензохинона к фенолу, не
содержащему заместителей в пара-положениях.
С1
= \_
!°-<_>-N-C>=°
CCV
Однако появление окраски не всегда указывает на образование
индофенола. Действительное наличие этого хромофора может
быть обнаружено по характерному поглощению в области 500—
700 ммк [135]. Так, выбор между альтернативными структурами
CCVI и CCVII (R=H) для жакареубина, вещества, содержащегося
в сердцевине дерева, был сделан после изучения спектра
индофенола, полученного из диметилового эфира этого соединения
<CCVI или CCVII, R=Me).
OR OR
R04 А О О R(x I О
о
II I II I
о он о он
CCVI CCVII
Исходя из данных табл. 2.32, видно, что линейная структура
CCVI (со свободным пара-положением) предпочтительнее по
сравнению с ангулярной формулой CCVII.
Проба Циммермана [223, 224]. Появление фиолетовой окраски
при прибавлении ж-динитробензола к соединению, содержащему

150 Гл. 2..ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Таблица 2.32
Поглощение при цветной пробе Гиббса [135J
Соединение
CCVI (R=Me)
CCVIII
CCIX
ССХ
X , ммк
650
605
11000
10 450
Отрицательная реакция
655 I 10 000
ОН
ОН
(
С
CCVIII
СН3
CCIX
МеО " || I ОМе
О ОМе
ССХ
группировку — СН2—СО—, в щелочном растворе (реакция
Циммермана) зависит от образования окрашенного аниона с вероятной
структурой CCXI [139]:
О
'V- +/°-
CCXI
Интенсивность поглощения при 520 ммк, обусловленного этим
протяженным хромофором, может служить указанием на
положение карбонильной группы в молекуле стероида [146].
Хромофор А4-кетона-3 в реакции Циммермана имеет, кроме того,
максимум поглощения при 380 ммк. Дополнительную информацию
можно вынести из того факта, что стерически затрудненные
карбонильные группы, например, в положениях 6, 7, 11, 12
(стероидная нумерация) не дают окраски. Реакция используется
обычно для определения 17-кетостероидов. Этот количественный
метод мог бы быть использован применительно и к другим
системам.
Определение молекулярного веса
Предложено несколько способов спектрофотометрического
определения молекулярных весов органических соединений.
Например, для стандартизации приборов при произвольно выбран-

ЛИТЕРАТУРА
151
ных длинах волн используются данные по интенсивности
поглощения ряда пикратов [71]. Измерение интенсивности поглощения
пикратов углеводородов и оснований с известным стехиометри-
ческим составом непосредственно позволяет (с помощью закона
Ламберта — Бера) определять молекулярный вес поглощающего
соединения. Этим методом получены значения в пределах ±2%
от расчетного молекулярного веса.
Изучена возможность микроопределения озазонов Сахаров
(0,5 мг вещества) с помощью ультрафиолетового поглощения [12].
Постоянство значения емаЕС. самого длинноволнового из трех
максимумов в спектре поглощения этих соединений (256, 310
и 395 ммп) позволяет проводить определения молекулярного
веса с точностью ±2%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Anderson J. M., Murray J., Chem. a. Ind., 1956, 376.
2. А г m i t a g е J. В., С о о к С. L., J о n e s E. R. H., W h i t ing M. С,
J. Chem. Soc, 1952, 2070.
3. AronoffS., Chem. Revs, 47, 175 (1950).
4. A s a h i n a Y., AokiM., J. Pliarm. Soc. Japan, 64, 41 (1944).
5. Aumuller W., Fromherz H., Strother CO., Z. physik.
Chem., B37, 30 (1937).
6. В a d er F. E., Helv. Chim. Acta, 36, 216 (1953).
7. Barbour J. В., Bennett R. N. E., Harrison F. L, J. Chem.
Soc, 1951, 2540.
8. Barb our J. В., Warren F. L., Wood D. A., J. Chem. Soc,
1951, 2537.
9. В a r 1 t г о p J. A., Hayes P. M., Calvin M., J. Am. Chem. Soc,
76, 4348 (1954).
10. В а г n e t t J., Reichstein Т., Helv. Chim. Acta, 21, 926
(1938).
11. В а г г у V. С, М с С or m i с k J. E., M i t с he 11 P. W. D., J. Chem.
Soc, 1955, 222.
12. В а г t о n D. H. R., J. Chem. Soc, 1946, 1116.
13. В а г t on D. H. R., BruunT., J. Chem. Soc, 1951, 2728.
14. Barton D. H. R., CooksonR.C, Quart. Revs, 10, 44 (1956).
15. В a r t о n D. H. R., E 1 a d D., J. Chem. Soc, 1956, 2085.
16. В a r t о n D. H. R., L a w s G. F., J. Chem. Soc, 1954, 52.
17. Barton D.H.R., L i n d s а у A. S., J. Chem. Soc, 1951, 2988.
18. В a r t о n D. H. R., de M а у о P., J. Chem. Soc, 1956, 142.
19. В a r t о n D. H. R., S с о 11 A. I., J. Chem. Soc, 1958, 1767.
20. В a r t о n D. H. R., Taylor W.C., J. Chem. Soc, 1958, 2500; см,
также ряд сообщений D. H. R. Barton и сотр.
21. В а у 1 i s s N. S., М с R а е Е. С, J. Phys. Chem., 58, 1006 (1954).
22. В е n 11 е у Н. R., С u n n i n g h a m К. G., S p r i n g F. S., J. Chem.
Soc, 1951, 2301.
23. В e n 11 e у К. W., The Chemistry of the Morphine Alkaloids, Oxford,
London, 1954, ch. VI.
23a. BernauerK., Ann., 588, 230 (1954).
24. В e r s о n J. A., J. Am. Chem. Soc, 75, 3521 (1953).
25» В e r s о n J. A., J о n e s W. M., O'C a 11 a g h a h L. F., J. Am, Chem.
Soc, 78, 622 (1956).

152 ГЛ. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
6. Birch A. J., Biosynthetic Relations of Natural Phenolic and Enolic
Compounds, im «Fortschr. der Chemie organischer Naturstoffe», Bd. XII,
Springer, Vienna, 1957.
27. Birchenough M. J., M с G h i e J. F., J. Chem. Soc, 1950,
1249.
28. В i r d С W., CooksonR. C, DandegaonkerS. H., J. Chem.
Soc, 1956, 3675.
29. В 1 a d о n P., H e n Ь e s t H. В., W о о d G. W., J. Chem. Soc, 1952,
2737.
30. В 1 о m q u i s t А. Т., V e r d о 1 J. A., J. Am. Chem. Soc, 77, 1806
(1955).
31. Bl о m qu is t А. Т., WolinskyJ., MeinwaldY. C,
Large r e D. Т., J. Am. Chem. Soc, 78, 6057 (1956).
32. В 1 о u t E. R., F i e 1 d s M., J. Am. Chem. Soc, 70, 189 (1948).
33. Booker H., Evans L. K., G i 11 a m A. E., J. Chem. Soc, 1940,
1453.
34. В о w d e n К., В r a u d e E. A., J. Chem. Soc, 1952, 1068.
35. В о w d e n K., Btaude E.A., J о n e s E. R. H., J. Chem. Soc,
1946, 948.
36. Brauer R. W., Stead man L. Т., J.Am. Chem. Soc, 66, 563
(1944).
37. В r a u d e E. A., in В r a n d e E. A., N а с h о d F. G. (eds).
«Determination of Organic Structures by Physical Methods», Academic Press,
New York, 1955.
38. В r a u d e E. A., W a i g h t E. S., in К 1 у ц e W. (ed.) «Progress in
Stereochemistry», Butterworths, London, 1954, ch. 4.
39. Braude E. A., Ann. Repts. on Progr. Chem. (Chem. Soc. London),
42, 105 (1945).
40. В r a u d e E. A., J о n e s E. R. H., J. Chem. Soc, 1946, 122.
41. В r a u d e E. A., J о n e s E. R. H., J. Chem. Soc, 1945, 498.
42. В r a u d e E. A., J о n e s E. R. H., SondheimerF., Toogood
J. В., J. Chem. Soc, 1949, 607.
43. В r a u d e E. A., SondheimerF., J. Chem. Soc, 1955, 3773.
44. В r a u d e E. A., S о n d h e i m e r E. A. F., F о r b e s W. F., Nature,
173, 117 (1954).
45. Brink N. G., Folkers K., J. Am. Chem. Soc, 71, 2951 (1949).
46. Brockmann H., Falkenhausen E.-H. F. V., Neeff R.,
D e r 1 a r s А., В u d d e G., Chem. Ber., 84, 865 (1951).
47. В г о с к m a n n H., D e r 1 a r s A., Chem. Ber., 85, 1168 (1952).
48. Br ock mann H., Muxfeldt H., Chem. Ber., 91, 1242 (1958).
49. Brockmann H., Muxfeldt H., Naturwiss., 40, 411 (1953).
50. В г о d e W. R., Chemical Spectroscopy, Wiley, New York, 1939.
51. В г о d e W. R., J. Opt. Soc. Am., 39, 1022 (1949).
52. В г о d e W. R., M о u г у D. Т., В г о w n J. В., J. Biol. Chem., 142,
671, 679 (1942).
53. В г о w n D. J., S h о r t L. N., J. Chem. Soc, 1953, 331.
54. С a 1 a m С. Т., С 1 u 11 e r b u с к P. W., Oxford A.E., R a i s t -
r i с к Н., Biochem. J., 41, 458 (1947).
55. С a 1 d e r b a n к A., Johnson A. W., Todd A. R., J. Chem. Soc,
1954, 1285.
56. С a 1 v i n M., В a r 11 г о p J. A., J. Am. Chem. Soc, 74, 6153 (1952).
57. CalvinM., Federation Proc, 13, 697 (1954).
58. С a m p b e 11 T. W., С о p p i n g e r G. M., J. Am. Chem. Soc, 73,
2708 (1951).
59. С a m p b e 11 W. P., Harris G. C, J. Am. Chem. Soc, 63,
2721 (1941).

ЛИТЕРАТУРА
153
€0. Catalogue of Ultraviolet Spectral Data, National Bureau of Standards,
API Research Project, 44, 1945.
61. С a vail a T. F., McGhie J, F., J. Chem. Soc, 1951, 744.
62. С elm er W. D., Solomons I. A., J. Am. Chem. Soc, 75, 1372
(1953); см. также Bohlmann F., Vicke H. G., Chem. Ber.,
87, 712 (1954).
63. CI a r E., Aromatische Kohlenwasserstolfe, 2 Aull., Springer, Berlin,
1953.
64. Clarke С. В., Pinder A. R., J. Chem. Soc, 1958, 1967.
65. Cooks on R. C, J. Chem. Soc, 1954, 282.
66. Cooks on R. C, Dandegaonker S. H., J. Chem. Soc,
1955, 352, 1651.
67. С о о k s о n R. C, T r e v e 11 M. E., Chem. a. Ind., 1954, 1391;
J. Chem. Soc, 1956, 3864.
68. Cooks on R. C, Wariyar N. S., J. Chem. Soc, 1956, 2302.
69. Cooper B. S., Gill am A. E., Lothian G. F.,
Morton R. A., Analyst, 67, 164 (1942).
70. Corey E. J., Burke H. J., J. Am. Chem. Soc, 77, 5418 (1955).
71. Cunningham K. G., Dawson W., Spring F. S., J. Chem.
Soc, 1951, 2305.
72. Dale J., Acta Chem. Scand., 8, 1235 (1954).
73. Dale J., Acta Chem. Scand., 11, 265 (1957).
74. Dam H., GeigerA., Glavind J., KarrerP., Karrer W.,
R о t s с h i 1 d E., Salomon H., Helv. Chim. Acta, 22, 310 (1939).
75. Daub en W. G., Richards J. H., J. Am. Chem. Soc, 78, 5329
(1956).
76. D a v i s B. D., J. Am. Chem. Soc, 75, 5567 (1953).
77. Dawson M. C, Halsall T. G., Swayne R. E. H., J.
Chem. Soc, 1953, 590.
78. D i m г о t h K., Ber., 70, 1631 (1937).
79. Dor ее С, McGhie J. F., Kurzen F., J. Chem. Soc, 1949,
570.
80. D о r 1 m a n L., Chem. Revs., 53, 47 (1953).
81. Doub L., Vandenbelt J. M., J. Am. Chem. Soc, 69, 2714
(1947); 71, 2414 (1949), 77, 4535 (1955).
82. Edwards О. Е., Can. J. Chem., 30, 672 (1952).
83. Einerman S. L., Meinwald J., J. Org. Chem., 21, 375 (1956).
83a. E 11 i ng t on P. S., Meakins G. D., J. Chem. Soc, 1960, 697.
84. E v a n s L. K., Gillam A. E., J. Chem. Soc, 1943, 565, 1945, 932.
85. E wing G. W., Steck E. A., J. Am. Chem. Soc, 68, 2181 (1946).
86. Farrar K. R., Hamlet J. C, H e n b e s t H. В., JonesE.R.,
J. Chem. Soc, 1952, 2657.
87. Fawcett R. W., Harris J. O., J. Chem. Soc, 1954, 2673.
88. Fehnel E. A., Car mack M., J. Am. Chem. Soc, 71, 84 (1949).
89. Fieser L. F., J. Org. Chem., 15, 930 (1950).
90. Физер Л., Физер М., Химия природных соединений фенантре-
нового ряда, Госхимиздат, 1953.
91. F i e s e r L. F., Fieser M., R a j a g о 1 а р a n S., J. Org. Chem.,
13, 800 (1948).
92. Fieser M., Rosen W. E., Fieser L. F., J. Am. Chem. Soc,
74, 5397 (1952).
93. Fischer H., Stern A., Die Chemie des Pyrrols, Bd. II, T. II,
Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1940.
94. Fleisher G. A., Kendall E. C, J. Org. Chem., 16, 573 (1951).
95. Forster L. S., J. Am. Chem. Soc, 77, 1417 (1955).
96. Fox H. M., Nature, 156, 18 (1945).

154 ГЛ. 2: ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
97. Frank R. L., Armstrong R., Kwiatek J., Price H. A.,
J. Am. Chem. Soc, 70, 1379 (1948).
98. F r e t e r K., Weissbach H., R e d f i e 1 d В., U d e n-
fried S., Witkop В., J. Am. Chem. Soc, 80, 983 (1958).
99. F r i ё d e 1 R. A., Orchin M., Ultraviolet Spectra of Aromatic
Compounds, Wiley, New York, 1951.
100. Gary J. Т., Pickett L. W., J. Chem. Phys., 22, 1266 (1954),
101. Gillam A. E., Stern E. S., Electronic Absorption Spectroscopy,
2nd ed., Arnold, London, 1957.
102. Grammaticakis P., Bull. soc. chim. France, 16, 134 (1949).
103. Haines W. E., Helm R. V., Bailey С W., Ball J. S.,
J. Phys. Chem., 58, 270 (1954).
104. Hal pern O., Schmidt H., Helv. Chim. Acta, 41, 1109 (1958).
105. Hals all T. G., Hodges R., Jones E. R. H., J. Chem.
Soc, 1953, 3019.
106. Halsall T. G., Jones E. R. H., Lemin A. J., J. Chem.
Soc, 1953, 468.
107. Harris J. C, Sanderson T. F., J. Am. Chem. Soc, 70r
334 (1948).
108. H a r t w e 1 1 J. L., Schrecker A. W., The Chemistry of
Podophyllum, im «Fortschritte der Chemie organischer Naturstoffe», Bd. XV,
Springer, Vienna, 1958.
109. Hastings S. H., Mat sen F. A., J. Am. Chem. Soc, 70,
354 (1948).
110. Hausser K. W., Kuhn R., Smakula A., H offer M.,
Z. physik. Chem., B7, 371 (1935).
111. Heilbronner E., Helv. Chim. Acta, 36, 1121 (1953).
112. Hen best H. В., Woods G., J. Chem. Soc, 1952, 1150.
113. Henri V., Pickett L. W., J. Chem. Phys., 7, 439 (1939).
114. Hershenson H. M., Ultraviolet and Visible Absorption Spectra,
Academic Press, New York, 1956.
115. Herz berg G., Scheibe G., Z. physik. Chem., B7, 390
(1930).
116. Heusser H., Eichenberger K., Plattner PI. A., Helv.
Chim. Acta, 33, 1088 (1950).
116a. H i г а у a m a K., J. Am. Chem. Soc, 77, 373 (1955).
117. Hochstein E. A., Stephens С R., Conover L. H.t
Regna P. P., Pasternak R., Gordon P. N.,
Pilgrim K. J., В r u n i n g s K. J., Woodward R. В., J. Am.
Chem. Soc, 75, 5455 (1953).
117a. H о 1 m a n R. Т., L u n d b e r g W. О., В u r r G. O., J. Am. Chem.
Soc, 67, 1669 (1945).
118. Holme D., J о n e s E. R. H., W h i t i n g M. C, Chem. a. Ind.,
1956, 928.
119. Holmes H. L., in M a n s к e R. H. F., Holmes H. L. (eds.)
«The Alkaloids», vol. II, Academic Press, New York, 1952, p. 540.
119a. Hooper I. R., Cheney L. C, G г о s s M. J., F a r d i g О. В.,
Johnson D. A., Johnson D. L., Palermiti F. M.,
S с h m i t z H., W h e a r 1 e у W. В., Antibiotics a. Chemotherapy,
5, 585 (1955).
120. Howl on D. R., J. Org. Chem., 14, 1 (1949).
121. Hughes H. K., Anal. Chem., 24, 1359 (1952).
122. Hunter F. Т., The Quantitation of Mixtures of Haemoglobin
Derivatives by Photoelectric Spectrophotometry, Thomas, Springfield,
1951.
123. Imanishi S., J. Chem. Phys., 19, 389 (1951)

ЛИТЕРАТУРА
155
124. И н г р е м Л., в кн. Ньюмена Н. С. (ред.) «Пространственные
эффекты в органической химии», Издатинлит, 1960.
125. Jones E. R. H., Hal sail Т. G., Tetracyclic Triterpenes, im
«Fortschritte der Chemie organischer Naturstoffe», Bd. XII, Spinger, Vienna
1955.
126. Jones E. R. H., Mansfield G. H., Whiting M. C, J.
Chem. Soc, 1956, 4073.
127. Jones E. R. H., Wilkinson P. А., К e r 1 о g u e R. H., J.
Chem. Soc, 1942, 397.
128. Jones L. A., H о 1 m e s J. C, S e 1 i g m a n R. В., Anal. Chem.,
28, 191 (1956).
129. Jones L C, Taylor L. W., Anal. Chem., 27, 228 (1955).
130. Jones R. N., Chem. Revs., 41, 353 (1947).
131. Jurd L., Horowitz R. M., J. Org. Chem., 22, 1618 (1957).
132. Jurd L., Horowitz R. M., J. Org. Chem., 21, 1395 (1956).
133. Jurd L., Arch. Biochem. Biophys., 63, 376 (1956).
134. Karrer P., Jucker F., Carotenoide, Birkhauser, Basle, 1948,
chp. VIII.
135. King F. E., King T. J., Manning L. C, J. Chem. Soc,
1957, 563.
136. К 1 e v e n s H. В., Piatt J. R., Survey of Vacuum Ultraviolet
Spectra, Tech. Rept., ONR Contract N6ORI-20, Task Order IX, Project
NR 019101.
137. Kl evens H. В., P 1 a 11 J. R., J. Chem. Phys., 17, 470 (1949).
138. Klevens H. В., P 1 a t t J. R., J. Am. Chem. Soc, 71, 1714
(1949).
139. Klyne W., The Chemistry of Steroids, Methuen, London, 1957.
140. Koch H. P., J. Chem. Soc, 1949, 394.
141. Ко sower E. M., J. Am. Chem. Soc, 80, 3261 (1958).
142. К r a u с h H., J. Chem. Phys., 28, 898 (1958).
143. Kuhn R., Grundmann C, Ber., 71, 442 (1938).
144. Kuhn R., Z a h n H., Chem. Ber., 84, 566 (1951).
144a. LabhartH., WagniereG., Helv. Chim. Acta, 52, 2219 (1959).
145. Landolt-Bornstein, Atom- und Molekularphysik, Bd. I,
T. Ill, Molecules II, 6 Aufl., Springer, Berlin, 1951.
146. La ngs tro th G. O., Talbert N. S., J. Biol. Chem., 128,
759 (1939).
147. Lardon A., Reichstein Т., Helv. Chim. Acta, 41, 904 (1958).
148. Leonard N. J., Ma der P.M., J. Am. Chem. Soc, 72, 5388
(1950).
149. L e Rosen A. L., Smith E. D., J. Am. Chem. Soc, 70, 2707
(1948).
150. Lewis G. N., С a 1 v i n M., Chem. Revs, 25, 273 (1939).
151. L e у H., Specker H., Ber., 72, 192 (1939).
152. Ley H., W i n g с h e n H., Ber., 67, 501 (1934).
153. L u t h у A., Z. physik. Chem., 107, 285 (1923).
154. M с К e e P. W., В inkle у S. В., М а с С о r q u о d a 1 e D. W.,
Thayer S. A., Doisey E. A., J. Am. Chem. Soc, 61, 1295
(1939).
155. M a n s k e R. H. F., H о 1 m e s H. С (eds), The Alkaloids, v. IV,
Academic Press, New York, 1954.
156. Mariella R. P., Raube R. R., J. Am. Chem. Soc, 74, 521
(1952).
157. Marshall J. R., W a 1 k e r J., J. Chem. Soc, 1951, 1004.
158. Матсен Ф. в кн. Веста В. (ред.) «Применение спектроскопии
в химии», Издатинлит, пер. с англ., 1959.

156 ГЛ. 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
159. Mayneord W. V., Roe E. M. F., Proc Roy. Soc, A152, 229
(1935).
160. Meinwald J., W i 1 e у G. A., J. Am. Chem. Soc, 79, 2569 (1957).
161. Meisenheimer J., Dorner 0., Ann., 502, 156 (1933).
162. M e t z 1 e r D. E., S n e 11 E. E., J. Am. Chem. Soc, 77, 2431 (1955),
163. M о h 1 e г Н., Helv. Chim. Acta, 20, 285 (1937).
164. Mo hie г H., Sorge J., Helv. Chim. Acta.4,23, 1200 (1940).
165. Murrell J. N., J. Chem. Soc, 1956, 3779-
166. Nagakura S., J. Chem. Phys., 23, 1441 (1955).
167. Nagakura S., Minegishi A., Stanfield K., J. Am.
Chem. Soc, 79, 1033 (1957).
168. N a g а к u r a S., T a n а к a J., J. Chem. Phys., 22, 236 (1954).
169. N a v e s Y. R., P a p a z i a n G., Helv. Chim. Acta, 25, 1023 (1942).
170. N а у 1 e г P., W h i t i n g M. C, J. Chem. Soc, 1954, 4006.
171. N i e 1 s e n А. Т., J. Org. Chem., 22, 1539 (1957).
172. O'Connor R. Т., Goldblatt L. A., Anal. Chem., 26, 1726
(1954).
173. PeschE., FriessS. L.,J. Am. Chem. Soc, 72, 5756 (1950).
174. Pester M., Bruck D., im Houben-Weyl «Methoden der
organischen Chemie», Bd. Ill, T. 2, 4 Aufl., Stuttgart, 1955.
175. Pestemer M., WiligutL., Sitzber. Akad. Wiss. Math.-naturw.
Kl., Abt. lib, 144, 251 (1935).
176. Physical Data of Indole and Dihydroindole Alkaloids, Lilly Research
Laboratories, Indianapolis, Ind., 1960.
177. Pickett L. W., Corning M. E., Wieder G, M., S e m e-
n о w D. A., Buckley J. M., J. Am. Chem. Soc, 75, 1618 (1953).
178. Pickett L. W., H ofl ich N. J., Liu T.-C, J. Am. Chem. Soc,
73, 4865 (1951).
179. Pickett L. W., M u n t z M., M с P h e r s о n E. M., J. Am. Chem.
Soc, 73, 4862 (1951).
180. Piatt J. R., J. Chem. Phys., 19, 101 (1951).
181. Piatt J. R., J. Chem. Phys., 17, 484 (1949).
182. P 1 a t t J. R., К 1 e v e n s H. В., Chem. Revs, 41, 301 (1947).
183. Piatt J. R., KlevensH. В., J. Am. Chem. Soc, 69, 3055
(1947).
i'84. P 1 a t t J. R., К 1 e v e n s H. В., P r i с e W. C, J. Chem. Phys., 17,
466 (1949).
185. Piatt J. R., R u s о f f I., К 1 e v e n s H. В., J. Chem. Phys., 11,
535 (1943).
186. PottsW. J., J. Chem. Phys., 23, 65 (1955).
187. P о t t s W. J., J. Chem. Phys., 20, 809 (1952).
188. P r e 1 о g V., S z p i 1 f о g e 1 S., Helv. Chim. Acta, 28, 1669 (1945).
189. R a s m u s s e n R. S., Tunnicliff D. D., Brattain R. R.,
J. Am. Chem. Soc, 71, 1069 (1949).
190. R e i с h H., W a 1 к e r F. E., Collins R. W., J. Org. Chem., 16, 1753
(1951).
191. R о b e r t s J. D., G r e e n C, J. Am. Chem. Soc, 68, 214 (1946).
192. R о b i n s о n R., T о d d A. R., J. Chem. Soc, 1932, 2299.
193. Robinson R., The Structural Relationships of Natural Products,
Oxford, London, 1955.
194. R о d e b u s h W. H., F e 1 d m a n I., J. Am. Chem. Soc, 68, 896 (1946).
195. Ruzicka L., Deuss R., Jeger O., Helv. Chim. Acta, 29, 204
(1946).
196. Ruzicka L., Experientia, 9, 357 (1953); Eschenmoser A.,
Ruzicka L., Jeger O., Arigoni D., Helv. Chim. Acta, 38,
1890 (1955).

ЛИТЕРАТУРА 157
197. Schrecker A. W., Hart well J. L., J. Am. Chem. Soc., 74,
5676 (1952).
198. S e i t z К., В u с h i G., J e g e г 0., Helv. Chim. Acta, 33, 1746 (1950).
199. S em enow D., Harrison A. J., Carr E. P., J. Chem,
Phys., 22, 638 (1954).
200. S m а к u 1 a A., Z. angew. Chem., 47, 657 (1934).
201. S о r e n s e n J. S., S о г е n s e n N. A., Acta Chem. Scand.,8, 284 (1954),
201a. S t i с h K., R о t z 1 e r G., R e i с h s t e i n Т., Helv. Chim. Acta,
52, 1480 (1959).
202. StorkG.,]. Am. Chem. Soc, 73, 504 (1951).
203. Suiter E.,SchlitterM., Helv. Chim. Acta, 32, 1855, 1860 (1949).
204. T a n а к a J., N a g а к u r a S., J. Chem. Phys., 24, 1274 (1956).
205. Tanaka J., Nagakura S., Kobayshi M., J. Chem. Phys.,
24, 311 (1956).
206. T a n n e n b a u m E., С о f f i n E. M., H a r r i s о n A. J., J. Chem.
Phys., 21, 311 (1956).
207. Turn er D. W., J. Chem. Soc, 1957, 4555; 1959, 30.
208. WadaE., J. Am. Chem. Soc, 78, 4725 (1956).
209. Westphal U., Ber., 70, 2128 (1937).
210. W h e el er О. Н., J. Am. Chem. Soc, 78, 3216 (1956).
211. W i e 1 a n d P., Heusler K., U e b e r w a s s e r W., Wett-
stein A., Helv. Chim. Acta, 41- 78 (1958).
212. Wiesner K., F i g d о r S. К., В a r 11 e 11 M. F.,
Henderson D. R., Can. J. Chem., 30, 608 (1952).
213. Wiesner K., Valenta Z., Aconite-Garrya Alkaloids, im «Fort-
schritte der Chemie organischer Naturstoffe», Bd. XVI, Springer, Vienna,
1958.
214. WclfK, L, HeroldW., Z. physik. Chem., B13, 201 (1931).
215. W о о S. C, Chang S.-T., Trans. Faraday Soc, 41, 157 (1945).
216. W о о d w a r d R. В., J. Am. Chem. Soc, 63, 1123 (1941); 64, 76 (1942),
217. W о о d w a r d R. В., J. Am. Chem. Soc, 64, 72 (1942).
218. Woodward R. В., Angew. Chem., 68, 13 (1956).
219. Woodward R. В., im «Festschrift A. Stolb, Birkhauser, Basle,
1957.
220. Wren J. J., J. Chem. Soc, 1956, 2208.
221. Z e с h m e i s t e r L., P о 1 g a r A., J. Am. Chem. Soc, 65, 1522 (1943),
222. ZechmeisterL., Le Rosen A. L., SchroederW. A., Pol-
gar A., Paul ing L., J. Am. Chem. Soc, 65, 1940 (1943).
223. Zimmermann W., Z. physiol. Chem., 233, 257 (1935).
224. Zimmermann W., Vitamine u. Hormone, 5, 1 (1944).
225. Z о b e 1 С R., D u n с a n A. B. F., J. Am. Chem. Soc, 77, 2611 (1955),

Г лава 3
ПРИМЕНЕНИЕ
ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ *
А. Р. Г. КОУЛ
I. ВВЕДЕНИЕ
Использование методов инфракрасной . спектроскопии при
установлении строения природных органических соединений
является, по необходимости, чисто эмпирическим. Число
возможных типов колебаний большой асимметричной молекулы
настолько велико, что полная математическая обработка
зависимости формы колебаний от молекулярной .структуры в настоящее
время невозможна. Если бы даже и удалось вывести такого рода
зависимость, то весьма сомнительно, чтобы за время, потраченное
на эту работу, была бы получена информация, сравнимая по
объему с той, которую за это же время может дать метод
дифракции рентгеновских лучей. Поэтому единственно
возможным путем является сбор данных по частоте и интенсивности
поглощения чистых соединений известного строения с целью
использовать эту информацию при исследовании новых
соединений.
К счастью, в асимметричных молекулах, содержащих больше
12—15 атомов, некоторые колебания более или менее локализо-
* Из книг, посвященных применению ИК-спектроскопии, которые были
опубликованы после выхода английского издания настоящей книги, можно
рекомендовать следующие:
Наканиси К., Инфракрасные спектры и строение органических
соединений, перев. с англ., Изд. «Мир», 1965; Evans J. С., Infrared
Spectrometry, Anal. Chem., 38, № 5, 311R—316R (1966) (Annual Reviews,
1966); Colt hup N. В., Daly L. H., Wberlly W., Introduction
to Infrared and Raman Spectroscopy, Acad. Press, N. Y., 1964; Rao G. N. R.,
Chemical Applications of Infrared Spectroscopy, Acad. Press, N. Y., 1963;
Szymanski H. A., Theory and Practice of Infrared Spectroscopy, Plenum
Press, N. Y., 1964; Szymanski H. A., Interpreted Infrared Spectra,
v. I, Plenum Press, N. Y., 1964; Szymanski H. A., Infrared Band
Handbook, Plenum Press, N. Y., 1965; Dyer J. R., Applications of Absorption
Spectroscopy of Organic Compounds, Prentice Hall, Englewood Cliffs, N. Y.,
1965; Mathieson D. W. (ed.), Interpretation of Organic Spectra, Acad,
Press, N. Y., 1965; Phillips J. P., Spectra — Structure Correlations,
Acad. Press, N. Y., 1964. —Прим. ред.

II. АППАРАТУРА. СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ 159
ваны в небольших участках молекулы. В особенности это
относится к колебаниям функциональных групп, находящихся в
различных частях скелета молекулы. Так, например, валентные
колебания гидроксильной и карбонильной групп существенно
не зависят от величины и формы остальной части молекулы,
и поскольку колебания этих групп вызывают поглощение в той
части инфракрасного спектра, где не поглощают другие группы,
то из данных спектра сравнительно просто заключить, содержит
ли соединение такого рода заместители или нет. Однако простая
констатация наличия нескольких функциональных групп мало
что говорит о структуре молекулы, и для получения более полной
информации необходимо изучать небольшие отличия в частоте
и интенсивности поглощения определенной функциональной
группы, обусловленные ее окружением.
Наиболее полное описание колебаний различных групп
приведено в книге Беллами [И] и в главе, написанной Джонсом
и Сэндорфи в книге [85]; специальные разделы данной области
рассмотрены в обзорах других авторов [12, 21, 27, 31, 35, 59,
76, 80, 98]. Число статей, содержащих данные по инфракрасным
спектрам, весьма велико, и здесь невозможно рассмотреть все
аспекты темы. В этой главе внимание сконцентрировано почти
исключительно на выполненных в последнее время работах по
изучению молекулярной структуры некоторых типов природных
соединений. Читателю, только начинающему заниматься
инфракрасной спектроскопией, будет полезно наряду с этой главой
прочесть соответствующие разделы монографии Беллами [11],
а также главу Джонса и Сэндорфи в книге [85].
II. АППАРАТУРА. СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ.
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
1. Спектрометры
В настоящее время инфракрасные спектрометры, вполне
пригодные для исследований в области органической химии,
выпускаются промышленностью. В большинстве этих приборов для
дисперсии света используются призмы, хотя недавно появился
ряд работ, в которых рекомендуется применять дифракционные
решетки [29а, 32, 58, 60, 66а, 90, 92, 94, 122]. Дифракционные
решетки, хотя они и значительно дешевле призм, не так удобны
для записи спектров в широком диапазоне длин волн из-за
необходимости устранения перекрывающихся порядков, однако
введение F-центров из галогенидов щелочных металлов [55, 58],
а также различных [29а, 90] фильтров позволяет надеяться на
прогресс в этой области.

160 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Ниже указаны области спектра, в которых можно
использовать различные материалы для призм (частоты, см'1):
Фтористый литий .
Фтористый кальций
Хлористый натрий ,
Бромистый калий
Бромистый цезий .
2000—3800,
1300—3800
650—1300
400-650
250-650
Каждый из перечисленных материалов может быть
использован и при более высокой частоте, чем для него указано, однако
разрешающая способность спектрометра будет в этом случае
ниже, нежели при использовании материала, для которого
рекомендуется соответствующая частота.
По опыту автора, для исследования органических веществ
наиболее пригодна призма из фтористого кальция. Ее несколько
меньшая дисперсия (по сравнению с призмой из фтористого
лития) в области 2000—3800 см-1, где расположены полосы,
отвечающие валентным колебаниям группировок С = С, SH,
СН, NH и ОН, все же вполне достаточна, особенно, если призма
используется в схеме двойного прохождения по Уэлшу [117,
118]. Кроме того, эта призма обеспечивает хорошую дисперсию
в области валентных колебаний С=0 и С=С и деформационных
колебаний метильной и метиленовой групп.
Призма из хлористого натрия, единственная в области 650—
1300 см~х, не вполне пригодна для более высоких частот.
Необходимо ясно себе представлять, что, хотя по данным фирм,
выпускающих приборы, эту призму можно использовать во всей
области 650—3800 см'1, малая дисперсия в области высоких
частот не позволяет измерять частоту полос с точностью,
необходимой для получения максимальной информации из спектра.
Для органических лабораторий наиболее подходящим прибором
является двухлучевой спектрометр. Однако, если при измерении
частоты требуется наивысшая точность, рекомендуется
использовать однолучевой прибор, в котором фон, создаваемый
поглощением атмосферных паров воды, служит внутренним стандартом
в областях валентных колебаний ОН и С=0 и деформационных
колебаний СН. В особенности это относится к поглощению гидр-
оксильной группы (см. стр. 171).
Обычно спектрометры калибруют по частоте путем
сравнения со спектрами газов, измеренными с высокой степенью
точности на приборах с дифракционной решеткой; при этом
необходимо принимать во внимание разницу в разрешающей
способности спектрометров с решеткой и с призмой. Такого рода спектры
подробно рассмотрены в работах Кроуфорда с сотр. [51], Джонса
[73] и Плайлера с сотр. [99а].

II. АППАРАТУРА. СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ 161
2. Способы приготовления образцов
Состояние образца. Инфракрасные спектры связаны с
колебаниями молекул и, следовательно, в некоторой степени зависят
от физического состояния образца. Сложные органические
вещества могут изучаться в разных формах:
1. Очень тонкие слои чистых жидкостей.
2. Твердые пленки, образованные путем охлаждения
расплавов между пластинками из хлористого натрия.
3. Твердые пленки, осаждающиеся из растворов при
испарении растворителя.
4. Пасты, образованные путем растирания с парафиновым
маслом или подобной жидкостью, которая уменьшает отражение
и рассеяние света.
5. Спрессованные пластинки в смеси с бромистым калием
или другим галогенидом щелочного металла [108, 109, 112].
6. Разбавленные растворы в подходящих растворителях.
Можно с уверенностью сказать, что единственная форма
исследуемого соединения, которая дает хорошие результаты, это
разбавленные растворы. Во всех других случаях получению
правильных результатов мешают такие дефекты, как рассеяние
света, межмолекулярное взаимодействие и смещение частоты
вследствие различия в диэлектрической проницаемости или
поляризуемости окружающей среды. Способ приготовления образцов
в виде спрессованных дисков был описан раньше других и в
значительной части работ, в которых использовался этот способ,
обсуждаются его недостатки [5, 53, 74, 93, 105, 111].
Спектры твердых образцов или чистых жидкостей нередко
сильно искажены из-за межмолекулярных водородных связей,
и поэтому часто на основании рассмотрения ИК-спектров [33]
бывает трудно установить присутствие гидроксильной и
карбонильной групп в молекуле. Для соединений, не образующих
водородных связей, было найдено, что частота поглощения определенной
группы изменяется при переходе от одного соединения к другому
намного меньше, если измерения проводить в разбавленных
растворах, а не в твердом состоянии. Это связано с тем, что на
частоты поглощения влияют свойства окружающей среды [4, 10, 13,
13а, 20, 87, 88, 101а,.120]. Поэтому различные соединения,
содержащие определенную группу, лучше исследовать в каком-нибудь
одном растворителе, чем при различной диэлектрической
проницаемости их собственных кристаллов. Конечно, не все
соединения достаточно хорошо растворимы в указанных ниже
растворителях, однако до тех пор, пока спектроскопист не убедится в этом,
он не должен прибегать к «твердым» методам.
11 Заказ 407.

162 Гл- 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Растворители. Растворитель, используемый при исследовании
спектров поглощения в инфракрасной области, должен
удовлетворять нескольким требованиям. Его молекулы должны быть,
небольшими, довольно симметричными, так, чтобы он имел мало
собственных полос поглощения. Температура кипения должна
быть достаточно высокой (>50° С), чтобы уменьшить потери,
от испарения. Он не должен взаимодействовать ни с окошками
кюветы (обычно хлористый натрий или бромистый калий), ни
с материалом, из которого она изготовлена (иногда металл).
Необходимо, чтобы в нем растворялось большое число различных
органических соединений.
Наиболее часто используемыми жидкостями,
удовлетворяющими указанным требованиям, являются: четыреххлористый
углерод, хлороформ и сероуглерод. Хлороформ обладает лучшей
растворяющей способностью, в то время как два других
растворителя более прозрачны в инфракрасной области спектра. С четы-
реххлористым углеродом очень удобно работать в области 1300—
3800 см~х, используя призму из фтористого кальция, а с
сероуглеродом — в области 650—1300 см'1, е призмой из хлористого
натрия. Если недостаточная растворимость образца не позволяет
применить четыреххлористый углерод, то большая часть спектра,
вероятно, может быть измерена в хлороформе. В значительном
интервале частот ИК-области спектра эти растворители позволяют
пользоваться кюветами с толщиной слоя, по крайней мере, 1 см,.
а растворимость большинства соединений в них такова, что спектр
может быть измерен в кюветах с толщиной слоя 1—3 мм.
Для измерений в инфракрасной области спектра из хлороформа
должно быть удалено то небольшое количество спирта, которое
добавляется к нему обычно в качестве стабилизатора. В
небольших масштабах это легко сделать, пропуская хлороформ через,
колонку (высотой 20 см, диаметром 1 см), заполненную силика-
гелем, высушенным в вакууме при 140° С в течение 1 ч. После-
такой обработки хлороформ можно хранить в течение нескольких
дней в темных склянках; последующее окисление может быть
обнаружено по появлению полосы поглощения фосгена при
1810 см'1.
Следует еще раз отметить, что по указанным выше причинам
частота колебания определенной группы может изменяться при
переходе от одного растворителя к другому, и для точного
сравнения как стандартное, так и исследуемое вещества должны
изучаться в одном и том же растворителе.
В пользу применения других растворителей высказывались
Тарпли и Витиело [ИЗ] и Пристейра [101], однако только
немногие из предложенных растворителей имеют преимущества
перед тремя указанными выше.

Ii: АППАРАТУРА. СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ 163
Область пропускания четыреххлористого углерода,
сероуглерода, хлороформа и нуйола (фракции нефти, используемой
для получения паст) показаны на рис. 3. Другие растворители
описаны подробно Джонсом и Сэндорфи [85].
При работе с двухлучевыми приборами используется
компенсирующая кювета с чистым растворителем, установленная на
пути луча сравнения. При этом всегда необходимо знать области
спектра, в которых растворитель имеет интенсивные полосы
РастВо
ритель
Нуйол
СНС13
СНС13
СС14
cs2
Толщина
слоя

растворителя
ММ
0,1
1,0
1,0
1,0
38
Z3
00
3
i
—
-
—
I !
Длина волны, мк
4 5 Б 7 8 9
i l i i i i
Призмы
CaF2
LrF ]
: i
, i
, !
0 ' eZ3 i вш
, 1
2a ^шш \^ш es
i l
3000 2200 1ВВ0 1200
Волновое число, см''
10 12 14
I 1 l
NaCl
И ^ШШ
и ■ ^^тя
— —
еэ
800
Рис. 3. Области пропускания призм, растворителей и
нуйола, используемых для измерения ИК-спектров [31].
Зачернены области полного поглощения, заштрихованы области
частичного поглощения.
•поглощения. В такой полосе интенсивность прошедших лучей
никогда пе будет достаточна для приведения в действие системы
-записи, и хотя будет казаться, что прибор работает правильно,
на самом деле перо будет просто «гулять» цо бумаге.
Кюветы и размер образца. Большинство приборов выпускается
■с большим набором кювет, однако часто бывает необходимо самому
•сконструировать кюветы для определенных целей. Много
полезных указаний на этот счет можно найти в работе Лорда, Макдо-
лальда и Миллера [91]. В попытках исследовать очень малые
-количества вещества «1 мг) был сконструирован ряд микро-
■йювет; типичные примеры приведены у Джонса и Сэндорфи [85.]
•и Коула [35]. Дальнейшее уменьшение необходимого количества
образца может быть достигнуто путем использования
отражающего микроскопа [6]; этот вопрос рассмотрен Вудом [124].
11*

164 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
В весьма полезной книге Брюгеля [24] рассмотрен ряд
практических вопросов и описаны различные выпускаемые
промышленностью приборы.
Запись спектров. Обычно запись инфракрасного спектра
представляет собой кривую, выражающую зависимость процента
пропускания исследуемого образца от длины волны или от частоты.
Некоторые фирмы, выпускающие инфракрасные спектрометры,
стремятся к линейности шкалы длин волн. Для сравнения со
спектрами комбинационного рассеяния и для любых исследований,
использующих энергию излучения (например, сдвиг полос в соль-
ватированных системах или системах с водородными связями),
необходимо знать частоту или волновое число, отвечающее
положению полосы поглощения. Если требуется достичь
максимальной точности и, следовательно, получить максимальное
количество информации о структуре, то необходимо калибровать даже те
приборы, которые записывают спектр в линейной шкале длин
волн.
Использование разбавленных растворов упрощает перевод
результатов измерений, выраженных в процентах пропускания,
в усредненный молярный коэффициент поглощения:
1 , То
е = -сГ1е-Г
где С — молярная концентрация раствора; Ъ — толщина слоя,
см; Т0 ш Т — интенсивности света, прошедшего соответственно
через кювету с растворителем и раствором.
Если необходимо, то для оценки числа поглощающих групп
в молекуле можно вычислить усредненные интегральные
интенсивности полос. Зная разрешающую силу спектрометра, можно
рассчитать истинные коэффициенты поглощения и интенсивности
из усредненных величин, однако в большинстве случаев вполне
достаточны усредненные значения. Способы вычисления
истинных интенсивностей приведены в работах [84, 102]. Подробно
этот вопрос рассмотрен Джонсом и Сэндорфи [85].
Единицы IUPAC. Недавно комиссия по молекулярной
спектроскопии Международного союза чистой и прикладной химии
(IUPAC) рекомендовала новые единицы для характеристики
интенсивности поглощения в инфракрасной области спектра и
выразила надежду, что в дальнейшем все работающие будут
использовать эту систему единиц. Предложены три новые
единицы.
Абсолютная единица. Она определяется следующим
образом:

i. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
165
где Ь — толщина слоя образца, см; п — концентрация (число
молекул в 1 си8); v — частота в сек-1; (/0//)„ — отношение интен-
сивностей падающего и прошедшего света частоты v.
Интегрирование проводится по всей полосе поглощения, если пределы
не оговорены особо. Абсолютная единица имеет размерность
см2 • сек1' • молекула~х.
Вторичная единица. Она применяется при
теоретических исследованиях и определяется уравнением:
где единицы те же, что и в случае абсолютной единицы.
Вторичная единица имеет размерность поперечного сечения, т. е.
си2- молекула-1.
Практическая единица. Используется главным
образом при количественном анализе растворов. Она определяется
следующим образом:
где
Здесь концентрация С выражена в моль/л раствора; Ъ — в см;
v, v, и v2 — в си-1. Величина Е является интегральной по
произвольному пространству, ограниченному выбранными пределами
интегрирования, которые каждый раз специально указываются.
Практическая единица имеет размерность л-молъ~х-см~%. Следует
отметить, что при символе Е всегда должны быть указаны пределы
частоты.
Для полуэмпирических измерений, которыми обычно
пользуются при исследовании органических соединений с помощью
измерений поглощения в инфракрасной области спектра,
наиболее подходящей является практическая единица К\ — т. е.
величина, полученная прямым интегрированием величины е.
Усредненные молярные коэффициенты поглощения,
приведенные в этой главе, измерены при спектральной ширине щели
приблизительно 6 см'1 при '3630 см'1; 5 см'1 — при 3000 см'1;
3 см'1 — при 1600 см'1 и 2 см'1 — при 800 см'1.
III. ПРИМЕНЕНИЕ
1. Общие замечания
Инфракрасные спектры большинства органических
соединений можно разделить на две части. Как было указано ранее,
полосы, соответствующие колебаниям наиболее специфичных

Призмы
-ecu
О
«Sot
I
I
И
tii in
Характеристический
или фингерпринтный участок
36003400 3/00 2900 18001700 /Ш 1200 1000
Волновое число, см'
Рис. 4. ИК-Спектры четырех стереоизомерных З-окси-17-кетостерои-
дов [31].

2. ХАРАКТЕРИСТИКА И СРАВНЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ 167'
замещающих групп, расположены в области наиболее высоких
частот (1300—3800 см*1). Некоторые полосы при более низких
частотах могут быть скоррелированы с наличием специфичных
групп (особенно различных типов С-—Н-групп), однако
большинство полос, расположенных в области 650—1300 см'1, относится
к скелетным колебаниям, которые весьма чувствительны к
малейшим изменениям структуры молекулы. Эта область низких
частот широко используется поэтому при определении
идентичности образцов из различных источников. На рис. 4 представлены
спектры четырех стереоизомерных стероидов. Из приведенных
данных ясно видно, что в то время, как поглощение, вызванное
замещающими группами, а также валентными и
деформационными колебаниями С—Н, почти идентично для всех четырех
соединений, поглощение в области низких частот в каждом
случае различно.
Многие из приведенных в этой главе данных получены при
изучении соединений с циклогексановыми циклами (стероидов,
терпеноидов и т. д.), однако эти данные часто могут быть прило-
жимы также и к соединениям других типов.
2. Характеристика и сравнение соединений
Инфракрасный спектр органического соединения является,
вероятно, одним из наиболее однозначных физических свойств,
однако это не всегда учитывается химиками-органиками. Очень
сложная природа спектра поглощения, а также тот факт, что
каждая полоса характеризуется как частотой, так и
интенсивностью, означают, что ИК-спектр в принципе является гораздо
более подходящим свойством для целей идентификации, чем
такие простые свойства, как температура плавления, показатель
преломления или плотность. Более того, совсем не обязательно
иметь образец известного соединения для сравнения с
неизвестным, как в случае определения точки плавления смешанной пробы,
так как спектры исследуемых веществ легко можно сравнивать
с опубликованными кривыми поглощениями. Особенно ценными
для этой цели являются такие сборники спектров, как атлас
Американского нефтяного института (углеводороды), Джонса
с сотр. (стероиды) [50, 106], атласы Уистлера и Хауса
(моносахариды) [121], Хабли и Леви (наркотики) [69] и Нейса
(алкалоиды) [95]. Очевидно, что в этом списке недостает спектров тер-
пеноидных соединений.
Редакции химических журналов обычно неохотно помещают;
спектры новых соединений только для целей идентификации,,
однако было бы весьма полезно, если бы химики-органики
снимали спектры всех новых соединений в контролируемых условиях

168 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
(желательно в растворе) и в публикациях специально
указывалось бы, что эти спектры можно получить по запросу. Такие
спектры не дают возможности идентифицировать совершенно
неизвестное вещество, но если в результате химических
исследований: определения точки плавления и т. д. удалось с какой-то
долей вероятности указать класс, к коюрому относится новое
■соединение, они оказались бы весьма полезными. Это помогло
7 9
Длина волны, мг
11
13
15
Рис. 5. ИК-Спектр метилового эфира 3-кето-Л*>9 (11)» 16-этиохолатриеновой
кислоты в CS2.
Верхняя кривая соответствует (±)-эфиру (т. пл. 160—162° С), нижняя
кривая соответствует (+)-эфиру (т. пл. 188—190° С) [125].
бы также разрешить сомнения относительно того, не описано ли
данное вещество уже ранее под другим тривиальным
названием.
Оптические изомеры при измерении в растворе дают
идентичные спектры, однако в твердом состоянии иногда проявляют
различия вследствие разницы в кристаллической структуре и т. п.
Исследование ИК-спектров оптических изомеров особенно важно
потому, что серии реакций при синтезе и деструкции приводят
в конечном счете к необходимости сравнивать оптически активный
природный изомер с рацемическим продуктом, которые могут
различаться по температурам плавления [71, 125], как это
показано для эфира 3-кето-Д**9 (11)'16]-этиохолатриеновой кислоты
(рис. 5).

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
169
3. Структурный анализ
Идентификация соединения путем непосредственного сравнения
его спектра со спектром известного вещества возможна, очевидно,
только в том случае, когда спектр этого вещества известен
заранее.
Выводы относительно структуры соединений большей частью
основываются на значениях частот полос поглощения, особенно
в высокочастотной области спектра. Так, например, на спектрах,
приведенных на рис. 4, присутствие гидроксильной и
карбонильной групп довольно очевидно следует из наличия в спектре
полос вблизи 3630 и 1740 си-1 соответственно. Точное измерение
частот этих полос, как это будет указано ниже, свидетельствует
о том, что в двух из этих стероидов гидроксильная группа
находится в экваториальном положении, а в двух других — в
аксиальном, в то время как карбонильная группа в каждом случае
расположена в пятичленном цикле. Полоса вблизи 1410 см'1
свидетельствует о том, что данная молекула имеет СН2-группу по
соседству с карбонильной группой, а две полосы (не полностью
разрешенные), расположенные около 1375—1380 см'1, показывают,
что в молекуле присутствуют две метильные группы. Отсутствие
соответствующих полос поглощения позволяет предположить
отсутствие этиленовых центров. Окисление гидроксильной группы
приводит к кетону со второй карбонильной полосой вблизи
1715 см-1, что указывает на положение этой группы в шестичлен-
ном цикле предположительно у С-3, а одна или две слабые полосы,
расположенные около 1420 см'1 и отвечающие «соседним метиле-
новым группам», помогают это подтвердить. Если известно, что
соединения являются стероидами, то точное знание частоты
наиболее интенсивной полосы в области 1000—1050 см'1 должно
показать, является ли сопряжение колец А и В цис- или
транс-.
Однако, как бы полезна ни была эта информация, по
инфракрасным спектрам нельзя установить, относятся ли эти молекулы,
к классу стероидов, и кроме указаний на ориентацию гидр-
оксильных групп и размеры двух колец мало что можно узнать
о форме скелета молекулы. За исключением некоторых соединений
с прямой цепью (см. стр. 185, 186) это обычно устанавливается
только химическими или рентгеноструктурными методами.
В' табл. 3.1 указаны области, в которых расположены полосы
поглощения большинства простых химических группировок.
Более полная информация об этих и других группах собрана в
корреляционных диаграммах Колтапа [46], а также в книге Беллами
[11] и в обзорной главе Джонса и Сэндорфи [85].
Характеристики некоторых групп будут подробно рассмотрены ниже.

•170 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Таблица 3.1
Положение характеристических полос в ИК-спектрах
Группа
Область частот, см-1
Валентные колебания О—Н:
свободные ОН-группы
группы ОН, участвующие во
внутримолекулярной водородной связи
группы ОН, участвующие в
межмолекулярной водородной связи
группы ОН в хелатных соединениях . .
Валентные колебания N—>Н:
свободные NH-группы
группы NH, участвующие в водородной
связи
^Валентные колебания С—Н:
sC-H
=С-Н
С—СН3
О—СН3
N—СН3 (в ароматических соединениях)
N—СН3 (в алифатических соединениях)
СН2-группы
СН-группы
Валентные колебания S—Н:
свободные SH-группы
Валентные колебания C = N:
несопряженные С = N-группы
сопряженные С = N-группы
Валентные колебания С = С:
CsCH (концевые)
С—СнС—С
С-С=С—С=СН
Валентные колебания С=0:
несипряженные С=0-группы
сопряженные С=0-группы
группы СО в амидах
■Валентные кзлебания С=С:
несопряженные С=С-связи
сопряженные С=С-связи
Деформационные колебания С—Н:
СН2-группы
СН3-группы
Колебания С—О—С в сложных эфирах:
фэрмиаты
ацетаты
бензоаты
3610—3645 (узкая)
3450—3600 (узкая)
3200—3550 (широкая)
2500—3200 (очень широкая)
3300—3500
3070—3350
3280—3340
3000—3100
2872±10; 2962±10
2815—2832
2810—2820
2780—2805
2853±10; 2926±10
2880—2900
2550—2600
2240—2260
2215—2240
2100—2140
2190—2260
2040; 2200
1700—1900
1590-1750
— 1650
1620—1680
1585—1625
1405—1465
1355—1395; 1430—1470
— 1175
1010—1040; —1240
-1275

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ tff,
Продолжение табл. 3.1
Группа
Область частот, см-»
Валентные колебания С—ОН:
вторичные циклические спирты
Неплоские деформационные колебания С—Н
в замещенных этиленовых системах:
—СН=СН2
—СН=СН— (цис)
—СН=СН— {транс)
^>С=СН2
С\ /П
>С=С<
960—1060
905—915; 985—995
650—750
960—970
885—895
790—840
Поглощение О—Н
Свободные гидроксильные группы. Было отмечено, что полоса
около 3630 см~х указывает на присутствие в соединении одной
или нескольких гидроксильных групп. Поскольку эти группы
весьма склонны к образованию водородных связей, что сильно
изменяет характер спектра в этой области, то очевидно, что
надежная информация может быть получена только при
использовании разбавленных растворов в неполярных растворителях.
Растворы в четыреххлористом углероде с концентрацией
приблизительно 0,005 М обычно не содержат межмолекулярных
водородных связей и поэтому рекомендуются для такого рода
измерений.
Исследования циклогексанолов и тритерпеноидных спиртов,
проведенные в лаборатории автора [3, 36, 37, 42], свидетельствуют
о том, что точное измерение частоты валентных колебаний гидр-
оксильной группы в этих классах соединений достаточно для
идентификации ее в качестве первичной, вторичной аксиальной,
вторичной экваториальной, третичной аксиальной или третичной
экваториальной. Положение полос поглощения гидроксильных
групп различных типов по отношению к слабому фоновому
поглощению атмосферной влаги приведено на рис. 6. Вторичные
экваториальные оксигруппы в большинстве соединений, содержащих
циклогексановые кольца, поглощают очень близко к 3629 см'1,
однако полоса поглощения иногда несколько сдвигается в сторону
более низких частот (например, 3623—3625 см~х для гидроксила.
при С-11 в тритерпенах).

|72 гл- 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Первичная,
минимум при 36Ысм'
3600 3650
Вторичная экваториальная,
минимум при 3629 см'1
Вторичная аксиальная,
минимум при 3636см'
3600 3650
Третичная,
минимум при 3613 см'
3600
3650
3650 3600
ВолноВое число, см~'
Рис. 6. ИК-Поглощение гидроксильных групп различного типа.
Каждая верхняя кривая соответствует фоновому поглощению атмосферной влаги.
Ниже приведены характеристические частоты гидроксильных
колебаний в спиртах тритерпенового ряда (растворы в GCh):
Частота, сж-s
Первичная 3640—3641
Вторичная аксиальная 3635—3638
Вторичная экваториальная:
при С-3 3628—3630
при С-11 3623—3625
Третичная 3613—3619
Фенольная 3618
В общем, частота валентных колебаний аксиальной гидр-
оксильной группы несколько выше, чем у соответствующей
экваториальной группы. Это согласуется с хорошо известным
несвязанным 1,3-взаимодействием аксиальных групп. В замещенном

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
173
щиклогексаноле с аксиальной оксигруппои эта группа должна
€ыть так ориентирована у аксиальной связи С—О, чтобы ее
водород был максимально удален от других аксиальных групп (I).
Поскольку валентный угол кислородной связи лишь
ненамного превышает 90°, движению атома кислорода в валентном
колебании ОН в направлении, указанном стрелкой, будет
несколько препятствовать межаксиальное отталкивание, что
приведет к увеличению силовой константы и частоты. В случае
соединения с экваториальным заместителем (II), где гидроксильная
группа может обладать практически любой ориентацией
относительно связи С—О, подобного эффекта не наблюдается.
Такое различие в частотах поглощения гидроксильной группы
используется для определения устойчивой конформации
замещенных циклогексанолов, когда не ясно, какой из заместителей
.занимает термодинамически выгодное экваториальное положение.
Например, вне всякого сомнения, ментол (частота ОН 3628 см'1)
•существует в триэкваториальной конформации III, а совпадение
•частот поглощения гидроксильной группы у изоментола (3627 см'1)
ш ментола показывает, что, как и следовало ожидать, у
изоментола наиболее стабильной является конформация IV:
Г
он
ш rv
Аналогично можно ожидать, что объемистые изопропильная
я метильная группа неоментола (частота ОН 3632 см'1) должны
занимать экваториальные положения, сообщая тем самым окси-
группе аксиальную ориентацию (V).
нсР'4
VI6

174 Гл.. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
На первый взгляд, в случае неоизоментола кажется трудным
определить, является ли наиболее стабильной конформация Via,
где только самая объемистая группа занимает экваториальное
положение, или VI6, где две группы экваториальны. Частота
гидроксильной группы 3632 см'1 (характерная для аксиального
расположения) указывает на то, что молекула существует
преимущественно в форме Via, что согласуется с химическими
доказательствами Элиела [52]. Аналогичные результаты были получены
и в ряду метилциклогексанолов [37]. Другие примеры
использования результатов точных измерений частоты колебаний
гидроксильной группы приведены в работе Коула и др. [42].
Усредненный молярный коэффициент поглощения пика
полосы свободной гидроксильной группы равен приблизительно 60,,
а усредненная интегральная интенсивность — около 0,60 X
X 104 л • моль'1 ■ см'2 [8, 22, 23, 37, 42, 54]. В подходящих случаях
любой из этих параметров может быть использован для
определения числа гидроксильных групп в молекуле. Если молекула!,
содержит больше одной ОН-группы, то удобнее всего пользоваться
интегральной интенсивностью, поскольку молярный коэффициент
поглощения в пике действительно аддитивен только в том
случае, когда группы поглощают только при одной и той же частоте.
Можно, например, ожидать, что спектр метилового эфира;,
Зр,19а-диоксиолеанен-12-овой-28 кислоты (метилового эфира,
сиарезиноловой кислоты, VII)
СООМе
будет содержать неразрешенную полосу поглощения гидроксиль--
ной группы, образованную за счет перекрывания пиков при.
3629 см'1 (экваториальная Зр-оксигруппа) и 3638 см'1
(аксиальная 19а-оксигруппа). Экспериментально найденная частота пика.
составляет 3632 см'1, а высота 95, что можно было бы рассматри^-
вать как указание на наличие меньше чем двух ОН-групп в
молекуле. Однако полуширина полосы составляет 35 см'1, в то время
как в случае одной группы она равна 25—30 см'1, а интегральная
интенсивность равна 1,20 X 104 л • моль'1 • см'2, что как раз
вдвое больше величины, приведенной для единственной окси--
группы.

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
175
Гидроксильные группы, участвующие в образовании
водородных связей. Если гидроксильная группа участвует в образовании
водородной связи, то частота ее валентных колебаний понижается,
а полоса поглощения часто сильно уширяется и становится более
интенсивной. В твердом состоянии и в концентрированных
растворах преобладают межмолекулярные водородные связи, что
усложняет определение структуры. С другой стороны,
внутримолекулярные водородные связи несут весьма ценную
информацию о стереохимии молекулы. Эти два типа водородных связей
легко различить, поскольку поглощение, связанное с
межмолекулярными связями, меняется с изменением концентрации, в то
время как поглощение, связанное с внутримолекулярными
связями, не зависит от концентрации. Кроме того, полоса
поглощения, обусловленная ОН-группами, принимающими участие во
внутримолекулярной водородной связи, претерпевает обычно
меньшее уширение и меньшее смещение по отношению к полосе
свободной ОН-группы, чем полоса поглощения, обусловленная
ОН-группами, участвующими в межмолекулярной связи.
В работе Джонса и др. [82] было продемонстрировано, как
изучение внутримолекулярных водородных связей может помочь
установить положение боковых цепей стероидов. Аналогичные
исследования выполнили Хэнбест и Ловелл [61] и Коул и
Мюллер [40] в риду тритерпеноидных диолов и оксикароонильных
соединений. Если в образовании водородной связи участвует
карбонильная группа, то частота ее валентных колебаний
понижается так же, как и в случае оксигруппы, а если водородная
связь включает метоксильный кислород ацетата, то
карбонильная частота ацетата возрастает. На рис. 7 и 8 показаны области
поглощения гидроксильной и карбонильной групп двух пар
стероизомеров, в каждой из которых один изомер может
образовывать водородную связь, а другой нет. Данные по
использованию подобного рода измерений для выяснения строения
неизвестных соединений суммированы в работе Коула и Мюллера [40].
На рис. 7 и 8 приведены также характеристические частоты и
интенсивности поглощения, обусловленного свободными гидр-
оксильными и карбонильной группами.
Кун провел тщательное исследование циклогександиолов
[89] и показал, что понижение частоты поглощения
гидроксильной группы является надежной мерой легкости образования
внутренней водородной связи. Это понижение тесно связано
с расстоянием между гидроксильными группами и возможностью
принятия молекулой такой конформации (за счет вращения
вокруг ординарных связей), при которой осуществляется
максимальное сближение оксигрупп. Коул и Джеффрис [36] и Коул
я Мюллер [41] использовали этот метод для определения наиболее

I
"5 I
r
BO
**0
20
" H
3629
i i
.—
3550
i
120
too
80
60
40
i
354,1
А носн2 I
/ \ OH
: / \
1 1
3650
3600
3600 3550 3500 3650
Волновое число, см~1
Рис. 7. Влияние внутримолекулярной водородной связи на ИК-спектр
оксисоединений.
3650
3600
1700
3550 3500 1750
Волновое число, см~'
Рис. 8. Влияние внутримолекулярной водородной связи на ИК-спектр
оксикарбонильных соединений.

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
177
стабильных конформаций в ряду замещенных циклогександио-
лов, в которых группы разного размера конкурируют за
экваториальное положение.
Были изучены ИК-спектры ряда 1-замещенных транс-цшкао-
гександиолов-1,2, а именно: 1-метил- (VIII), 1-этил- (IX, 1Ха)
и 1-изопропил- (X):
vrrr
Из спектра первого соединения (свободный третичный гидр-
оксил, 3618 см'1; связанная гидроксильная группа, 3597 см'1)
% 120
I
80
W
•$ 120-
I
Г 80
40
н
\
£S^
j^C
л
;о-н
он Ч 1
он
он
он
он _,
он
3650 3S00 3550 3650 3600 3550 3650 3600 3550
Волновое число, см'1
Рис. 9. ИК-спектры циклогексан-трямс-диолов-1,2 в области валентных
колебаний О—Н.
(рис. 9) видно, что две экваториальные гидроксильные группы,
стабилизованные водородной связью, удерживают метильную
12 Заказ 407.

178 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
группу в аксиальном положении. Этильная группа достаточно
велика для того, чтобы второе соединение существовало в виде
смеси двух конформеров. В то же время изопропильная группа
вынуждает обе гидроксильные группы занять аксиальные
положения, где они располагаются слишком далеко друг от друга
и не могут образовать водородную связь. Поэтому в спектре
третьего соединения наблюдается только полоса 3625 см1',
характерная для свободных гидроксильных групп (вторичная и
третичная аксиальные группы не разрешены).
На рис. 9 приведены также спектры аналогичного ряда
игракс-диолов, родственных ментолу (нижний ряд). Спектры этой
серии показывают, что, когда метильная и изопропильная группы
действуют совместно, они способны удержать обе гидроксильные
группы в аксиальной конформации и тем самым предотвратить
образование водородной связи. Если же метильная группа также
аксиальна, то для части молекул уже имеется тенденция к
обращению в конформацию, в которой изопропильная группа
становится аксиальной.
Образование внутримолекулярной водородной связи,
включающей кислород простого эфира, было описано Берчем, Кларк-
Льюисом и Робертсоном [16], которые, используя данные
инфракрасных спектров, определили преимущественные
конформации тетраметиловых эфиров (-(-)-катехина XI и (—)-эпикате-
хина XII:
XI XII
В спектрах этих соединений отсутствует полоса поглощения
в области 3630 см'1, соответствующая свободной гидроксильной
группе, но имеются полосы при 3594 см'1 и 3587 см'1 (для
соединений XI и XII соответственно). Несколько более высокая
частота полосы поглощения катехина соответствует несколько более
слабой связи и может свидетельствовать о стремлении к конфор-
мационной инверсии гетероциклического кольца, поскольку при
отсутствии водородной связи арильный заместитель, вероятно,
занимал бы экваториальное положение.

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
179
Берфорд, Хьюгилл и Джеффрис [26] изучали образование
водородных связей у 3-аминоциклогексанолов. На основании
полученных ими результатов, которые согласуются с данными
других авторов [15], был сделан вывод, что внутримолекулярная
водородная связь направлена к более основному атому азота,
а понижение частоты поглощения гидроксильной группы
намного больше (170 см'1), чем в ряду циклогександиолов. Эти
измерения оказались также полезными при установлении
соотношения между различными конформациями в равновесной смеси.
Поглощение N—Н
Полоса поглощения, обусловленная валентными колебаниями
N—Н обнаруживается в области 3300—3500 смг1, причем так же,
как и в случае гидроксильной группы, частота понижается,
если группа принимает участие в образовании водородной связи.
Основные характеристики полосы поглощения группы N—Н
рассмотрены в работе Джонса иСэндорфи [85]; отметим здесь
некоторые результаты, полученные в более позднее время.
Орвилл-Томас, Парсонс и Огден [96] получили точные
значения частот антисимметричных (vj и симметричных (vc)
колебаний группы NHa ряда первичных аминов. Найденные величины
приведены ниже (растворы в СС14):
V , СМ'1 V , СМ-1
а с
Метиламин 3398 3344
и-Пропиламин 3390 3322
Изопропиламин 3383 3319
к-Бутиламин 3387 3324
Анилин 3481 3394
а-Нафтиламин 3472 3390
Р-Нафтиламин 3475 3390
Эти данные ясно показывают, что за исключением метиламина
первичные алифатические амины в разбавленных растворах
поглощают при 3387 ± 5 и 3322 ± 5 см'1. Первичные
ароматические амины поглощают при более высоких частотах (3476 ± 5
и 3391 ± 5 см'1), и это различие в частоте объясняется различием
в конфигурации валентных связей азота.
Беллами и Вильяме [14] установили, что две частоты
валентных колебаний N—Н в первичных аминах связаны следующим
эмпирическим уравнением:
vc = 345,5 + 0,876va.
Это уравнение успешно применяется при идентификации
различного рода молекулярных ассоциатов.
12*

180 Гл- 3- ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Поглощение С—Н
Почти во всех органических соединениях содержатся
С—Н-группы, и полосы поглощения, вызванные разными типами
колебаний этой группы, расположены в различных областях
инфракрасного спектра.
Валентные колебания ответственны за поглощение в области
2700—3300 см'1, деформационные колебания метильных и мети-
леновых групп — за поглощение вблизи 1350—1475 см'1,
веерные и маятниковые колебания метиленовых цепей —
соответственно за поглощение в области 1100—1400 см'1 и вблизи 720 см'1,
деформационные колебания С—Н в этиленовых связях различной
степени замещения — за поглощение в области 690—1000 см'1.
Валентные колебания. Область сравнительно интенсивного
поглощения вблизи 2900 см'1 состоит из ряда перекрывающихся
полос, которые могут быть приписаны симметричным и
асимметричным колебаниям метильных и метиленовых групп. Однако
для определения структуры важны только некоторые пики или
плечи, расположенные вблизи основной полосы, — в сторону
более высоких частот сдвинуты полосы, соответствующие
ацетиленовым, этиленовым, ароматическим, циклопропильным и
эпоксидным С—Н-связям, а в сторону более низких — полосы,
вызванные присутствием метоксильных, N-метильных и
альдегидных групп.
Полосу валентных колебаний С—Н для производных
ацетилена вблизи 3310 см'1 с усредненным молярным коэффициентом
поглощения порядка 150 обнаружить очень легко — она
расположена в области, в которой помимо нее может наблюдаться
только поглощение NH. Пример подобной полосы,
заимствованный из работы Джонса и сотр. [83], приведен на рис. 10.
Частота и интенсивность поглощения, обусловленного
этиленовыми связями С—Н, весьма чувствительны к окружению
ненасыщенного центра. Возможно, что наиболее характерным
является пик вблизи 3070 см'1, соответствующий винилиденовой
группе ОС=СН2), который четко отделен от основной полосы
поглощения групп СН3 и СН2. Валентные колебания С—Н в
других типах дизамещенных и в тризамещенных этиленовых связях
характеризуются более низкими частотами [17, 44, 64, 65, 70,
83]; соответствующие полосы поглощения иногда маскируются
в спектре краем основной полосы С—Н, особенно если молекула
содержит более двух или трех метильных групп. На стр. 193
приведена дополнительная информация об обнаружении
этиленовых центров. Частота поглощения этиленовых С—Н-связей
имеет тенденцию к повышению, если связь напряжена, как,
например, в случае циклопентенового кольца. Ij,l

Cb*
I
s
80
20-
он уП
^Г)
r
_ AcO^4-"
^Л-с^сн
V
Ш E
I
—
-
J\
1
ш\
r iP^r p—i—r i i г
60-
uo-
ЗБ00 3400 3200 3000 2800
Волновое число, см
,-i
Рис. 10. ИК-Спектр в области валентных
колебаний О—Н и С—Н [31].
ЗЮО 3000 2900 2800
Вол но Вое число, см''
Рис. 11. ИК-Спектр шшлолауденола в области
валентных колебаний С—Н.

182 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Полоса вблизи 3040—3055 см'1 характерна для СН2-грушш
в трехчленном цикле [34, 86, 110, 123]. На рис. 11 показана
эта область спектра циклолауденола [66]. Полосы поглощения,
вызванные винилиденовой группой (3071 см'1) и циклопропано-
вым кольцом (3040 см'1), четко разрешены. Было предложено
[49, 110] определять наличие циклопропанового кольца также
по поглощению вблизи 1000 см'1, однако в случае сложных
молекул следует проявлять осторожность при такого рода
заключениях [34, 123].
Описанное Хэнбестом и др. [62] поглощение эпоксидов типа
XIII и XIV вблизи 3000 см'1 напоминает поглощение, вызванное
С—Н-связью производных циклопропана. Идентификация
окисей обычно основывается на поглощении метинной группы; для
больших молекул, таких как, например, стероидные, есть
опасность, что эта полоса будет замаскирована поглощением
метальных и метиленовых групп. Если эпоксидное кольцо содержит
метиленовую группу (например, соединение XV), то ее
поглощение вблизи 3045—3050 см'1 аналогично описанному выше
поглощению в производных циклопропана, а напряжение в цикле
(XVI, XVII) повышает частоту поглощения метинной группы
примерно до 3040 см'1 (ср. соединения XIII и XIV). Корреляция
частот, проведенная Хэнбестом и др. [62], выглядит следующим
образом:
хга xiv
Кч/Л—зооос*-1 -r^HVA ^r^H>T^7S
Nj-< 3050СЖ1 ~~^--^н/^--/ "~~"^Н^
XV XVI XVII
На рис. 12 спектр соединения XIV сопоставлен со спектром
исходного углеводорода; ясно выделяется характерное
поглощение при 2999 см'1.
В ИК-спектрах ароматических соединений имеется целый
ряд пиков в области 3000—3100 см'1, которые могут оказаться
серьезной помехой при открытии этиленовых, циклопропильных
или эпоксидных группировок в этой части спектра. В частности,
эфиры бензойной кислоты поглощают около 3066—3071 см'1.

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
183
В сторону низких частот от основной полосы валентных
колебаний С—Н расположена полоса в области 2815—2832 см"1,
характерная для мет-
оксильных групп. Хэнбест
и др. [63] детально
исследовали эту область и
установили, что эта полоса
пригодна для
обнаружения метоксильных групп
даже в стероидах, где
отношение групп О—СН3,
к группам СН2 и С—СН3
довольно мало. Важно,
что поглощение на этом
участке спектра не
вызывается, помимо метоксиль-
ной группы, ни С-метиль-
ными, ни этоксильными
группами. В качестве
примера на рис. 13 приведена
область поглощения С—Н
в спектрах трех
соединений: 1) соединения, не содержащего метильных групп; 2)
соединения, содержащего группу С—СН3; 3) соединения, содержащего
2850
2950 2850 3050 2950
а б
Волновое число, см '
ИК-Поглощение эпоксидной
группы при 2999 см-1 [62 [:
а — кривая поглощения 1,2-эпоксициклогек-
сана; б — кривая поглощения циклогексана.
3050
Рис. 12.
80
50
Ж
1 ьо
щ
щ
<\3
А
с;
20
п
-
-
" 3000
2930
I
2908
\ 2853
Л
1 1
1 1 /
1 \J
1 1
i
2900
а
^2926
1 \2905 ,„г„
2950 \ .2852
1 \ 1]
1 1 /
1 \ /
1 \J
I \
J ^
2973)
i
3000 2900 3000
б
Волновсн
» число, см~
t
г.2933
\ 2854
\2908Г\
/ \J у9'5
i
2900
6
Рис. 13. ИК-Поглощение метоксильной группы при 2815 си-1
[63]:
а — кривая поглощения циклогексана, б — метилциклогексана, в —
метоксищиклогексана.

184 гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
группу О—СН3. Полоса при 2815 см'1 характерна для метоксиль-
ной группы. По этой полосе поглощения Мэрион и Эдварс [85]
устанавливали наличие метоксильных групп в алкалоидах.
Другую характерную для метоксильной группы полосу вблизи
1100 см'1 описал Пэйдж [97] в работе, посвященной изучению
метоксистероидов (см. также стр. 198).
Хилл и Микинс [67] изучали поглощение N-метильных групп
в большом числе различных соединений. Они нашли, что если
группа N—СН3 находится в ароматической системе или
присоединена к ней, то она поглощает в узкой области спектра 2810—
2820 см'1, в то время как эта же группа в алифатической или
неароматической гетероциклической системе вызывает
поглощение при 2780—2805 см'1. Группа N(CH3)2, если она
присоединена непосредственно к ароматической системе, поглощает
вблизи 2800 еж-1; если же группа N(CH3)2 не находится в
ароматической системе, то она обладает двумя специфическими
полосами: одной — в области 2810—2825 см'1, и другой — между
2765 и 2775 см'1.
Последняя полоса, имеющая усредненный молярный
коэффициент поглощения порядка 100—200, позволяет сравнительно
легко обнаружить группу N(CH3)2 даже в таких больших
молекулах, как стероиды.
Слабая полоса в области 2695—2720 см'1 приписывается
валентным колебаниям С—Н альдегидных групп [99, 100] и
является полезной для их идентификации, в том случае, если
молекула содержит другие карбонильные функции (см. также
табл. 3.6).
Деформационные колебания. Полосы валентных колебаний
С-метильных и метиленовых групп, как указывалось выше,
сильно перекрываются. Частоты же их деформационных
колебаний различны, и соответствующие полосы, расположенные вблизи
1375 см'1 и 1450 см'1, легко отличимы. Различия в молекулярном
окружении вызывают небольшие различия в частотах
деформационных колебаний этих групп. Изучение большого числа
стероидных соединений нормального изотопного состава [77] и
избирательно дейтерированных соединений [78] позволило приписать
отдельные полосы специфическим группам СН2 и СН3.
Результаты исследования ИК-спектров стероидов приведены в работах
[31, 35]; сходная (но не идентичная) информация была получена
в последнее время и при исследовании тритерпеноидов [43—45].
Некоторые из этих результатов вместе с данными по поглощению
карбонильных групп и этиленовых двойных связей суммированы
в табл. 3.2, 3.3 и 3.5. Данные по деформационным колебаниям
связей С—Н в этиленовых группировках приведены ниже
(см. табл. 3. 4).

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
185
Поглощение ацетиленовой группировки
О характерной полосе валентных колебаний С—Н
ацетиленовой группировки, расположенной вблизи 3310 см'1, уже
упоминалось (см. стр. 180). Поглощение, вызванное валентными
колебаниями самой тройной связи, характеризуется сравнительно
слабой интенсивностью, но расположено в такой области (2000—
2200 см'1), где никакая или почти никакая другая группа не
поглощает [127, 128]. Концевая тройная связь характеризуется
полосой, расположенной вблизи 2100 см'1, полоса поглощения
дизамещенной ацетиленовой группировки располагается вблизи
2200 см'1. Сопряженные ацетилены были исследованы в работах
[29] и [2]. Валентные колебания тройной связи в^системе
—(CsC)^-COOR (R=H или Me),
т. е. при ее сопряжении с карбоксильной или сложноэфирной
группой, характеризуются [2] : при п = 1 полосой средней
интенсивности при 2235—2260 см'1; при п = 2 или п == 3 сильной
полосой или полосами при 2200—2270 см'1.
Алленовая система —СН=С=СН—, близко напоминающая
систему с сопряженными ацетиленовыми связями, вызывает
появление полосы средней интенсивности вблизи 1950 см'1 [126].
Природные ацетиленовые соединения [18, 25, 119] подробно
исследовались, главным образом, с помощью спектров в
ультрафиолетовой области. Тем не менее можно привести несколько
примеров, когда структура соединений этого класса была
установлена, в основном, при помощи ИК-спектроскопии.
Нестойкий антибиотик микомицин (см. также стр. 115)
С12Н9СООН изучался Селмером и Соломонсом [29], которые
обнаружили в его спектре полосы поглощения 3280, 2040 и
2200 см'1 и приписали их концевой ацетиленовой и дизамещенной
ацетиленовой группам. Эти результаты вместе с данными по
УФ-поглощению указывали на то, что две тройные связи
находятся в сопряжении; таким образом была установлена структура
НС=С-С=С-С8Н8СООН.
Ярко выраженная полоса поглощения вблизи 1930 см'1
указывала, что в молекуле имеется алленовая группировка, а
легкая щелочная изомеризация микомицина в изомикомицин,
содержащий три сопряженные ацетиленовые связи [29], позволила
поместить алленовую группу рядом с ацетиленовыми связями:
НС = С—С = С-СН=-С=СН-С5Н6-СООН
В микомицине имеется также диеновая группировка с
сопряженными двойными связями —СН=СН—СН = СН— в цис-транс-
стереоконфигурации, которая характеризуется двумя полосами
средней интенсивности при 948 и 982 см'1, вызванными непло-

186 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
скими колебаниями С—Н. Карбонильная частота метилового
эфира равна 1733 см'1 (в растворе СС14), что свидетельствует
об отсутствии сопряжения между карбонильной группой и
кратными связями, и, следовательно, остающаяся СН2-группа должна
ыюо зооо гооо tsoo woo
Волновое число,см'1
Рис. 14. ИК-Спектр немотина, полиацетилена из низших грибов [25].
быть помещена между карбоксилом и диеновой системой с
сопряженными двойными связями. В результате получается следующая
полная структура антибиотика:
нс-с-с-с—сн=с=сн—сн=сн—сн=сн-
-сн2-соон
Предполагается, что микомицин имеет З-транс-Б-цис-копфш-
гурацию, хотя возможна и З-цис-5-транс-фотрма.
Вторым примером из этой области может служить немотин
[25], инфракрасный спектр которого представлен на рис. 14.
Полное установление структуры этого соединения было
проведено на основании изучения ИК-спектра с привлечением данных
по УФ-поглощению, а также результатов по гидрированию.
Карбонильное поглощение
Все карбонильные соединения характеризуются сильным
поглощением в области 1590—1900 см'1; более точное положение
полос поглощения для приблизительно 250 типов карбонильных
соединений приведено в главе Джонса и Сэндорфи в книге [85].
До настоящего времени информация о структуре органических
соединений, полученная при исследовании этого участка спектра,
превышает информацию, полученную при изучении поглощения
во всех остальных областях спектра, вместе взятых. Внутри
определенных классов соединений частоты поглощения карбонильной
группы сохраняют поразительное постоянство и специфичность

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
187
для структур определенного типа. Часто, исходя только из
данных, полученных в результате измерений в инфракрасной области,
удается установить тип углеродного скелета (линейный или
циклический) молекулы, содержащей карбонильную группу, и
выяснить отношение этой карбонильной группы к
расположенным по соседству с ней другим ненасыщенным группировкам.
Для получения наиболее достоверных результатов при изучении
строения неизвестных соединений должны быть измерены
стандартные частоты для соединений того же типа с известным
строением, причем оба соединения, известное и неизвестное, должны
изучаться в одном и том же растворителе. Частоты поглощения
карбонильной группы могут быть измерены с точностью более
чем 1 см"1 при использовании призм из фтористого кальция или
дифракционных решеток; при отсутствии каких-либо
возмущающих влияний каждая отдельная карбонильная группа
поглощает обычно в интервале менее чем 5 см'1.
Это постоянство хорошо видно на примере кетостероидов,
для которых Джонс и Херлинг [80] привели 130
характеристических частот поглощения карбонильной группы. Многие детали
ИК-спектров стероидов обсуждаются в работах Джонса и Добри-
нера [79] и Коула [31, 35].
Сходные данные были собраны [39, 43, 45] для пента- и тетра-
циклических тритерпеноидных соединений ряда олеанана XVIII,
урсана XIX, лупана XX и ланостана XXI.

188 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Хотя эти данные в общем аналогичны тем, которые были
получены для стероидов, однако имеются некоторые различия в
частотах поглощения карбонильных групп, расположенных в
эквивалентных местах разных циклических систем. Эти незначительные
различия могут быть приписаны пространственному и
индуктивному эффектам большего числа метильных групп в тритерпено-
идах, чем в стероидах. Частоты колебаний карбонильных групп
в тритерпеноидах приведены в табл. 3.2 и 3.3.
Таблица 3.2
Характеристические частоты карбонильных соединений
ряда пентациклических тритерпеноидов [43, 44]
Тип карбонильного
соединения
Частоты, см~
С=0
(ССЦ)
с=о
(СНСЬ)
(ССЦ или
СНСЬ)
соседняя СН2
(ССЦ)
■у-Лактон
А-Трис-норкетон-3 . . .
Ацетат
Альдегид
Метиловый эфир
(сложный эфир)
Формиат
Бензоат
Кетон-19 (в ряду оле-
анана)
Кетон-20 (в ряду 30-нор-
лупана)
Кетон-3
Кетон-11
Кетон-12
Карбоксипроизводные
Сопряженный альдегид
д13(Ш_ди0Н-12,19
(в ряду олеанана) . . .
Д13П8)_КеТОН-19
(в ряду олеанана) . . .
Д12-Кетон-11
Д12>18-Кетон-11 ....
1772—1775
1740
1732—1737
1732
1723—1733
1723—1726
1717—1720
1712
1712
1706—1709
1706—1707
1698-1703
1742—1745
1687—1696
1696
1709
1692
1689
1665—1666
1663
1751—1756
1717-1725
1714—1725
1714
1707—1708
1700
1698—1700
1703
1692—1696
1731—1747
1693—1700
1689—1691
1684
1649—1656
1649
1413
1433-1435
1354*
1427—1431
1430
1419—1422
1617—1С18
1622
1618—1626
* Поглощение СН3 в группе —СОСНз
Из этих данных можно заметить, что используемый в
качестве растворителя хлороформ понижает частоту поглощения
карбонильной группы по сравнению с СС14. Растворы в сероуглероде
дают приблизительно те же величины, что и в СС14.

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
189
Таблица 3.3
Характеристические частоты карбонильных соединений ряда
тетрациклических тритерпеноидов [45]
Тип карбонильного
соединения
Кетон-3
Д8-Дион-3,7
Кетон-11
Дион-7,11
Трнон-3,7,11
А-Норкетон-3
20,27-Окта-кис-
норкетон-17
Д5-Кетон-7
Д8-Кетон-7
Д8-Кетон-11
Д8-Дион-7,11
Д5-8-Дион-7,11
Д5>8-Трион-7,11,12
д5,8,и_Кетон-7
Д3.5.8-Трион-7,11,
12 (изо-)
Д^-Альдегнд-гб
Частоты, см~1
С=0
(ССЦ)
1708
1713—1715
1703—1706
1705—1708
1711
1741
1747
1667-1668
1665—1670
1657
1684—1690
1676—1677
1654, 1673
1737—1740
1684—1686
1650—1656
1647
1645, 1682,
1735
1692
с=о
(СНСЬ)
1697—1700
1705
1703
1703
1703
1663
1653-1660
1646
1673
1648, 1668
1732—1736
1681—1682
1646—1650
1681
С=С
(СС14 или
СНСЬ)
1583—1585
1584
1620—1623
1615—1622
1615
1631
1645—1650
СН2,
соседняя с С=0
(СС14)
1426—1427
1426—1427
1432-1433
1431—1433
1430
1407
1411—1412
1433
1417—1420
1418
1426
СНг,
соседняя с С=С
(CCU)
1425—1427
1428
1420
По данным этих таблиц можно также проследить хорошо
известное понижение частоты поглощения карбонильной группы,
сопряженной с этиленовыми центрами.
Особый интерес в табл. 3.3 представляют частоты поглощения
сопряженных кетонов, полученных при окислении групп,
окружающих Д8-этиленовый центр в ланостерине. Эти соединения
играли главную роль в первых работах по определении
структуры тетрациклических тритерпеноидов и были тогда
охарактеризованы ультрафиолетовыми спектрами поглощения (см. [72]).
Общий вид инфракрасных спектров поглощения таких систем
приведен на рис. 15. Эти спектры могут представлять интерес
при дальнейших исследованиях в данной области.
Количественное измерение интенсивностей полос поглощения
карбонильных групп [84, 85, 102] может оказаться очень
полезным при определении числа и типа карбонильных групп в новых
веществах. Этот раздел заслуживает гораздо большего внимания
со стороны спектроскопистов-органиков, чем это имеет место
до сих пор.

о;
I
I
I
800
400
200
AC О
165U
{Дцетат),?--,
mi '°'^
Q R
1620
1800 1700 WOO
1800 1700 1600
1800 1700 7600
3
800
600
| WO
1200
I
104-7
1615
1800 1700 1600 1800 1700
Волновое число, см''
1600
Рис. 15. ИК-Поглощение сопряженных кетонных систем в ряду тетрациклп-
ческих тритерпеноидов.

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
191
Некоторые частоты «соседних метиленовых групп», которые
могут дать ценную информацию о карбонильных группах, также
включены в табл. 3.2 и 3.3, а для случая сопряженных кетонов
даны также частоты валентных колебаний двойной этиленовой
связи. Область деформационных колебаний метальных и
метиленовых групп ряда кетотритерпеноидов приведена на рис. 16,
частота важного пика, вызванного соседней группой, подчеркнута.
Соединение а не имеет по соседству с карбонильной, группой
ни одной метиленовой группы, тогда как в соединениях б ж в —
типичных шестичленных циклических кетонах (частоты
карбонильных грунп в СС14 соответственно 1708 и 1700 см'1) — мети-
леновые группы при С-2 и С-11 поглощают при заметно
различающихся частотах. В ИК-спектре соединения г имеется полоса
поглощения при 1433 см'1, обусловленная присутствием мет-
оксикарбонильной группы, которая может мешать измерениям
в этой области, однако из спектра соединения д следует, что
эта полоса не препятствует обнаружению пятичленного
циклического кетона по характерному поглощению соседней
метиленовой группы при 1413 см'1. Это очень важное заключение,
поскольку полосы поглощения карбонильных групп соединения д
1740 и 1730 см'1 для кетона и сложного эфира соответственно
едва разрешены, а в ряде подобных соединений или в случае
присутствия добавочной ацетатной группы (С=0 — 1735 см'1)
они вообще не могут быть разрешены. Ацетаты не влияют на
область поглощения соседних метиленовых групп. Спектр
соединения е содержит полосу при 1354 см'1, весьма характерную для
ацетильной группы (СН3СО—), частота карбонильной группы
которой (1712 см'1) неотличима от частоты многих шестичленных
циклических кетонов.
Измерения интенсивности полос деформационных колебаний
метиленовых групп использовались для определения числа
метиленовых групп, расположенных рядом с карбонильной группой
пятичленного цикла в соединении XXII, родственном ланостерину
[7], и в соединении XXIII, производном филлокладена [19].
АсСХ
с н.,
XXIII

1500 mo 1W 1350 1500 МО 1400 1350 1500 МО U00 135~0
Волновое число, см'1

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ 193
Бартон, Варнхоф и Пэйдж [9] использовали количественные
измерения интенсивности полос поглощения, вызванного
деформационными колебаниями метильных групп, для установления
положения атомов дейтерия в соединениях, полученных из цикло-
артенола при раскрытии трехчленного цикла хлористым
дейтерием.
Одно полезное практическое замечание: если необходимо
этерифицировать оксигруппу перед проведением реакции или
для облегчения хроматографирования и если в дальнейшем
предполагается измерять инфракрасные спектры продуктов, то
предпочтительнее получать соответствующие ацетильные производные
(С=0 —1735 см'1) для соединений, содержащих карбонильные
группы в шестичленных циклах, и бензоильные производные
(С=0 —1718 см'1) для соединений с карбонильными группами
в пятичленных циклах. Таким путем можно свести к минимуму
наложение поглощения карбонильной группы сложного эфира
на поглощение изучаемой карбонильной группы.
Поглощение С=С (этиленовой связи)
Этиленовые центры можно обнаружить по поглощению в
четырех областях инфракрасного спектра: 1) область 3000—3100 см'1—
частоты рассмотренных выше (см. стр. 180) валентных колебаний
С—Н; 2) область 1585—1680 см'1 — поглощение, вызванное
валентными колебаниями самой двойной связи; 3) область 680—
1000 см'1 — частоты неплоских деформационных колебаний С—Н;
4) участок спектра вблизи 1435 см'1 — поглощение соседней
метиленовой группы.
Интенсивность полосы поглощения, соответствующей
валентным колебаниям С=С, обычно невелика; сама полоса
расположена в области довольно интенсивного поглощения атмосферных
водяных паров. По этой причине для исследования этиленовых
центров лучше пользоваться двухлучевым спектрофотометром,
но и однолучевой прибор позволяет обнаружить даже весьма
слабые полосы при условии, если до или после измерения
записывать кривую поглощения фона. Частота поглощения зависит
от положения ненасыщенной группы в молекуле, и поэтому
характеристические частоты можно приводить только для соединений
точно установленного строения.
Рис. 16. ИК-Спектры, показывающие поглощение метильных п метилено-
вых групп, соседних с карбонильной группой, в соединениях ряда пента-
циклических кетотритерпеноидов:
а — урсен-12-она-11; б — филлантона-3; в — Зр-оксиолеанона-12; г — метилового эфира
Зр-оксиурсен-12-овой-28 кислоты (метилурсолата); 9 — метилового эфира А-трис-нор-
лупанон-З-овой-28 кислоты; е — Зр-окси-30-норлупанона-20 [43].
13 Заказ 407.

194 Гл.'3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Таблица 3.4
Характеристические частоты двойных С=С
(этиленовых) связей в стероидах [17, 65, 68» 75, 79, 80, 83,11 6
Положение
С=С
Частоты, см~1
С=С,
валентные колебания
(СНСЬ)
С = С-Н,
валентные колебания
(СС14)
С-Н,
деформационные
колебания
(GS.)
Изолированные двойные связи
Д1
Д2
Дз
Д*
Д5
Дв
Д'
Д8
Д8(14)
Д9С11)
ДИ
Д14
Д18
Д22
1644
1653—1657
1647
1657
1667—1672
1633—1639
1664—1666
Не набл.
Не набл.
1643—1648
1620—1628
1646—1648
1621—1630
1664—1666
2995—3021
3034
3015
3040
3030
3000—3017
3013—3040
Не набл.
Не набл.
3042
3033—3050
3055
Не набл.
Не набл.
700—754
664—774
671—773
810
799—803
812—814
830—840
704—772
827, 847
Не набл. *
Не набл. *
827, 852
703—839
797, 807, 825
Не набл.
970—974
Сопряженные двойные с в язи [83]
Д3,5
3-эфирД3-5
(сложный
эфир)
Д1-Кетон-3
Д*-Кетон-3
Д9Ш)-Ке-
тон-12
Д15-Кетон-17
ДМ-Ке-
тон-20
Д!.4-Ке-
тон-3
Д*."-Ке-
тон-3
Д3.3-Ке-
тон-7
1578, 1618
1639, 1670—1671
1604, 1609
1615—1619
1607
1587
1588—1592
1603—1606, 1621
1587, 1616—1619
1598, 1627
* Соседняя группа СН2 поглощает при 1436—1438 см~1.

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
195
В табл. 3.4 и 3.5 приведены частоты для двойных связей в
стероидах и терпеноидах, а также данные, характеризующие
поглощение в других областях спектра.
Таблица 3.5
Характеристические частоты двойных С=С
(этиленовых) связей в тритерпеноидах
(в скобках приведены величины молярного коэффициента поглощения пика)
Положение
С=С
Частоты, см~1
С=С,
валентные
колебания
(ССЦ)
с=с-н,
валентные
колебания
(ССЦ)
с-н,
деформационные
колебания
(CS2)
Соседняя
СНг-грувпа
(ССЦ)
Пентациклические тритерпеноиды [44]
Д12
Д2
Д18
ДЯШ)
Д20(29)
Д13С18)
Д"
Д12Д8
Д9(11),12
Д11,13(18)
Л?
Д8
Д9(11)
Д24
Д25
Д7,9(11)
1650—1667
(15-20)
1659—1661
(20)
1645—1661
(8-10)
1660
1640—1642
(55-70)
Не набл.
Не набл.
1650
1635
1621—1627
Гетр аци к ли
1662
Не набл.
—
1673(15)
.—
1629
3023—3030 *
3000—3010*
3028—3030 *
—
3070—3072
(35—45)
Не набл.
Не набл.
—
3037
—
ческие три
3030
Не набл.
3053
—
3071
3028—3030 (45)
804 (30), 818 (25)
828 (30)
729
Переменная
819(40)
883(195)
Не набл.
Не набл.
808, 819, 834
Переменная
808 (12), 816(10)
терпеноиды
822
Не набл.
815
829-836 (35)
887
800, 814
1435—1436
—
1437
~~
1435
1436—1437
—
—
—
[45]
1435
1434—1435
1435
—
—
1432
* Неполностью разрешенное плечо.
Инфракрасный спектр позволяет определять степень
замещения при двойной связи со значительно большей
определенностью, чем положение этой связи в молекуле. Для этой цели
используют частоты деформационных колебаний С—Н при
двойной связи [17, 48, 68, 83, 103, 104, 114, 115]. Хэнбест, Минине
и Вуд [65] специально изучали zfuc-дизамещенные двойные
связи, для которых характерно поглощение в области 650—
750 см'1; исследование было продолжено Хэнбестом и др. [64].
13*

196 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Граис-дизамещенные двойные связи обладают весьма
характерным поглощением вблизи 970 см'1, что было использовано [75,
116] для доказательства траке-конфигурации непредельной
связи, расположенной в боковой цепи производных эргостерина.
В ряду тритерпеноидов боковые цепи лупеола и циклолауденола
также легко характеризуются благодаря присутствию очень
интенсивной полосы поглощения винилиденовой связи (вблизи 890 см'1).
Так же, как и в случае карбонильных соединений (см. стр. 189),
1500 HDD 1300
Волновое число, см'1
Рис. 17. ИК-Поглощение при 1435 см'1 в спектре 28-нор-
опеанена-13(18), вызванное наличием метиленовой
группы, расположенной по соседству с тетразамещенной
двойной связью. ш
частота деформационных колебаний метиленовой группы,
соседствующей с этиленовой связью, понижается (от 1450 до 1435 см'1)
из-за сверхсопряжения. При отсутствии карбонильных связей
и особенно группировок сложных метиловых эфиров, которые
вызывают поглощение в этой же области, рассматриваемая
сравнительно слабая полоса может давать ценную дополнительную
информацию о наличии в молекуле двойных связей. В особенности
это относится к тетразамещенным этиленовым центрам, которые,
будучи сравнительно симметричными, не поглощают в области
валентных колебаний С=С и которые не могут вызвать
поглощение за счет валентных и деформационных колебаний С—Н [44].

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
197
Подобного рода пример приведен на рис. 17, на котором показана
область деформационных колебаний метжльных и метиленовых
групп 28-норолеанена-13(18). Спектры соединений, не
содержащих соседних метиленовых групп, обычно не имеют пиков между
основными полосами поглощения метильных и метиленовых
групп.
Таблица 3.6
Обнаружение и локализация этиленовых центров
в стероидах [28]
Структура
п
г
п
п
Ожидаемый продукт
онс '
онс N
I J
n
. J
Полосы поглощения
в ИК-спектре продукта,
см-1
2700, 1730
2700, 1725, 1705
СНО
Ъ 2700, 1725, 1705

198 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Один из лучших способов обнаружения и установления места
двойной связи в стероидах, который может быть распространен
также и на другие соединения, был предложен Кастеллсом и
Микинсом [28]. Он состоит в комбинированном окислении
стероидов тетраокисью осмия и тетраацетатом свинца и изучении
ИК-спектров образовавшихся продуктов. В этих условиях дву-
замещенные двойные связи дают две альдегидные группы (полосы
поглощения вблизи 2700 и 1730 см-1), тогда как тризамещенные
«вязи дают альдегид и шестичленный кетон (2700, —4730 и
—1710 см'1). Полностью замещенная двойная связь Д8(9)
образует две карбонильные группы в десятичленном цикле (1705 см'1),
а продукт окисления связи А8 (Ш содержит один шестичленный
(—1710 см'1) и один пятичленный (—1740 см'1) циклический
кетон. Соответствующие данные суммированы в табл. 3.6.
Поглощение С—О
Частоты поглощения связей С—О в соединениях с циклогек-
сановыми кольцами, спиртах, ацетатах и простых метиловых
зфирах тесно коррелируют со стереохимией этих соединений.
В работе Фюрста и др. [57], а также в работах других авторов
[38, 56, 107] было показано, что в 2-, 3- и 4-оксистероидах частота
валентных колебаний С—О несколько выше при экваториальном
расположении оксигрупп (—1040 см'1), чем при аксиальном
расположении (996—1036 см'1). Аналогичные результаты были
получены для связей С—D и С—G1 [47], а также для связи С—О
в простых метиловых эфирах [97]. Однако в случае 3-окситритер-
пеноидов [3], которые отличаются от стероидов только наличием
геж-диметильной'группы у G-4, частота С—О аксиальных групп
(1063—1069 см'1) выше, чем экваториальных (1025—1040 см'1).
Поэтому следует с осторожностью подходить к использованию
этой полосы при стереохимических исследованиях. Хотя
небольшое различие в частоте валентных колебаний О—Н (см. стр. 171)
обнаружить значительно труднее, тем не менее оно, вероятно,
более надежно при установлении экваториального или
аксиального расположения гидроксильных групп, чем упомянутое выше
поглощение в области более низких частот.
Аналогично обстоят дела и в отношении валентных колебаний
С—О в ацетатах. Связь С—О спиртового остатка поглощает
около 1050 см'1, и Пэйдж [97] показал, что в 3-ацетоксистероидах
удается различить полосы поглощения экваториальных (1025—
1031 см'1) и аксиальных (1013—1022 см'1) заместителей. С
другой стороны, было найдено [3], что в случае эпимерных 3-ацет-
окситритерпеноидов частота поглощения при аксиальной
ориентации (1033—1040 см'1) выше, чем при экваториальной (1023—
1026 см'1).

3. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
19Э
Джонс и др. [81] показали, что при смежном расположении
связи С—О с карбонильной группой ацетата наблюдается
единственный пик вблизи 1240 см'1 («простое поглощение»), если
группа экваториальная, в то время, как поглощение
соответствующего аксиального ацетата состоит из нескольких пиков, большей
частью из трех пиков между 1220 и 1260 см'1 («сложное
поглощение»). Эти наблюдения были подтверждены и дополнены Фюр-
стом и др. [57]. Позднее было найдено исключение из этого
правила — оба стереоизомера 4-ацетоксихолестана дают «сложное
поглощение» вблизи 1240 см'1.
В ряду тетрациклических и пентациклических тритерпеноидов
[3] как экваториальные, так и аксиальные ацетаты обладают
единственной полосой поглощения при 1240 см'1.
Экспериментальные данные по стереохимической корреляции
сведены в табл. 3.7. Применение некоторых из них описано
Аэби, Бартоном и Линдсеем [1], а также Коулом [30].
Рассмотрение приведенных результатов позволяет сделать общий вывод,
согласно которому между спектрами экваториальных и аксиаль-
Таблица 3.7
Валентные колебания С—О и стереохимия стероидов и терпеноидов
[3,38,56,57,81,91,107]
Строение
А/В траке-,ЗР
А/В, транс-,Ъо.
А/В цис-,3а
А/В цис-,Щ
А5,ЗР
Д5,3а
А/В транс-,2а
А/В mpauc-,2f>
А/В транс-,4а
А/В транс-,4(3
зр
За
Конформа-
ция

Экваториальная
Аксиальная

Экваториальная
Аксиальная

Экваториальная
Аксиальпая

Экваториальная
Аксиальная

Экваториальная
Аксиальная

Экваториальная
Аксиальная
Валентные колебания С—О, см-1
стероидные
спирты
1037—1040
996—1002
1037—1044
1032—1036
1050—1052
1034
1030—1035
1010
1040
1000
Тритерпе-
ноидные
спирты
1013—1031
1040—1045
1063—1068
метокси-
стероиды
1100—1102
1086
1100
1088—1090
1104
ацетаты
стероидов
1025—1031
1013—1022
1026—1029
1018—1022
1030
Ацетаты

тритерпеноидов
1023-1026
1033—1040
Тип
полосы
поглоще-
ацетата
в»лизи
1240 ый-»
Простая
Сложная
Простая
Сложная
Простая
Сложная
Простая
Сложная
Сложная
Сложная
Простая
Простая

.200 гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
ных соединений имеются существенные различия, хотя частота
поглощения групп в экваториальном положении не всегда выше.
Поэтому неизвестные соединения нужно сравнивать со
стандартными соединениями только того же структурного типа.
IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В обзоре подобного размера не только невозможно осветить
все разделы данной темы, но даже трудно упомянуть о всех
применениях метода инфракрасной спектроскопии, о которых время
от времени сообщается в работах по исследованию природных
•соединений. Приведенный материал можно рассматривать только
лак дополнение к гораздо более полным обзорам Беллами [11]
и Джонса и Сэндорфи [85].
ЛИТЕРАТУРА
1. А е Ь i A., Barton D. H. R., Lindsey A. S., Chem. a. Ind.,
1953, 748.
2. А 1 1 a n J. L. H., Meakins G. D., W h i t i n g M. C, J. Chem.
Soc, 1955, 1874.
3. Allsopl. L, ColeA. R. H., WhiteD. E., W i 1 1 i x R. L. S.,
J. Chem. Soc, 1956, 4868.
4. Archibald L. В., Pull in A. D. E., Spectrochim. Acta, 12,
34 (1958).
5. Baker A. W., J. Phys. Chem., 61, 450 (1957).
6. Barer R., Cole A. R. H., Thompson H. W., Nature, 163,
198 (1949).
7. В a r n e s С S., Barton D. H. R., Cole A. R. H., F a w-
c e t t J. S., T h о m a s B. R., J. Chem. Soc, 1953, 571.
8. Barrow G. M., J. Phys. Chem., 59, 1129 (1955).
9. Barton D. H. R., War n h of f E. W., Page J. E., J. Chem.
Soc, 1954, 2715.
10. Bayliss N. S., Cole A. R. H., Little L. H., Australian J.
Chem., 8, 26 (1955).
11. Bellamy L. J., The Infrared Spectra of Complex Molecules, Met-
huen, London, 1958.
12. В e 1 1 a m у L. J., Chem. a. Ind., 1957, 26.
13. Bellamy L. J., Hall am H. E., Williams R. L., Tran.<\
Faraday Soc, 54, 1120 (1958).
13a. Bellamy L. J., Williams R. L., Trans. Faraday Soc, 55,
14 (1959).
14. В e 11 a m у L. J., Williams R. L., Spectrochim. Acta, 9, 341
(1957).
15. В e r g m a n n E. D., Gil-Av E., Pinchas S., J. Am. Chem.
Soc, 75, 68 (1953).
16. Birch A. J., Clark-Lewis J. W., Robertson A. V.,
J. Chem. Soc, 1957, 3586.
17. Bladon P., Fabian J. M., Henbest H. В., Koch H. P.,
Wood G. W., J. Chem. Soc, 1951, 2402.
18. Bohlmann F., Mannhardt H. J., Fortschr. Chem. org. Natur-
stoffe, 14, 1 (1957).
19. В о t t о m 1 e у W., Cole A. H. H., White D. E., J. Chem. Soc,
1955, 2624.
20. Brown T. L., Spectrochim. Acta, 10, 149 (1957).

ЛИТЕРАТУРА
201.
21. Brown Т. L., Chem. Revs, 58, 581 (1958).
22. В г о w n Т. L, Rogers M. Т., J. Am. Chem. Soc, 79, 577 (1957).
23. Brown T. L., Sandri J. M., Hart H., J. Phys. Chem., 61,
698 (1957).
24. В r ii g e 1 W., Einfiihrung in die Ultrarot Spectroskopie, 2nd. ed., Stein-
kopff, Darmstadt, 1957.
25. Bu'Lock J. D., Quart. Revs, 10, 371 (1956).
26. Burford R. R., Hewgill F. R., J e f f e r i e s P. R., J. Chem.
Soc, 1957, 2937.
27. Cannon С G., Chem. a. Ind., 1957, 29.
28. Cast ells J., Meakins G. D., Chem. a. Ind., 1956, 248.
29. С elm er W. D., Solomons I. A., J. Am. Chem. Soc, 74, 3838-
(1952); 75, 1372, 3430 (1953).
29a. Coates V. J., Spectrochim. Acta, 12, 820 (1959).
30. Cole A. R. H., J. Chem. Soc, 1952, 4969.
31. Cole A. R. H., Rev. Pure Appl. Chem. (Australia), 4, 111 (1954).
32. С о 1 e A. R. H., J. Opt. Soc. Am., 44, 741 (1954).
.33. Cole A. R. H., Chem. a. Ind., 1954, 661.
34. Cole A. R. H., J. Chem. Soc, 1954, 3807, 3810.
35. С ol e A. R. H., Fortschr. Chem. org. Naturstoffe, 13, 1 (1956).
36. Cole A. R. H., Jefferies P. R., J. Chem. Soc, 1956, 4391.
37. С о 1 e A. R. H., Jefferies P. R., M ii 11 e r G. T. A., J. Chem..
Soc, 1959, 1222.
38. С о 1 e A. R. H., Jones R. N., Dobriner K., J. Am. Chem.
Soc, 74, 5571 (1952).
39. С о 1 e A. R. H., M i с h e 11 A. J., J. Chem. Soc, 1959, 2005.
40. Cole A. R. H., Miill er G. T. A., J. Chem. Soc, 1959, 1224.
41. С о 1 e A. R. H., M ii 1 1 e r G. Т. А., неопубликованные результаты.
42. Cole A. R. H., Miill er G. T. A., Thornton D. W., W i 1-
lix R. L. S., J. Chem. Soc, 1959, 1218.
43. Cole A. R. H., Thorn t on D. W., J. Chem. Soc, 1956, 1007.
44. С о 1 e A. R. H., T h о r n t о n D. W., J. Chem. Soc, 1957, 1332.
45. С ol e A. R. H., Willi x R. L. S., J. Chem. Soc, 1959, 1212.
46. С о 1 t h u p N. В., J. Opt. Soc. Am., 40, 397 (1950).
47. Corey E. J.,Sneen R. A., D a n a h e r M. D.,Young R. L.,.
R u t 1 e d g e R. L., Chem. a. Ind., 1954, 1294.
48. D a u s M. A., H i r s с h m a n n H., J. Am. Chem. Soc, 75, 3840 (1953).
49. D e r f e r J. M., Pickett E. E., В о о r d С. Е., J. Am. Chem.
Soc, 71, 2482 (1949).
50. Dobriner K., Katzenellenbogen E. В., Jones R. N.f
Infrared Absorption Spectra of Steroids — an Atlas, vol. I, Interscience,
New York — London, 1953.
51. D о w n i e A. R., M a g о о n M. C, P u г с e 11 Т.,
Crawford В., Jr., J. Opt. Soc. Am., 43, 941 (1953).
52. Eli el E. L., Experientia, 9, 91 (1953).
53. Farmer V. C, Spectrochim. Acta, 8, 374 (1957); Chem. a.
Ind., 1959, 1306.
54. F i n с h J. N., L i p p i n с о t t E. R., J. Phys. Chem., 61, 894 (1957).
55. F r i e d m a n H., G 1 о v e г С P., J. Opt. Soc. Am., 39, 795 (1949).
56. Furchgott R. F., Rosenkrantz H., Shorr E., J. Biol.
Chem., 163, 375 (1946); 167, 627 (1947).
57. Furst A., Kuhn H. H., Scot on i R., Gun t hard H. H.,
Helv. Chim. Acta, 35, 951 (1952).
58. Gaunt J., J. Sci. Instr., 31, 315 (1954).
£9. G с r e R. C, W a i g h t E. S., «Infrared Light Absorption», in В г a u-
d e E. A., N а с h о d F. С (eds.) «Determination of Organic Struc-

202 Гл. 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
tures by Physical Methods», Academic Press, New York, 1955, p. 195—230.
60. Gould en J. D. S., J. Sci. Instr., 29, 215 (1952).
61. Hen best H. В., Lovell B. J., J. Chem. Soc, 1957, 1965.
62. Henbest H. В., М е а к i n s G. D., Nicholls В.,
Taylor К. J., J. Chem. Soc, 1957, 1459.
63. Henbest H. В., Meakins G. D., Nicholls В., Wag-
land A. A., J. Chem. Soc, 1957, 1462.
64. Henbest H. В., Meakins G. D., Nicholls В.,
Wilson R. A. L., J. Chem. Soc, 1957, 997.
65. H e n b e s t H. В., Meakins G. D., Wood G. W., J. Chem.
Soc, 1954, 800.
66. Henry J. A., Irvine D. S., Spring F. S., J. Chem. Soc,
1955, 1607.
66a. Herscher L. W., Spectrochim. Acta, 15, 901 (1959).
67. H i 11 R.D., Meakins G. D., J. Chem. Soc, 1958, 760.
68. H i r s с h m a n n H., J. Am. Chem. Soc, 74, 5357 (1952).
69. H u b 1 e у С. Е., Levi L., Physical Methods for the Identification
of Narcotics, Parts IVa, IVb, Bull. Narcotics, U. N. Dept. Social. Affairs,,
7 № 1 (1955).
70. j'ohnson D. R., Idler D. R., Meloche V. W., Bau-
m a n n С A., J. Am. Chem. Soc, 75, 52 (1953).
71. Johnson W. S., Banerjee D. K., Schneider W. P.,
Gutsche CD., Sh el berg W. E., Chinn L.J., J. Am.
Chem. Soc, 74, 2832 (1952).
72. Jones E. R. H., Hals all T. G., Fortschr. Chem. org. Natur-
stoffe, 12, 44 (1955).
73. J ones L. H., J. Chem. Phys., 27, 1229 (1957).
74. Jones L. H., Chamberlain M. M., J. Chem. Phys., 25, 365
(1956).
75. Jones R. N., J. Am. Chem. Soc, 72, 5322 (1950).
76. J о n e s R. N., Aug da hi E., Nick on A., Roberts G.,
W h i t t i n g h a m D. J., Ann. N. Y. Acad. Sci., 69, 38 (1957).
77. Jones R. N., Cole A. R. H., J. Am. Chem. Soc, 74, 5648
(1952).
78. J о n e s R. N., С о 1 e A. R. H., N о 1 i n В., J. Am. Chem. Soc, 74,
5662, 6321 (1952).
79. Jones R. N., D о b r i n e r K., Vitamins and Hormones, 7, 293 (1949).
80. J о n e s R. N., HerlingF., J. Org. Chem., 19, 1252 (1954).
81. J о n e s R. N., Humphries P., HerlingF., Dobriner K.,
J. Am. Chern. Soc, 73, 3215 (1951).
82. J о n e s R. N., Humphries F., HerlingF., Dobriner K.,
J. Am. Chem. Soc, 74, 2820, 6319 (1952).
83. Jones R. N., Humphries P., Packard E., Dobriner K.,
J. Am. Chem. Soc, 72, 86 (1950).
84. Jones R. N., RamsayD.A., KeirD. S., DobrinerK.,
J. Am. Chem. Soc, 74, 80 (1952).
85. Джонс Р., Сэндорфи К., Применение инфракрасных спектров и
спектров комбинационного рассеяния для выяснения строения молекул
в кн. Вайсбергера А. (ред.) «Применение спектроскопии в химии»,
пер. с англ., Издатинлит, 1959, стр. 209—486.
86. JosienM.-L., С. г., 231, 131 (1950).
87. Josien M.-L., Fuson N., J. Chem. Phys., 22, 1169, 1264 (1954).
88. JosienM.-L, L a s с о m b e J., С. г., 238, 2414 (1954).
89. К u h n L. P., J. Am. Chem. Soc, 74, 2492 (1952); 76, 4323 (1954).
■90. L or d R. C, McCubbinT. K. jr., J. Opt. Soc. Am., 45, 441
(1955); 47, 689 (1957).

ЛИТЕРАТУРА 205
91. L о г d R. С, McDonald R.S., М i 11 е г F. A., J. Opt. Soc. Am.,
42, 149 (1952).
92. Mattraw H. C, L a n d i s E. P., Appl. Spectroscopy, 11, 31 (1957).
93. M el oc h e V. W., KalbusG. E., J. Inorg. a. Nucl. Chem., 6,.
104 (1958).
94. Menzies A. C. G., J. Sci. Instr., 30, 441 (1953).
95. Neuss N., Physical Data of Indole and Dihydroindole Alkaloids,.
Eli Lilly and Co., Indianapolis, Ind., 1956.
96. О г v i 11 e - T h о m a s W. J., Parsons A.E., OgdenC. P., J.
Chem. Soc, 1958, 1047.
97. Page J. E., J. Chem. Soc, 1955, 2017.
98. Page J. E., Chem a. Ind., 1957, 58.
99. Pinchas S., Anal. Chem., 27, 2 (1955).
99a. PI yl er E. K., D a n t i A., BlaineL. R., Ti dwell E. D.r
J. Research Natl. Bur. Standards, 64, 29 (1960).
100. PozefskyA., CoggeshallN. D., Anal. Chem., 23, 1611 (1951).
101. P г i s t e г a F., Appl. Spectroscopy, 6, 29 (1952).
101a. Pull in A. D. E., Spectrochim. Acta, 16, 12 (1960).
102. Ramsay D. A., J. Am. Chem. Soc, 74, 72 (1952).
103. Pas muss en R. S., Brat tain R. R., J. Chem. Phys., 15,120(1947).
104. R a s m u s s e n R. S., В r a t t a i n R. R., Z u с с о P. S., J. Chem.
Phys., 15, 135 (1947).
105. Roberts G., Anal. Chem., 29, 911 (1957).
106. Roberts G., Gallagher B. S., Jones R. N., Infrared
Absorption Spectra of Steroids — An Atlas, vol. II, Interscience, New York —
London, 1958.
107. R о s e n к r a n t z H., Z а Ы о w L., J. Am. Chem. Soc, 75, 903 (1953).
108. S с hi e d t U., Z. Naturforsch., 8B, 66 (1953).
109. S с hi e d t U., ReinweinH., Z. Naturforsch., 7B, 270 (1952).
110. S 1 a b e у V. A., J. Am. Chem. Soc, 76, 3604 (1954).
111. S m а к u 1 a E., G о r i A., W о t i z H. H., Spectrochim. Acta»
9, 346 (1957).
112. S t i ms on M. M., O'D о n n e 11 M. J., J. Am. Chem. Soc, 74,
1805 (1952).
113. Tarpley W., VitielloC, Anal. Chem., 24, 315 (1952).
114. Thompson H. W., Torkington P., Proc. Roy. Soc, A184f
3 (1945).
115. Thompson H. W., Torkington P., Trans. Faraday Soc, 41,
246 (1945).
116. T u r n b u 1 1 J. H., WhiffenD.H., WilsonW., Chem. a.
Ind., 1950, 626.
117. Walsh A., Nature, 167, 810 (1951).
118. Walsh A., J. Opt. Soc Am., 42, 94 (1952).
119. Wailes P. C, Revs. Pure Appl. Chem. (Australia), 6, 61 (1956).
120. W a r d W. R., Philpots A. R., J. Appl. Chem., 8, 265 (1958).
121. Whis t 1 er R. L., HouseL. R., Anal. Chem., 25, 1463 (1953).
122. White J.U., A 1 p e r t N. L., D e В e 11 A. G., J. Opt. Soc. Am.,
47 5 (1957).
123. Wi b erley S. E., BunceS. C, Anal. Chem., 24, 623 (1952).
124. Wood D. L., Ann. N. Y. Acad. Sci., 69, 194 (1957).
125. W о о d w a r d R. В., SondheimerB. F., TaubD., Heus-
1 e г К., М с L a m о r e W. M., J. Am. Chem. Soc, 74, 4223 (1952).
126. Wotiz J.H., CelmerW.D., J. Am. Chem. Soc, 74, 1860 (1952).
127. Wetiz J.H., M i 11 e r F. A., J. Am. Chem. Soc, 71, 3441 (1949).
128. Wetiz J. H., Miller F. A., P a 1 с h а к R. J., J. Am. Chem.
Soc, 72, 5055 (1950).

Глава 4
ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯДЕРНОГО
МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
Дж. Б. СТОЗЕРС
I. ВВЕДЕНИЕ
Целью этой главы является рассмотрение областей применения
■спектров ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для структурных
и стереохимических исследований природных соединений. Общая
теория ЯМР и применяемая аппаратура подробно описываются
в обзорах [70, 746, 81, 124]; поэтому здесь эти вопросы будут
затронуты только в самых общих чертах для того, чтобы
ознакомить читателя с используемой терминологией. В соответствующих
разделах читатель найдет более детальную теоретическую
трактовку ряда специальных проблем. Здесь подробно изложены
вопросы, касающиеся самих объектов исследования и анализа
спектров, причем особое внимание обращено на эмпирическую
корреляцию между данными ЯМР и молекулярной структурой,
поскольку для химика-органика, работающего в области
исследования природных соединений, метод ЯМР представляет собой
по существу еще один спектроскопический метод, с помощью
которого можно получить информацию о числе и пространственном
расположении атомов некоторых элементов в сложных
молекулах.
Поскольку метод ЯМР дает информацию о ядрах, обладающих
магнитным моментом, то потенциально этот метод может быть
использован для решения целого ряда химических проблем. Однако
в области химии природных соединений его применение
ограничивается почти исключительно спектрами протонов, так как атомы
12 С и 160 не обладают магнитными моментами. В этой главе речь
идет главным образом о применении протонного магнитного
резонанса. Изотопы 13С и 170 обладают магнитными моментами, однако
их магнитный резонанс происходит в другой области спектра.
В спектре протонного резонанса имеются и эффекты второго
порядка, связанные с 13С—1Н-взаимодействиями, но для их
наблюдения требуются довольно специфические методики. Эти эффекты
использовались для получения весьма ценной информации [3,
107, 142] и будут подробно рассмотрены ниже.

I. ВВЕДЕНИЕ
205
Первый подробный обзор данных по ЯМР [104], сейчас уже
несколько устаревший, отчетливо показывает потенциальные
возможности метода для химика-органика, заинтересованного,
главным образом, в установлении структуры соединений. Позднее
были опубликованы более точные данные по протонному ЯМР
[18, 30, 158], полученные в строго контролируемых условиях.
Именно эти величины положены в основу структурных
корреляций.
В этой главе везде, где это возможно, приводятся наиболее
точные величины. Однако часто точные величины отсутствуют
и приходится пользоваться не совсем надежными данными. Хотя
высокая степень точности всегда желательна, не следует забывать,
что во многих случаях можно получить очень ценную информацию,
пользуясь также и приближенными данными. Число соединений,
на которых базируются существующие корреляции, ограничено;
поэтому исследование соединения неизвестной структуры
методом ЯМР должно включать также изучение наиболее подходящих
модельных соединений в идентичных условиях. Это наиболее
надежный путь установления структуры.
Для выбора примеров, иллюстрирующих область применения
метода ЯМР, использована литература по июнь 1960 г., но
библиографию отнюдь нельзя считать исчерпывающей *.
В последнем разделе подробно рассмотрен ряд характерных
примеров, относящихся к различным классам природных
соединений.
Поскольку до сих пор отсутствует единая универсальная шкала для
выражения величин сдвига протонов, необходимо было выбрать какой-то
один из большого числа применяемых способов выражения
экспериментальных данных. Мы остановили свой выбор на шкале дезэкранирования [156а],
поскольку она, по-видимому, наиболее логична. От этой шкалы,
использующей в качестве внутреннего эталона тетраметилсилан (ТМС), легко
перейти к обычно применяемой шкале Тиерса [157]. Если международное
признание получит другая шкала, то весьма вероятно, что она будет также
основана на принципе внутреннего эталона, и все приведенные в этом обзоре
данные будет легко перевести в новую шкалу (см. стр. 216).
* Из книг, посвященных применению метода ЯМР в органической
химии, которые были опубликованы после выхода английского издания
настоящей книги, можно рекомендовать следующие:
ЯМР- и ЭПР-Спектроскопия, сб. статей, пер. с английского под ред.
Л. Л. Декабруна, Мир, 1964; Эмсли Дж. и др., Спектроскопия ЯМР
высокого разрешения, т. I и II, перев. с англ. Изд. «Мир» (готовится к
печати); L u s t i g Е., М о n i z W. В., Nuclear Magnetic Resonance
Spectrometry, Anal. Chem., 38, № 5, 331R—319R (1966) (Annual Review, 1966);
S u h r H., Anwendungen der Kernmagnetische Resonance in der Organischen
Chemie, Springer-Verlag, 1965; Bhassa N. S., Williams D. J.,
Applications of NMR Spectroscopy in Organic Chemistry, Holder Day Inc.,
1964 (готовится русский перевод). — Прим. ред.

206 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
II. МЕТОД
1. Основные принципы
Эксперимент по ядерному магнитному резонансу состоит
в том, что образец помещают в сильное однородное магнитное
поле и подвергают облучению в радиочастотной области спектра.
Если ядра внутри молекулы обладают магнитными моментами,
то их потенциальная энергия будет равна iiJS0, где ц2 —
составляющая ядерного момента в направлении поля Н0. Ядро, у
которого спин равен / (в единицах Ы2п), будет иметь (21 + 1)
значений для цг или (21 + 1) энергетических уровней. При этом
радиочастотное поле создает осциллирующее поле Н,
ориентированное под прямым углом к направлению приложенного поля Н0,
и обусловливает переходы между разными ориентациями
ядерного спина. Частоты перехода линейно зависят от напряженности
поля в соответствии с уравнением:
где h — постоянная Планка.
Энергетические уровни расположены на одинаковом
расстоянии друг от друга, и правило отбора разрешает переходы только
между соседними уровнями. Поэтому для данного ядра и данного
поля имеется только одна частота перехода. Подстановка
соответствующих величин в приведенное выше выражение показывает,
что для протона в поле напряженностью приблизительно 14 000 гс
(гаусс) требуемая частота генератора равна 60 Мгц.
Поглощение радиочастотной энергии происходит при
переходе ядра с более низкого энергетического уровня на более
высокий; в случае протона переход происходит из +1/2 в —1/2. Чтобы
сигнал ЯМР можно было реально наблюдать, на более низком
уровне должно находиться больше ядер, чем на более высоком,
и первоначально это условие обеспечивает сильное однородное
магнитное поле. Если, однако, сигнал должен сохраняться,
то на более низком уровне всегда должно находиться избыточное
количество ядер и поглощение не должно уравнивать
населенность спиновых состояний. Поэтому факторы, влияющие на
продолжительность пребывания данного ядра на более высоком
уровне, имеют чрезвычайно большое значение для сохранения
сигнала. Процессы, в результате которых ядра возвращаются
из более высоких спиновых состояний на более низкие, называют
релаксационными процессами; они были детально рассмотрены
в ряде работ [16, 70, 124].
Известны два важных типа релаксации. Первый из них, так
называемая спин-решеточная, или продольная, релаксация, вклю-

II. МЕТОД
207
чает процесс, ответственный за небольшой избыток населенности
в соответствии с законом Больцмана в более низком спиновом
состоянии. Энергия, теряемая при переходе с более высокого
на более низкий энергетический уровень, превращается в
поступательную или вращательную энергию молекулярной системы или
решетки. В твердых телах или вязких жидкостях время
продольной релаксации Тг велико (порядка часов), в то время как в
жидкостях и газах оно обычно мало (от 10~2 до 102 сек). В этих
случаях Т1 соответствует полупериоду продолжительности процесса.
Второй тип релаксации — спин-спиновая релаксация —
относится к обмену спиновыми состояниями между соседними ядрами.
Этот процесс определяется характеристическим полупериодом
жизни, обозначаемым Тг. Поскольку чистой потери энергии при
этом не происходит, спин-спиновая релаксация не оказывает
влияния на относительное распределение ядер в данном спиновом
состоянии, но частично влияет на ширину полосы.
Если релаксационные процессы неэффективны, то
продолжающееся облучение образца может привести к уравниванию
населенности спиновых энергетических уровней, и сигналы,
обусловленные поглощением энергии радиочастотного излучения,
исчезнут. Если это происходит, то говорят, что образец находится
в состоянии насыщения. Каждый заданный образец имеет свой
фактор насыщения, который является функцией Тх, Т2 и Hv
Химический сдвиг
Каждое ядро имеет при заданной напряженности поля только
одну характеристическую резонансную частоту. Однако важно
отметить, что это относится к напряженности поля именно у этого
ядра. Тот факт, что напряженность поля у данного ядра может
отличаться от напряженности приложенного поля, делает
спектроскопию ядерного магнитного резонанса важным инструментом
для химика-органика. Приложенное поле Н0 стремится нарушить
распределение электронов вокруг ядра и таким образом индуцирует
слабые магнитные моменты, которые противодействуют
приложенному полю. Поле у ядра определяется следующим
соотношением:
Я = #0(1-<1),
где а — изменение, обусловленное индуцированными моментами.
Чтобы описать эффект влияния электронов на поле у ядра,
был введен термин магнитное экранирование. Поскольку
различия в химической связи отражаются на величине фактора
экранирования, то резонансная частота данного ядра будет зависеть от
его химического окружения. Эти различия известны как
химические сдвиги, которые в случае протонов охватывают интервал

208 Гл- 4- ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
приблизительно 1800 гц при рабочей частоте 60 Мгц, что
соответствует интервалу 30 м. д. (миллионных долей, см. стр 216). Для
некоторых других ядер общий интервал значительно больше,
так, например, для 18 F и 13С он составляет приблизительно
400 м. д. Наиболее часто встречающиеся типы протонов
поглощают в узкой области приблизительно 10 м. д. (600 гц при рабочей
частоте 60 Мгц). Для точного измерения химического сдвига
необходимо, чтобы ширина линий в спектре ЯМР была бы намного
меньше интервала химических сдвигов, т. е. линии должны быть
тонкими. Во многих случаях сдвиги можно измерить с точностью
до 0,003 м. д.
Линии ЯМР твердых образцов уширяются вследствие диполь-
ного [162] и электрического квадрупольного взаимодействий
[1251, в результате чего ширина полос часто превышает химические
сдвиги ядер, входящих в состав молекулы. Что же касается
жидкостей и газов, то здесь быстрое молекулярное движение приводит
к полной компенсации этих взаимодействий, линии получаются
значительно более узкими, и возникает возможность оценить
химические сдвиги. Следовательно, спектры ЯМР высокого
разрешения могут быть получены только при исследовании жидких
и газообразных веществ.
Протонный спектр органического соединения будет содержать
в различных полях отдельные группы линий. Каждую из этих
групп (полос) можно приписать протонам, находящимся в
специфическом окружении. Интенсивность линии является
непосредственной мерой числа ядер, вносящих свой вклад в образование
этой полосы, и таким образом можно определить число протонов,
находящихся в различном химическом окружении. С тех пор, как
были проведены многочисленные исследования, посвященные
корреляции между положением линии и наличем соответствующих
функциональных групп в молекулах [18, 30, 104, 158], метод
ЯМР стал мощным инструментом для выяснения молекулярной
структуры.
Сигналы ЯМР можно регистрировать различными способами.
Обычно в спектроскопии ЯМР высокого разрешения применяют
хорошо стабилизированный радиочастотный генератор и
переменное магнитное поле. На рис. 18 приведена блок-схема типичного
ЯМР-спектрометра. Полюса магнитов имеют, в диаметре ~30 см;
они расположены друг от друга на расстоянии ~4,5 см и способны
создавать поле напряженностью свыше 14 000 гс с однородностью
10 ~8. Катушки, намотанные на полюса или расположенные в
зазоре между полюсами, позволяют модулировать поле, создавая
при данной частоте генератора условия для резонансного
поглощения данным видом ядер. С помощью немагнитного держателя
для проб ампулу с образцом устанавливают в пространстве между

II. МЕТОД
209
Радиочастотный
генератор
Детектор
радиочастот
Гене- 3~
ритор
развертка
Регистры
рующее
устройство
двумя взаимно перпендикулярными катушками. Держатель
достаточно мал и может быть помещен между полюсами магнита
так, что обе катушки будут перпендикулярны прилагаемому полю.
Одна из маленьких катушек питается радиочастотным
генератором, а вторая благодаря электромагнитной связи с образцом
служит детектором сигнала. При поглощении энергии радиочастотного
излучения сигнал воспринимается чувствительной приемной
катушкой, усиливается и
регистрируется
осциллографом или самописцем.
Следовательно, спектр
представляет собой кривую,
выражающую зависимость
сигнала детектора от
прилагаемого поля при
постоянной частоте
генератора.
В некоторых случаях
определение положения
линии и ее интенсивности
дает достаточную
информацию, которая позволяет
однозначно установить
исследуемую структуру. Так,
например, Кори в одной из самых ранних работ по применению ЯМР
установил моноциклический характер производных эикарвона
[37]. Частью этой работы являлось изучение спектра циклогепта-
триена с целью выяснения вопроса о том, обладает ли это
соединение бициклическойструктурой [109]. В спектре были найдены две
полосы с относительной интенсивностью 2,9 : 1. Из
рассмотрения структур I и II следует, что в каждой из них присутствует
только два типа протонов, а именно: протоны, связанные с
насыщенными атомами углерода, и протоны, связанные с
ненасыщенными атомами углерода. Отношение числа протонов этих двух типов
в структуре I равно 3:1, а в структуре II соответственно 1:1.
Из этого следует, что правильной является структура I:
Рис. 18. Принципиальная схема
спектрометра с двойной катушкой.
н-
н-
н н
V
А
W
н н
I
^н
-н
н н
14 Запав 407.

210
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Спин-спиновые взаимодействия
Помимо химического сдвига, зависящего от напряженности
поля, происходит независимое от поля взаимодействие спинов,
осуществляемое путем спаривания со связывающими электронами.
Это взаимодействие быстро ослабляется с увеличением числа связей
между взаимодействующими ядрами. Подобное спин-спиновое
взаимодействие приводит к симметричному расщеплению синглета
с образованием мультиплета. Практически данный ядерный спин
будет взаимодействовать со всеми возможными спиновыми
состояниями соседнего ядра, и число линий в муль-
типлете будет определяться выражением:
2nxIx+l
где п — число ядер X со спином /„.
I
;L_
_L
Ю 8 6 U
м. S.
Рис. 19. Спектр протонного резонанса ацетальдегида.
Относительные интенсивности отдельных компонентов
мультиплета отвечают статистическим весам различных комбинаций
спинов.
Это теоретическое приближение первого порядка относится
только к тем случаям, когда химический сдвиг между
взаимодействующими ядрами относительно велик по сравнению со спин-
спиновым взаимодействием или когда рассматриваемые ядра
характеризуются значительными химическими сдвигами по
сравнению с другими ядрами. Если же ни одно из этих условий не
выполняется, то наблюдается более сложная картина [102] (см.
стр. 251).
На рис. 19 в качестве примера представлен спектр, полученный
от простой системы четырех взаимодействующих ядер. Три
магнитно эквивалентных протона метильнои группы ацетальдегида
расщепляют резонансный сигнал альдегидного протона на
квартет, в то время как сигнал метильнои группы представляет собой
дублет вследствие взаимодействия с одним протоном. Следует
отметить, что промежутки между всеми сигналами внутри
мультиплета одинаковы. Это расстояние называют константой спин-
спинового взаимодействия и обозначают буквой /.

II. МЕТОД
211
Следующий эффект касается взаимодействия ядер с другими
ядрами, обладающими ядерными квадрупольными моментами
(т. е. / >> 1/2). Простое спин-спиновое расщепление для протона,
связанного с таким ядром, может не наблюдаться; скорее можно
получить широкий одиночный сигнал. Так, например, азот (/ =
= 1) обладает ядерным квадрупольным моментом, который имеет
тенденцию к ограничению продолжительности жизни во всех его
трех спиновых состояниях вследствие быстрой продольной
релаксации (Тх мало) [131]. Следовательно, взаимодействующий с ним
протон будет стремиться «увидеть» только среднее из различных
спиновых состояний, и полоса поглощения будет широкой. В
пределе широкий сигнал может стать неотличимым от шума [111].
Этот случай может служить примером частичного снятия спин-
спинового взаимодействия. При полном прекращении
спин-спинового взаимодействия сигнал протонного резонанса становится
узким.
В настоящее время выпускаются в продажу установки, в
которых спин-спиновое взаимодействие устраняется с помощью
двойного облучения [108а]. Эти установки позволяют следить
за данными специфическими ядрами обычным способом, в то время
как второй радиочастотный генератор используется для
облучения взаимодействующих ядер при их резонансной частоте. Так,
например, в случае спин-спиновых взаимодействий 14N—Н второй
генератор, работающий при 4,335 Мгц в поле 14 000 гс, служит
для того, чтобы изменять спиновые состояния 14N быстрее, чем
это происходит вследствие нормальных релаксационных
процессов. Таким образом, спиновые состояния усредняются до нуля
и сигнал протона становится более узким. Аналогичным образом
можно устранить взаимодействия ХН с ядрами 31Р, 18F, ПВ, 10В,
2Н и даже *Н при наличии значительного относительного
химического сдвига [111, 120, 124, 140J. Широкому применению этой
методики для изучения протон-протонного взаимодействия
препятствует ряд технических трудностей, хотя в ряде работ эти
затруднения удалось преодолеть [4, 59а].
2. Техника эксперимента
В этом разделе кратко рассмотрены практические вопросы,
связанные с получением пригодных для исследования спектров.
Рассмотрение ведется в следующем порядке: образец, сигнал
и, в заключение, сам спектр.
Образец
Как уже указывалось, для получения спектров высокого
разрешения исследуемое вещество должно находиться в жидком
или газообразном состоянии. Поэтому твердое соединение следует
14*

212 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
растворять в подходящем растворителе, причем растворитель
должен относиться к той сравнительно узкой группе соединений,
взаимодействие которых с различными растворенными
молекулами минимально. Выбор растворителя может стать трудной
проблемой, но крайней мере, в тех случаях, когда исследуют спектр
протонного резонанса, так как в распоряжении экспериментатора
имеется очень мало пригодных растворителей (растворитель
должен давать возможность получать 5—10%-ные растворы).
Наилучшим растворителем является четыреххлористый
углерод, поскольку он химически инертен, магнитноизотропен и не
дает протонного поглощения; однако число соединений, хорошо
растворимых в СС14, к сожалению, ограничено. Применялись
также хлороформ и сероуглерод, и с этими растворителями могут
быть получены прекрасные результаты. Из хлороформа
рекомендуется предварительно удалить следы этанола обработкой окисью
алюминия. В некоторых случаях пригодны и другие растворители,
например бензол, пиридин, ацетон, хлористый метилен, но
для сопоставления результатов с данными, полученными в
условиях, более близких к идеальным, следует вводить поправки на
взаимодействие между растворителем и растворенным веществом.
Часто хорошие результаты дает применение дейтерированных
растворителей, например CDG13 и полностью дейтерированного
ацетона, особенно в тех случаях, когда водородсодержагций аналог
маскирует резонансные сигналы. При использовании таких
растворителей в спектре обычно появляются слабые полосы,
обусловленные оставшимися в растворителе протийсодержащими
молекулами. Недостатком подобной методики является возможность
обмена атомов протия исследуемого образца на атомы дейтерия
растворителя, что может привести к изменению
интенсивности сигналов как растворителя, так и растворенного
вещества.
Слабая растворимость некоторых веществ в используемых
растворителях может препятствовать наблюдению их резонанса
при комнатной температуре, но при повышении температуры
благодаря улучшению растворимости спектр может быть записан.
Поэтому иногда выгодно наблюдать сигнал ЯМР при температуре,
отличной от комнатной. Пригодный для этой цели прибор был
описан в литературе [22а, 44а, 136, 143], и теперь имеются в продаже
специальные приспособления [163], позволяющие
экспериментатору изменять температуру в пределах от —150 до 200° С.
В идеальном случае образец следовало бы поместить в
сферическую полость. Практически же это требование осуществить
чрезвычайно трудно, хотя некоторые успехи в этом направлении
имеются [77]. Обычно образец помещают в цилиндрическую
ампулу, длина которой намного превышает ее диаметр. В более

II. МЕТОД
213
точных работах вносят соответствующие поправки, учитывающие
фактор формы сосуда, в котором находится образец.
Количество вещества, требуемое для. исследования, зависит
от числа ядер, находящихся в различном химическом окружении.
Практически для большинства органических соединений при
использовании обычных растворителей приготовляют растворы,
содержащие 5—20 вес. % вещества. В более точных работах
исследуют растворы нескольких концентраций и экстраполируют
положение сигналов к бесконечному разбавлению. Однако много весьма
ценных работ было выполнено с чистыми жидкостями или с
концентрированными растворами без поправок. Меры
предосторожности и поправки в каждом конкретном случае зависят от
характера требуемой информации. При сопоставлении спектров, чтобы
избежать ошибок, обусловленных влиянием среды, следует
пользоваться по возможности наиболее скорректированными данными.
Необходимость подобной корректировки является одним из
основных препятствий при сравнении значительной части
опубликованных до сих пор данных.
Очевидно, что незначительная неоднородность магнитного
поля вдоль диаметра образца может быть причиной того, что
ядра, находящиеся в одном и том же молекулярном окружении,
будут поглощать энергию при несколько разных напряженностях
поля. Это может привести в лучшем случае к некоторому ушире-
нию линии, а в пределе — к полному исчезновению тонкой
структуры. Однако, если образец привести в движение так, чтобы ядра
непрерывно перемещались вдоль поля, произойдет усреднение
действующего поля и сигналы соответственно станут более узкими.
Такой эффект лучше всего достигается путем вращения образца.
Иногда при вращении сочетание эффекта негомогенности
магнитного поля и дефекта ампулы может привести к появлению боковых
полос у главных резонансных сигналов. Расстояние между этими
боковыми полосами и резонансным сигналом зависит от скорости
вращения; при увеличении скорости вращения боковые полосы
удаляются от исходного сигнала и ослабляются. Таким путем
можно отличить подобные полосы от полос поглощения в спектре.
Хотя в некоторых случаях «вращательные боковые полосы»
можно элиминировать увеличением скорости вращения, однако
очень большие скорости вращения, при которых мениск
вращающейся жидкости попадает в рабочее поле образца, могут привести
к значительному снижению разрешения.
Сигнал и его измерение
Спектр ЯМР, регистрируемый на экране осциллографа или
на ленте самописца, представляет собой запись изменения сигнала
детектора в зависимости от приложенного поля. Поскольку

214 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
энергетические уровни, между которыми происходят переходы,
не являются фиксированными, положение данного сигнала будет
зависеть от действующих в каждом конкретном опыте параметров.
Для того чтобы различные спектры можно было сравнивать друг
с другом, недостаточно одной только стабильности и длительной
по времени воспроизводимости магнитного поля; все спектры
должны быть получены при строго одинаковых условиях. Легче
всего этого можно достичь, помещая в прибор исследуемый
образец вместе с эталонным соединением, так, чтобы оба спектра
регистрировались одновременно. Эталонное соединение может быть
составной частью раствора («внутренний» эталон) или находиться
вне образца и представлять собой, таким образом, «внешний»
эталон.
Внутренним эталоном может служить сам растворитель, но
чаще эталонное вещество добавляют в небольшом количестве
в исследуемый раствор. Основное преимущество внутреннего
эталона состоит в том, что отпадает необходимость в поправках на
объемную восприимчивость образца. Чтобы вещество можно было
использовать в качестве внутреннего эталона, оно должно отвечать
следующим требованиям: 1) давать легко различимый сигнал,
желательно в виде узкой одиночной линии; 2) быть магнитно
изотропным и растворимым в большом числе растворителей; 3)
химически не взаимодействовать с другими компонентами; 4) легко
отделяться от образца.
В настоящее время лучшим эталоном для большинства
протонных спектров считается тетраметилсилан (ТМС), впервые
предложенный Тиерсом [157]. Тетраметилсилан летуч, магнитно
изотропен, химически инертен и растворим во многих растворителях.
Поскольку в этом соединении все протоны находятся в симметрично
ориентированных метальных группах, его протонный сигнал
представляет собой узкий синглет, который располагается в
области спектра, отвечающей высокой напряженности поля. Обычно
ТМС добавляют к раствору в небольшой концентрации (0,5—1%)
до начала записи спектра.
Внешний эталон можно применять, помещая в ампулу с
образцом маленький капилляр, содержащий эталонное вещество.
Более изящным является применение прецизионных
коаксиальных ампул. Хотя мнения по этому вопросу несколько расходятся
[172], тем не менее было достаточно убедительно показано, что
помещение капилляров внутрь ампулы дает ничуть не худшие
результаты, чем методика с применением коаксиальных ампул
[17].
При использовании внешнего эталона в результате измерений
последовательного положения резонансных сигналов следует
вносить поправку, учитывающую неодинаковость действия поля

II. МЕТОД
215
на образец и эталон вследствие разницы в их объемных
диамагнитных восприимчивостях.
В качестве внешнего эталона обычно применяют чистый
бензол, который в некоторых отношениях очень удобен, так как дает
одну узкую линию. Главным его недостатком является отсутствие
строго определенного значения поправки, которую следует вводить
в наблюдаемые сдвиги для приведения их к общепринятым
шкалам. Резонансная частота протонов бензола заметно меняется
с разбавлением и для опорной линии бензола в этой области
различными авторами были использованы разные величины.
Раньше в качестве внешнего эталона использовалась также вода,
однако в настоящее время она выходит из употребления, так как
положение ее сигнала зависит от температуры.
Для измерения относительного положения полос в спектре
чаще всего применяется так называемый метод боковых сигналов
[8], состоящий в том, что с помощью генератора переменной
звуковой частоты накладывают модуляцию на развертку или
генераторные катушки. При этой модуляции по обе стороны от
абсорбционных сигналов появляются боковые сигналы, расстояние
которых от основного сигнала эквивалентно применяемой звуковой
частоте [4]. Таким образом, при изменении частоты модуляции
боковой звуковой сигнал может перемещаться вдоль спектра,
и измерения проводят при совмещении этого сигнала с другими
сигналами спектра. Этим методом расстояния определяют в
единицах частоты (в гц). Чтобы свести к минимуму появление новых
сигналов, в качестве источника боковых сигналов можно выбрать
самую большую линию в спектре. Поскольку применение этого
метода очень трудоемко и в случае сложных спектров затруднено,
при текущих анализах получают один боковой сигнал, с которым
совмещают все линии спектра. Затем, предполагая линейность
развертки, можно путем интерполяции измерить расстояния между
всеми полосами в спектре. В наиболее точных работах вводят
специальные усовершенствования для проверки линейности
развертки и точности звукового генератора. Метод боковых сигналов
позволяет определить положение линий с точностью до 1 гц.
Вторым методом, особенно удобным для измерения малых
расстояний, является метод биений. Он основан на измерении
частоты биений затухающих колебаний двух близко
расположенных сигналов в условиях их быстрого прохождения [14а, 63а,
127а, 160а]. Этим методом можно достичь точности ±0,02 гц
(см., например, [1а, 160а]).
Определение относительных интенсивностей отдельных
сигналов спектра дает ценную информацию при анализе и
интерпретации спектров ЯМР. Если сигналы различных ядер разделены
достаточно большим расстоянием, измерение интенсивности дает

216 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
непосредственно число ядер, участвующих в образовании каждого
сигнала. Иногда для определения интенсивности достаточно
измерить высоту сигнала, но в большинстве случаев должна быть
определена его общая площадь. Для этого можно вырезать полосы
из спектра и взвешивать полученные кусочки бумаги, но более
совершенным способом является применение различного типа
интеграторов. В некоторых случаях измерения интенсивности
наряду с определением молекулярного веса позволяют установить
положение всех протонов внутри молекулы. Некоторые
результаты, полученные с помощью этого очень ценного метода, будут
рассмотрены более подробно ниже. Наиболее важные условия,
необходимые для точного измерения интенсивностей, были
рассмотрены Виллиамсом [167].
Метод ЯМР вполне сопоставим по чувствительности с другими
распространенными спектроскопическими методами, хотя в них
используются значительно более высокие частоты, чем в ЯМР.
Имеющиеся в настоящее время системы детектирования сигналов
ЯМР и чрезвычайная резкость этих сигналов позволяют получить
большее отношение между сигналом и шумом, чем в случае более
широких полос оптического поглощения. Для синглетной полосы
можно обнаружить сигнал, образуемый одним протоном в
соединении, концентрация которого составляет 0,01 М. В литературе
приводится пример [144], когда вполне пригодный спектр
протонного резонанса стероида (11-кетопрогестерона) был получен при
работе с навеской вещества 1,35 мг в 0,02 М растворе.
Спектр
Самым важным параметром при измерении спектра ЯМР
является определение величин химического сдвига исследуемых
ядер. Первым шагом при анализе полос поглощения является
определение их относительных положений. Поскольку химический
сдвиг зависит от частоты генератора и приложенного поля, при
указании величины сдвига следует указывать также численные
значения этих двух параметров. Очевидно, что это неудобно,
а потому данные выражают обычно в безразмерных единицах. Это
можно сделать различными способами. В терминах частоты (так
как обычно пользуются методом боковых сигналов) химический
сдвиг б можно выразить в виде
vo
где v—vs — расстояние в гц между сигналом образца и опорным
сигналом; v0 — частота используемого генератора. Множитель 106
позволяет получать данные по протонному резонансу в виде
небольших чисел, при этом 8 выражается в миллионных долях (м. д.).
Поскольку применялись также и некоторое другие модификации этого

II. МЕТОД
217
уравнения, при сопоставлении данных, полученных в разных
работах, очень важно выяснить используемый автором способ
определения величины б.
Основным пунктом, по которому еще не достигнуто общее
согласие, является выбор шкалы для опытных данных. Поскольку
тетраметилсилан в самых различных растворителях поглощает
при одной и той же характеристической частоте и, кроме того,
удовлетворяет большинству требований, предъявляемых к
внутреннему эталону, он является в настоящее время наиболее
употребительным эталонным веществом. Однако его полоса
находится в области спектра, соответствующей высокой напряженности
поля. Поскольку многие авторы предпочитают шкалу,
предусматривающую возрастание величины б при переходе от более слабого
к более сильному полю, приведенное выше уравнение дает для
положения линий большинства протонов отрицательные значения.
Чтобы устранить это затруднение, Тиерс предложил условную
шкалу
т=10—6
которая переводит большую часть численных значений б для
протонов в положительные числа. Однако положение полосы
в спектре обычно определяют в гц относительно ТМС либо
непосредственно по показанию звукового генератора, либо
интерполяцией определенного отсчета. При таком способе полоса ТМС
является истинным опорным сигналом и логически ей следует
приписать нулевое значение. Таким образом, числитель в
уравнении, определяющем величину б, представляет собой отсчет по
генератору, а знаменателем является рабочая частота прибора.
Поэтому, чем больше б, тем больше расстояние от полосы ТМС,
и поскольку большинство протонов поглощает в более слабых
полях по сравнению с протонами ТМС, то эта шкала дает
увеличение б в направлении от сильного к слабому полю. Таким образом,
чем больше величина б, тем меньше экранирование того протона,
к которому б относится, другими словами, б является мерой
«дезэкранирования». Все приведенные в этой главе величины будут
даны в указанной шкале. Величины % можно легко найти по
формуле Тиерса.
Поскольку спин-спиновое взаимодействие не зависит от
напряженности поля, то для измерения расстояния между линиями
в мультиплете пользуются шкалой частот. Это расстояние, т. е.
константу спин-спинового взаимодействия обозначают символом J
с индексом, который указывает взаимодействующие ядра. Так,
например, в системе
I
—СН-т-СНу
II

218 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
JA представляет собой расстояние между линиями в дублетах
НА и Нх, если предположить, что эти ядра не взаимодействуют
с другими соседними ядрами. Поэтому, если химические сдвиги
представлены величинами 8А и 8Х, то оба дублета будут
расщеплены на расстояние J Ах-
Символ 8АХ используется некоторыми авторами для
обозначения «внутреннего» химического сдвига (т. е. 8А —8Х).
Используя рассмотренные выше приемы, можно установить
положение данного сигнала относительно опорного сигнала и
измерить расстояния между линиями в мультиплете.
Спектры ЯМР можно разделить на два типа: 1) спектры, в
которых все ядра магнитно эквивалентны или химически сдвинуты
на большие расстояния; 2) спектры, в которых химические сдвиги
между взаимодействующими ядрами имеют тот же порядок, что
и константы спин-спинового взаимодействия. Для удобства такой
классификации примем систему обозначений, предложенную Берн-
штейном, Поплом и Шнейдером [15]. Ядра одного и того же
вида с очень мало отличающимися химическими сдвигами будем
обозначать символами А, В, С. . . и т. д., а ядра с большими
химическими сдвигами относительно А, В . . . будем обозначать
символами X, Y ... и т. д. Ядра X, Y ... и т. д. не обязательно
должны быть того же вида, что и А, В ... и т. д. Число магнитно
эквивалентных ядер определенного типа указывают в индексе.
Таким образом, в случае ацетальдегида спектр протонного
резонанса будет принадлежать к типу А3 X, где А — протон метильной
группы, а X — альдегидный протон. В дальнейшем будут
рассмотрены еще некоторые примеры.
В противоположность другим спектроскопическим методам
один спектр ЯМР, полученный в определенных условиях, может
оказаться недостаточным для решения данной проблемы. Такие
факторы, как время, температура и среда, могут обусловить
значительное изменение наблюдаемого химического сдвига. В
идеальном случае все взаимодействия с окружающей средой должны
быть ничтожно малыми, и поэтому следует предпочесть
газообразное состояние образца. Рекомендуется определять величину б
при бесконечном разбавлении. К счастью, однако, было
показано, что вполне приемлемые результаты дает определение
величин б в разбавленном растворе СС14 « 15%).
Ассоциация молекул растворенного вещества с молекулами
растворителя или молекулами других растворенных веществ
может привести к сдвигу протонного резонанса относительно
спектра изолированной молекулы. Подобные ассоциаты легко
обнаруживаются путем снятия спектров ЯМР при изменении
температуры или концентрации. Одним из лучших примеров такого

II. МЕТОД
219
рода могут служить спектры спиртов, где гидроксильныи протон
можно часто обнаружить по линии, зависящей от температуры
и концентрации.
В случае применения ароматических растворителей часто
наблюдаются большие отклонения, обусловленные подвижными
я-электронами [4, 133]. Ориентация данного протона
относительно ароматического кольца оказывает значительное влияние
на наблюдаемый химический сдвиг. Поэтому ядра, почти экви-
_А—-vww
Рис. 20. Спектр протонного резонанса сухого яистого
этанола (верхняя кривая) и этанола, содержащего
следы кислоты (нижняя кривая).
валентные в одном растворителе, могут быть настолько смещены
в другом растворителе, что спектр типа АВ перейдет в спектр
типа АХ. Было показано, что некоторые растворители, например
пиридин, приводят к значительным сдвигам протонного резонанса
метильных групп в некоторых молекулах, что позволяет извлечь
из спектра важную информацию [148]. В литературе описан ряд
других примеров, в которых полезную информацию давали
эффекты, обусловленные растворителем (см., например, [20, 63]).
Чтобы пояснить обычно применяемые термины, следует
указать, что химический сдвиг в сторону более слабого поля называют
парамагнитным, а сдвиг в сторону более сильного поля —
диамагнитным.
Некоторые особенности спектра ЯМР зависят также от
кинетических характеристик. В качестве примера можно привести
спектры соединений, содержащих легко обмениваемые протоны.
Если скорость обмена способствует расщеплению резонансных

220 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
линий, то взаимодействующий протон «увидит» только среднее
из Двух возможных состояний для обменивающегося протона и,
следовательно, потеряет свою мультиплетную структуру.
Так, в чистом сухом этаноле сигнал метильных протонов
представляет собой триплет вследствие спин-спинового
взаимодействия с метиленовой группой, т. е.
2их/х + 1 = 2-2-1/2 + 1 = 3
По тем же причинам гидроксильный протон также образует
триплет. Метиленовая полоса представляет собой мультиплет,
состоящий из восьми линий, обусловленный взаимодействием
как с метильными протонами, так и с гидроксильным. Если
к пробе добавить небольшое количество кислоты, то гидроксильная
полоса перейдет в узкий синглет, а метиленовая — в квартет;
метильная группа, естественно, останется в виде триплета. Эти
изменения показаны на рис. 20.
III. ПРИМЕНЕНИЕ
Спектроскопию ЯМР высокого разрешения можно применять
для изучения самых разнообразных химических проблем,
решение которых другими методами или невозможно, или очень
затруднено. К преимуществам метода можно отнести его быстроту,
отсутствие необходимости подвергать деструкции исследуемое
вещество и в ряде случаев однозначность получаемой с его помощью
информации. Метод ЯМР может быть использован при
определении молекулярной структуры, при исследовании стереохимии
молекул, заторможенности внутреннего вращения, явлений
диссоциации, реакций обмена и процессов образования водородной
связи. В этой главе детально будут рассмотрены только две первые
области применения ЯМР.
Особенно важно подчеркнуть, что методы ЯМР и
инфракрасной спектроскопии взаимно дополняют друг друга, так что не
возникает вопроса о том, что один из них может вытеснить другой.
По сравнению с другими спектроскопическими методами
достоинством ЯМР является то обстоятельство, что интенсивности полос
пропорциональны числу ядер в данном окружении, так что
отпадает необходимость в определении коэффициентов поглощения.
Между оптической спектроскопией в инфракрасной или
ультрафиолетовой областях и спектроскопией ЯМР существует весьма
существенное различие, которое определяется характером
строения этих спектров. В спектре ЯМР нередко удается
идентифицировать и определить положение каждой группы, участвующей
в образовании структуры, что весьма редко можно сделать с
помощью ИК-спектров. По своей сложности спектр ЯМР занимает

III. ПРИМЕНЕНИЕ 221
среднее положение между инфракрасным и ультрафиолетовым
спектрами.
В предыдущем разделе были описаны в общих чертах теория
метода, техника эксперимента и общее строение спектров.
Резюмируя, можно отметить, что спектр ЯМР дает информацию трех
типов.
1. Положение сигнала, или величина химического сдвига
полосы, указывает на молекулярное окружение протонов,
обусловливающих данную полосу. Протоны, находящиеся в
различных молекулах в сходном химическом окружении, дают сходные
характеристические химические сдвиги; поэтому знание величин
химического сдвига очень ценно для идентификации отдельных
протонов в неизвестном соединении. Это совершенно аналогично
определению функциональных групп по наблюдаемым полосам
в инфракрасном спектре, и имеется целый ряд сводных таблиц
величин химического сдвига протонов, находящихся в различном
окружении, с помощью которых можно провести соответствующие
корреляции.
2. Интенсивность полосы в спектре прямо пропорциональна
числу протонов, участвующих в образовании этой полосы. Таким
образом, из данных по химическому сдвигу и измерений
интенсивности можно сделать заключение об относительном числе
протонов, находящихся в разном химическом окружении.
3. Тонкая структура полосы поглощения дает информацию
о пространственном расположении и числе соседних ядер.
Кроме того, как уже указывалось, имеется ряд приемов, при
помощи которых может быть получен больший объем информации
об исследуемом соединении. Дополнительную информацию иногда
дает наблюдение спектра другой магнитной частицы,
содержащейся в молекуле; сложный спектр в ряде случаев можно
упростить методом развязывания спинов, пользуясь двойным
резонансом. Иногда применение другого растворителя или изотопное
замещение в исследуемом соединении значительно облегчает
интерпретацию спектральных данных. Все эти способы описаны в
литературе, и соответствующие примеры будут обсуждены ниже.
В следующем разделе дано общее представление относительно
корреляции данных ЯМР с молекулярной структурой. Затем
подробно разобраны некоторое примеры применения этого метода,
заимствованные из текущей литературы, преимущественно из
области химии природных соединений. Весь этот раздел посвящен
рассмотрению исключительно протонных спектров. При этом,
однако, соблюдается определенный порядок: разные
функциональные группы, содержащие водород, разбираются отдельно,
например, метильные, метиленовые, метинные группы и т. д. Все
величины химического сдвига даны в миллионных долях (м. д.) отно-

222 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
сительно ТМС по шкале дезэкранирования (величины б). Дез-
экранирующий эффект называют парамагнитным сдвигом, а
увеличение экранирования носит название диамагнитного сдвига
(т. е. это сдвиги соответственно в сторону приложенного более
слабого и более сильного поля). Чрезвычайно важно отметить,
что данные, полученные для ациклических систем, не обязательно
коррелируют с данными для циклических систем.
1. Корреляция химических сдвигов с молекулярной структурой
Протоны метильных групп
Поскольку метильные группы при комнатной температуре
свободно вращаются вокруг своей оси симметрии третьего порядка,
метильные протоны в магнитном отношении эквивалентны, и в
спектре ЯМР видны узкие трехпротонные сигналы, в особенности
в отсутствие эффектов спин-спинового взаимодействия. В тех
случаях, когда эффектом дезэкранирования соседних ядер можно
пренебречь, сигналы, соответствующие метильным группам,
появляются в области сильного поля, т. е. на минимальном
расстоянии от полосы ТМС. Так, например, метан, этан и неопентан дают
узкие синглеты соответственно при 0,23, 0,88 и 0,94 м. д. В общем
случае для насыщенных углеводородов метильные полосы
располагаются между 0,85 и 0,95 м. д., хотя в алициклических системах
метильные протоны наблюдаются и в более сильных полях [144,
148].
Положение линии метильной группы в разных соединениях
заметно не изменяется, если только дезэкранирующая группа не
находится в непосредственной близости к метильным протонам.
В табл. 4.1 показано положение полос метильной группы в
различных гомологических рядах ациклических соединений.
Естественно, что самый больший эффект дезэкранирования
наблюдается в тех случаях, когда возмущающая группа находится
в соседнем к метильной группе положении, и почти во всех
случаях сдвиг направлен в сторону более слабого поля. Влияние
каждого заместителя будет рассмотрено более подробно.
Во-первых, очевидно, что протоны метоксильной группы
появляются в более слабом поле. Далее, поскольку никаких других
протонов, кроме трех метильных, относящихся к тому же
углеродному атому, в метоксисоединениях быть не может (за исключением
метанола), то спин-спиновое расщепление в данном случае не
наблюдается. Поэтому узкий синглет в области 3,20—3,40 м. д.
указывает на вероятность присутствия метоксильной группы
в ациклической системе. В циклических системах метоксильная
полоса может сместиться в область еще более слабых полей,
особенно в случае ароматических соединений.

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
223
Таблица 4.1
Положение протонных сигналов жетильной группы
в гомологических рядах ациклических соединений CH3(CH2)„R
(м. д. относительно ТМС)
п=0
0,88
1,70
2,34
2,09
2,05
3,30
2,08
2,15
3,05
2,68
2,16
п=1
0,90
0,92
1,23
1,04
1,17
1,30
1,31
0,95
1,46
1,65
1,86
п=2
0,90
—
0,80
—
—
—
1,00
—
1,04
1,04
1,04
п=3
СН3
С=С
СвН8
СНО, COAlk ....
СООН, COOAlk . . .
ОН, OAlk
SH, SAlk
NH2, NHAlk, N(Alk)2
CI
Br
I
0,90
0,97
0,93
0,96
0,96
0,96
Ароматическая система приводит к парамагнитному сдвигу
приблизительно на 0,5 м. д., так что сигналы метоксильных
прогонов в этом случае появляются в интервале от 3,70 до 4,00 м. д.
Ниже приведены типичные величины химического сдвига
метоксильных групп (м. д. относительно ТМС):
С6Н5ОСН3 3,73
ге-СН3С6Н4ОСНз 3,71
ге-ОНСС6Н4ОСН3 3,86
2,3-Диметоксихинон 4,00
Метиловый эфир прегненолона-3 . . . 3,35
(CFsbCCFsOCHs 3,76
В карбметоксильных группах сигналы протонов появляются
приблизительно в той же области, что и сигналы метоксильных
протонов в ароматических системах. Некоторые типичные примеры
положения сигналов протонов карбметоксильных групп приведены
ниже (м. д. относительно ТМС):
Метиловые эфнры кислот
олеиновой 3,62
тиглиновой 3,65
ангеликовой 3,65
уксусной 3,65
бромуксусной 3,76
бензойной 3,90
Из приведенных данных видно, что карбонильная группа
увеличивает дезэкранирующее влияние метоксильного атома
кислорода.

224 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Метильные протоны у углерода, связанного с азотом или серой,
также испытывают парамагнитный сдвиг (см. табл. 4.1). Несколько
характерных примеров положения протонных сигналов метильных
групп в соединениях, в которых в ос- или Р-положении по
отношению к метильным группам имеется атом азота или серы, приведены
ниже (м. д. относительно ТМС):
(CH3)2CHNH2 1,01 re-(CH3)2NCeH4CHO . 3,05
(CH3)3CNH2 1,08 (CH3)SCSH 1,39
(CH3)3N 2,12 CH3CH2SH 1,31
(CH3)2NCH2C6H5 .... 2,17 (CH3)2S 2,08
N-Метилморфолин . . . 2,20 (CH3)2SO 2,50
(CH3)2NC6H6 2,90
Дезэкранирующий эффект соседнего атома азота или серы,
хотя он выражен слабее, чем у кислорода, смещает положения
линий у насыщенных циклических соединений в область 2,00—
2,20 м. д. Ароматическое кольцо, связанное с гетероатомом,
увеличивает это смещение еще приблизительно на 0,7—0,9 м. д.
Сдвиг в сторону слабого поля заметно уменьшается, если между
гетероатомом и метильной группой находится один атом углерода.
Как и следовало ожидать, характеристическая область
резонансных полос N—СН3 дает ценные сведения при исследовании
алкалоидов (см. стр. 280).
Если метильная группа связана с ненасыщенным углеродом,
то экранирование протонов уменьшается по сравнению с
насыщенной системой. При наличии двойной связи углерод-кислород
эффекты взаимодействия спинов отсутствуют (за исключением
ацетальдегида; см. стр. 210), так что появляется узкий трехпро-
тонный синглет. В ациклических системах этот сигнал
наблюдается в области 1,85—2,20 м. д. И в этом случае соседнее
ароматическое кольцо приводит к сдвигу в сторону более слабого поля
приблизительно на 0,5 м. д. Некоторые типичные примеры
положения протонных сигналов метильных групп, расположенных
в ос-положении по отношению к карбонильной группе,
представлены ниже (м. д. относительно ТМС):
СН3СОСН3 2,09 Уксусный ангидрид 2,20
СвН6СН2СН2СОСН3 . . 2,07 Ацетофенон 2,55
СН3СООН 2,07 ге-Бромапетофенон 2,62
СН3СООСН3 2,01 Метил-а-нафтилкетон 2,68
СН3СООСН2СН3 .... 1,95 ЗР- и Ца-Ацетоксистероиды . . 2,06
(СН3)2С=СНСОСН3 . . 1,86
Шулери и Роджерс [144] изучили спектры ЯМР сорока восьми
стероидов и показали, что протоны ацетоксигруппы в зависимости
от их положения в скелете стероидов поглощают при определенных
характеристических частотах. 3(3- и Нос-Ацетоксигруппы дают
узкие синглеты вблизи 2,05 м. д. Протоны метильной группы С-21

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
225
пятнадцати различных соединений, относящихся к группе 20-кето-
стероидов, поглощают при 2,15 м. д., а в 21-ацетокси-20-кето-
соединениях поглощение метильных протонов наблюдается при
2,20 м. д. Поскольку различие между двумя последними
характеристическими частотами не является достаточно четким, для
устранения возникающих сомнений можно использовать данные
по поглощению метиленовых протонов.
Метильная группа в аллильном положении дает меньший
парамагнитный сдвиг, чем все типы метильных групп, указанные
выше (см. табл. 4.1). Более того, часто образуются спин-спиновые
мультиплеты, что происходит в силу того, что метил ьные протоны
потенциально расположены ближе к другим протонам,
принадлежащим атомам углерода с двойной связью или атомам углерода,
удаленным по цепочке; ненасыщенная связь усиливает дальние
спин-спиновые взаимодействия. Джекмен [83] разработал метод
определения конфигурации заместителей (или атомов) у двойных
связей, в котором используются характеристические резонансные
частоты протонов метильнои группы; этот метод будет рассмотрен
на стр. 263.
Определение положения полос протонного резонанса аллиль-
ных метильных групп для ряда соединений показало, что
характеристической областью для них является интервал 1,7—2,15 м. д.
(табл. 4.2).
Таблица 4.2
Положение протонных сигналов аллильных метильных групп
(м. д. относительно ТМС)
а-Замещенные соединения
СН2=С(СН3)2
СН2=С(СН3)СН2С(СНз)з
СН2=С(СН3)СН=СН2
СН2=С(СНз)СН2С1
СН2=С(СН3)СгСН
СН2=С(СНз)ОСОСН3
СН2=С(СНз)СООСН2СНз
CH2=C(CH3)CN
СН2=С(СНз)СвН6
СН2=С(СН3)Вг
м. д.
1,70
1,77
1,84
1,87
1,89
1,90
1,90
2,03
2,14
2,30
Р-Замещенные соединения
(СН3)2С=СНСН3
(СНз)2С=СНОСОСН3
сн3сн=снсн2он
СН3СН=СНСООН
СН3СН=СНСНО
СН3СН=С(СНз)СООСНз(траис- *)
СН3СН=С(СНз)СООСНз№с- *)
СН3СН=С(СНз)СООН(транс- *)
СН3СН=С(СН3)СООН(ч"с-*)
(СН3)2С=СНСОСНз
м. д.
1,63
1,65
1,69
1,93
2,02
1,75
1,95
1,87
2,06
1,86;
2,06
* Относятся к ориентации карбоксильной и /3-метильной групп.
Рассмотрение шестидесяти полиенов дало возможность Барберу
и др. показать, каким образом поглощение метильных групп
в спектре ЯМР можно использовать для получения весьма ценной
15 Зака! 407.

226 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
информации относительно структуры этих соединений [И]. Во
всех известных природных каротиноидах метильные группы
находятся либо у кислорода, либо у полностью замещенных
атомов углерода, т. е. в ЯМР-спектре появляется всегда один узкий
синглет. Сигналы в области 1,85—2,05 м. д. можно приписать
метильным группам, связанным с неконцевыми двойными
связями, — «внутренним» метильным группам (структура III). Если
CHg-группа находится в р-положении относительно тройной связи,
как, например, в структуре IV, сдвиг будет несколько больше,
а именно в область 2,05—2,13 м. д. Если метильные группы
находятся на концах полиеновой цепочки (V), то дезэкранирование
уменьшается и сигналы появляются в области 1,70—1,82 м. д.
СН3 СН3 СН3
I I ^"- I
III IV V
Как и следовало ожидать, метильные группы, соседние с
карбонильными группами", появляются в более слабом поле (1,87—
2,02 м. д.). Карбонильные же группы полиеновых альдегидов
отделяются в спектре от сходных «внутренних» метильных групп,
но в спектрах сложных эфиров они не разрешаются.
Концевые аллильные метильные группы (структура VI)
VI
не эквивалентны, так что в области 1,56—1,69 м. д. появляются
два сигнала равной интенсивности. В некоторых случаях
химический сдвиг между двумя такими группами достигает 0,1 м. д.
Сигналы протонов концевых метильных групп у насыщенного
углеродного атома, связанного с кислородом, были обнаружены
вблизи 1,17 м. д., что хорошо согласуется со сходными сигналами
в системах, содержащих СООСН3 (см. табл. 4.1). В случае
соединений с концевой геж-диметильной группировкой у насыщенного
углерода синглет (шесть протонов) наблюдается вблизи 1,03 м. д.
По-видимому, подобные группировки слегка дезэкранируются
под влиянием отделенной от них полиеновой системы. Другие
метильные группы, находящиеся в более или менее насыщенном
окружении, дают резонансные сигналы в обычной области (0,85—
0,95 м. д.).

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
227
Если ненасыщенный углерод, к которому присоединена
метильная группа, является частью ароматической системы, резонансная
частота протонов СН3-группы должна испытывать
парамагнитный сдвиг (табл. 4. 1). Из этих данных ясно следует, что
ароматическое кольцо в зависимости от его близости к СН3-группе
может давать как диамагнитный, так и парамагнитный сдвиг
метильных протонов. Это было объяснено с помощью модели
кольцевых токов в бензольном кольце [122, 164]. Было
постулировано, что поле, приложенное перпендикулярно к плоскости
бензольного кольца, индуцирует движение я-электронов. Это
движение электронов приводит к диамагнитному экранированию
над и под плоскостью кольца и к парамагнитному сдвигу для
протонов, расположенных в плоскости кольца. Поэтому
метильная группа, связанная непосредственно с кольцом, будет дез-
экранироваться, и ее дезэкранирование будет уменьшаться с
увеличением числа атомов углерода, находящихся между кольцом
и метильной группой. По-видимому, боковой цепи с тремя атомами
углерода вполне достаточно, чтобы концевая метильная группа
могла претерпевать диамагнитный сдвиг под влиянием кольца,
в результате чего сигналы метильных протонов сдвигаются
в сторону более сильного поля по сравнению с насыщенным
углеводородом. Примером дифференциального экранирования такого
рода может служить спектр 2-фенилбутана, в котором протоны
С-1 дают сигнал при 1,23 м. д., в то время как сигналы протонов
С-4 появляются при 0,80 м. д. По-видимому, Р-метильная группа
(С-1) дезэкранируется, а 7-метильная группа (С-4), сохраняя
свободу вращения над плоскостью ароматического кольца,
испытывает диамагнитный эффект экранирования.
Дифференциальное экранирование ароматического кольца
зще более поразительно в случае самого бензола. Чистый бензол
дает узкую полосу при 6,40 м. д. Положение этой полосы, однако,
меняется при разбавлении, и при бесконечном разбавлении в четы-
реххлористом углероде сигнал находят уже при 7,27 м. д. Это
явление можно объяснить с помощью той же модели. В чистой
жидкости протоны данного кольца большую часть времени
находятся выше и ниже плоскости других колец и, таким образом,
испытывают диамагнитное экранирование. При разбавлении, по
мере того как расстояния между молекулами увеличиваются,
влияние кольца, с которым непосредственно связаны протоны,
становится главным возмущающим фактором, и сигнал вследствие
парамагнитного эффекта смещается в сторону более слабого
поля.
Заместители в ароматическом кольце, с которым связана
метильная группа, могут оказывать заметное влияние на полосу
метильных протонов. Величины химического сдвига сигналов
15*

228 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
протонов метильнои группы толуола и ряда его производных
приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Положение протонных сигналов метильнои группы толуола в его
производных при разной ориентации заместителя
(м. д. относительно ТМС)
Заместитель
сн3
СНдСОО
СНзООС
он
F
Вг
СН30
NH2
0)
2,618
3,79
4,40
4,43
4,4
3,56
О-
2,231
2,85
2,29
м-
2,274
2,27
2,27
п-
2,273
2,27
2,318
2,52
2,300
2,300
2,252
В своей обширной обзорной работе, посвященной стероидам,
Шулери и Роджерс [144] смогли показать, что точные измерения
сдвига ангулярных метильных групп могут дать весьма ценную
информацию о структуре стероидов. Для протонов метильнои
группы С-18, находящихся в различном окружении, сдвиг
изменяется в интервале до 0,62 м. д., в то время как для протонов С-19
этот интервал составляет 0,70 м. д. Поскольку не делалось
попыток дать полное объяснение найденным на опыте сдвигам, вполне
оправданной следует признать эмпирическую корреляцию этих
сдвигов со сдвигами, наблюдаемыми у соединений с хорошо
известной структурой. Для большей части сдвигов ангулярных
метильных групп в соединениях с разными функциональными группами
в различных комбинациях соблюдалось правило аддитивности.
В табл. 4.4 представлены величины сдвигов сигналов протонов
С-18 и С-19 при наличии разных функциональных групп
в молекуле.
У стероидов, не содержащих двойных связей, кетогрупп или
соседних заместителей в кольцах А, В и С, сигналы протонов
группы С-19 появляются в сильном поле (при 0,93—0,97 м. д.).
Положение линии не зависит от цис- или транс-сочленения колец
А/В * и линия только несколько смещается при наличии окси-
группы в положении 3. Диамагнитный сдвиг (приблизительно
* Это заключение, по-видимому, неправильно. В действительности цис- и
/ирамс-сочленения колец А/В обусловливают разные химические сдвиги
протонов метильнои группы С-19. Различие составляет приблизительно
0,13 м. д. [Helv.Chim. Acta, 44, 1380 (1961)]. — Прим. ред.

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
229
Таблица 4.4
Влияние замещающих групп на дезэкранирование протонов
ангулярных метильных групп в стероидах
(м. д. относительно ТМС)
6 метальной
груииы
исходного
соединения, м. д.
0,92 (С-19)
0,64 (С-18)
Функциональная
группа
Д1
Д5; Д*
Д7
Д9(11>
За- и зр-окси
"Ца-Окси-
ИР-Окси-
З-Кето-
11-Кето-
ба-Метил-
бр-Метил-
Д16С17)
Д17(20)
Иа-Окси-
ИР-Окси-
17а-Окси-
17Р-Окси-
3- и 11-кето-
17-Кето-
20-Кето-
Величина сдвига,
обусловленного
заместителем *
м. д.

(приближенно)
0,1
0,15
-0,1
0,15
±0,025
0,1
0,23
0,15
0,15
0,0
0,07
0,28
0,28
0.0
0,25
±0,025
0,20
0,0
0,27
±0,05
гц (при
частоте
генератора
60 Мгц)
5—7
8—10
—6
8—10
±1
6—8
12—14
8—10
8—10
0
3-6
15—18
15-18
0
12—15
±1
11—14
0
15—18
±3
Наблюдаемая
величина сдвига
для монозамещенных
производных, м. д.
_
1,06
0,84
—
—
—
—
1,04
—
—
—
0,92
—
—
0,85
0,63
0,85
—
0,88
—■
* Приведенные величины вычислены по сдвигам, которые наблюдались для
соединений, содержащих различные заместители [144].
на ОД м. д.) наблюдается только для структур типа А7 . В 3-кето-
и А 5-стероидах протоны группы С-19 сдвигаются в область 1,05—
1,07 м. д. (Следует отметить, что это не может затруднить
идентификацию обоих типов соединений, так как в спектре Д5-стеро-
идов будет проявляться поглощение винильных протонов.)
В структурах типа А6-3-кето- наблюдалась кажущаяся
аддитивность, как и в случае 3,11-дионов. Если в молекуле имеются 3-
и 11-кетогруппы, а также А6-двойная связь, то сдвиг,
по-видимому, является аддитивным, поскольку протоны С-19 поглощают
при 1,44 м. д. Три примера показывают, что 11р-оксигруппа
влияет больше, чем 11-кетогруппа: в спектрах кортикостерона,
llp-оксипрогестерона и 11р,21-диоксипрегнадиен-4,17(20)-она-3
сигналы протонов группы С-19 появляются при 1,51 м. д. Еще

230 Гл- 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
больший сдвиг в сторону слабого поля (до 1,61 м. д.) наблюдается
у ацетата 9сс-фторкортикостерона — фтор в этом положении может
сдвинуть протоны группы С-19 дополнительно еще на 6 гц.
Изучено много соединений, содержащих 20-кетогруппу.
Сигналы протонов С-18 во всех этих соединениях находились в области
0,60—0,78 м. д., но в аналогичных соединениях, не содержащих
20-кетогруппы, они появлялись в той же области. Таким образом,
20-кетогруппа не влияет на сигналы протонов С-18, тогда как
для протонов метильной группы С-21 обнаруживается под ее
влиянием характеристический сдвиг до 2,15 м. д. Если С-21 — мети-
леновая группа, то также будет наблюдаться характеристический
сдвиг (см. стр. 231). Наличие Ир- или 17р-оксигруппы приводит
к парамагнитному сдвигу протонов С-18 на величину от 0,2 до
0,86 м. д., в то время как 17а-оксигруппа не оказывает никакого
влияния на положение сигнала. Чтобы выбрать между
структурами Ир- и 17р-, следует использовать другие характеристики,
такие, как положения сигналов гидроксильного протона, метиль-
ных протонов С-19 или протона С-17, взаимодействующего с мети-
леновой группой С-16. 17-Кетостероиды дают протонный резонанс
метильной группы С-18 при 0,87—0,94 м. д., что свидетельствует
о парамагнитном сдвиге приблизительно на 0,25 м. д. Из
соотношения кажущейся аддитивности и данных табл. 4.4 можно с
известной определенностью предсказать положение линии данной
ангулярной метильной группы.
Следует подчеркнуть, что положение полосы какой-либо одной
группировки редко может служить убедительным доказательством
наличия определенной структуры. Только анализ всего спектра
может дать информацию, которая позволит прийти к определенным
выводам.
Относительно полос метильных групп, тонкая структура
которых отличается от ожидаемой, в литературе имеется некоторая
неопределенность. Теоретическое рассмотрение спин-спинового
взаимодействия с приближением первого порядка показывает,
что структура СН3—СН< должна давать для метильной группы
дублет. Во многих случаях, однако, этого не наблюдалось, что
вызывало удивление экспериментаторов. Основное затруднение
состоит, по-видимому, в игнорировании редко формулируемого
условия применимости приближения первого порядка, согласно
которому протон метинной группы должен быть химически
сдвинут относительно других соседних протонов. Так, например,
в системе —СН2—СН(СН3)—СН2— протоны метильной группы
не дадут четкого дублета, если у метиленовых групп не будет
химического сдвига относительно протона метинной группы.
В тех системах, где другая возмущающая группа находится
слишком далеко от метиленовых групп, чтобы оказывать на них вли-

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
231
яние, протоны метильнои группы могут появляться в предельном
случае в виде широкого синглета, обусловленного спин-спиновым
наложением метинных и метиленовых протонов, так что метильные
протоны «видят» только наложение спиновых состояний *.
Поэтому при анализе спектра ЯМР следует соблюдать осторожность,
и во всех случаях, где это только возможно, необходимо
исследовать подходящие модельные соединения.
В табл. 4.1 (см. стр. 223) включены для сравнения полосы
поглощения протонов метильных групп, находящихся в близком
соседстве с атомом галоида. Как и ожидалось, атом галоида
заметно уменьшает экранирование протонов метильнои группы, даже
если он отделен от нее более, чем тремя связями.
В качестве примера структурной задачи [156], решенной
исключительно на основании данных по поглощению метильнои
группы, рассмотрим соединения VII и VIII:
СН3 СН3
Вгч J4 /ОН Вг\/'\/0Н
I I
СН3—С-ОСН3 СН3-С-ОСН2СН,
I I
СН3 Н
VII VIII
Если структура VII отражает строение исследуемого
соединения, то его протонный спектр должен содержать три узких
синглета в сильном поле с относительной интенсивностью 3:3:6
(в порядке возрастания поля). Структура VIII должна давать
только один узкий трехпротонныи синглет наряду с другими
четырьмя полосами (отношение интенсивностей 1:2:3:3:3
в порядке возрастания поля). В действительности в спектре этого
соединения содержатся три синглета в области сильного поля,
интенсивности которых относятся, как 3:3:6. Поэтому
правильной является структура VII.
Протоны метиленовых групп
В метиленовых группах протоны менее экранированы, чем
в метильных группах, и поэтому поглощают при более низких
резонансных частотах. В спектре ациклических молекул узкие
полосы наблюдаются в области ~ 1,25 м. д., поскольку магнитное
окружение является усредненным по всем конформациям. В цик-
* Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье A net F. A. L.,
Can. J. Chem., 39, 2262 (1961).

232 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
лических системах метиленовые протоны могут быть
неэквивалентными вследствие различий локальных магнитных полей
в аксиальных и экваториальных положениях. Однако если все
конформационные превращения протекают быстро, то усредненное
значение аксиальных и экваториальных сдвигов будет
наблюдаться в виде узкой полосы. Так, например, циклогексан дает
узкую полосу при 1,44 м. д. Наоборот, в спектре метилцикло-
гексана имеется широкая полоса в области ~ 1,5 м. д.
По-видимому, в различных конформациях протоны не эквивалентны и
способностью к поглощению обладают как аксиальные, так и
экваториальные ядра. Таким образом, сложное спин-спиновое
взаимодействие соседних протонов дает широкую полосу. Метиленовые
протоны в жестко сочлененных системах, например в стероидах,
приводят к появлению широких полос между 1,0 и 2,5 м. д.
Размер кольца в алициклической структуре влияет на положения
полос метиленовых протонов. Наиболее заметное изменение сдвига
индуцирует циклопропановое кольцо, протоны которого
поглощают при 0,22 м. д. Пяти-, шести- и семячленные кольца дают
полосы соответственно при 1,51, 1,44 и 1,53 м. д.
Влияние дезэкранирующих групп на положение линии
метиленовых протонов аналогично эффекту, наблюдаемому для
метальных протонов. В табл. 4.5 показаны эффекты, вызываемые
соседними возмущающими группами. Так же, как и в случае метильных
протонов, кислород приводит к самому значительному (за
исключением галоидов) сдвигу полосы каждой группы в сторону более
слабого поля.
Существенно отметить, что резонансная частота метиленовых
протонов понижается при ацилировании гидроксильной группы,
и, поскольку этот парамагнитный сдвиг равен приблизительно
0,5 м. д., возникает возможность легко идентифицировать
первичные гидроксильные группы. Пример использования этой методики
будет рассмотрен далее.
Чтобы показать эффект влияния двух соседних
дезэкранирующих групп, в табл. 4.5 приведены некоторые положения
протонных сигналов для таких соединений (видно, что эти эффекты
не являются строго аддитивными).
В противоположность метильным протонам, которые часто
дают синглеты, метиленовые пики обычно представляют собой
мультиплеты вследствие спин-спинового взаимодействия с
протонами соседних группировок. Одной из наиболее часто
встречающихся структур является этильная группа.
Характеристический квартет и триплет для протонов метиленовой и метильной
групп этилового спирта видны на рис. 20 (см. стр. 219). Из
опубликованных в литературе данных следует, что группировка
СН2—О поглощает в области 3,30—3,60 м. д. Если эта группировка

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
233
Таблица 4.5
Положение протонных сигналов метиленовых групп
в ациклических системах AlkCH2R и RCH2R
(м. д, относительно ТМС)
R
СИ,
с=с
C6HS
СНО, COAlk
СООН, COOAlk
ОН, OAlk
NH2, NHAlk, N(Alk)2
CI
Br
I
OOCAlk
OOCAr
AIkCH2R
1,25
1,95
2,62
2,39
2,04—2,32
3,35—3,60
2,39—2,44
2,42—2,63
3,45
3,36
3,15
4,10
4,23
RGHjIv
1,25
2,91
3,92
4,49
5,33
4,94
3,90
входит в карбалкоксильную структуру, то метиленовые протоны
испытывают еще больший сдвиг (в область 3,90—4,20 м. д.).
Ниже приведены величины химического сдвига протонов
метиленовых и метильных групп для этиловых эфиров некоторых
кислот (м. д. относительно ТМС):
GH 2 CSj
Диэтиловый эфир
фумаровой кислоты 4,21 1,31
малеиновой кислоты 4,19 1,31
диэтилмалоновой кислоты 4,15 1,25
Этиловый эфир
уксусной кислоты 4,05 1,21
ортомуравьиной кислоты 3,50 1,19
ш-бромундекановой кислоты .... 4,08 1,25
трифторуксусной кислоты 4,39 1,41
Атом кислорода, даже если он отделен от метила тремя
связями, все же продолжает оказывать некоторое влияние на
метальные протоны.
Резонансные частоты протонов группировки —СН2—О очень
мало изменяются, если эта группировка входит в состав
циклической структуры. В табл. 4.6 приведены величины сдвига
сигналов метиленовых протонов для некоторых циклических
соединений, содержащих эту группировку; в таблицу включено также
несколько соединений, содержащих систему СН2—N. Как и
следовало ожидать, два гетероатома, связанные с вторичным угле-

234
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Таблица 4.6
Величины сдвига сигналов протонов метиле ноной группы
в некоторых циклических О- и N-содержащих соединениях
(м. д. относительно ТМС)
Соединение
Полоса в спектре

соответствующего
углеводорода *
Полосы в спектре для групп
СН20
СН2С=0
CH2N
а-Окись пропилена
$-Прошголактон .
у-Вутиролактон .
Циклопентанон
Тетрагидрофуран
Пирролидин . . .
2-Пирролидон . .
6-Валеролакгон . .
Циклогексанон . ,
Тетрагидропи ран
2,3-Дигидропиран ,
Диоксан
Пиперидин . . . .
Морфолин
N-Метилморфолин .
Циклогептанон . .
е-Капролактам . .
0,22 (3)
-(4)
1.51 (5)
1,44 (6)
1,53 (7)
2,29
4,22
4,28
3,63
4,06
3,56
3,90
3,57
3,57
3,58
3,48
2,31
2,02
2,23
2,27
2,25
2,42
2,31
2,74
3,37
2,69
2,83
2,28
3,12
* В скобках указано число атомов углерода в кольце.
родом, приводят к увеличению парамагнитного сдвига метилено-
вых протонов. Этот эффект имеет очень большое значение в химии
природных соединений, поскольку он позволяет легко
обнаружить, например, наличие метилендиоксигруппировки. Это было
использовано рядом авторов в их структурных исследованиях
[60, 65, 66, 68, 103]. В тех случаях, когда два протона
оказываются неэквивалентными [65], подобные резонансные сигналы
дают дополнительную ценную информацию, которая может
служить путеводной нитью при определении стереохимии
циклической системы. Эпоксидное кольцо приводит к диамагнитному
сдвигу метиленовых протонов, как и в случае карбоциклических
соединений. Джекмен [81] считает, что метод ЯМР, вероятно, можно
с успехом использовать для идентификации эпоксидных групп
в неизвестных структурах, поскольку эти группы нелегко
определить другими физическими методами. Изучение спектра ЯМР
соединения, полученного после расщепления эпоксидного кольца,
позволит проверить правильность предположений о структуре
исходного вещества. Тарбелл и сотр. [28, 154] применили эту
методику при расшифровке структуры фумагидлина и подтвер-

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ 235
дили наличие в нем эпоксидного кольца типа А. При расщеплении
кольца образуется частично структура Б, которая была легко
идентифицирована.
А .с н3сч с
Н2С-С< >С<
А Б
Сходная методика была использована при изучении структуры
олеандомицина [78], в котором методом ЯМР была
идентифицирована экзоциклическая эпоксидная группировка. Ее
присутствие было подтверждено превращением исходного соединения
в первичный галоидалкил при раскрытии кольца под действием
бромистого или хлористого водорода.
Метиленовые группы, смежные с атомами серы, также легко
идентифицируются. Физер, Юан и Гото показали [54], что в
замещенных стероидах холестанового ряда этилентиокетальные и
Р-меркаптоэтилтиоэфирные группировки дают
характеристические сигналы соответственно при 4,1—4,4 м. д. и 3,9—
4,1 м. д.
Протоны метиленовых групп, смежных с карбонильными
группами, дают сдвиг в сторону более слабого поля, меньший по
величине, чем сдвиг группы —СН2—О. Этот эффект аналогичен
эффекту, найденному для метильных групп (см. выше). Некоторые
типичные положения полос групп —СН2—С=0 включены
в табл. 4.6. Положения этих полос в циклических системах
зависят в некоторой степени от размера кольца, как это можно видеть
из данных для пяти-, шести- и семичленных цикланонов.
Вероятно, эти различия обусловлены конформационными эффектами.
Хотя можно было ожидать уменьшения эффекта дезэкранирования
с увеличением расстояния от карбонильной группы, однако
протоны а- и Р-углеродных атомов циклопентанона обладают
одинаковой резонансной частотой [127]. Разница в дезэкранировании
протонов а-углеродных атомов в альдегидах, кетонах, кислотах,
сложных эфирах и амидах весьма незначительна. Поэтому
невозможно различать эти соединения по сигналам метиленовых
протонов.
Эффект дезэкранирования протонов метиленовых групп может
быть обусловлен соседней двойной углерод-углеродной связью.
Несколько подобных примеров представлено в табл. 4.7.
Гопкинс и Бернштейн [79] показали, что положение полосы
аллильной метиленовой группы в жирных кислотах позволяет
легко различать сопряженные и несопряженные соединения,
поскольку метиленовая группа дает больший сдвиг, если она
расположена между двумя олефиновыми связями, чем при сосед-

236
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ [СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Таблица 4.7
Положение протонных сигналов аллильных метиленовых групп
ациклических и циклических соединений
(м. д. относительно ТМС)
Ациклические соединения
Цитронеллаль
Дека диен-1,9
Сквален
СН3
1
—сн2-с=с<
—сн2—сн=с<
Олеиновая кислота
Гексадиен-1,4
Эфир линолевой кислоты
м. д.
1,89
1,95
1,99
2,04
2,1
2,12
3,0
Циклические соединения
Тетралин
1-Метилциклогексен
Дигидропиран
Циклогексен
Циклогексен-2-ол
Циклогексадиен-1,3
Циклопентадиен
м. д.
2,70
1,86
1,93
1,96
2,02
2,16
2,90
стве с одной двойной связью. Сопряжение двойной связи с другой
группировкой, например с карбонильной, увеличивает сдвиг
метиленовых протонов в сторону более слабого поля.
Проводились многочисленные исследования для определения
геометрической конфигурации ненасыщенных соединений; поскольку для
их интерпретации необходимо располагать данными относительно
протонного резонанса в олефинах, эти работы будут подробно
рассмотрены в одном из следующих разделов.
В соответствующих столбцах табл. 4.3 и 4.5 приведены данные
по резонансным частотам метиленовых протонов, находящихся
под влиянием двух соседних групп. Возникает вопрос
относительно возможности нахождения констант экранирования для
разных групп, что позволило бы вычислять для них положение
линий в других соединениях. Шулери [43, 141] разработал такой
метод с использованием «эффективных констант экранирования»
0эФФ. для наиболее часто встречающихся заместителей; метод
оказался пригодным для расчета положения линий метиленовых
протонов в ациклических системах. Для вычисления значений аэФФ-
Шулери пользовался средней величиной сдвига, который дает
определенная группа при последовательном замещении ею атомов
водорода в метане. Так, например, был изучен ряд СН4—СН3С1,
СН3С1—СН2С12, СН2С12—СНС13, а также другие ряды
замещенных метанов, для которых известны соответствующие данные.
Принятые для расчета величины обычно представляют собой
средние из величин для предыдущего и последующего замещенных,
взятые с несколько большим статистическим весом для предыду-

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ 237
щего. Эти величины, следовательно, не могли быть вычислены
для монозамещенных метанов, для которых, однако, значения о
легко доступны.
Полученные Шулери эффективные константы экранирования
(табл. 4.8) наряду с двумя другими константами, которые нашел
Джекмен [81], подставляют для определения положения линий
Таблица 4.8
Эффективные константы экранирования сгэФФ- для различных групп
в днузамещенных метанах ХСН2Х'
X
С1 . . . .
OR ...
Br ... .
с6н6 . . .
I ....
RC=0 . .
сэфф.
гц (ири
частоте

генератора
60 Мгц)
152
142
140
110
109
102
м. д.
2,53
2,36
2,33
1,832
1,818
1,700
щ с; го ^ п
а оов о<
■^ н о м о°
О о BCJhto
169
—180 *
147
126
115
— 111*
X
СП ... .
RS . . . .
RR'N . .
HCsC . .
RR'C=CR"
CH3 ...
аэфф.
гц (при
частоте

генератора
60 Мгц)
102
98
94
86
79
28
м. д.
1,70
1,638
1,568
1,44
1,318
0,466
li-^g»
^ SbjH ЕГ Я £
a So а о^
San aS
oSSSSS
118
111
— 115*
—
— 85*
38
* Зависит от R,R' и (или) от R".
метиленовых протонов в таких системах, как X'—СН2—X, в одно
из следующих уравнений:
в м. д. (относительно ТМС)
в„к« = 0,233 + 2 ^Фф- (*• Д.)
в гц при частоте генератора 60 Мгц (относительно ТМС)
v„„, = 14.0 + 2°5w- («¥)
Более чем в двадцати случаях этот метод позволил определить
положение метиленовых протонов с точностью до 0,1 м. д. Следует
подчеркнуть, что метод применим только к протонам метиленовых
групп в ациклических системах.
Протоны метинных групп
Протоны метинных групп, как и протоны метильных и
метиленовых групп, дезэкранируются близко расположенными
соседними группировками. Однако у большинства органических
соединений метинный протон расположен близко к соседним
протонам, с которыми он может взаимодействовать, так что образуются
сложные расщепленные мультиплеты. Кроме того, поскольку

238 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
относительная интенсивность метинного протона равна только
единице, его сигнал часто нельзя отличить от широкой полосы
метиленового поглощения, наблюдаемого в спектре сложных
молекул. Однако в тех случаях, когда метинный протон отделен
от этой широкой полосы, определение положения его линии
позволяет получить весьма ценную информацию. Некоторые
характерные величины химического сдвига метинных протонов
приведены ниже (м. д. относительно ТМС):
(СНз)гСНСНз . . .
(СН3)2СНСН2Вг .
(СН3)2СНСвНБ . .
(CH3)2CHNH2 . . .
СН3СНС1СН2СН3 .
СН3СНВг(СН2)БСН3
150
1,80
2,87
2,87
3,90
4,03
(СН3)2СНС1 ....
(СН3)2СНВг . ■ .
(СН3)2СН1 ....
(CH3)2CHN02 . . .
С12СНСН2С1 . . .
С12СНСООСН3 . .
. 413
. 4,20
. 4,24
. 4,44
. 5.74
. 5,89
Общие закономерности влияния соседних групп на величину
сдвига полностью совпадают с наблюдаемыми для метильных
и метиленовых групп. При двух дезэкранирующих эффектах
сдвиг увеличивается, но до сих пор не предложено какой-либо
формулировки, позволяющей установить корреляцию между
различными соединениями. Следует отметить, что при ацилировании
спирта метинный протон у углерода, связанного с гидроксилом,
дает характерный сдвиг ~ 1,1 и. д. в сторону более слабого поля.
Таким путем можно легко идентифицировать вторичные спирты.
Данные о химическом сдвиге метинной группы, входящей
в состав циклов разных размеров, приведены ниже (м. д.
относительно ТМС):
2-Метил-1,2-эпоксипропан 2,66
4-т.рет-Бутилциклогексанол(—СНОН—) . . . 3,54
Борнеол (—СНОН—) 3,69
транс-2-Метилциклогексанол(—СНОН—) . . 3,70
Хлорпиклогексан 3,89
3,3,5-Триметилциклогексанол(—СНОН—) . . 4,05
Бромциклогексан 4,11
Циклогексен-2-ол 4,11
Бромциклопентан 4,39
Из приведенных данных видно, что размер кольца влияет
на положение сигнала метинного протона. Следует помнить, что
гибкость кольца существенно сказывается на положении сигнала.
В системе со свободным вращением на протон действует средний
экранирующий эффект всех конформаций, в то время как в жестко
сочлененной системе могут появляться аномальные сдвиги,
обусловленные скорее пространственными эффектами, чем-
взаимодействием посредством химических связей. Так или иначе
положение полосы метинного протона в спектре ЯМР может дать,
как будет показано ниже, ценную информацию при решении ряда
структурных проблем.

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
239
Протоны олефиновых группировок
Идентификация олефиновых связей в органических молекулах
представляет собой одну из самых плодотворных областей
применения ЯМР-спектроскопии к структурным проблемам. Ранними
примерами применения метода ЯМР к решению такого рода
проблем в химии природных соединений являются работы Даубена
и Ханса [44], посвященные изучению реакций с участием
^-сантонина, а также работы Робертса [19] и Эттлингера [53] по
исследованию структуры кислоты Фейста. Спектры ЯМР дают
информацию относительно всех типов олефиновых связей; выводы
делают на основании характеристических частот олефиновых
протонов или по данным резонансного поглощения соседних
протонов, в частности, протонов метильных групп (см. выше).
В то время как инфракрасная спектроскопия способна дать
достаточно надежную информацию только в отношении экзоцикли-
ческих и ^мс-дизамещенных олефиновых связей, пользуясь
методом ЯМР, можно получить сведения о числе олефиновых
протонов, о типе двойной связи, а во многих случаях также о
геометрической конфигурации групп, расположенных вокруг двойной
связи. Поскольку двойная углерод-углеродная связь дезэкрани-
рует соседние протоны, эти протоны дают сигналы в области
4,5—8,0 м. д., хорошо отличимые от сигналов обычных,
рассмотренных ранее типов водородных группировок.
Концевую метилиденовую группу ( = СН2) наблюдают в самом
сильном поле в области олефинов. Если в молекуле имеется
сопряженная система, то дезэкранирующее действие на поглощение
концевой метилиденовой группы могут оказывать весьма
удаленные группы. Несколько примеров подобного влияния
приведено ниже (м. д. относительно ТМС):
(СН3)2С=СН2 4,60 CHsCC(CH3)=CH2 . . 5,26
СН3СООС(СН3)=СН2 ... 4,60 (СвН6)2С=СН2 5,40
СН2=СНС(СН3)=СН2 . . 4,94 NCC(CH3)=CH2 .... 5,72; 5,78
Олефиновые протоны ациклических структур проявляются
в несколько более слабом поле (5,1—7,0 м. д.); здесь также более
значительный сдвиг наблюдается для сопряженных молекул.
Несколько примеров положения полос олефиновых протонов
в ациклических соединениях приведено ниже (м. д.
относительно ТМС):
(СН3)2С=СНСееСН . . 5,17 (СН3)2С=СНСНО . . 5,85
(CH3)2C=CHCOOCHs' ! б!б2 (CH3)2C=CHCOCHs . 5,97
(СН3)аС=СНВг .... 5,78 (СН3)2С=СНОСОСН3 6,79

240
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Если олефиновая связь входит в циклическую структуру,
протоны наблюдаются в области 5,30—5,90 м. д., и сопряжение,
по-видимому, не оказывает столь большого влияния, как в
ациклических соединениях.
Методом ЯМР исследовано очень мало соединений с алленовой
структурой, но, по-видимому, структура с двумя смежными
двойными связями —С=С=С— не так сильно дезэкранирует протоны,
как одна изолированная двойная связь [30, 165, 166]. В спектрах
нескольких углеводородов и галоидалленов резонансные
сигналы протонов концевых алленовых группировок наблюдались
в области 5,2—5,8 м. д., а для неконцевых алленовых систем —
в области 4,5—5,2 м. д.
Следует указать, что только по положению сигналов олефи-
новых протонов редко удается прийти к определенным выводам
относительно неизвестной структуры.
Джекмен [81] наблюдал аномальные сдвиги сигналов олефино-
вых протонов для 2,3-дигидропирана (IX) и 2,3-дигидрофурана (X):
л ХН (4,54 м. д.)
/\/ № * * А ; = j-H (4,86 м. д.)
V^H (6,22 м. д.) V Хн (6.23 м. д.)
IX X
Более подробно применение спектроскопии ЯМР к изучению
олефиновых связей рассмотрено в последующих разделах.
Протоны ацетиленовых группировок
Резонансная линия ацетиленового протона расположена
посередине между областями олефинов и насыщенных
соединений (— 2,35 м. д.). Таким образом, тройная связь оказывает
более слабое дез экранирующее влияние по сравнению с двойной
связью. Однако, как и для ароматического кольца, было найдено,
что величина сдвига определяется ориентацией соседних
протонов; следовательно, спектры ЯМР могут дать информацию
относительно стереохимической конфигурации (см. стр. 225).
Протоны альдегидных групп
Спектроскопия ЯМР позволяет совершенно однозначно
идентифицировать альдегиды. Под влиянием карбонильной группы
альдегидный протон дезэкранируется сильнее, чем водород любых
других группировок, за исключением атомов водорода,
участвующих в образовании водородной связи. Сигналы альдегидные

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
241
протонов наблюдаются в области 9,10—10,5 м. д. Ниже приведено
несколько примеров (м. д. относительно ТМС):
Ацетальдегид 9,72 ге-Диметиламинобензальдегид 9,65
Изобутиральдегид .... 9,57 ге-Метсксибензальдегид . . . 9,80
Кротоновый альдегид . . . 9,43 гс-Хлорбензальдегид 9,93
Коричный альдегид .... 9,63 Бензальдегид 9,97
Из приведенных данных видно, что ароматические заместители
приводят к сдвигам в сторону более слабого поля, в то время как
олефиновые связи уменьшают влияние карбонильной группы
и дают диамагнитный сдвиг в сторону несколько более
сильного поля.
Картин [42] показал, что наличие альдегидного протона
в 2,4-динитрофенилгидразонах (2,4-ДНФ) или семикарбазонах
соответствующих альдегидов можно подтвердить спектрами ЯМР,
которые содержат полосы в областях соответственно 7,3—7,8
и 6,8—7,3 м. д.
Приведем несколько примеров (м. д. относительно ТМС):
2,4-ДНФ Семикарбазон
Ацетальдегид 7,58 (в CDC13) —
Пропионовый альдегид .... 7,59 (в CDC13) —
н-Вутиральдегид 7,57 (в CDC13) —
Изобутиральдегид 7,6 (в СН2С12) 7,2 (в СНаС12)
а-Этилбутиральдегид 7,5 (в СН2С12) 7,0 (в СН2С12)
Для аналогичных производных кетонов эти полосы не
появляются, поскольку отсутствует группировка CH = N.
Интересной особенностью ЯМР-спектров альдоксимов является
наличие двух различных сигналов для протона в группе СН—N,
отвечающих син- и акяш-формам (другие производные,
по-видимому, существуют только в одной форме). Так, для оксима про-
пионового альдегида обнаружено [119] две полосы: 6,3 и 7,0 м. д.
Протоны ароматических систем
Карбоциклические соединения. Сильный дезэкранирующий
эффект бензольного кольца сдвигает связанные с ним протоны
в сторону слабого поля (в область 6,5—8,0 м. д.). Естественно, что
резонансные частоты зависят от природы и числа заместителей,
связанных с кольцом. Хотя наблюдаемые спин-спиновые мульти-
плеты часто являются сложными, тем не менее спектры ЯМР
ароматических соединений во многих случаях позволяют
получить полезную информацию для структурных исследований.
Полициклические структуры дают широкие полосы в области 7,0—
9,0 м. д., и, поскольку спин-спиновые взаимодействия являются
здесь еще более сложными, обычно образуются широкие пакеты
16 Заказ 407.

242 ГЛ. 4- ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
линий, не имеющие большой ценности для тонкого структурного
анализа.
Корио и Дейли [40] исследовали ряд замещенных бензолов
с целью сравнения величины сдвига для различных положений
определенного заместителя. Сводка полученных ими данных
приведена в табл. 4.9.
■ '! Таблица 4.9
Величины сдвига ароматических протонов производных бензола
относительно незамещенного бензола (сигнал при 7,27 м. д.)
(м. д. относительно ТМС)
Заместитель
N02 . .
СООСН3
СОС1 .
СС13 . .
СНО .
СОСНд
соон .
CN . .
I . . .
СНС12 .
СН2С1 .
орто-
+0,97
+0,93
+0,90
+0,80
+0,73
+0,63
+0,63
+0,30
+0,30
+0,13
0,00
мета-
+0,30
+0,20
+0,23
+0,17
+0,23
+0,27
+0,10
+0,30
—0,17
+0,13
0,00
пара-
+0,42
+0,27
+0,30
+0,23
+0,37
+ 0,27
+0,17
+0,30
—0,10
+0,13
0,00
Заместитель
С1
Вг . .
CH2NH2
СН2СН3
СН2ОН
СН3 . .
ОСН3 .
ОН . .
N(CH3)2
NH2 . .
NHCH3 •
орто-
0,00
0,0
—0,03
—0,07
-0,07
—0,10
-0,23
—0,37
—0,50
—0,77
-0,80
мета-
0,00
0,0
—0,03
—0,07
—0,07
—0,10
—0,23
—0,37
—0,20
—0,13
—0,30
пара-
0,00
0,0
-0,03
—0,07
—0,07
-0,10
—0,23
—0,37
—0,50
—0,40
—0,57
Гетероциклические соединения. Ароматические протоны
гетероциклических систем наблюдаются в той же общей области
(6,9—8,5 м. д.), что и протоны их карбоциклических аналогов.
Однако различия в сдвигах протонов, расположенных в разных
положениях гетероциклических колец, превышают
соответствующие различия в замещенных бензолах.
Ниже приводятся положения протонных сигналов некоторых
простейших гетероциклических соединений в зависимости от
положения (а, р, у) протонсодержащей группировки
относительно гетероатома (м. д. относительно ТМС):
о Р y
. Пиридин 8,50 6,98 7,36
Фуран 7,40 6,30 —
Тиофен 7,19 7,04 —
Пиррол 6,60 6,09 —
"В пятичленных циклических системах кислород оказывает
более сильное дезэкранирующее действие, чем азот, причем сдвиги
для протонов в а- и р-положении различны. Сера дает
промежуточный эффект, и протоны в а- и Р-положении показывают очень

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
243
близкие по величине сдвиги. В пиридине азот более эффективно
деззкранирует протоны кольца, чем в пятичленном
пирроле.
В случае фурана различие в химическом сдвиге между а- и
(3-протонами достаточно велико и позволяет отчетливо различать
а- и (З-замещенные производные. Ниже будет рассмотрен (см.
стр. 271) ряд примеров, когда это различие удалось использовать
при исследовании структуры природных соединений. Сходная
методика была применена и при изучении производных индола
[23], поскольку сигналы а- и р-протонов для пятичленного цикла
хорошо разделяются. Жардецкий [84, 85] обнаружил ряд
интересных деталей строения спектров ЯМР пуринов и пиримидинов,
имеющих существенное значение при структурных исследованиях.
Протонный резонанс в кольцах глиоксалина и пиразола также
позволяет дифференцировать эти две системы колец [56]. В
последнее время были получены данные относительно кольцевой
системы триазола [155], которые также могут быть полезны при
структурных исследованиях.
Изучались различные серии замещенных фуранов и тиофенов,
и установлено наличие связи протонных сдвигов с замещением
[61, 74, 95, 151].
Протоны, связанные с кислородом
Для систем, в которых протоны связаны с кислородом,
резонансные частоты значительно сильнее зависят от условий
проведения опыта, чем для всех других ранее рассмотренных систем.
Положение сигналов, соответствующих таким протонам, не столь
характеристично для структуры соединения, так как
водородная связь приводит к сравнительно сильному их смещению.
Поскольку положение этих сигналов зависит от концентрации
и температуры, то изменение одного или обоих этих параметров
помогает обнаружить подобные полосы в спектре. В некоторых
случаях желательно убрать тот или иной водородный сигнал из
спектра; легче всего этого можно достигнуть обменом водорода
на дейтерий (обычно это достигается встряхиванием пробы
вещества с D20).
Сдвиг сигнала протона гидроксильной группы, зависящий от
применяемых условий, был использован при изучении
комплексов с водородной связью; этот вопрос подробно рассмотрен в
работах [81, 124]. Приведем типичный пример, характеризующий
применение такой методики. Поскольку образование водородной
связи дезэкранирует участвующий в ней протон и смещает сигнал
в сторону более слабого поля, Матеос и Крам [101] изучали
различия между пространственно затрудненными спиртами,
16*

244 Гл- 4- ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
сопоставляя положения сигналов ОН-группы в диастерео-
изомерных парах. Относительное положение сигналов может
служить мерой пространственного затруднения, препятствующего
образованию водородной связи. Полученные результаты для ряда
спектров суммированы ниже (м. д. относительно TMG):
эритро- трео-
З-Фенилбутанол-2 3,0 2,2
2-Фенилпентанол-З 2,35 1.8
З-Фенилпентанол-2 3,6 2,6
4-Фенилгексанол-З 3,2 2,25
2,5-Диметил-4-фенилгексанол-3 . . . 1,95 0,8
1,2-Дифенилпропанол-1 1,65 2,15
1,2-Дифенил-2-метилбутанол-1 . . . 1,75 2,35
В первых пяти спиртах должна быть менее затрудненной
эритро-фотриа, в то время как в двух последних менее
затрудненной, по-видимому, является торео-форма. Это находится в полном
согласии с данными, полученными при исследовании этих
соединений методом инфракрасной спектроскопии.
Протоны гидроксильной группы мономерных спиртов в
разбавленном растворе дают сигнал приблизительно при 0,5 м. д.,
в то время как сигналы мономерных фенолов находятся вблизи
4,5 м. д.
В ряде случаев можно наблюдать внутримолекулярные
водородные связи. Их находят в очень слабом поле, например, в аце-
тилацетоне енольная водородная связь обнаруживается при
15,4 м. д. [137].
По имеющимся данным, в растворах карбоновых кислот в
неполярных растворителях положение протонного сигнала
карбоксильной группы не зависит от концентрации; для алифатических
кислот сигналы появляются при —10,8 м. д. В полярных
растворителях имеется взаимодействие между частицами растворенного
вещества, так что положение сигнала карбоксильного протона
зависит от концентрации кислоты.
Протоны, связанные с азотом
Протоны, связанные с азотом, дают сигнал ЯМР, аналогичный
сигналу гидроксильной группы, однако для них наблюдается
дополнительное осложнение, обусловленное квадрупольным
взаимодействием с 14N (7=1). Сигнал триплетной структуры
наблюдался для сухого жидкого аммиака, алкиламинов в кислом
растворе и некоторых чистых амидов при более высоких
температурах. Однако при достаточно быстром обмене протонов, связанных
с 14N, триплет стягивается в синглет. В обоих указанных
экстремальных случаях линии обычно уширяются вследствие квадру-

КОРРЕЛЯЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СДВИГОВ
245
польной релаксации ядер 14N. Уширение линии не происходит
в случае симметрично замещенных структур или при наличии
очень быстрого обмена.
В 1959 г. Тиерс и Бови [159] показали, что в некоторых
специальных случаях можно наблюдать узкий сигнал синглета
14N—Н, если в результате несимметричного замещения
электрическое поле у ядра 14N сильно неоднородно. Эти исследователи
получили резкие линии для некоторых аминокислот и пептидов
в растворе трифторуксусной кислоты. Поскольку 14N—Н-сигналы
выявляют спин-спиновое взаимодействие с а-протонами,
возможность быстрого обмена, приводящего к образованию узкой линии,
исключается. Так, например, N—Н-сигналы для 1Ч-ацетил-/)1,-
валина, глицил-.0£-метионина и гликоциамина находят
соответственно при 8,28; 7,95 и 6,86 м. д. Применение этого метода
к решению структурных проблем будет рассмотрено ниже.
Протоны группы N—Н многих амидов и пиррола дают очень
широкие полосы, не обладающие тонкой структурой. Во многих
случаях уширение полос сопровождается понижением их высоты,
так что сигнал становится трудно отличить от шума.
Поразительный сдвиг резонансной частоты протона NH-группы наблюдается
в пиррольном ядре, когда оно является составной частью системы
порфирина. В работах двух групп авторов [14, 50] была указана
область от —3,65 до —4,13 м. д. (заметим, что эти сигналы
находятся в более сильном поле, чем ТМС). Другими словами,
сигнал N—Н-группы смещается в порфиринах почти на 13 м. д.
в сторону более сильного поля по сравнению с его положением
в пирроле.
По данным Чемберлена [30], характеристическими для
указанных структур являются следующие области (м. д. относительно
ТМС):
Алифатические и циклические амины . . 2,9—5,0
Ароматические амины 3 6—4,7
Амиды 5,0—8,0
При заданном сочетании растворенное вещество —
растворитель на спектре ЯМР должно существенно сказываться также
образование водородной связи, хотя относительно подобных
систем имеется мало сведений.
Как указывалось в разделе I, широкие полосы протонов,
взаимодействующих с ядром, спин которого > 1/2, могут
сузиться при использовании методики «развязки» спинов.
В случае пиррола в обычном спектре протонного резонанса
поглощение N—Н не наблюдается, однако триплет удается
разрешить, если при регистрации протонного спектра ядра 14N
облучают при их резонансной частоте [111].

246 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Протоны, связанные с серой
Чемберлен [30] показал, что для протонов алифатических
тиолов характерна область поглощения 1,2—1,6 м. д., а для
протона тиофенола — полоса при 3,6 м. д. Влияние водородной связи
на сигналы протонов, связанных с серой, было
продемонстрировано при изучении зтилмеркаптана в растворе CCU [55]. Сигнал
тиолового протона сдвигается приблизительно на 0,4 м. д. при
разбавлении чистой жидкости четыреххлористым углеродом.
К а р т ы сдвигов
Области протонного поглощения для всех группировок,
рассмотренных выше, сопоставлены на рис. 21 л 22.
2. Корреляция между тонкой структурой спектров ЯМР
и молекулярной структурой
Анализ тонкой структуры полос в спектре ЯМР часто
позволяет однозначно решить ряд структурных проблем. Поскольку
теория ЯМР пока дает возможность предсказывать положение
линий только у самых простых молекул, приведенные-в
предыдущем разделе эмпирические корреляции и таблицы являются той
базой, на основе которой сигналы спектра ЯМР можно приписать
определенным протонам. Измерения интенсивности могут
служить методом определения числа протонов в каждой полосе.
Тонкая структура полосы зависит от числа и природы ближайших
соседей у данной группы протонов; таким образом,
заключительной стадией анализа является расшифровка тонкой структуры,
спектра.
Как уже упоминалось ранее, эффекты спин-спинового
взаимодействия не зависят от прилагаемого поля, и поскольку чаще
всего применяется метод боковых полос, то результаты измерений
выражают в единицах частоты (гц). Эти эффекты делят на две
категории. Во-иервых, те, к которым применимо приближение
первого порядка и для которых мультиплетность полосы поглощения
определяется выражением 2п„1' 4-1 (п — число ядер X со спи-
А А ' V
ном /, взаимодействующих с протонами наблюдаемой полосы).
Некоторые примеры такого рода уже были приведены выше
(см. рис. 19, 20). Во-вторых, более сложные ситуации, при
которых следует принимать во внимание эффекты второго порядка.
Разграничивающим фактором для этих двух категорий является
отношение постоянной спинового взаимодействия к внутреннему
химическому сдвигу, т. е. к химическому сдвигу между
взаимодействующими ядрами. Методы возмущения первого порядка

м. д.
Ю
-сн=сн-
Яромати-
ческая
I
(разб.)
—сн=сн-
Гетероцик-
лическая
-сн=сн-
Цикли-
ческая
-сн=сн-
йцихлическая
сопряженная
>с-н
;с=сн2
-сн=сн-
Яцикли-
ческая
-СгСН
-СН2-С=С
п>3
сн,-с=с
/< Л
<^сн^
тмс
£00
«00 J£0 2W 120
Число колебаний В секунду (при частоте генератора бОМгц)
Рис. 21. Характеристические области поглощения протонов в углеводородах.

10
м. д.
RCHO
II
СНС13
Сбнв
(разб.)
Водороды

роциклического кольца
н
>-<
о

Циклическая
25°С
Н
/С=Сч
о

Циклическая
-сн2-о-
сн3-о-
-сн2-<
RSH
снч-с=о
ch3-n(
тмс
_|_
В00 480 360 2Ь0 120
число колебаний в секунду (при частоте генератора ВОМгц)
Рис. 22. Характеристические области поглощения протонов в соединениях, содержащих кислород, азот и серу
О

КОРРЕЛЯЦИЯ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ СПЕКТРОВ
249
применимы в тех случаях, когда 6АХ ^> JA (величина отношения
/,'б мала), в то время как сложные мультиплетные структуры
образуются по мере приближения бдх к / (величина отношения
ЛЬ велика).
Простые спин-спиновые взаимодействия
Если применимо приближение первого порядка, то полосы
поглощения будут представлять собой симметричные мульти-
плеты, линии которых находятся на одинаковом расстоянии от
центра. Это расстояние представляет собой константу
взаимодействия / и может быть непосредственно измерено. Центр мульти-
плета соответствует величине химического сдвига протона или
протонов, приводящих к образованию данного мультиплета.
Поскольку расстояние между сигналами в полосе зависит от
пространственного расположения взаимодействующих протонов,
то численная величина константы взаимодействия дает
информацию относительно тонкой структуры соединения.
Некоторые экспериментальные значения величины / для ряда
систем приведены в табл. 4.10. Чтобы упростить описание
взаимодействующих протонов, был введен следующий способ
обозначения. В частичной структуре соединения нумеруют атомы углерода
и идентифицируют взаимодействующие протоны по номерам тех
атомов углерода, с которыми они связаны. Так, например,
константу взаимодействия между протонами, находящимися у одного
атома углерода, записывают как /11( константу взаимодействия
между соседними протонами как /12 и т. д.
Интересно отметить некоторые общие закономерности,
вытекающие из данных, приведенных в табл. 4.10. Так, например,
/12 для то/>амс-изомера всегда больше, чем /12 для г^мс-изомера.
Точно также 1,2-диаксиальные протоны гораздо сильнее
взаимодействуют между собой, чем 1,2-дизкваториальные или 1,2-ак-
сиально-зкваториальные, т. е. Jм больше, чем Jее или Jat.
Следует отметить также, что три связи являются в общем случае
пределом дальности спин-спиновых взаимодействий в насыщенных
системах, в то время как для ненасыщенной связи возможны более
дальнодействующие взаимодействия. Константы взаимодействия
характеристичны также для различных ориентации в
ароматическом кольце.
Карплус вычислил теоретически зависимость величины
константы взаимодействия между соседними протонами от
двугранного угла [91]. Эти величины находятся в хорошем согласии
с экспериментальными данными (см. также [93, 96]). Поэтому,
зная величину константы взаимодействия в аналогичных
системах, можно прийти к определенным стереохимическим заключе-

25Q Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Таблица 4.10
Типичные константы спин-спинового взаимодействия протонов (в гц)
Система
Ji |г 1з 1*
Н—С-С—С—С—
1111
1 1 1 1
н н н н
Нч 1 2 |з
>С=С-С—
w 1 1
н н
1 12
0=С-С—
1 1
1 1
н н
1 2 |з
Н—С ЕЕ С—С—
1
1
н
Нч 1 2 1з
>С=С—С—
/ 1 1
! 1
н н
1 2
=С—С=
1 1
1 1
н н
н
н
н
1
/hH
/ фн
к н
Ju
12—15
0—3,5
—
—
—
—
—
— 12
Jit
2—9
—
1-3
—
6—Щцис)
11—18(транс)
10-13
■ 7—10
5—8{аа) *
2—3,5(ае) *
2—Ъ,5(ее) *
J»,
0,0
0,5-2,0
—
2-3
0,5-2,0
—
2-3
'-,
Другие J
0,0 (714)
4-Ю (/2з)
—
—
—
—
0-1 (У14)
—
— аксиальный; е—экваториальный.

КОРРЕЛЯЦИЯ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ СПЕКТРОВ
251
ниям. Вычисленные значения, отложенные против величины
двугранного угла, представлены в виде графика на рис. 23.
Сходным образом Гутовский, Карплус и Грант [74а] вычислили
зависимость константы взаимодействия между геле-протонами от
величины угла между, взаимодействующими ядрами. Эти
результаты приведены на рис. 24, из которого видно, что
константа взаимодействия очень чувствительна к изменению угла
между связями, особенно для
углов меньше 120°. Таким образом,
и в данном случае измерения
константы взаимодействия в сход-
5f 8
и~
R^ 6
<о^Ъ
i Сз
£* 2
сз
Г-;
»о о
-V /
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
\ /
i i V-/ , ,
О 30 ВО 90 120 150 180
Двугранный угол, градусы
Рис. 23. Зависимость теоретической
константы взаимодействия от
двугранного угла, определяемого двумя
смежно расположенными ядрами.
Юр W 120 130
Угол между связями,
\ градусы
Рис. 24. Зависимость теоретической
константы взаимодействия от угла
между связями Н—С—Н для двух
ггж-протонов.
ных системах позволяют придти к определенным стереохимиче-
ским выводам, причем найдено вполне удовлетворительное
согласие между экспериментальными и теоретическими величинами.
Данные, приведенные в табл. 4.10, будут еще не раз
использоваться нами при обсуждении различных вопросов, связанных с
решением структурных проблем. Константы взаимодействия для
этильной и изопропильной групп, равные соответственно 6,7—
7,2 и 5,7—6,8 гц, будут часто встречаться также и для
ациклических систем. Эти величины, конечно, представляют собой
значения, усредненные по всем конформациям.
Сложные спин-спиновые взаимодействия
Читателю следует напомнить, что при описании различных
возможных систем будут использованы обозначения,
предложенные Бернштейном, Поплом и Шнайдером [15] (см. стр. 218). Кроме

252 рл- 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
/ 2
И-(ft в-*4
3 4
I I
ЧЬвК
.5 4
I
/ Z? 4
того, будут рассматриваться только такие примеры, в которых все
ядра имеют 1=1/2.
Простейшей системой взаимодействующих ядер будет АВ-
взаимодействие, поскольку в нем участвуют только два ядра.
В предельном случае, когда ядра А и В химически сдвинуты на
большое расстояние относительно JAB, спектр имеет структуру
АХ. Здесь применимо
приближение первого порядка и
будут наблюдаться два дублета.
С другой стороны, если А и В
магнитно эквивалентны, то
6ЛВ = 0 и образуется синглет
с относительной
интенсивностью, равной 2. Для
промежуточного случая, при котором
блв приближается к J Ав, спектр
имеет искаженную структуру
АХ. С уменьшением бл
интенсивность внутренних
компонентов каждого дублета
увеличивается по мере сближения
дублетов. Поэтому при
заданной величине отношения
6АВ//АВ структура будет
напоминать триплет, хотя хорошее
разрешение показало бы, что
центральный сигнал
представляет собой дублет с близко
расположенными линиями.
н—*~ В системе АВ расстояние
Рис. 25. Схематическое изображе- между линиями в обоих
дубление спектра структуры АВ: тах (линии 1 ж 2 или 3 и 4 на
«) ^Ав/вАв^ <М; б) jab/uab= 0,3; рис.25) определяет величину
«> jab/*ab = i.o; «) 6АВ = о. JАВ, но ЬА или бв не
определяются положением средней точки
между внешними линиями. По мере приближения структуры
к триплету «центр тяжести» смещается по направлению к
внутренней линии каждого дублета. Поскольку расстояние между
первой и третьей или второй и четвертой линиями (считая в
направлении возрастающего поля) равно
то бл и бв находят путем прибавления и вычитания расстояния
1/2 (бв — ЬА) от центра структуры [15, 75]. На рис. 25 показано

КОРРЕЛЯЦИЯ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ СПЕКТРОВ
253
изменение спектра структуры АВ при постоянном JАВ по мере
приближения блв к нулю. Следует снова отметить, что чем
сильнее прилагаемое поле, тем больше 8АВ, тогда как JАВ не меняется.
Поэтому более сильное поле может упростить данный спектр.
Если в структуре АВ с ядром А и В или с обоими ядрами
взаимодействует третье ядро X, то можно было бы ожидать
расщепление квартета в октет, появления линии X в виде квартета и
образования структуры с двенадцатью линиями. Тот факт, что
структура с двенадцатью линиями образуется даже в тех случаях,
когда JАх или JBx равны нулю, показывает неприменимость
приближения первого порядка.
л
II
12
34
/\
5 6 7 8
Рис. 26. АВ-часть теоретического
спектра структуры АВХ.
12 3 4
56 7 8
Рис. 27. Теоретический спектр
структуры АВ2 (линия 9 экспериментально
не наблюдается).
На рис. 26 представлена АВ-часть спектра структуры АВХ
по отношению к спектру чистого АВ. По расстояниям между
первой и третьей, второй и четвертой, пятой и седьмой или шестой
и восьмой линиями можно непосредственно получить величину
JAB. Были предложены соответствующие выражения [15],
позволяющие вычислить параметры 8АВ, JАХ и Jвх- Полоса X всегда
представляет собой симметричный квартет, который можно
непосредственно проанализировать.
Другим осложнением, возможным для трехпротонной системы,
является случай спектра ABG. Поскольку в этой системе имеют
место сложные зависимости, которые лучше анализировать с
помощью электронной вычислительной машины, то часто могут
оказаться полезными приближения типа АВХ [128].
Для типа АВ2, где из трех ядер два эквивалентны, получается
девятилинейный спектр, анализ которого весьма прост (рис. 27).
Относительные положения линий в данном случае зависят только
от отношения JAB/&AB, и с помощью предложенных выражений
[15] такие системы могут быть успешно проанализированы.
Положение линии, 3 дает химический сдвиг А, в то время как среднее
из положений линий 5 и 7 дает бв. Встречаются случаи, когда
взаимодействия между А и каждым из ядер В не одинаковы, т. е.

254
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
имеется J Ав и JАВ,. Тогда, несмотря на то что спектр остается
тем же самым, наблюдаемая на опыте константа JАВ представляет
србой среднее этих двух констант. На эту особенность в
литературе часто не обращали должного внимания.
Четырехпротонная система АВ3 часто встречается в
органических соединениях, и структура ее спектра определяется ЬАВ
и тремя величинами J . Свободное вращение метильных групп
приводит к усреднению этих констант взаимодействия, так что
наиболее обычным случаем является наличие только одной
константы J'АВ. Было показано [1], что в этом спектре имеется
четырнадцать линий, иэ которых восемь обусловлены ядром В; JАВ
находят по расстоянию между линиями 3 и 5. Если JАВ = 5—7 гц,
то обычно наблюдают широкий, лишенный тонкой структуры
сигнал. При постепенном переходе от системы АХ3 (с квартетом и
дублетом) к системе типа АВ3 интересным становится изменение
в полосе X. Во-первых, дублет представляет собой отчетливую
пару линий, в которой по мере увеличения отношения JAB/&AB
и уширения каждой полосы вследствие спин-спинового
расщепления интенсивность внешней линии уменьшается, а внутренней —
увеличивается. В конечном счете достигается положение, когда
внешняя линия представляет собой маленький горбик на боковой
стороне довольно широкого синглета. Корио [39] привел
схематические спектры для ряда систем АВ3, и мы отсылаем читателя
к этим диаграммам.
Две очень родственные между собой системы АаХ2 и А2В2
проявляют ряд общих характеристических черт. Обе системы
симметричны относительно средней точки спектра, а для типа
А2Х2 обе части спектра сами по себе также симметричны. Следует
принять во внимание четыре константы взаимодействия (JAA,
JГхх' ^ах и -^ах')' котоРые можно определить с помощью
выражений, предложенных Мак-Коннелом [102]. В случае, когда JАХ =
J' АХ,, структура внутри заданной полосы представляет собой
триплет, так что JАХ можно непосредственно измерить. Для
случая JAX =/= J , имеются различные возможности, включая JАА
или Jхх = 0 с шестью линиями в каждой полосе, или JАА =
= Jхх с восьмью линиями в каждой полосе.
Системы, включающие большее число ядер, являются более
сложными, и тонкая структура внутри полос спектров
сложных молекул обычно не разрешается. Одни из них, типаАВХ3,
можно иногда идентифицировать по частичным структурам АВ,
АХ и ВХ внутри этих полос. Другая обычно встречающаяся
система А2В3 дает спектр, разрешение которого редко бывает пол-

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
255
ным. Такую структуру может дать этильная группа, если она
достаточно далеко удалена от дезэкранирующих влияний. Так,
например, Джекмен, чтобы проиллюстрировать изменения в
структуре с увеличением отношения JAB/$AB, получил спектр этильной
группы в этиловом эфире, этилкетоне, к-бутиральдегиде и к-ва-
лериановой кислоте [81]. В литературе приведен также анализ
систем типа АВ2Х2 [136] и А2В2Х [129].
Описаны общие методы анализа спектров любого типа при
помощи заданного набора параметров [5, 14, 336, 102, 124, 168].
Следует, однако, отметить, что получение такого набора
параметров является весьма трудной задачей. Тем не менее для очень
близких родственных систем соответствующие вычисления могут
быть проведены с использованием в каждом расчете нескольких
отличающихся констант, чтобы затем сопоставить полученный
спектр с теоретически вычисленной структурой. Наилучшее
совпадение этих кривых указывает, что для данной
экспериментальной системы подобраны правильные параметры. Выли
описаны также некоторые приближенные методы анализа спектров
[126, 168]. В обзоре Корио [39] рассмотрена проблема анализа
спектров ЯМР и предложен ряд схематических спектров для
многих обычно встречающихся систем взаимодействующих ядер.
3. Использование данных ЯМР при проверке и установлении
структуры
Метод ЯМР представляет ценность для целого ряда
структурных исследований, из которых можно выделить три основных
направления. Спектр ЯМР может дать информацию о типах
присутствующих в молекуле функциональных групп. Во многих
случаях он может также указывать на стереохимические
соотношения между близко расположенными соседними группами. В
сочетании с данными, полученными с помощью других методов,
спектр ЯМР дает возможность сделать вывод о структуре
отдельных участков сложных молекул. Так, например, если с помощью
химических и оптических методов удается свести решение
структурной проблемы к небольшому числу возможных структур, то
спектр ЯМР позволяет однозначно выбрать одну из них. Однако
лишь в небольшом числе случаев вся необходимая для
структурного анализа информация была получена только из спектров ЯМР.
Первым шагом при детальном анализе спектра ЯМР является
решение вопроса о том, чем обусловлены близко расположенные
группы сигналов — химическим сдвигом или спин-спиновым
взаимодействием. Как указывалось в предыдущем разделе,
спин-спиновые мультиплеты часто можно определить по специфической
структуре спектра. Для разграничения полезны также данные

256
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
о') относительных интенсивностях. В трудных случаях можно
получить еще один спектр при другой напряженности поля.
Поскольку константа взаимодействия не зависит от поля,
расстояния в спин-спиновых мультиплетах при изменении поля
сохраняются неизменными. Наоборот, химический сдвиг зависит от
поля, в связи с чем интервалы между сигналами, обусловленными
химическими сдвигами, с изменением поля должны меняться.
В некоторых случаях при интерпретации сложной структуры
полезны спектры ЯМР исследуемого соединения, полученные
в разных растворителях, в различной степени сольватирующих
разные функциональные группы.
После разграничения спин-спиновых мультиплетов и сигналов,
вызванных химическими сдвигами, можно для каждой полосы
в спектре определить величину химического сдвига. Далее по
химическому сдвигу и интенсивности определяют, какие
специфические протонные группировки дают эти полосы. Анализ спин-
спиновых взаимодействий позволяет затем сделать определенные
выводы относительно взаимного пространственного расположения
спин-взаимодействующих ядер.
К сожалению, не всегда удается отнести все линии спектра
к определенным ядрам или группе ядер. Так, метиленовые протоны
часто дают только широкие диффузные полосы, которые нельзя
полностью проанализировать. Аналогичная ситуация возникает
в полициклических ароматических соединениях. Однако в обоих
этих случаях широкая полоса появляется в характеристической
области и на этом общем основании может быть идентифицирована.
В сложных молекулах метильные группы выступают в виде
узких сигналов из диффузных метилен-метинных полос, и, таким
образом, легко идентифицируются. Ранее (см. стр. 222) были
рассмотрены характеристические групповые частоты метильных
протонов в различном окружении, и приведенные данные позволяют
с известной достоверностью определить метоксильные, N-метиль-
ные, карбметоксильные и метилкетонные полосы по их положению
в спектре. При такого рода определениях следует соблюдать,
однако, осторожность, так как число спектров, на которых
базируются имеющиеся корреляции, ограничено, и в пределах
каждой группы может встретиться много исключений. При
исследовании любой структуры крайне желательно изучать с целью
спектрального сопоставления модельные соединения. Примером
затруднения, с которым иногда приходится встречаться, может
служить спектр аспидоспермина [35]. Резонансный сигнал в
области —2,2 м. д. был приписан N-метильной группе. Некоторые
модельные соединения подтвердили правильность этого
заключения, в то время как другие модельные соединения, содержащие
N-метиленовые и N-метинные группы, поглощают, как правило,

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
257
при более низких частотах [36]. По химическим данным
правильность исходного предположения не подтвердилась, и в
дальнейшем было показано, что ответственной за зтот сигнал является
N-метиленовая группировка [36]. Тем не менее структуры
многих алкалоидов все же содержат в этой области
характеристический пик N-метильной группировки.
Другую полосу, часто встречающуюся в природных
соединениях, дает метоксильная группа в области 3,5—4,0 м. д.; в этой
полосе обычно удается легко различить сильный трехпротонный син-
глет. Метоксильную и этоксильную группу различают без особого
труда, поскольку метиленовая группа появляется при4,0—4,5 м. д.
в виде квартета (J = 5—7 гц); идентификация метильного
триплета в сложных соединениях может вызвать затруднения.
Аналогичным образом данные, приведенные на стр. 231—242.
позволяют определить другие водородсодержащие
функциональные группы. По положению линии и путем критического
применения правил Шулери можно сделать некоторые выводы
относительно неизвестной структуры. Обычно исследование
неизвестного соединения методом ЯМР скорее намечает путь дальнейшего
химического исследования, чем дает однозначное определение
изучаемой структуры.
Данные но интенсивности сигналов в спектре часто
оказываются весьма полезными, однако и здесь следует проявлять
осторожность. Больший смысл эти данные имеют в тех случаях,
когда один сигнал достаточно далеко сдвинут от остальных
сигналов. Если в молекуле есть определенная группировка,
содержащая известное число протонов, то полоса, соответствующая
этой группировке, может служить внутренним эталоном для
остальной части спектра. В качестве подобных эталонов можно
использовать узкие линии таких групп, как фенильная или
метальная, поскольку обычно их легко идентифицировать.
Примером применения этого метода может служить
определение С-метильных групп. Один из недостатков метода Куна —
Рота состоит в том, что он не дает возможности отличать гем-
диметильные группировки от одиночных метильных групп. Ясно,
что измерения интенсивности соответствующих линий в спектре
ЯМР позволяют легко различить эти два случая. Читателю
следует напомнить, что особое внимание надо обратить на технику
и методику эксперимента, подробно рассмотренные в работе [167].
Применение ЯМР для решения
стереохимических проблем
Насыщенные системы. Многие исследования подтвердили,
что аксиальные и экваториальные протоны и протонсодержащие
группировки обладают различными резонансными частотами.
17 Заказ 407.

258 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
В быстро взаимопревращающихся структурах, как, например,
в циклогексане, наблюдаемое положение линии представляет
собой среднее от вклада двух конформаций. Было показано [86],
что с понижением температуры сигнал смещается так, что полосы
аксиальных и экваториальных протонов разделяются. Хотя узкие
линии для каждого типа протонов не были получены,
наблюдаемое разделение позволяет вычислить энергетический барьер
для взаимопревращения кресло-ванна. В системах с
неэквивалентными протонами в различных конформациях наблюдается
широкая полоса. Примером подобной системы может служить
метилциклогексан. В жестко сочлененных структурах
наблюдаются раздельные сигналы для аксиальных и экваториальных
протонов. В аксиальном положении дезэкранирующий эффект
возмущающих групп меньше, чем в экваториальном положении,
т. е. аксиальный протон поглощает в более сильном поле.
Машер и Ричарде [108] сопоставили ряд цис- и транс-цекала-
нов. г^ыс-Изомеры дают узкие линии, что указывает на свободное
взаимопревращение всех конформаций, в то время как
соответствующие игракс-декалины дают сложные полосы. В жестко
сочлененных игракс-изомерах аксиальные и экваториальные протоны
претерпевают химический сдвиг, но спин-спиновое
взаимодействие уширяет каждую из этих полос в диффузный горб с
неразрешенной тонкой структурой. В жестких системах, в которых
аксиальный или экваториальный протон химически сдвинуты
относительно своих соседей, положение линии для этого протона
позволяет прийти к определенным стереохимическим заключениям.
Эта методика была использована для установления структуры и
конфигурации двух диастереомерных 1,3-диметокси-2-ацетокси-
циклогек санов [97]. Аналогичным путем может быть определена
стереохимия дизамещенного циклогексана, если известны
положения заместителей. Применяя эту методику, Браунштейн и
Миллер [23] показали, что ширина полосы, обусловленной протоном
кольца, больше в диэкваториальных конформациях (т. е. у Диак-
сиальных атомов водорода). В стероидных структурах различие
между аксиальной и экваториальной конфигурациями может быть
установлено, если данный протон химически сдвинут по
отношению к остальным скелетным протонам [144].
Как мы уже видели, кислород, присоединенный к тому же
атому углерода, что и протон, приводит к большому сдвигу полосы
этого протона в сторону более слабого поля, и резонансный
сигнал наблюдается без всяких помех. Однако спин-спиновое
взаимодействие может расщепить пик в мультиплет, который трудно
разрешается, если не применен концентрированный раствор.
Трехпротонный сдвиг был измерен у ряда 3-оксистероидов, и
было найдено, что он зависит от ориентации: аксиальные протоны

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР 259
поглощают выше (по полю), чем экваториальные, на 0,5—
0,6 м. д.
Некоторые данные о положении протонных сигналов
метанных групп в стероидах представлены в табл. 4.11.
Таблица 4.11
Положение протонных сигналов метинных групп (—СНОН—) в стероидах
(м. д. отнэсительно ТМС, измерение от центра мультиплета)
Положение
протона
с-з
с-и
С-17.
Ориентация гидр-
окоильной группы
а
Р
а
Р
Р
Ориентация
протона
Аксиальная
Экваториальная
Аксиальная
Аксиальная
Экваториальная
Аксиальная
б
м.д.
3,5—3,6
4,15
3,6
3,9-4,05
4,35-4,5
3,65
Предполагалось, что сигналы метильных протонов ацетоксиль-
ных групп также будут сдвигаться при изменении ориентации,
однако на опыте это не было обнаружено.
Результаты, полученные на более ранних этапах исследований,
по-видимому, свидетельствовали о наличии существенной
разницы в экранировании метильных протонов в аксиальных и
экваториальных положениях метоксильных и ацетоксильных групп.
Порядок сигналов, как оказалось, был обратным, и аксиальные
метоксильные и ацетоксильные протоны поглощали в более
слабом поле, чем экваториальные. В ряду ацетилированных пира-
ноз разность 8ав менялась от 0 до 0,21 м. д. [96]. Однако более
поздние данные [144] указывают на то, что этот критерий
ориентации недостаточно надежен.
Камлер, Шулери и Брачер [23] показали, что эк<9о-а-хлор-
камфору Х1а можно отличить от экзо-а-хлоркамфоры XI6 на
основании их спектров ЯМР.
С1
XIa XI6
Сигнал а-протона благодаря наличию смежного атома хлора
и соседней карбонильной группы смещается в сторону более
17*
Д^с?

260
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
слабого поля и, таким образом, легко идентифицируется. В эндо-
изомере сигнал представляет собой дублет (7 = 5 гц), в то время
как в экзо-соединении — это синглет, смещенный
приблизительно на 30 гц (при частоте генератора 60 Мгц) в сторону более
сильного поля. Очевидно, что конфигурация протона определяет
величину химического сдвига и силу взаимодействия.
В этом исследовании было отмечено также, что а-бромпроиз-
водное в противоположность поведению алифатических
соединений дает тот же сигнал при более слабом поле, чем хлорпроизвод-
ное. Спектр а,а'-дибромкамфоры показывает, что экзо-атом брома
может дезэкранировать ближайшую к нему метильную группу
ге.и-диметильной группировки так, что три С-метильных пика
отчетливо разрешаются. В монобромпроизводных такое
взаимодействие отсутствует.
Кори и др. [22] сообщили о выделении двух диастереомеров
5-оксикамфоры ХПа и ХИб. Эти диастереомеры можно различить
по поглощению протона С-5 в их нитробензоатах. В экзо-окси-
изомере ХИб С-5-протон появляется в виде триплета (7 = 5,5 гц).
0^/-\ О.
-н ^ ^/-он
он н
XII а ХИб
Илиэл [48] разработал метод определения относительной
«населенности» аксиальных и экваториальных конформаций
измерением поглощения протона метинной группы в бромциклогек-
санах. Этим способом можно легко проследить за влиянием
растворителя на относительную «населенность» конформаций. Данный
метод был сопоставлен с другими методиками, и между
полученными результатами было найдено хорошее согласие [49]. Берлин
и Иенсен [146] опубликовали дополнительные данные по
исследованию производных циклогексана.
Анет [6] проводил стереохимические исследования.
насыщенной системы, используя тот факт, что во всех описанных случаях
при передаче влияния через три связи константа взаимодействия
Jmpmc > J4ue- В более ранней работе L-яблочной-ЗБ кислоте,
полученной ферментативным путем, была приписана трео-кон-
фигурация [2]. Анет синтезировал трео-изомер ХШа, пользуясь
не вызывающим сомнения методом, и измерил константу
взаимодействия между протонами у С-2 и С-3. Для ягрео-конфигурации
константа 723 оказалась равной 3—4 гц. Поскольку полученное

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
261
ранее значение 723 было равно 9 гц, то ферментативный продукт
должен обладать эрытаро-конфигурацией ХШб:
Н
Н
СООН
D
ОН
СООН
D-
Н
СООН
н
ОН
СООН
ХШа
ХШб
Непланарное строение циклической системы алкалоидов
группы апорфина было доказано на основании полосы поглощения
метнлендиоксигруппы в дицентрине XlVa и метиловом эфире
бульбокапнина XIV6 [65]:
Н.
Н'
,/
/\^\/\
N—Me
\ /
О
Н,
Н'
,/
о
/ \
N—Me
\ /\/\/
О I I
^
МеО
Me О
/^/
МеО
/\/
О Me
XlVa
XIV6
Вместо ожидаемого синглета с интенсивностью,
соответствующей двум протонам, был найден квартет, у которого 6НН,
составляет 9—11 гц, а -/нн, = 1—2 гц. Неэквивалентность двух
протонов можно объяснить только, если принять, что
ароматические кольца не копланарны. Это может возникнуть либо
вследствие ограниченности вращения ароматических колец вокруг
соединяющей их связи, так что предпочтительной становится
одна из конформаций, либо потому, что кольца закреплены в
неплана рной конформации. Протоны метилендиоксигруппы
становятся эквивалентными, если насыщенное кольцо, содержащее
азот, раскрывается в результате восстановления по Эмде.
В стероидных молекулах конформацию можно установить,
исследуя сдвиги С-метильных протонов. В случае 6а- и 6|3-
метилстероидов дублет протонов 6-метильной группы
расположен, как правило, при Р-ориентации ниже (по полю), чем при
а-ориентации [149]. В 6-метилпрогестероне переход от
аксиальной конформации к экваториальной (6р* —» 6а) приводит к сдвигу

262
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
на 0,2 м. д. в сторону более сильного поля [132]. При изучении
спектров ЯМР сарсасапогенина, неосарсасапогенина, смилаге-
нина, неосмилагенина, диосгенина и неодиосгенина [132] было
найдено, что неосмилагенин и неодиосгенин, вероятно, лучше
отвечают частичной структуре XV, чем частичной структуре XVI:
XV
XVI
Положения сигналов протонов метильной группы С-27 для
двух конформаций различаются приблизительно на 0,2 м. д.
Поэтому метильной группе С-27 в неосмилагенине и неодиосге-
нине приписывают экваториальную ориентацию. Авторы
отмечают, что количественное совпадение этих сдвигов в двух
указанных примерах является, вероятно, случайным, поскольку
конверсия 6(5 —> 6а почти наверняка включает разобщение 1,3-диак-
сиального взаимодействия с метильной группой С-19.
Ненасыщенные системы. Метод спектроскопии ЯМР дает
в распоряжение исследователя ряд способов, с помощью которых
можно установить конфигурацию заместителей у двойной
углерод-углеродной связи. В случае дизамещенных олефинов
измерение константы взаимодействия между протонами,
расположенными по разные стороны от двойной связи, позволяет различать
цис- и тракс-изомеры (см. табл. 4.10). В ряде исследований
соблюдалось условие Jmpam !> J,fuc- Константы взаимодействия для
олефинов были вычислены теоретически Карплусом [91], и
найденные им величины согласуются с полученными на опыте. Поэтому,
если имеется возможность проанализировать оба изомера, то
можно прийти к определенному заключению об их строении.
В тех случаях, когда располагают только цис- или только транс-
изомером, спектра ЯМР для подобного выбора явно недостаточно,
за исключением тех случаев, когда константа взаимодействия
является или большой (16—18 гц), ала малой (6—9 гц). Каждый
из таких крайних случаев довольно убедительно свидетельствует
о наличии соответственно транс- или г/ис-конфигурации.
Примером может служить исследование биологического происхождения
10-оксидецен-2-овой кислоты в маточном молочке [13]. Область
олефинового протона в спектре ЯМР этой кислоты представляет
собой АВ-часть спектра типа АВХ2. Проведенный анализ пока-

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
263
зал, что величины б для а- и Р-протонов составляют соответственно
5,82 и 6,98 м. д. при константе взаимодействия, равной 15,8 гц.
Это убедительно доказывает тракс-конфигурацию двойной
связи.
Взаимодействие не наблюдается, однако, при симметричном
замещении, так как при этом протоны химически не сдвинуты
один относительно другого. Шеппард и сотр. [10, 33] показали,
что константу взаимодействия можно измерить, если принять во
внимание сопутствующие сигналы, обусловленные
взаимодействием 1зС — 1Н. Так, например, в случае дихлорзтилена они
анализировали сопутствующие сигналы, пользуясь системой АВХ
(А=В=Н;Х = 13С), и получили/= 5,0 ± 0,3 гц и / =
= 12,2 ± 0,2 гц.
Позднее было высказано предположение, что для определения
геометрической конфигурации может оказаться пригодным также
и другой метод [58]. Он базируется на дальнодействующем
взаимодействии (например, J13 и 714) между протонами, расположенными
в цис- и mjoaKC-положениях. Хотя спин-спиновое взаимодействие
быстро затухает с увеличением числа связей между
взаимодействующими ядрами, константа, соответствующая взаимодействию
через четыре связи, все же еще достаточно заметна при условии,
если одна из связей является ненасыщенной. В общем случае
подобное 1—3-взаимодействие (нумерация относится к углеродным
атомам, к которым присоединены протоны) характеризуется
константой порядка 0,5—2 гц. В случае цис-транс-п&ры ангелико-
вая кислота — тиглинован кислота, а также соответствующих
метиловых зфиров было показано, что Аз (треке) > Аз(ч«Ф Кроме
того, было найдено, что при взаимодействии через пять связей
Ju(транс) >А4(чие)* К сожалению, позднее выяснилось, что это
отношение не всегда справедливо [59]. В случае диметиловых
зфиров мезаконовой и цитраконовой кислот соотношение между
константами взаимодействия изменяется на обратное, хотя по
величине обе константы и малы. Возможно, что при 7=1—2 гц, как
правило, Аз (трат) > Аз (цис)- Недостаток экспериментальных и
теоретических данных не позволяет сформулировать это правило
в более общем виде.
В несимметрично дизамещенных зтиленах RR'C=CH2
концевые протоны могут поглощать при различных частотах, если
R ^ R'- Александер [3] показал, что интервал как для бутена-1г
так и для 3,3-диметилбутена-1, составляет 0,1 м. д. и что сигнал
протона, расположенного в tywc-положении по отношению к трет-
бутильной группе, появляется в более сильном поле. В ряду 2-за-
мещенных пропенов-1 интервал между винильными протонами
изменяется от 0,05 до 0,5 м. д.; при этом самый большой интервал
наблюдается тогда, когда в а-положении по отношению к двойной

264 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
связи находится карбонильная группа. Еще больше этот интервал
в тех случаях, когда кетогруппа является частью кольца [81].
Разделение сигналов находят также в ряду а,Р-ненасыщенных
эфиров как для винильных протонов, так и для протонов аллиль-
ных метильных групп. Высказывалось предположение, согласно
которому увеличенное дезэкранирование ядра в г/ис-полошении
по отношению к карбонильной группе может быть обусловлено
наличием слабой водородной связи [105]. Однако теперь
приходят к убеждению, что ответственной за этот эффект является
магнитная анизотропия карбонильной группы [81, 123].
Эффект разделения сигналов наблюдался также и для трех-
замещенных этиленов и был использован для определения
конфигурации заместителей относительно двойных связей.
Сопоставление спектров ЯМР цис- и транс- а^-ненасыщенных кислот или
их эфиров показывает, что Р-протон, расположенный в цис-поло-
жении относительно карбоксильной группы, значительно более
смещен в сторону слабого поля, чем в траке-положении [82].
Аналогичный сдвиг обнаруживается в случае |3-метильной группы,
хотя он и не столь заметно выражен. Методика была применена
к ряду соединений, включая изомеры |3-метилмуконатов [51,
51а] и Р-метилглутаконатов [83], фитол [27] и некоторые
изомеры винилфосфатов [150а]. Этот метод позволяет устанавливать
правильную геометрическую конфигурацию и несомненно найдет
широкое применение.
Из сказанного следует, что спектроскопия ЯМР является
мощным союзником инфракрасной спектроскопии в отношении
обнаружения и идентификации олефиновых связей. При этом
следует иметь в виду, что спектры ЯМР могут дать информацию
относительно всех типов замещения у двойных связей, в то время как
метод инфракрасной спектроскопии в этом смысле ограничен
и позволяет получать отчетливые результаты только в отношении
1,1-дизамещенных и г/ис-дизамещенных связей.
Молекулярные структуры
Рассмотрим ряд примеров, заимствованных из текущей
литературы, которые иллюстрируют различные направления
применения спектроскопии ЯМР при установлении структуры
природных соединений.
Хиноны и многоатомные фенолы. Наличие большого числа
подробно изученных соединений, обладающих хиноидной
структурой, позволяет установить характеристические частоты
сигналов определенных протонов, связанных с хиноидной
группировкой. Идентифицировать подобные группировки довольно легко
при наличии данных по положению сигналов протонов, связанных

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
265
с хиноидными структурами. Такие данные для различных
протонов приведены ниже (м. д. относительно ТМС):
Ароматические протоны 7,5
Протоны, присоединенные к хиноидному
кольцу 6,5
Винильные протоны 5,0—5,2
Протоны групп, связанных с хиноидным
кольцом:
СН30 3,9-4,0
СН2 (в а-положении) 3,1—3,3
СН3 1,9-2,0
Протоны группы СН3СО 1,7
Относительную ориентацию указанных заместителей в хи-
нонном кольце иногда можно определить по характеру спин-
спинового взаимодействия. Так, например, в спектре тимохинона
XVII протоны а и б дают мультиплеты, являющиеся результатом
спин-спинового взаимодействия этих протонов с соседними
протонами метинной и метилъных групп (например,
/^-взаимодействие). Поэтому На проявляется в виде дублета, a Hfi — в виде
квартета, и, хотя эти мультиплеты перекрываются, их можно
легко идентифицировать [1101.
О ОСН3
(«)Н ![ , (я)Н I
Y
I II Щб) \ I Н(б)
О ОН
XVII XVIII
В этом и в сходных случаях ориентацию при последующем
замещении в кольце можно легко определить, поскольку один из этих
мультиплетов в спектре производного исчезнет. Интересно
отметить, что для весьма сходного соединения — гс-метокситимола
XVIII — в рассматриваемой области спектра не удается получить
разрешения спин-спинового взаимодействия. Протоны а и &
химически сдвинуты один относительно другого, и, хотя их
линии несколько отличаются по ширине, площади обеих полос
одинаковы.
Ряд родственных хинонов общей формулы
О
R'4 J, Ж"
R/у \СН2СН=С(СН3)СН2)яН
о
XIX

266 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
для установления структуры был изучен спектроскопическими
методами в инфракрасной и ультрафиолетовой областях, а также
при помощи спектров ЯМР [121, 146, 160, 169]. Из данных,
приведенных на стр. 265, следует, что для одного из членов этого
ряда кофермента Q10 (XIX, R = R' = OCH3; R" = СН3; п = 10)
заместители R, R' и R", а также а-метиленовая группа могут
быть легко идентифицированы, хотя в этом случае метод ЯМР не
помогает установить ориентацию этих групп в хиноидном кольце.
Положение групп R и R' было установлено при
сопоставлении ультрафиолетовых спектров кофермента Q10 и 2,3-диметокси-
5,6-диметилбензохинона.
В ходе этого исследования были выделены другие хиноны,
структура которых определена методом ЯМР. Для одного из
хинонов, спектр которого показал наличие двух метильных групп,
одного протона и метиленовой группы, связанной с кольцом хи-
нона, была легко установлена структура XIX (R = R' = CH3;
R" = H), поскольку протон кольца дает триплетный сигнал [98].
Это возможно только в том случае, если протон кольца находится
в орто-положении по отношению к метиленовой группе.
Если не соблюдать определенных предосторожностей, то
при выделении кофермента Q10 из тканей быка могут
наблюдаться артефакты [98, 99]. В некоторых условиях метильные
группы подвергаются этанолизу с образованием соответствующих
моно- или диэтоксипроизводных. Хотя невозможно сделать
выбор между замещающими группами R = OCH2CH3, R' = ОСН3
и R = ОСН3, R' = ОСН2СН3 (по парам), тем не менее этоксиль-
ная группировка была легко обнаружена, поскольку имелось
три пика метиленового квартета с центром при 4,14 м. д.
(четвертый пик в метоксильной полосе при 3,89 м. д. теряется) и два из
трех пиков метильного триплета с центром при 1,43 м. д. (третий
пик закрывается метилом аллильной группы боковой цепи).
Метиленовый квартет при 4,41; 4,24; 4,08 и 3,91 м. д. был легко
идентифицирован в диэтоксипроизводном (R = R' = ОСН2СН3).
Ранее полагали, что убихинон и кофермент Q10 представляют
собой одно и то же соединение. Теперь же склонны думать, что
именно подобные артефакты, связанные с этоксильными группами,
послужили причиной того, что на ранних этапах исследования
коферменту Q10 приписывали свойства убихинона [41, 106]. На
основании исследований ЯМР группа Марка смогла различить
эти два соединения [98].
При сравнительном изучении боковых цепей различных
представителей семейства кофермента Q10 оказалась полезной
методика графического интегрирования. В ряду этих соединений
изопреноидная боковая цепь дает следующие характеристические
линии: олефиновый водород 5,07 м. д.; протоны а-метиленовой

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
267
группы 3,12 м. д.; протоны аллильной метиленовой группы
1,95 м. д. и протоны аллильной метильной группы 1,58 м. д.
[121, 146, 160]. Интегрирование спектра ЯМР данного
соединения показывает число изопреновых структурных единиц в
боковой цепи. Этим путем были идентифицированы соединения с п =
=3,9 и 10.
Примером использования этой методики может служить
представленный на рис. 28 спектр кофермента Q10 [116]. Поскольку
интегральная
кривая
Рис. 28. Спектр протонного резонанса кофермента Q10
при частоте генератора 60 Мгц.
метоксильная полоса при 3,92 м. д. легко идентифицируется и
соответствует, как известно, шести протонам, это дает
калибровочную точку для интегрирования. Интегральная кривая (она
также представлена на рисунке) показывает точно измеренные
площади для: а—олефиновых протонов при 5,07 м. д.; б —
протонов метоксильных групп при 3,92 м. д.; в — остальных протонов.
Последний интеграл в соответствует общему числу метиленовых
и метальных протонов и, таким образом, включает четыре центра,
которые не связаны с изопреновыми остатками. Из молекулярной
формулы С59Н90О4 и отношения интеграла б к общей площади
было найдено, что б соответствует шести протонам. Поэтому
должны соблюдаться равенства:
-z = 71 и -—- = га.
о о

268 Гл- 4- ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Эти выражения дают для п значения 10,09 и 10,02, т. е.
боковая цепь состоит из десяти изопреновых структурных единиц.
Спектральное интегрирование можно использовать для
проверки других элементов структуры. Так, например, сопоставляя
площадь сигнала, соответствующего протону кольца, с площадью
сигнала, отвечающего протонам а-метиленовой группы, легко
показать, что в соединении XIX (R = R' = ОСН3; R" = Н)
на каждое кольцо приходится одна боковая цепь, поскольку было
найдено, что отношение площадей указанных сигналов равно
1 : 2 [160]. При изучении витаминов Кх и К2, убихинона и хи-
нона с неизвестной структурой также был применен метод
спектрального интегрирования [121]. Спектры отчетливо показывают
число изопреновых остатков в боковой цепи каждого соединения,
и в данном случае спектр ЯМР дал всю информацию, необходимую
для установления структуры хинона XIX, для которого найдено:
R = R' = СН3; R" = Н; п = 10.
Метод ЯМР был также использован при выяснении структуры
аклавинона [69]. С его помощью однозначно установлена
ориентация заместителей в кольце D. Наблюдаемые сигналы с учетом
их относительных интенсивностей давали следующую
информацию: 1,0 м. д. (три Н) и 1,57 м. д. (два Н) — этильная группа;
2,34 м. д. (два Н) — алициклическая метиленовая группа;
3,70 м. д. (три Н) — карбметоксильная группа; 4,30 м. д. (один
Н) — один протон в а-положении как к ароматическому кольцу,
так и к гидроксильной группе. С этими данными согласуется
только структура XX:
О СООСНз
ОНО ОН
XX
Описано применение метода ЯМР к исследованию ряда
растительных многоатомных фенолов [90, 150]. При изучении
некоторых производных эллаговой кислоты получены данные,
позволяющие предположить для эллагорубина структуру XXI. Эта
структура была установлена ранее на основании химических
исследований, а также исследований, проведенных с помощью
ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии [89, 150].
Эллагорубин образуется при бензилировании эллаговой кислоты
в водном растворе щелочи, причем одновременно получается
небольшое количество желтого вещества неизвестной структуры.
Изучение эллагорубина методом ЯМР показало [90], что этот

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
269
желтый продукт лучше всего может быть представлен структурой
XXIII, но если исходить из альтернативной структуры эллаго-
рубина XXII, то для этого соединения следовало бы ожидать
предложенной ранее структуры XXIV [134].
НО
PhCH02yvV°
PhCH2
/\^V\/
Y>
CH2Ph
)AfA/4oH2?h
OH
XXI
HOv I ° .OCH-jPh
/\/\/\/CH2Ph
PhCH2
PhCH20
О II
OH
XXII
OCH2Ph
PhCH8°\//vV0
PhCH2
,СН2РЬ
OCH2Ph
XXIII
PhCH20
PhCH2
OCH2Ph
\A/°\/0CH2Ph
AAA/CH«ph
оАДА0сняр].
0
XXIV
Кроме ароматических полос протонный спектр желтого
продукта содержит восемь сигналов, что исключает возможность
структуры XXIV, поскольку это соединение должно было бы
давать только шесть сигналов. Этот вывод подтверждается
шириной наблюдаемых на опыте полос [150]. Метиленовые протоны
в геж-дибензильной группировке появляются в спектре в виде
квартета (структура типа АВ, JАВ — 14 гц, бдв = 0,33 м. д.),
который типичен для двух неэквивалентных протонов,
соединенных с одним и тем же атомом углерода. Центр этого квартета
находят при 3,85 м. д. Неэквивалентность возникает либо
вследствие разницы во времени пребывания молекулы в различных
конформациях, либо (в случае одинакового времени пребывания)
вследствие зависимости химического сдвига от угловой
ориентации [131]. Метиленовые протоны в двух бензильных группах
эквивалентны, и появляется только один квартет. Положение
линий оставшихся групп позволяет идентифицировать их с
помощью данных, полученных для родственных соединений.
Жирные кислоты. Несколько примеров использования метода
ЯМР в химии жирных кислот было уже рассмотрено выше
(см. стр. 235); сводки соответствующих данных приведены в ряде
работ [79, 81, 124]. Резюмируя, можно указать, что метод ЯМР

270 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
позволяет отличать концевые метильные группы от аллильных;
аллильяые метиленовые группы от метиленовых групп,
расположенных в а-положении по отношению к карбоксильным группам,
а также различать отдельные олефиновые связи и во многих
случаях различное пространственное расположение заместителей
при двойных связях (см. стр. 262). Другие структурные
особенности, например наличие циклопропенового [130] ициклопропа-
нового колец, эпокси- и метоксильных групп, также приводят
к появлению характеристических протонных сигналов.
Интересный сдвиг, обусловленный влиянием растворителя,
был отмечен при изучении а,р-ненасыщенных кислот [62]. Для
р-метилкротоновой кислоты в четыреххлористом углероде
обнаружен внутренний химический сдвиг на 0,27 м. д., обусловленный
взаимодействием р-метильных групп. При разбавлении раствора
бензолом сдвиг возрастает, достигая 0,45 м. д. при сильном
разбавлении. Наблюдение за влиянием бензола как растворителя
на спектр насыщенных жирных кислот привело японских авторов
[139] к выводу, что повышенный сдвиг обусловлен
преимущественным экранированием тракс-р-метильной группы я-электронами
ароматического кольца, не влияющими на г/ис-р-метильнук>
группу.
Новой областью применения метода ЯМР явились
исследования с его помощью последовательности ионизации карбоксильных
протонов лимонной кислоты. Пользуясь уже известными
величинами констант ионизации и данными, полученными при
исследовании структуры метиленовых протонов (квартет типа АВ),
Ловенштейну и Робертсу [100] удалось изучить зависимость
последовательности ионизации от рН. Авторы пришли к
заключению, что первые две стадии протекают в основном за счет
концевых карбоксильных групп.
Углеводы. Лемье и др. [96] с успехом использовали метод
ЯМР при изучении .структуры углеводов пиранозного типа. Эта
работа была подробно рассмотрена ранее [124]. Нужно
напомнить, что резонансная частота протона, связанного с циклической
структурой, зависит от конформации и что спин-спиновое
взаимодействие между соседними протонами отвечает
последовательности Jm^> Jae^- Jee. Исходя из этих двух обстоятельств, Лемье
и др. смогли определить конфигурацию ряда аномерных пента-
ацетатов. Наиболее важным в этом исследовании явилось
наблюдение, что а- и р-аномеры можно идентифицировать по
химическому сдвигу сигнала, появляющегося в самом слабом поле
(ранее для такой идентификации приходилось пользоваться
правилом изоротации Хадсона [80]). Аналогично удалось выяснить
конфигурацию а- и р-аномеров в ряду тетраацетатов, за
исключением ацетилированных производных рибоэы.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
271
Кислородсодержащие гетероциклы. Спектроскопия ЯМР
позволила разработать удобный метод обнаружения фураноидного
кольца; первыми этот метод использовали Кори и сотр. [38J.
Помимо самого факта обнаружения фураноидного кольца метод
ЯМР позволяет также определять положения заместителей,
поскольку а-протоны поглощают, как правило, при более низкой
частоте, чем Р-протоны. В серии из одиннадцати замещенных
фуранов эти исследователи наблюдали а-протоны в области
6,90—8,10 м. д. (в большинстве случаев в интервале 7,3—7,8 м.д.),
а Р-протоны — в области 5,60—7,40 м. д. (в основном в интервале
6,0—6,6 м. д.). Таким образом, по величинам химического сдвига
и мультиплетности структуры в этих областях можно судить
о наличии заместителей и степени замещения фураноидного
кольца. Ясно, что графическое интегрирование может существенно
помочь при проверке первоначально предложенной структуры.
Этим путем было подтверждено наличие фуранового кольца в
кафестоле, колумбине и лимонине и было показано, что в кафестоле
заместители находятся в а- и Р-положении, а в лимонине и
колумбине — в Р-положении. В более позднем сообщении
относительно общей структуры лимонина [7] описано дальнейшее
применение метода ЯМР при решении этих проблем.
В ходе работ, посвященных установлению структуры
природного алкалоида касторамина, спектр ЯМР позволил отчетливо
установить наличие фуранового кольца и тот факт, что оно
присоединено по р-положению 1161]. Другой пример из химии
стероидов дали Слейте и Вендлер [147]. При изучении реакции между
диазометаном и А16-20-кетостероидами они выделили соединение,
которое, как полагали, должно включать структуру XXV.
Присутствие фуранового кольца и его ориентация были совершенно
Отчетливо установлены по наличию сигнала олефинового протона
при 7,04 м. д.
XXV
Ранее уже упоминалось, что метод ЯМР позволяет
идентифицировать эпоксидные кольца и что такие определения можно
подтвердить расщеплением кольца и повторным исследованием спектра

272 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
ЯМР. Этот прием применили Тарбелл и сотр. [28, 154] при
исследовании структуры фумагиллина XXVIa.
1>, ,
/\/\\/\/?\ XXVIa [R = CO(CH=CH)4COOH]
I I О/
\/\ XXVI6 (R = H)
I OCH3
OR
В нейтральном продукте омыления XXVIб было подтверждено
наличие следующих групп: 1) эпоксиметиленовой; 2) изопропили-
деновой; 3) метоксильной и 4) группы —СН2— СН(ОН)— как
части кольца. Три протона эпоксигрупп выявляются в области
2,35—2,80 м. д. как в спектре самого соединения XXVI6, так и
в спектрах его производных с гидрированной двойной связью.
Хотя в спектрах соединений, у которых связанная с кольцом
эпоксидная группа раскрыта, наблюдается только один эпоксидный
протон, однако при 1,35 м. д. появляется новый сигнал,
обусловленный метальной группой, присоединенной к углеродному
атому, связанному с кислородом. Это свидетельствует о
расщеплении эпоксидного кольца по схеме XXVII —> XXVIII:
|\0 Н3С ОН
XXVII XXVIII
В серии деградаций, проведенных с целью установления
структуры боковой цепи, дидезоксисоединение XXIX под действием
разбавленной минеральной кислоты превращалось в аллильный
спирт Л.Л.Х, изомерный соединению XXIX:
I II I
ОН
ОСН3 ОСН3
XXIX XXX
Протоны метильной группы, расположенной в а-положении
по отношению к эпоксидному кольцу, давали одиночный сигнал
при 1,10 м. д., который исчезал после расщепления кольца; оле-
финовые протоны соединения XXX были обнаружены как в
инфракрасном спектре, так и в спектре ЯМР. Таким образом,
эпоксидное кольцо очень удобно изучать методом ЯМР.
Во многих случаях структура соединения не может быть
окончательно установлена исключительно с помощью химиче-

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
273
ских и оптических методов, хотя решение проблемы и удается
свести к ограниченному числу возможных решений. Метод ЯМР
часто дает возможность получить данные, необходимые для
выбора между весьма близкими родственными структурами.
Примером такого рода применения может служить работа по
установлению структуры плюмерицина (рис. 29). Для окончательной
(С-13)
7 чсна3 в
м. д.
Рис. 29. Спектр протонного резонанса плюмерицина (при частоте
генератора 60 Мгц).
расшифровки его структуры оставалось установить положение
двойной связи в пятичленном карбоциклическом кольце
структуры XXXI. Согласно другим данным, двойная связь может
находиться как между С-4 и С-5, так и между С-3 и С-4 или между
С-3 и С-7 (использованная в этом примере система нумерации
является произвольной).
О
4fi-
sll
с/
1и
о*
I3
17
а/4
^NL
ioL
15
ч/осн
т4
/V-H
г°
о
м
V2
Il3
XXXI
18 Заказ 407.

274
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Ответ был получен при установлении области двойной связи
в спектре ЯМР плюмерицина [115] в хлороформе-D. Как видно
на рис. 29, в области 4,5—7,5 м. д. имеется ряд сигналов между
5,11 и 7,43 м. д. Кроме того, в спектре содержится узкий синглет
(при 3,77 м. д.) и дублет (приблизительно при 2 м. д.),
эквивалентные каждый трем протонам. Эти сигналы отчетливо
указывают на наличие карбметоксильных протонов и аллильной
метальной группы. Появление мультиплетов, окружающих сигналы
метоксильной группы, объясняется наличием еще двух
протонов.
Можно было ожидать, что в структуре XXXI из всех олефи-
новых протонов в слабом поле проявятся протоны С-12 и С-1,
поскольку эти углеродные атомы оба находятся в ^-положении
по отношению к карбонильной группе. Кроме того, протон С-1
должен давать синглет, в то время как протон при С-12 будет
связан спин-спиновым взаимодействием с аллильными
протонами при С-13 и С-9. На рис. 29 отчетливо видно, что спектр ЯМР
соответствует ожидаемой картине. Протоны, связанные с
насыщенными углеродными атомами С-8 и С-9 находятся по соседству
с двумя дезэкранирующими группами, и поэтому соответствующие
им сигналы должны появиться в олефиновой области со стороны
сильного поля. Отчетливо видимая в этой области
восьмилинейная структура должна быть ассоциирована с двумя
неэквивалентными олефиновыми протонами в пятичленном кольце. Каждый
из них взаимодействует с протоном С-3, о чем свидетельствует
триплетное строение сигнала в более слабом поле, отвечающего
алифатическому протону. Протоны С-3 и С-7 взаимодействуют
спинами так же; как протоны С-7 и С-8. Наконец, синглет при 5,11 м. д.
должен быть обусловлен протоном С-9, поскольку он уширен
вследствие дальнодействующего взаимодействия с протонами
С-12 и С-13 (хотя тонкая структура этого сигнала не
разрешена) .
Рассмотрение структуры XXXI показывает, что локализация
двойной связи между С-3 и С-4 или С-3 и С-7, должна была бы
приводить к совершенно другому спектру, особенно в олефиновой
области.
Следует упомянуть о работе, в которой методом ЯМР была
проверена структура г-токоферола [72]. Спектры ЯМР е-токо-
ферола и его 4-фенилазобензоата были сопоставлены со спектрами
ct-токоферола и соответствующего 4-фенилазобензоатного
производного. Этим способом было продемонстрировано наличие
в е-токофероле трех олефиновых протонов, одного фенольного
протона, двух неэквивалентных метильных групп в
ароматическом ядре и одной метильной группы у углеродного атома,
связанного с кислородом.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
275
Н0\А/\ /снз
н3с
н' у о' \, '
На этом основании для е-токоферола была предложена
структура XXXII:
СН3
I
\
ЧСН2СН2СН=С)3СН3
он3
XXXII
Каротиноиды. Недавно Видон и сотр. [11] опубликовали
обширное исследование (спектры шестидесяти полиенов),
проведенное с целью выяснения возможности применения метода ЯМР
для исследования каротиноидов. Авторы показали, что
метальные протоны дают характеристические сигналы в зависимости
от их относительного положения в полиеновых цепях (см.
стр. 225).
Пример спектра такого типа на участке, отвечающем
метальным протонам ацетата витамина А (XXXIII)
А^чА/лА/СН2°Ас
\А
XXXIII
представлен на рис. 30. Большой синглет в сильном поле
(1,01 м. д.) обусловлен ге-и-диметильной группировкой, а полоса
в самом слабом поле — ацетатными протонами. Метильная группа
при центральной двойной связи относится к типу «внутренней»
группы, в то время как метильная группа у концевой
ациклической двойной связи сходна с изопреновои метильнои группой
(1,84 м. д.). Сигналы указанных групп легко обнаружить при
1,93 и 1,88 м. д. в спектре, полученном при частоте генератора
56,^Мгц (рис. 30); при частоте генератора 40 Мгц разрешается
только широкая полоса 1,90—1,95 м. д. Наконец, при 1,69 м. д.
отчетливо проявляются протоны метильнои группы у концевой
циклической олефиновой связи.
Поглощение олефиновых протонов также дает информацию
относительно структуры каротиноидов. Этот метод был
использован [12, 12а] при определении стереохимии биксина XXXIVa,
первого каротиноида, для которого обнаружена геометрическая
изомерия.
/ЗООСНз
moc./^y^/^y^/syK/S./X/^/^
XXXIVa (R = H)
XXXIV6 (R = CH3)
18*

276
Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
В олефиновой области спектра ЯМР при частоте генератора
40 Мгц метиловый эфир полностью транс-бпкстта. (XXXIV6)
дает дублет при 5,88 м. д., широкую полосу приблизительно при
6,55 м. д. и дублет при 7,39 м. д. Только протоны концевой
углерод-углеродной двойной связи будут давать две идентичные
АВ-пары для наблюдаемой четырехлинейной двухдублетной
структуры (блв = 60,7 гц\ JAB = 15,8 гц), и, таким образом,
ответственными за эти сигналы являются протоны, находящиеся
I
_, i i i
2 1
м. д.
Рис. 30. Спектр протонного резонанса ацетата
витамина А (при частоте генератора 56,4 Мгц).
в а- и ^-положении к эфирным группам. В природном метиловом
эфире биксина олефиновая структура видоизменяется так, что
появляются три дублета при 5,88, 7,37 и 7,93 м. д., причем
размер каждого из двух последних дублетов вдвое меньше, чем
дублета при 5,88 м. д. Поскольку константа взаимодействия остается
неизменной, это различие не может быть приписано изменению
конфигурации концевой двойной связи, и должно вызываться
изменением конфигурации соседней двойной связи. Поэтому
авторы рассматривают природный метиловый эфир биксина как
4-^цс-изомер со структурой XXXIV6 и приписывают изменение
в спектре ЯМР различию в экранировании р-протонов, из
которых нижний находится в близком соседстве к 4-г^с-двойной связи.
Эта аргументация нашла подтверждение при изучении метиловых
эфиров 2,7-диметилоктатриеновых кислот, поскольку протон при
С-3 в 4-ifuc-H30Mepe смещен на 0,58 м. д. в сторону более слабого
поля по сравнению с протоном в полностью траке-изомере. Изу-

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР 277
чение спектров метилового эфира ^ис-апо-1-норбиксиналя XXXV
и кроцетиндиаля XXXVI привело к выводу, что биксин
представляет собой 16-г^ис-изомер со структурной формулой XXXlVa.
I I
XXXV
о ! I
I I
XXXVI
Стероиды. Как было показано на стр. 228, наличие в
молекулах стероидов метильных протонов при С-18 и С-19 может быть
установлено совершенно однозначно. В литературе описаны
многочисленные примеры применения этой методики [29, 76,
88, 171]. Оказалось, что аналогичное исследование протонов
метильной группы при С-6 дает возможность легко различать ее
а или р-ориентацию [149]. Сигналы протонов этой метильной
группы, появляющиеся в виде узких дублетов, находятся при
^-ориентации в основном в более слабом поле, вероятно,
вследствие 1,3-диаксиального взаимодействия с 19-метильной группой.
Эти сигналы появляются в области 0,88—1,28 м. д. для а-групп
(/= 3—1гц) и при 1,06—1,48 м. д. для р-групп (/ =5—9 гц).
Некоторые заместители в кольце А оказывают заметное влияние на
химические сдвиги. Так, например, двойная связь у С-4 приводит
к сдвигу в сторону более слабого поля приблизительно на 0,3 м. д.;
3-кетогрупда смещает сигнал р-группы при С-6 на 0,05 м. д. и
оказывает небольшой диамагнитный эффект (—0,025 м. д.) в
случае а-ориентации.
На основе данных, полученных при изучении 30 стероидов,
Сломп и Мак-Келлар [148] разработали методику, при помощи
которой можно получить лучшее разрешение для адсорбционных
сигналов, обусловленных сходными группами. Джонсон и сотр.
[94] предложили использовать в качестве растворителя для
полярных стероидов пиридин и отметили [87] его очевидную
способность усиливать незначительные различия в химических сдвигах
в результате преимущественного взаимодействия с
определенными группами. Хотя ожидалось, что изменения, обусловленные
разницей в объемной восприимчивости растворителя будут
незначительными, Сломп нашел заметные различия в спектрах ЯМР,
полученных в хлороформе-D и в пиридине. Некоторые сигналы
смещались значительно сильнее, что приводило к перестройке
всего порядка. Полезность этой методики может быть проиллю-

27В г"- 4- ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
стрирована на примере спектра 4,4,17 а-триметил-17В-оксиандро-
стен-5-она-З (XXXVII).
XXXVII
В хлороформе-D проявляются две метильные полосы, тогда
как в пиридине можно обнаружить пять отчетливых сигналов.
В первом случае метильные группы 46, 17а и протоны С-19 дают
синглет при 1,34 м. д., а метильная группа 4а и протоны С-18 —
синглет при 0,99 м. д.
В пиридине появляются следующие сигналы (в порядке
нарастания поля): 17а-СН3 — при 0,71 м. д.; 46-СН3 — при
0,65 м. д.; С-19-протоны — при 0,54 м. д.; 4а-СН3 — при 0,36 м. д.
и С-18-протоны — при 0,13 м. д. Для стероидов, не содержащих
других заместителей в кольцах А, В или С, величины сдвигов
лежат в пределах от 0,33 м. д. для 21-метиленовой группы в окси-
ацетатной боковой цепи до 1,0 м. д. для 19-метильной группы
в А4-3-кетоструктурах. Расположенные по соседству атом фтора,
карбонильная или гидроксильная группы увеличивают сдвиги,
возникающие за счет влияния растворителя, причем сигналы
протонов аксиальных метильных групп сдвигаются сильнее, чем
соответствующие сигналы экваториальных групп. В общем
случае было найдено, что замена растворителя не приводит к
изменению констант взаимодействия.
Применение ЯМР для установления наличия или отсутствия
двойных связей стало стандартной методикой во многих
лабораториях; этим методом изучено много стероидов. Интересные
результаты были получены при сопоставлении олефинового
поглощения эргостерина XXXVIIIa и г-эргостерина ХХХШб [112].
Различие между этими изомерами (они отличаются на одну
двойную связь) отчетливо обнаруживается в спектрах ЯМР (рис. 31),
у4»
н он
XXXVIIIa
XXXVIII6

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
279
В случае диеновой структуры эргостерина XXXVIIIa два
протона в кольце В дают типичный квартет АВ в олефиновой
области при 5,54 м. д., тогда как в случае циклической структуры
г'-эргостерина XXXVIII6 в спектре появляется только дублет
(взаимодействие с соседним протоном метинной группы)
половинной интенсивности с центром также при 5,54 м. д. Сигналы при
5,15 м. д. в обоих спектрах обусловлены двойной связью в боковой
цепи. Из приведенных данных очевидно, что установить разницу
между этими двумя структурами весьма просто.
JV_
_1_
5М 5,15
3,в4
т. д.
5,54 5,15
3,i3
Рис. 31. Часть спектра протонного резонанса эргостерина (а) и t-эргосте-
рина (б) со стороны слабого поля.
Методом ЯМР было изучено много ненасыщенных стероидов
и были составлены таблицы [144] характеристических областей
поглощения двойных связей между С-1 и С-2; С-4 и С-5; С-5
и С-6; С-7 и С-8; С-9 и С-11; С-16 и С-17; С-17 и С-20; С-22 и С-23.
Положение и характер сигналов протонов, присоединенных
к атому углерода, связанному с кислородом, были рассмотрены
выше. Ориентация замещения в кольце А эстрона XXXlXa
и эстрадиола XXXIX6 при реакции Манниха была установлена
путем изучения спектров ЯМР продуктов реакции в
ароматической области [118].
ho/V-V
XXXIXa
ho/V-\/
XXXIX6
Неэквивалентность двух ароматических протонов при
отсутствии спин-спинового взаимодействия свидетельствует о том, что
замещение происходит в положение 2.
Аминокислоты и пептиды. Спектры ЯМР аминокислот и
некоторых простых пептидов изучались рядом авторов [20, 21, 152];
полученные данные сведены в специальные таблицы [20]. Для

280 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
большого числа обычно встречающихся аминокислот была
определена зависимость протонных сигналов от рН [152]. Основной
недостаток работ, проведенных на более раннем этапе, состоит
в том, что в качестве растворителя применялась вода. Позднее
было показано, что превосходным растворителем для этих
соединений является трифторуксусная кислота [159], применение
которой позволяет использовать в качестве внутреннего эталона
тетраметилсилан. В этом растворителе, так же как и в
сильнокислых водных растворах, основные группы присоединяют
протоны. Поэтому пептиды, амиды и сульфгидрильные группы дают
сигналы ЯМР, тогда как гидроксильные и карбоксильные группы
обмениваются слишком быстро, чтобы их можно было
зафиксировать. Пользуясь'полученными данными, Бови и Тиерс [20]
показали, что знание положения сигналов может помочь
интерпретации спектров ЯМР белков. Объектами их обстоятельной
работы были следующие аминокислоты: глицин, аланин, валин,
лейцин, изолейцин, пролин, оксипролин, бетаин, фенилаланин,
тирозин, триптофан, серии, треонин, цистеин, цистин, метионин,
лизин, орнитин, аргинин, гистидин, аспарагиновая и глутамино-
вая кислоты, а также некоторые N-ацетилпроизводные
аминокислот и простейшие пептиды. Более полные сведения читатель
может найти в работе [20]. Следует отметить, что оптические
изомеры дают идентичные спектры ЯМР, так что варьирование
соотношения этих изомеров не должно оказывать заметного эффекта.
Азотсодержащие гетероциклы и алкалоиды. Метод ЯМР
широко применялся при структурных исследованиях природных
алкалоидов. Сводка данных о характере информации, полученной
с помощью ЯМР на более раннем этапе, была в свое время
опубликована [124].
Спектр ЯМР позволяет идентифицировать олефиновые
протоны (как их наличие, так и их отсутствие, что не менее важно);
N-метильные, N-метиленовые, N-метинные группировки, а также
аналогичные кислородсодержащие группировки; ангулярные
метальные группы и С-метильные группы; обычно встречающиеся
циклические структуры, например, кольца пиридина, пиррола,
пиразола, глиоксалина, тиазола и индола. В некоторых случаях
удается, кроме того, получить указания относительно конфор-
мации молекул. В описанных в литературе многочисленных
примерах метод ЯМР был использован, главным образом, для
получения сведений относительно отдельных элементов структуры
молекул, однако известны случаи, когда с его помощью
удавалось определить и полную структуру.
Исследование области 4,5—7,5 м. д. в спектре заданного
соединения позволяет установить наличие или отсутствие олефи-
новых связей. Так, например, при изучении реакций атизина

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
281
и его производных Эдварде [46] должен был сделать выбор между
двумя возможными структурами XLa и XL6:
СН,
СНз-С,
XLa
Исследование спектра ЯМР (рис. 32) со стороны слабого поля
показало отсутствие олефинового поглощения. Таким образом,
только одно это наблюдение позволило исключить из рассмотрения
структуру XL6.
м. д.
Рис. 32. Спектр протонного резонанса производного атизина.
В 1960 г. были представлены [9] доказательства полной
структуры а- и р-обскурина (формулы XLI и XLII).
СН,
Спектр ЯМР соединения XLI не содержит олефиновых
сигналов, тогда как в спектре соединения XLII в олефиновой области

282 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
отчетливо виден мультиплет типа АВ (рис. 33). В остальном эти
спектры похожи друг на друга, если не считать, что полоса С-ме-
тильной группы в спектре соединения XLI представляет собой
искаженный дублет, а в спектре /
соединения XLII — широкий син-
глет. Это является, вероятно,
следствием спин-спинового
взаимодействия метинного протона с
соседними метиленовыми группами,
в результате чего метильные
протоны дают сложную
неразрешенную полосу (см. стр. 230). Однако
сигнал протонов ЗЧ-метильной
группы может быть легко
обнаружен.
Л к^
О м.О.
Рис. 33. Спектр протонного резонанса а-обскурина (верхняя
кривая) и р-обскурина (нижняя кривая).
По имевшимся данным [57], алкалоид сединин имеет
структуру XLIII, в которой не установлено положение двойной связи:
НО Н
Н ОН

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
Ж
Спектр ЯМР [117] с кривой интегрирования (рис. 34)
свидетельствует о наличии двойной связи в р\у-положении. Сигналы,
отвечающие олефиновым протонам, образуют при 5,60 м. д. сложную
группу из нескольких полос, обусловленных взаимодействием
двух соседних протонов. Интегральная кривая на рис. 34 ясно
показывает, что этот мультиплет^отвечает двум протонам, а не
— -О
LI ОНСеН5СНОН |
J 1_
.J L
8 6 U
м. д
Рис. 34. Спектр протонного резонанса сединина при частоте генератора
€0 Мгц (в сложных группировках протоны, ответственные за резонансный
сигнал, подчеркнуты).
замещенному ароматическому кольцу, содержащему, как известно,
пять протонов. Положение других групп также видно на рис. 34.
Выше уже отмечалось, что во многих случаях различные
обычно встречающиеся циклические системы можно
идентифицировать по спектрам ЯМР и химическим сдвигам. Был
рассмотрен характеристический сдвиг для пиррольного кольца и
поразительно большой сдвиг для протонов N—Н группы, когда пир-
рольное кольцо является частью порфириновой системы. Описан

284 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
метод, позволяющий отличать пиразольные кольца от глиокса-
линовых, и рассмотрено применение этого метода для
идентификации новой аминокислоты, которой было приписано строение
р-(1-пиразолил)-аланина [56]. По аналогии с методом,
использованным при исследовании фураноидного кольца, Виткоп ж
сотр. [32] разработали метод определения степени замещения в а-
и (3-положениях индольного кольца. В ряду замещенных индолов
сигналы а-протонов были найдены при 6,68—7,03 м. д., а
сигналы ^-протонов — в области 6,13—6,53 м. д., что позволяет
легко установить разницу между а- и Р-замещенным кольцом.
Этим путем удалось подтвердить предложенные ранее структуры
для 2-аминоиндоленина и диэтиламида бромлизергиновой кислоты.
С известной достоверностью может быть также установлено
отсутствие в структуре квебрахамина N-метильных групп и а-протонов.
Выше отмечалось, что метод ЯМР позволяет обнаруживать
N-метильные и метоксильные группы в самых разнообразных
соединениях [15а]. Многие исследователи применяли эту методику
в качестве первого шага при изучении алкалоидов (см.,
например, [26, 34, 67, 71, 92, 170]). Сигналы, обусловленные метоксиль-
ными группами, появляются, как правило, в более слабом поле,
чем сигналы N-метильных групп, и являются обычно более узкими,
поскольку слабое квадрупольное взаимодействие с l4N во многих
случаях способствует уширению сигнала, отвечающего ЗЧ-метиль-
ным группам.
Вопрос о неэквивалентности протонов метилендиоксигрупп
в апорфиновых алкалоидах уже обсуждался (см. стр. 261). Для
этих соединений было также отмечено [65], что сигнал метоксиль-
ной группы, связанной с ароматическим кольцом, обычно находят
вблизи 4,0 м. д. Однако в случае метилового эфира бульбокапнина
и глауцина сигнал, соответствующий одной из метоксильных
групп, смещается приблизительно на 0,25 м. д. в сторону более
сильного поля. Этот сдвиг приписывают заторможенному
вращению метоксильных групп, находящихся в ядре дифенила в 1-
или l'-положении (R* или R" в XLIV):
R
I II NH
R'" |
R""
XLIV

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
285
Спектр соединения XLV представляет собой интересный
пример сдвига протонов при атоме углерода, связанном с
кислородом, в результате перехода от спирта к его ацетату. На рис. 35
представлены спектры протонного резонанса свободного спирта
и его ацетата [114]. Метиленовые группы приводят к появлению
отчетливо разрешенной структуры типа А2В2, и поскольку сигнал
О-метиленовой группы при превращении в ацетат смещается на
0,5 м. д. в сторону более слабого поля, то это подтверждает
правильность структуры XLV и исключает из рассмотрения другую
возможную структуру XLVI. Протон, находящийся в а-положе-
нии как к ароматическому кольцу, так и к атому кислорода, при
реакции ацетилирования не смещается, и, следовательно, он
находится в кольце, содержащем кислород. На рис. 35 отмечены
положения и других групп, но не показаны ароматические полосы.
J\/
N—СН2СН2ОН
ОН
I Н
/-о
,N
V
Н
н сн3
XLV
Н
СН3
XLVI
Лунакрину на основании химических данных и результатов
исследования ультрафиолетовых спектров, а также спектров
ЯМР была приписана структура XLVII [66]:
О
II
Н
—н
х сн.
о
II
1 N О х9<.
н
—н
сн3о
СН3
XLVII
сня
6 Т N
/
о
Н-С-0
I
н
сня
XLVIII
СН3
^н
Спектр протонного резонанса убедительно свидетельствует
о наличии 8-метоксигруппы и изопропильной боковой цепи;
подтверждаются также и все другие особенности строения
молекулы. В этой же работе с помощью ЯМР была установлена полная
структура Лунина XLVIII. Спектры обоих указанных соединений
приведены на рис. 36; из рисунка видно, что они сходны между
собой. Различие состоит в наличии сигнала при —6,05 м. д.
в спектре ЯМР лунина (этот сигнал в спектре лунакрина
отсутствует), а также в синглете при 3,8 м. д., присутствующем в

286 Гл- 4- ПРИМЕНЕНИЕ .СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
спектре лунина, в противоположность узкому дублету при
—3,9 м. д. для лунакрина. Сигнал при 6,05 м. д. дает ожидаемый
СН2-ОАс N-CH2
сн —гн—о
1111
сн3
L
3
т. ff.
Рис. 35. Спектр протонного резонанса спирта XLV (нижняя кривая)
и его ацетата (верхняя кривая).
в г
JL
JJ
д е ж
k_Jk^
JjL^Jl
н 1 h
-\—м.д.
г д еж
сн2о2
__Ц 1 Ц Д -_^АЛ J
JL
Рис. 36. Спектры протонного резонанса лунакрина (верхняя
кривая) и лунина (нижняя кривая) при частоте генератора
60 Мгц. Отдельные участки кривых показаны при двух
различных увеличениях.
химический сдвиг и правильную интенсивность для метилендиокси.
группы; сигнал 3,8 м. д. отвечает N-метильной группе. Полосы,
обозначенные буквами в и д, образуют структуру типа АВХ,

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
287
обусловленную тремя протонами дигидрофуранового кольца (один
а- и два Р-протона); с этим выводом превосходно согласуются
спектры, предсказанные теоретически, а также спектры,
полученные на опыте. Для появления при в сложной структуры для
а-протона было бы достаточно метинного протона изопропильной
группы: метинный протон должен давать структуру с
четырнадцатью линиями. В особом случае, когда взаимодействие между
метинным протоном изопропильной группы и а-протоном
дигидрофуранового кольца эквивалентно взаимодействию метинного
протона с протонами метильной группы, должна появляться
структура с восемью линиями. Это и наблюдается на опыте. Ожидаемый
для метильных протонов дублет отчетливо виден в положении ж.
Однако внутри каждой полосы дублета разрешается дальнейшее
небольшое расщепление. Это небольшое расщепление объясняется
различием времен пребывания ядер в разных вращательных
состояниях, что было подтверждено исследованием спектра при
частоте генератора 40 Мгц. Убедительным доказательством
указанной структуры молекулы является тот факт, что если бы
боковая цепь представляла собой альтернативную н-пропильную
группировку, то получалась бы другая структура спин-спинового
взаимодействия; близкое согласие между вычисленными и
наблюдаемыми спектрами однозначно доказывает наличие
изопропильной структуры.
" Область ароматических протонов в спектре лунина значительно
проще, чем в спекре лунакрина, хотя сложная структура спектра
лунакрина была полностью интерпретирована, исходя из
наблюдаемых параметров и сравнением со спектрами модельных
соединений. Анализ спектра лунина весьма прост. Относительные
интенсивности полос указывают на наличие двух
ароматических протонов, а константа спин-спинового взаимодействия
(~8,5 гц) убедительно говорит в пользу орто-расположения этих
протонов. Так же как и в спектре лунакрина, один из
ароматических протонов дает сигнал в очень слабом поле (—£,0 м. д.),
и путем сопоставления с другими соединениями, содержащими
структуру 4-хинолона, этому протону можно с достоверностью
приписать положение 5. Поэтому метилендиоксигруппа должна
располагаться у G-7 и G-8, и, таким образом, выяснение
структуры лунина на этом полностью завершается.
Терпены. Описаны многочисленные примеры применения
метода ЯМР в химии терпенов. Они включают обнаружение и
идентификацию двойных связей, определение числа колец и
ориентации метильных групп, а также полуколичественный анализ
смесей терпенов. В отдельных случаях использование данных спектров
ЯМР позволило однозначно доказать структуру изучаемого
соединения.

288 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Одним из первых примеров подобного применения метода ЯМР
является работа Даубена и Ханса [44], которые показали, что
■ф-сантонин XLIX не содержит олефиновых протонов, в то время
как продукт его гидрогенолиза — оксикетокислота L
(исследовался спектр метилового эфира 7-ацетоксипроизводного
соединения L) имеет один олефиновый протон:
О
Ai/\/0H
i i
\А/\/
i i
°—Чо
О
Ai/\/0H
i i
1 |
соон
XLIX L
Этим был подтвержден тот факт, что гидрогенолиз
сопровождается перегруппировкой. Эдварде показал [47], что сандара-
копимаровая кислота LI содержит трехзамещенную двойную
связь.
1/хЛ
нооо \
LI
В полученном при 60 Мгц спектре дигидрокислоты имеется
синглет при 5,34 м. д., свидетельствующий о наличии
структурного участка
^>С=СН-С^
В других исследованиях [145], касающихся смоляных
кислот, были изучены палюстриновая кислота LII и продукт ее фото-
сенсибилизированного окисления (LIII).
соон х .соон
LII
LIII

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
28
В обоих случаях в олефиновой области проявляется только
один протон, что позволяет установить отчетливую разницу между
весьма родственными 7,14- и 6,13-диенами.
Имеются данные о применении метода ЯМР для
определения числа колец в молекуле ряда производных эйкарвона.
Аналогичным путем был сделан выбор между двумя альтернативными
структурами для туйевой кислоты [73]. Спектр ЯМР отчетливо
подтверждает наличие одного семичленного кольца.
ноос/
LIV
Позднее по протонному спектру было установлено бицикли-
ческое строение одного из производных эйкарвона, а именно
трифенилметилового эфира его енольной формы [33а].
Дев [45] подтвердил строение церумбона и гумулена. В спектре
церумбона видны четыре олефиновых протона (два из них
находятся в р-положении по отношению к карбонильной группе,
один — в а-положении по отношению к карбонильной группе
и один — в несколько более сильном поле), четыре метильные
группы (две из них являются аллильными, а две образуют гем-
диметильную группировку) и шесть метиленовых протонов,
которые хорошо отделены от метильных протонов и находятся,
следовательно, в аллильных положениях. Эти данные
подтверждают структуру LV:
О
<3
LV
Спектр гумулена имеет сходную структуру в метальной и
метиленовых областях с дополнительной метиленовой группой, сдвиг
которой показывает, что она находится в а-положении по
отношению к двум ненасыщенным атомам углерода =С—СН8—С=.
Следовательно, структура LVI для гумулена является
правильной.
Спектр протонного резонанса метилового эфира фотосанто-
новой кислоты [153] позволяет установить различие между
19 Заказ 40 7.

290 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
тремя весьма родственными структурами LVII, LVIII и ЫХ,
предложенными для фотосантоновой кислоты:
НО ОС
НООС
1 I I
н о—I,
НООС
%
О—!
V
LVII
LVIII
I I
н о—1
^0
LIX
Сигнал олефинового протона, расщепленный вследствие спин-
спинового взаимодействия в триплет, отчетливо виден при
—5,4 м. д. Этот результат, очевидно, ближе соответствует
структуре LVII, чем двум другим альтернативным структурам, не
содержащим олефиновых водородов.
Сходная проблема возникает при определении структуры
одного из продуктов облучения Р-ионона. Первоначально
имевшиеся данные указывали на две возможные структуры а ж б
(рис. 37), из которых первая казалась предпочтительной [23а].
S-**AAIw\nW 1^«ma^viw4->J W W<-»iVn/
Да J
м.д. относительно ТМС
Рис. 37. Спектр протонного резонанса продукта облучения
Р-ионона при частоте генератора 60 Мгц.
Позднее данные спектра ЯМР позволили решить эту проблему
[101а]. Сигналы протонов ге.и-диметильной группировки,
метальной группы, расположенной в а-положении по отношению

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЯМР
291
к карбонильной группе, и двух экзо-метиленовых протонов
наблюдаются соответственно при 1,06; 2,04; 4,51 и 4,96 м. д.
Решающим доказательством является расположение дублета при
3,16 м. д. ( = СН—СН2—С=0) и триплета при 5,33 м. д.
(=СН—СН2—С = 0). Константа спин-спинового взаимодействия
(7,1 гц) одинакова для обеих полос. Таким образом, структура,
содержащая циклопропановое кольцо, исключается.
Были проведены работы по исследованию структуры туйоп-
сена и хинокиевой кислоты [52], андрографолида [31], валерено-
вой кислоты [25] и продукта окисления сабинола [92а]. В
каждом из этих исследований применение метода ЯМР позволило
получить ценную информацию. Однако для соединений,
относящихся к классу терпенов, имеется очень мало исследований
обобщающего характера [64]. В настоящее время наиболее
надежным источником данных по химическому сдвигу терпенов
являются те немногочисленные величины, которые представил
в виде таблицы Тиерс [158]. Ощущается настоятельная
потребность в обобщающем обзоре данных по химическому сдвигу для
этой группы природных соединений.
Был описан [113] интересный пример полуколичественного
анализа смеси терпенов методом ЯМР, в котором смесь семи
терпенов была проанализирована с использованием данных,
известных для чистых соединений. По-видимому, этот способ
позволяет получать данные, дополняющие результаты анализа смесей
терпенов методом хроматографирования в газовой фазе.
Шеппард [138] описал применение спектроскопии ЯМР для
определения строения гибберелловой кислоты LX (R=R"=H).
. он
COOR
LX
Данные ЯМР подтверждают для кольца А скорее такую
структуру, как в соединении LX, чем строение, отражаемое
альтернативными частичными формулами LXI, LXII и LXIII.
о-
/?
р
им
но
LX1
LXII
LXIII
Jtffl
LXIV
19*

292 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
Весьма сходную структуру LXIV, исходя из других данных,
также можно исключить, но это весьма трудно было бы сделать
только на основании спектра ЯМР. Спектры метилового эфира
гибберелловой кислоты LX (R=CH3, R" = Н), ее дигидропроиз-
водного (по кольцу А) и тетрагидропроизв одного были получены
в растворе диоксана, а спектры метиловых эфиров ацетилпроиз-
водных гибберелловой и тетрагидрогибберелловой кислот —
в растворе хлороформа. Два последних спектра представлены
на рис. 38. В обоих спектрах метильные группы выделяются
в виде узких сигналов со стороны более сильного поля. У метило-
.1. ). I
</з4 U ы U JM
♦'гз^гз .
ЛД лл~ Ал
■ м.8.
-Д_
лл
Рис. 38. Спектр протонного резонанса метилового эфира
ацетилгибберелловой кислоты (верхняя кривая) и
метилового эфира ацетилпроизводного
тетрагидрогибберелловой кислоты (нижняя кривая).
вого эфира ацетилпроизводного гибберелловой кислоты эти
метильные группы появляются при 1,20; 2,12 и 3,75 м. д., причем
два последних сигнала обусловлены метальными протонами
соответственно ацетильной и метоксильной групп. Поскольку сигнал
при 1,20 м. д. является нерасщепленным, то структура LXIII
исключается. Кроме того, этот сигнал находится в слишком
сильном поле, что не согласуется со структурой LXI.
В спектре тетрагидропроизводного должен был бы появиться
другой метильный сигнал (в виде дублета), но в действительности
этого не происходит. Изучение спектра тетрагидропроизводного
в диоксане указывает, однако, что один из сигналов перекрывает
сигнал метальной группы кольца А, так что появляется второй
сигнал в виде плеча на более интенсивном сигнале при 1,05 м. д.
Сопоставление спектров, приведенных на рис. 38,
показывает, что большинство полос между 4,5 и 6,5 м. д. обусловлено
олефиновыми протонами. Структура LX должна была бы иметь
пять протонов в этой области (два олефиновых протона в кольце

ЛИТЕРАТУРА
29»
А, два олефиновых протона в кольце D и один метинный протон
системы—О—СН—С=С. В спектрах метиловых эфиров гибберел-
ловой кислоты и ее бензоильного производного два сходных
широких сигнала появляются при 4,94 и 5,24 м. д.; из них более
низкий перекрывает в спектре ацетилпроизводного узкий дублет
при 5,27 м. д. Эти полосы приписывают метиленовым протонам
в кольце D, а сигнал вблизи 4,95 м. д. — метинному протону
системы —О—СН—С=С в кольце А. Остающийся октет в
области 4,91—6,59 м. д. может быть обусловлен системой
2 3 4
О—СН—СН=СН— в кольце А. Весь этот анализ схематически
представлен на рис. 38. Хотя структуре LXII в этой области
спектра соответствует такое же число протонов, однако можно
было ожидать, что одиночный олефиновый протон даст менее
сложный мультиплет. Таким образом, для гибберелловой
кислоты подтверждается структура LX.
Другая, представляющая интерес область 2,5—3,5 м. д.
содержит квартет АВ-типа. Эти полосы были приписаны метинным
протонам в кольце В при С-10 и С-10а (см. рис. 38), поскольку
они появляются в спектре тетрагидропроизводного. Для данной
структуры /дв = 11 гц, что указывает на игракс-ориентацию
этих двух протонов, поскольку анализ спектров других циклических
соединений [116] показал, что константа взаимодействия
чувствительна к взаимной ориентации взаимодействующих ядер (см.
стр. 249). По данным теоретических расчетов [91] г^ис-ориентация
также приводит к большим константам взаимодействия. Поэтому
можно прийти к выводу, что эти два протона почти копланарны.
Любопытно отметить, что протон при С-10а, несмотря на то, что
он находится у насыщенной С—С-связи, дает сигнал в довольно
слабом поле.
ЛИТЕРАТУРА
1. Abraham R. J., PopleJ. A., Bernstein H. J., Can. J.
CJiem., 36, 1302 (1958).
la. Abraham R. J., Bernstein H. J.r Can. J. Chem., 39, 39 (1961).
2. A I b e r t у R. А., В e n d e r P., J. Am. Chem. Soc, 81, 542 (1959).
3. Alexanders., J. Chem. Phys., 28, 358 (1958).
4. An d er s on W. A., Phys. Rev., 102, 151 (1956).
5. Anderson W., McConnell H. M., J. Chem. Phys., 26, 1496
(1957).
6. Anet F. A., J. Am. Chem. Soc, 82, 994 (I960).
7. Arigoni D., Barton D. H.R., Corey E. J., J e g e r 0., Expe-
rientia, 16, 41 (1960).
8. Ar n oed J. Т., Packard M. E., J. Chem. Phys., 19, 1608 (1951).
9. AyerW.A., I v e г а с h G. G., Tetrahedron Letters, № 10, 19 (I960),
10. Banwell C.N., Cohen A.D., SheppardN., TurnerJ. J.,
Proc. Chem. Soc, 1959, 266.

294 Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
11. Barber M.S., Davis J. В., JackmanL. M., Weedon
В. С. L., J. Chem. Soc, 1960, 2870.
12. Barber M.S., JackmanL. M., Weedon В. С L, Proc.
Chem. Soc, 1960, 23.
12a. Barber M.S., HardissonL. M., Jackman L. M., W e e -
d on В. С L., J. Chem. Soc, 1961, 1625.
13. Barker S. A., F о s t e г А. В., Lamb D. C, Jackman L. M.,
Nature, 184, 634 (1959).
14. Becker E. D., Bradley R. В., J. Chem. Phys., 31, 1413 (1959).
14a. Bene G. J., Denis P. M., Extermann R. C, Physica,
17, 308 (1951).
146. Berlin A. J., Jensen F. R., Chem. a. Ind., 1960, 998.
15. Bernstein H. J., Pople J. A., Schneider W. G.,
Can. J. Chem., 35, 65 (1957).
15a. В i с к I. R. С, Herley-Mason J., Sheppard N.,
Verne ng о M. J., J. Chem. Soc, 1961, 1896.
16. В 1 о с h F., Phys. Rev., 70, 460 (1946).
17. Bothner-By А. А., частное сообщение.
18. В о t h n e г - В у A. A., Naar-Colin C, Shapiro B. L.,
NMR Spectra and Structural Correlations, vol. II, Harvard University
Press, Cambridge, 1958.
19. В о t t i n i А. Т., Roberts J. D„ J. Org. Chem., 21, 1169 (1956).
20. В о v e у F. A., Tiers G. V. D., J. Am. Chem. Soc, 81, 2870 (1959).
.21. В о v e у F. A., Tiers G. V. D., Filipovich G., J. Polymer
Sci., 38, 73 (1959).
21. Bradshaw W. H., Conrad H. E., Corey E. J., Gunsa-
lus I.C., Led nicer D., J. Am. Chem. Soc, 81, 5507 (1959).
22a. Brownstein S., Can. J. Chem., 37, 1119 (1959).
23. Browstein S., Miller R., J. Org. Chem., 24, 1886 (1959).
23a. Biichi G., Yang N. C, J. Am. Chem. Soc, 79, 2318 (1957).
24. Buckingham A. D., Schaefer Т., Schneider W. G.,
J. Chem. Phys., 32, 1227 (1960).
25. В ii с h i G., Popper T. L., S t a u f f а с h e r D., J. Am. Chem.
Soc, 82, 2962 (1960).
26. Biichi G., Warnhoff E. W., J. Am. Chem. Soc, 81, 4433 (1959).
'27. Burr ell J. W. K., Jackman L. M., Weedon В. С L.,
Proc. Chem. Soc, 1959, 263.
.28. Carman R. M., Chapman D. D., McC or kin dale N. J.,
Tar bell D. S., Varino F. H. L., West R. L.,
Wilson D. J., J. Am. Chem. Soc, 81, 3151 (1959).
.29. С er eg h e t t i M., Wehrli H., Schaffner K., JegerO.,
Helv. Chim. Acta, 43, 354 (1960).
30. Chamberlain N. F., Anal. Chem., 31, 56 (1959).
31. Chan W. R., H а у n e s L. J., Johnson L. F., Chem. a. Ind.,
1960, 22.
32. С о h e n L. A., Daly J. W., К n у Н., W i t к о р В., J. Am.
Chem. Soc, 82, 2184 (1960).
-33. Cohen A. D., Sheppard N., Turner J. J., Proc. Chem.
Soc, 1958, 118.
зза. Conrow K., J. Am. Chem. Soc, 82, 5504 (1960).
ззб. С о n г о у Н., Nuclear Magnetic Resonance in Organic Structural
Elucidation, in «Advances in Organic Chemistry», vol. 2, Interscience, New
York, 1960.
34. Conroy H., Bernasconi R., Brook P. R., Ikan R.,
Kurtz R., Robinson K. W., Tetrahedron Letters, № 6, 1 (I960)
и приведенные там ссылки.

ЛИТЕРАТУРА
295-
35. Со пг о у Н., Brook P. В., Rout M. К., Si 1 verman N.,
J. Am Chem. Soc, 79, 1763 (1957).
36. Con г о у H., Brook P. R., Rout M. K., SilvermanN.,
J. Am. Chem. Soc, 80, 5178 (1958).
37. Corey E. J., Burke H. J., Remers W. A., J. Am. Chem.
Soc, 77, 4941 (1955).
38. Corey E. J., Slopm G., Dev S., T obi nag a S.,
Glazier E. R., J. Am. Chem. Soc, 80, 1204, 1206 (1958).
39. Cor i о Р. L., Chem. Revs, 60, 363 (1960).
40. Cor ie P. L., Dai ley B. P., J. Am. Chem. Soc, 78, 3043-
(1956).
41. Crane F. L., Hatefi Y., Lester R. L., Widmer C,
Biochim. et Biophys. Acta, 25, 220 (1957).
42. Cur tin D. Y., Gourse J. A., Richardson W. H., Ri-
nehart K. L., J. Org. Chem., 24, 93 (1959).
43. Dai ley B. P., Shoolery J. N., J. Am. Chem. Soc, 77, 3977
(1955).
44. D a u i> e n W. G., H a n с e P. D., J. Am. Chem. Soc, 77, 2451 (1955).
44a. Davis J. C, Pitzer K. S., J. Phys. Chem., 64, 886 (1960).
45. Dev S., Chem. a. Ind., 1956, 1051; Tetrahedron Letters, № 7, 12 (1959);:
Tetrahedron, 9, 1 (1960).
46. Edwards О. Е., частное сообщение.
47. Edwards О. Е., N i с о 1 s о n A., Rodger M. N., Can. J.
Chem., 38, 663 (1960).
48. Eli el E. L., Chem. a. Ind., 1959, 568.
49. Eli el E. L., Haber R. G., J. Am. Chem. Soc, 81, 1249 (1959).
50. E 11 i s J., Jackson A. H., К e n n er G. W., Lee J.,
Tetrahedron Letters, № 2, 23 (1960).
51. Elvidge J. A., J. Chem. Soc, 1959, 474.
51a. Elvidge J. A., Jackman L. M., Proc Chem. Soc, 1959, 89.
52. E r d t m a n H., N о r i n Т., Chem. a. Ind., 1960, 622.
53. Ettlinger M. G., Kennedy F., Chem. a. Ind., 1957, 891.
54. F i e s e r L. F., Yuan C, Goto Т., J. Am. Chem. Soc, 82, 199&
(1960).
55. F о r s e n S., Acta Chem. Scand., 13, 1472 (1959).
56. F ow d en L., Nee F. F., R i d d J. H., White R. F. M., Proc.
Chem. Soc, 1959, 131.
57. Franc к В., Chem. Ber., 92, 1001 (1959).
58. F r a s e r R. R., Can. J. Chem., 38, 549 (1960).
59. Fraser R. R., M с G r e e r D. E., Can. J. Chem., 39, 505 (1961).
59a. Freeman R., Mol. Phys., 3, 435 (1960).
60. F r i e d J. H., A r t h G. E., 5 а г e t t L. H., J. Am. Chem. Socr
82, 1684 (1960).
61. Fujiwara S., К a t а у a m a M., Hayashi S., Shimizu H.,
N i s h i m u r a S., Bull. Chem. Soc. Japan, 32, 201 (1959).
62. Fujiwara S., Shimizu H., A r a t a Y., А к a h о г i, S., Bull.
Chem. Soc. Japan, 33, 428 (1960).
63. G i e s s n e r - P r e 11 г е С, С. г., 250, 2547 (1960).
63a. Glick R. E., Bothner-by A. A., J. Chem. Phys., 25, 362
(1956).
64. Glick R. E., Mum ma R. 0., Sham ma M., Chem. a. Ind.,
1959, 1092.
65. Goodwin S., Shoolery J. N., Johnson L. F., Proc. Chem.
Soc, 1958, 306.
66. G о о d w i n S., Shoolery J. N., Johnson L. F., J. Ада.
Chem. Soc, 81, 3065 (1959).

296 Гл- *• ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
67. Goodwin S., Smith A. F., Horning E. С, J. Am. Chem.
Soc, 81, 1903 (1959).
68. G о о d w i n S., Smith A. F., Velasquez A. A.,
Horning E. C, J. Am. Chem. Soc, 81, 6209 (1959).
69. Gordon J. J., J а с к m a n L. M., О 1 1 i s W. D.,
Sutherland I. 0,., Tetrahedron Letters, № 8, 28 (1960).
70. G о r d у W., Nuclear Magnetic Resonance, in West E. (ed.)
«Chemical Applications of Spectroscopy» [vol. IX of A. Weissberger (ed.),
«Technique of Organic Chemistry»], Interscienee, New York — London,
1956.
71. Gorman M., Neuss N., Svoboda G. H., J. Am. Chem. Soc,
81, 4745 (1959).
72. Green J.,Mamalis P.,Marcinkiewicz S.,McHaleD.,
Chem. a. Ind., 1960, 73.
73. G r i p e n b e r g J., Acta Chem. Scand., 10, 487 (1956).
74. Gr on owi t z S., Hoffman R. A., Arkiv. kemi, 8, 23 (1955);
13, 279 (1958); 15, 45 (1960); Acta Chem. Scand., 13, 1687 (1959).
74a. Gutowsky H. S., Karplus M., Grant D. M., J. Chem.
Phys., 31, 1278 (1959).
746. Gutowsky H. S., Nuclear Magnetic Resonance, in
Weissberger A. (ed.), «Physical Methods of Organic Chemistry» (vol. I, part,
IV, 3rd ed. «Technique of Organic Chemistry»), Interscienee, New York,
1960.
75. H a h n E. L., M a x w e 11 D. E., Phys. Rev., 88, 1070 (1952).
76. Herzog H. L., Gentles M. J., Mitchell A., H ers
liber g E. В., Man dell L., J. Am. Chem. Soc, 81, 6478
(1959).
77. Higham P., Richards R. E., Proc Chem. Soc, 1959, 128 и
приведенные там ссылки.
78. Hochstein F. A.,Els H.,Celmer W. D.,Shapiro B. L.,
Woodward R. В., J. Am. Chem. Soc, 82, 3225 (I960).
79. Hopkins С Y., Bernstein H. J., Can. J .Chem., 37, 775 (1959).
80. Hudson С S., Advances in Carbohydrate Chem., 3, 15 (1948).
51. J ack m an L. M., Applications of Nuclear Magnetic Resonance
Spectroscopy in Organic Chemistry, Pergamon Press, London, 1959.
82. J а с k m a n L- M., Wiley R. H., J. Chem. Soc, I960, 2886.
83. Jack man L. M., Wiley R. H., Proc. Chem. Soc, 1958, 196.
84. J a r d e t s k у С. D., J. Am. Chem. Soc, 82, 229 (1960).
85. Jardetsky С D., Jardetsky O., J. Am. Chem. Soc, 82, 222
(1960).
86. J e n s e n F. R., Noyce D. S., S e d e r h о 1 m С. Н.,
Berlin A. J., J. Am. Chem. Soc, 82, 1256 (1960).
87. Johnson W. S., Korst J. J., Clement R. A., Dutta J.,
J. Am. Chem. Soc, 82, 614 (1960).
88. Johnson W. S., Neemann M., Birkeland S. P.,
Tetrahedron Letters, № 5, 1 (1960).
89. Jurd L., J. Am. Chem. Soc, 81, 4610 (1959).
90. J u r d L., P a 1 m e r K. J., S t i t t F., S h о о 1 e г у J. N., J. Am.
Chem. Soc, 81, 4620 (1959).
91. Karplus M., J. Chem. Phys., 30, 11 (1959).
92. К a t r i t z k у A. R., Jones R. A. Y., Bhatnagar S. S.,
J. Chem. Soc, 1960, 1950.
92a. К 1 i n с k R. E., de M а у о P., S t о t h e r s J. В., Chem. a. Ind.,
1961, 471.
93. К u m 1 e r W. D., S h о о 1 e г у J. N., В r u t с h e r F. V., J. Am.
Chem. Soc, 80, 2533 (1958).

ЛИТЕРАТУРА
297
94. Kupchan S. M., Johnson W. S., R a j a g о p a 1 a n S.,
Tetrahedron, 7, 47 (1959).
95. L e a n e J. В., Richards R. E., Trans. Faraday Soc, 55, 518
(1959).
96. Lemieux R. U., Kullnig R. K., Bernstein H. J.,
Schneider W. G., J. Am. Chem. Soc, 79, 1005 (1957); 80, 6098
(1958).
97. L e m i e u x R. U., Kullnig R. K.,Moir R. Y., J. Am. Chem.
Soc, 80, 2237 (1958).
98. L i n n B. 0., T r e n n e r N. R., A r i s о n B. H., W e s t о n R. G.
Shunk C. H., Folkers K., J. Am. Chem. Soc, 82, 1647 (1960).
99. Linn B. 0., Trenner N. R., Shunk С. Н., Folkers K.„
J. Am. Chem. Soc, 81, 1263 (1959).
100. Lowenstein A., Roberts J. D., J. Am. Chem. Soc, 82,
2705 (1960).
101. Mate os J. L., Cram D. J., J. Am. Cliem. Soc, 81, 2756 (1959).
101a. Mayo P., de S t о t h e r s J. В., Y i p R. W., Can. J. Chem.,
39, 2135 (1961).
102. M с С о n n e 1 1 H. M., M с L e a n A. D., R e i 11 у С. A., J. Chem.
Phys., 23, 1152 (1955).
103. Meisinger M. A. P., К u e h 1 F. A., Rickes E. L,
Brink N. G., Folkers K., Forbes M., Zilliken F.,
Gyorgy P., J. Am. Chem. Soc, 81, 4979 (1959).
104. Meyer L. H., S a i к a A., G u t о w s к у H. S., J. Am. Chem.
Soc, 75, 4567 (1953).
105. Morris R., Vernon С A., White R. F. M., Proc. Chem.
Soc, 1958, 303.
106. Morton R. A., Gloor U., S с h i n d 1 e r 0., W i 1 s o~n G. M.,
Choparddit-Jean L. H., Henning F. W., I s 1 e r 0.,
Leat W. M. F., Pennock J.F., Ruegg R., Schwe'i-
ter U., Wiss 0., Helv. Chim. Acta, 41, 2343 (1958).
107. Muller N., Pritchard D. E., J. Chem. Phys., 31, 768, 1471
(1959).
108. M usher J., Richards R. E., Proc. Chem. Soc, 1958, 230.
108a. Nuclear Magnetic Resonance Specialities, Pittsburgh, Pa.
109. NMR. at Work, № 20 Varian Associates, Palo Alto, Calif.
110. NMR at Work, № 34, Varian Associates, Palo Alto, Calif.
111. NMR at Work, № 50, Varian Associates, Palo Alto, Calif.
112. NMR at Work, № 56, Varian Associates, Palo Alto, Calif.
113. NMR at Work, № 60, Varian Associates, Palo Alto, Calif.
114. NMR at Work, № 61, Varian Associates, Palo Alto, Calif.
115. NMR at Work, № 63, Varian Associates, Palo Alto, Calif.
116. NMR at Work, № 64, Varian Associates, Palo Alto, Calif.
117. NMR at Work, № 66, Varian Associates, Palo Alto, Calif.
118. P a t t о n T. L., Chem. a. Ind., 1959, 923.
119. Phillips W. D., Ann. N. Y., Acad. Sci., 70, 817 (1958).
120. P i e t t e L. H., R а у J. D., О g g R. A., J. Chem. Phys., 26*1341
(1957).
121. P 1 a n t a C. V., В i 11 e t e г Е., К о f 1 e r M., Helv. Chim. Acta,
42, 1278 (1959).
122. P о p 1 e J. A., J. Chem. Phys., 24, 1111 (1956).
123. P о p 1 e J. A., Proc. Roy. Soc, A239, 541, 550 (1957).
124. P о p 1 e J. A., Schneider W- G., Bernstein H. J., High
Resolution Nuclear Magnetic Resonance, McGraw-Hill, New York, 1959.
125. Pound R. V., Phys. Revs., 79, 685 (1950).
126. P r i m a s H., Spectrochim. Acta, 14, 17 (1959).

298 ' Гл. 4. ПРИМЕНЕНИЕ СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР
127. Primas H., F г е i К., Gunthard H. H., Helv. Chim. Acta,
41, 35 (1958).
127а. R e i 11 у С. A., J. Chem. Phys., 25, 604 (1956).
128. Richards R. E., Schaefer Т., Mol. Phys., 1, 331 (1958).
129. Richards R. E., Schaefer Т., Proc. Roy. Soc, A246, 429
(1958).
130. R i n e h а г t K. L., Nilsson W. A., W h a 1 e у Н. A. J. Am.
Chem. Soc, 80, 503 (1958).
131. Roberts J. D., Nuclear Magnetic Resonance, McGraw-Hill, New
York 1959.
132. Rosen W. E., Ziegler J. В., Shabica A. C,
Shoolery J. N., J. Am. Chem. Soc, 81, 1687 (1959).
133. Schaefer Т., Schneider W. G., J. Chem. Phys., 32, 1218,
1224 (1960).
134. Schmidt О. Т., V о i g t H., В e r n a u e r K., Chem. Ber., 88,
91 (1955).
135. S с hne i de r W. G., Bernstein H. J., Pople J. A., Can. J.
Chem., 35, 1487 (1957).
136. S с hne i de r W. G., Bernstein H. J., Pople J. A., J.
Chem. Phys., 28, 601 (1958).
137. Schneider W.G., Reeves L. W., Ann. N. Y. Acad. Sci., 70,
858 (1958) и приведенные там ссылки.
138. Sheppard N., J. Chem. Soc, 1960, 3040
139. Shimizu H., Fuji war a S., Chem. a. Pharm. Bull. (Tokyo),
8, 272 (1960).
140. Shoolery J. N., Discussions Faraday Soc, №19, 215 (1955).
141. Shoolery J. N., Technical Information Bulletin, 2, № 3, (1959),
Varian Associates, Palo Alto, California.
142. Shoolery J. N., J. Chem. Phys., 31, 1427 (1959).
143. Shoolery J. N., Roberts J. Т., Rev. Sci, Instr., 28, 61 (1957).
i44. Shoolery J. N., Rogers M. Т., J. Am. Chem. Soc, 80, 5121
(1958).
145. S h u 1 1 e r W. H., Moore R. N., Lawrence R. V., J. Am.
Chem. Soc, 82, 1734 (1960); Chem. a. Ind., 1959, 954.
146. S hunk С Н., Е г i ckson R. E., Wong E. L., F о 1 k e r s K.,
J. Am. Chem. Soc, 81, 5000 (1959).
147. Slates H. L., Wendler N. L., J. Am. Chem. Soc, 81, 5472
(1959).
148. S 1 о m p G., M а с К e 11 a r F., J. Am. Chem. Soc, 82, 999 (1960).
149. S 1 о m p G., M с G a r v e у В. R., J. Am. Chem. Soc, 81, 2200 (1959).
150. S t i t t F., Gong E., Palmer K. J., Shoolery J. N., J. .
Am. Chem. Soc, 81, 4615 (1959).
150a. S t о t he rs J. В., Spencer E. Y., Can. J. Chem., 39, 1389
(1961).
151. T aka ha shi К., М a t s u k i Y., Mashiko Т., Н a z a t о G.
Bull. Chem. Soc. Japan, 32, 156 (1959).
152. Take da M., Jardetsky 0., J. Chem. Phys., 26, 1346 (1957).
153. Van Tamelen E. E., Levin S. H,, Brenner C, Wo-
linsky J., Al drich P. E., J. Am. Chem. Soc, 80, 501 (1958);
81, 1666 (1959).
154. Tar bell D. S., Carman R. M., Chapman D. D.,
Huffman K. R., McCorkindale N. J., J. Am. Chem. Soc, 82, 1005 (I960).
155. Taurine A., Schneider W. G., Can. J. Chem., 38, 1237
(1960).
156. Technical Information Bulletin, 1, № 4 (1956), Varian Associates, Palo
Alto, Calif.

ЛИТЕРАТУРА
299
156а. Technical Information Bulletin, 2, № 4 (1959), Varian Associates,
Palo Alto, Calif.
157. Tiers G. V. D., J. Phys. Chem., 62, 1151 (1958).
158. Tiers G. V. D., Table of Characteristic NMR Shielding Values,
Minnesota Mining and Manufacturing Co., March, 1958.
159. Tiers G. V. D., Bovey F. A., J. Phys. Chem., 63, 302 (1959).
160. T r e n n e r N. R., A r i s о n B. H., E r i с к s о n R. E.,
Shunk С H., Wolf D. E., Folkers K., J. Am. Chem. Soc,
81, 2026 (1959).
160a. Turner J. J., Mol. Phys., 3, 417 (I960).
161. Vale nt a Z., К hale que A., Tetrahedron Letters, № 12, 1
(1959).
162. Van V 1 e с к J. H., Phys. Revs. 74, 1168 (1948).
163. Varian Associates, Data Sheet INS 1352, Palo Alto, Calif.
164. W a ugh J. S., F ess en den R. W., J. Am. Chem. Soc, 79,
846 (1957).
165. Whipple E. В., Gol ds t e i n J. H., Man dell L., J. Chem.
Phys., 30, 1109 (1959).
166. Whipple E. В., Goldstein J. H., Stewart W. E., J.
Am. Chem. Soc, 81, 4761 (1959).
167. Williams R. В., Ann. N. Y. Acad. Sci., 70, 890 (1958).
168. Wilson E. В., J. Chem. Phys., 27, 60 (1957).
169. Wolf D. E., Hoffman С. Н., Trenner N. R.,
Arisen B. H., Shunk С H., Linn В. О., М с Р h e r s о n J. F.,
Folkers K., J. Am. Chem. Soc.,180, 4752 (1958).
170. Woodward R. В., Y a n g N. С, К a t z T. J., С 1 a r к V. M.,
Harley-Mason J., Ingleby R. F. J., Sheppard N.,
Proc Chem. Soc 1960, 76.
171. Yang N. C, Yang D. H., Tetrahedron Letters, №4, 10 (1960).
172. Z i m m e r m a n J. R., Foster M. R., J. Phys. Chem 61, 282
(1957).

Глава 5
ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ *
К. Б ЯМА ЕЕ
I. ВВЕДЕНИЕ
Интенсивное применение в течение последних двух
десятилетий физических методов, в частности спектроскопии в
ультрафиолетовой и инфракрасной областях, а позднее ЯМР-спектро-
скопии, способствовало большому прогрессу и, возможно, даже
произвело революцию в области установления структуры
органических молекул, особенно молекул природных соединений.
В противоположность указанным выше методам масс-спектро-
метрии уделяли очень мало внимания как в химии природных
соединений, так и в органической химии в целом, несмотря на то
что за последние десять лет начали выпускаться
масс-спектрометры очень высокого качества. Такое положение создалось,
вероятно, частично потому, что масс-спектрометры благодаря
высокой точности и хорошей воспроизводимости масс-спектров
являются превосходными точными приборами для
количественного анализа и их широкое применение для этих целей не
стимулировало поисков новых областей применения метода.
Большинство химиков-органиков до-сих пор еще рассматривает масс-
спектрометрию как метод количественного анализа газообразных
или низкокипящих углеводородов, определения стабильных
изотопов в газообразных продуктах деградации и, конечно, как
метод определения молекулярных весов.
Время, когда это было справедливо, давно уже прошло, и
задача этого обзора состоит в том, чтобы в общих чертах обрисо-
* Из книг, которые были опубликованы после выхода английского
издания настоящей книги, можно рекомендовать следующие:
Будзикевич Г., Джерасси К., Уильяме Д.,
Интерпретация масс-спектров органических соединений, перев. с англ.; Изд. «Мир»,
1966; McLafferty F. W., P i n z е 1 i k J., «Mass Spectrometry»,
Anal. Chem., 38, № 5, 350R—370R (1966) (Annual Reviews, 1966); В
Tern a n n K., Anal. Chem., 38, № 2, 145A (1966); Kusser R. W.,
Introduction to mass spectrometry and its applications N. J., Prent. Hold., 1965;
Budzikieviez H., Djerassi C, Williams D. W.,
Structure elucidation of natural products by mass spectrometry, v. I, II, Holden
day Inc., San-Francisco, London, Amsterdam, 1964. — Прим. ред.

II. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ
301
вать большие возможности масс-спектрометрии в органической
химии. Особое внимание будет уделено установлению структуры
природных соединений, т. е. той области, где масс-спектрометрия
начала применяться только в самое последнее время. Успешное
решение масс-спектрометрическим методом ряда структурных
задач (часть которых будет рассмотрена в разделе IV) позволяет
уже сейчас предугадать, какое большое значение этот метод
должен приобрести в ближайшем будущем в химии природных
соединений.
II. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ
Ряд качественных особенностей превращает масс-спектро-
метрию в весьма перспективный метод определения структуры
сложных органических соединений, в частности природных
соединений.
Этот метод хорошо дополняет информацию, получаемую с
помощью других физических методов. Так, например, УФ-спектр
указывает на тип ароматической системы или сопряженного
хромофора, ИК-спектр позволяет обнаружить наличие многих
функциональных групп, спектр ЯМР дает в ряде случаев информацию
об окружении этих групп. Детальная интерпретация масс-спектра
часто позволяет разместить эти функциональные группы в
определенных местах молекулы и оценить, как они соединены друг
с другом. Кроме того, по данным масс-спектра можно сделать
вывод относительно размера и структуры боковых цепей, что
трудно установить путем химической деградации. Значение
прямого определения молекулярного веса с точностью до одной
единицы массы, что возможно в большинстве случаев (но не во
всех), может легко оценить каждый научный работник,
исследующий структуру химического соединения.
Замечательной особенностью масс-спектрометрического метода
является возможность обойтись ничтожным количеством
исследуемого вещества, не превышающим десятых долей миллиграмма,
а в случае необходимости — несколькими микрограммами. Эта
особенность неоценима, поскольку часто каждый миллиграмм
чистого соединения получается в результате переработки очень
большого количества исходного материала растительного или
животного происхождения.
Чтобы полностью и реалистически оценить возможности
применения' масс-спектрометрии, необходимо вкратце обсудить
принцип работы масс-спектрометра и способы получения
масс-спектров. (Для более детального обсуждения этого вопроса, что
вывело бы нас далеко за пределы этой главы и тех задач, которые
ставит автор, читатель может обратиться к появившимся в
последнее время обзорам и монографиям [9, 38, 56].)

302 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Нормальный масс-спектр отражает зависимость содержания
положительно заряженных частиц, образующихся при
электронной бомбардировке молекул исследуемого соединения, от их
массы. Само соединение должно присутствовать в парообразном
состоянии при довольно низком давлении, приблизительно от 10~4
до 10~7 мм рт. ст. в ионном источнике. Положительные ионы
(молекулы и их осколки), образующиеся в результате потери
молекулой электрона при электронном ударе, который в ряде
случаев сопровождается образованием осколков (см. стр. 310),
ускоряются электрическим полем и отклоняются в магнитном
поле. Непрерывное изменение одного из этих полей фокусирует
одну массу за другой на щели коллектора, и сигнал после
соответствующего усиления регистрируется. Полярность
электрического поля такова, что по направлению к магнитному полю
ускоряются только положительно заряженные частицы; все
отрицательные частицы перемещаются в обратном направлении
и теряются. Неионизированные молекулы и незаряженные осколки
непрерывно откачиваются вакуумными насосами.
Давление пара исследуемого вещества
Летучесть соединения является решающим фактором в масс-
спектрометрии, и поэтому трудно переоценить значение, которое
могут иметь сравнительно несложные химические превращения
для расширения области применения масс-спектрометрии. Очень
часто удается перевести соединение, само по себе недостаточно
летучее, в такое производное, которое, сохраняя все
существенные черты строения исходной молекулы, обладает вместе
с тем достаточным давлением пара.
Чтобы получить воспроизводимый масс-спектр, необходимо
следить за концентрацией соединения, т. е. за его давлением
в ионном источнике. Легче всего этого достичь, если вещество
в напускном баллоне, из которого оно перетекает через узкую
напускную диафрагму в ионный источник, поддерживать при
несколько более высоком давлении. Для этого давление в баллоне
должно составлять приблизительно 10~а мм рт. ст. Такой
баллон в сочетании с вентилями, подводящими трубками и
манометром образует систему напуска (рис. 39). Если систему напуска
вместе с трубкой, подводящей пары вещества к напускной
диафрагме и ионному источнику, поместить в печь, то можно добиться
требуемого давления пара у многих сравнительно сложных
органических соединений, если только они не содержат слишком
большого числа полярных групп. В лабораториях
нефтехимической промышленности систему напуска, как правило,
поддерживают при температурах до 350° С. Однако для веществ того

II. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ ЗОо
типа, с которыми встречаются в химии природных соединений
(исключая нефть, к которой этот термин обычно не относится),
верхним реальным пределом, вероятно, является температура
200° С, выше которой не всегда удается избежать пиролитических
реакций, часто усложняющих интерпретацию масс-спектра.
Вполне пригодный масс-спектр можно получить и от
сравнительно нелетучих соединений, если их испарять непосредственно
в ионном источнике, где
требуется значительно меньшее
давление пара вещества. Это
можно осуществить, помещая
вещество в маленькую чашечку
вблизи электронного пучка.
После повторного откачивания
прибора чашечку нагревают,
медленно испаряя вещество
в электронный пучок.
Недостатками этого метода
являются большая
продолжительность операции ввода
вещества, возможное длительное
загрязнение прибора, а также
трудности, связанные с
поддержанием постоянного
давления пара исследуемого
вещества. Тем не менее этот прием
представляет собой самый
лучший путь получения спектра
соединений с очень низкой
летучестью в тех случаях,
когда увеличение давления
пара с помощью предложенного
выше химического превращения
почему-либо невозможно.
Как правило, любое соединение, которое легко перегоняется
или сублимируется при температуре системы напуска и давлении
приблизительно 1—2-Ю-2 мм рт. ст., дает хороший масс-спектр.
Это относится и к системе напуска с использованием баллона,
которая является обычно самой удобной. Следует, однако, иметь
в виду, что после опыта масс-спектрометр необходимо откачать
для удаления следов вещества. Этот процесс иногда требует
длительного времени, особенно если остаточное давление близко к
давлению пара исследуемого соединения или если соединение
является сильно полярным. Трудность часто заключается в том,
что прибор приходится откачивать в течение нескольких часов
Рис. 39. Блок-схема
масс-спектрометра с магнитным углом
отклонения 180°:
1 — отвод к вакуумному насосу системы
напуска; 2 — краны; з — напускной
баллон; 4 — напускная диафрагма; 5 —
ионный источник; в — электронный пучок:
7 — электрическое поле (ускоряющее);
8 — отвод к вакуумным насосам системы
анализатора; 9 — отклоняющая трубка
(анализатор); 10 — ионный пучок; 11 —
коллектор; 12 — предусилитель; 13 —
усилитель; 14 — самописец.
Ионный источник 5,
трубку-анализатор 9 и коллектор 11 помещают в
магнитное поле.

304 ' Гл- 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
перед тем, как ввести в него новый образец. Ряд соединений,
рассмотренных более подробно в разделе IV, имеют несколько
меньшее давление пара, чем указано выше.
Необходимое количество вещества
Вследствие того что интенсивность (высота пиков) масс-спектра
зависит только от концентрации молекул в ионном источнике
и мощности электронного пучка, количество вещества,
требуемое для получения практически пригодного масс-спектра, сильно
зависит от приемов и способов введения этого вещества в масс-
спектрометр.
Чтобы получить в баллоне объемом приблизительно 3 л
(средний объем большинства выпускаемых приборов) давление порядка
10~2 мм рт. ст., требуется примерно 1 мкмолъ вещества. Если
объем баллона уменьшить до 300 мл, то для создания того же
давления достаточно уже 0,1 мкмолъ вещества. В обоих случаях
давление в ионном источнике одинаковое и масс-спектр
получается той же интенсивности. Однако в небольшом баллоне
количество вещества будет убывать скорее, и, следовательно,
в ходе развертки спектра давление, а значит и высота пиков,
будут уменьшаться быстрее. В отличие от требований,
предъявляемых к количественному анализу, при получении
качественных спектров этим эффектом можно пренебречь. Более того,
поскольку скорость диффузии через напускную диафрагму обратно
пропорциональна корню квадратному из молекулярного веса,
это уменьшение менее заметно для больших молекул. Увеличение
отверстия в напускной диафрагме между системой напуска и
ионным источником приводит, естественно, к тому же результату,
что и уменьшение объема напускного баллона. Самый простой
путь изменения интенсивности спектра заданного образца
состоит в варьировании тока ионизации (интенсивности
электронного пучка), который в большинстве масс-спектрометров можно
легко менять в пределах динамического диапазона, равного
десяти.
Таким образом, создается впечатление, что любого имеющегося
в распоряжении количества вещества почти всегда будет
достаточно для получения масс-спектра. Однако в некоторых случаях
при интерпретации спектра неизвестного соединения приходится
принимать во внимание также и сравнительно малые пики,
которые можно различить только в достаточно интенсивном спектре.
Значение малых пиков зависит от типа исследуемого соединения;
более отчетливо это будет показано при подробном рассмотрении
общих особенностей строения масс-спектров и методов их
интерпретации (см. раздел III). Кроме того, процессы выделения чрез-

п. общие соображения
305
вычайно малых количеств вещества и их введения в
масс-спектрометр часто приводят к неизбежному загрязнению объекта
примесями, количество которых может даже превысить количество
исследуемого соединения, в результате чего интерпретация
спектра затрудняется или вообще становится невозможной.
Тем не менее количество вещества, требуемое для получения
практически пригодного масс-спектра, как правило, меньше,
чем для получения других типов спектров.
Использование в масс-спектрометрии исследуемого вещества
в виде разбавленных растворов представляет собой проблему,
справиться с которой значительно труднее, чем при измерении
спектров в ультрафиолетовой или инфракрасной областях. Методы
абсорбционной спектроскопии позволяют пользоваться очень
разбавленными растворами, если измерения проводить в
сравнительно больших кюветах. Однако подобный прием непосредственно
нельзя перенести в масс-спектрометрию, так как вспрыскивание
очень большого количества пробы приведет к повышению
давления в ионном источнике, который перестанет нормально работать.
Другими словами, существует верхний предел общего количества
вводимого в прибор вещества, и если исследуемый компонент
присутствует в слишком низкой концентрации, то в наблюдаемом
масс-спектре будут представлены очень сильные пики
растворителя и чрезвычайно слабые пики растворенного вещества.
Очевидно, что в таких случаях следует или сконцентрировать раствор,
или, что еще лучше, полностью удалить растворитель.
Физическое состояние образца
Исследуемое вещество может быть газообразным, жидким
или твердым. Для каждого агрегатного состояния требуются
различные способы введения образца в прибор. Газы обычно
помещают в стеклянную колбу, снабженную вакуумным краном
и шлифом, с помощью которого колба может быть присоединена
к системе напуска. Пробу вводят просто медленным поворотом
крана. Однако газообразные продукты, образующиеся при
деструкции сложных молекул, часто получаются с такими малыми
выходами, что необходимые переносы с помощью колбы практически
неосуществимы. В этих случаях более удобно (в частности, при
пиролитической деградации) проводить пиролиз в запаянной
ампуле. После окончания пиролиза ампулу помещают в
специальный сосуд, соединенный с масс-спектрометром, и
откачивают. Затем при помощи железного стержня, приводимого в
движение магнитом, ампулу разбивают, и летучие продукты без
всяких потерь поступают в систему напуска. Этот прием можно
распространить и на более высококипящие соединения, если сосуд
20 Заказ 407.

306 Гл- 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
рассчитан на нагрев. Так, например, он был с успехом применен
для лерегонки очень малых количеств вещества с цинковой лылью
(см. стр. 352).
Жидкости удобно вводить при помощи микропипетки, кончик
которой соприкасается с нагретым пористым стеклянным диском,
покрытым для изоляции от атмосферы слоем галлия.
Исследуемая жидкость протекает через диск и испаряется в систему
напуска.
Более удобна другая методика, согласно которой покрытый
галлием пористый диск заменяют пробкой из силиконового
каучука. Проба за счет капиллярных сил засасывается в отрезок
тонкой иглы для подкожного впрыскивания длиной в 20 мм,
оба конца которого заострены. Один конец отрезка иглы втыкают
в маленький кусочек силиконового каучука, а другим концом
прокалывают каучуковую пробку в системе напуска; при этом
проба мгновенно испаряется в напускной баллон. Так как это
устройство должно нагреваться до температуры системы
напуска, то следует применять пробки только из силиконового
каучука, устойчивые к этой температуре в течение достаточно
длительного времени. Этот способ может быть использован при
температуре системы напуска не выше ~220° С.
Твердые вещества или высококипящие жидкости легче всего
вводить в масс-спектрометр, помещая их в маленькую
стеклянную трубку, присоединенную к установке с помощью
уплотняющего кольца из тефлона. После откачивания трубку снаружи
нагревают, и вещество сублимируется или перегоняется в систему.
Чистота вещества
По многим причинам невозможно указать какие-либо общие
требования, предъявляемые к чистоте вещества. Они полностью
зависят от того, какого характера проблема исследуется, какую
информацию хотят получить и с каким типом загрязнений имеют
дело. Лучше всего рассмотреть этот вопрос на нескольких
примерах.
Для интерпретации спектра ароматического соединения с
боковой цепью, размеры и структуру которой требуется определить,
используют (см. стр. 348) сравнительно интенсивные пики масс-
спектра со стороны больших масс, соответствующие
молекулярным весам исходного соединения и осколков, образующихся при
частичном отщеплении боковой цепи. Интерпретации спектра
совершенно не мешают даже сравнительно большие количества
посторонних веществ, если они имеют значительно меньший
молекулярный вес, например, растворителя. Аналогично,, если
требуется определить число атомов дейтерия, внедряющихся в про-

II. ОБЩИЕ'СООБРАЖЕНИЯ
307
цессе реакции, то измеряют сдвиг молекулярного пика или пика
крупного осколка в сторону более высоких массовых чисел.
Остаточная тяжелая вода или дейтерированный растворитель не
окажут в этом случае влияния на результаты.
С другой стороны, если в масс-спектре соединения на участке,
отвечающем высоким массовым числам, проявляются лишь очень
слабые пики, то примеси, присутствующие даже в низкой
концентрации, но дающие интенсивные пики в этой области, могут
привести к значительным недоразумениям. Более того, поскольку
такие масс-спектры должны интерпретироваться с учетом области,
соответствующей низким массовым числам, то в этом случае
помешать анализу могут даже следы растворителя.
Особенно тщательно следует избегать загрязнения образцов
смазочными маслами, вакуумной смазкой, силиконовым маслом,
пластификаторами и другими обычно используемыми
материалами, применение которых часто приводит к артефактам.
Вакуумные смазки и смазочные масла дают непрерывную серию пиков
вплоть до очень больших масс, а силиконы, триалкилфосфаты
и диалкилфталаты дают ряд очень интенсивных пиков, которые
также могут приводить к недоразумениям.
Однако высокая степень воспроизводимости масс-спектров
позволяет получить спектр чистого соединения в присутствии
другого вещества, если спектр последнего известен. Вычитание
из каждого пика шаг за шагом доли, вносимой загрязнением,
является вопросом времени и терпения. Чтобы эта методика
давала успешные результаты, в спектре известного соединения
должен содержаться хотя бы один пик, в образование которого
неизвестное вещество не вносит вклада. При наличии некоторого
опыта такие пики можно найти довольно легко.
Нелетучие вещества или вещества, у которых давление пара
значительно ниже давления пара исследуемого соединения, не
мешают определению, так как в этом случае в систему напуска
можно испарить только требуемое соединение, а загрязнение
оставить в остатке.
Смеси веществ можно рассматривать как крайние и частные
случаи загрязнения образцов; методы работы с ними рассмотрены
ниже (см. стр. 332).
Диапазон массовых чисел спектрометра
Спектрометр, применяемый для определения структуры
природных соединений, должен быть пригоден для регистрации
полного масс-спектра каждого исследуемого соединения.
Выпускаемые крупные приборы дают возможность регистрировать пики
с массой до 700, а при наличии дополнительных приспособлений
20*

308 Гл- 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
и даже более высокие массы. Практически этого диапазона вполне
достаточно для исследований, поскольку очень низкая летучесть
соединений с высоким молекулярным весом, как правило,
препятствует определению их масс-спектра. Исключением являются
полигалоидированные молекулы, которые часто имеют очень
большой молекулярный вес и одновременно обладают
значительной летучестью. Однако вещества этого класса не встречаются среди
природных соединений.
Разрешающая способность спектрометра
При широком диапазоне массовых чисел масс-спектрометр
должен, естественно, обладать соответствующей высокой
разрешающей способностью, поскольку самое существенное значение
имеет правильная идентификация массовых чисел всех пиков
спектра. При интерпретации спектра недопустима ошибка, равная
даже одной единице массы. Более того, практически у всех
соединений, содержащих значительное количество атомов водорода,
шкалу масс в спектре лучше всего определять подсчетом пиков,
наблюдаемых вплоть до молекулярного пика; чувствительность
поэтому должна быть очень высокой. Если разрешение слишком
мало, то эти пики недостаточно отчетливо видны и их нельзя
подсчитать. В диапазоне очень высоких массовых чисел (выше 400)
для установки шкалы масс обычно необходимо добавить заведомо
известный калибровочный образец (например, фторуглерод). Для
пиков с массами 350—400 следует добиваться полного разрешения;
это означает, что регистрирующее перо между двумя соседними
пиками, например 370 и 371, должно почти вернуться к линии
фона. При таком разрешении масса 701 дает еще вполне заметное
плечо на пике с массой 700, что позволяет различить эти две массы.
Подобное определение термина «разрешающая способность»
несколько отличается от обычно применяемого, но оно подчеркивает
тот аспект понятия разрешающей способности, который важен
для правильной интерпретации спектра соединения с неизвестной
структурой.
В самое последнее время стали коммерчески доступны масс-
спектрометры с гораздо большей разрешающей способностью,
позволяющие измерять массу частиц с точностью до малой доли
единицы массы. Область применения этих приборов рассмотрена
на стр. 333.
В этой связи полезно кратко перечислить поступающие в продажу
приборы, дающие возможность проводить исследования такого типа, которые
рассматриваются в этой главе:
а) модель 21-103 С фирмы Consolidated Electrodynamics Co., Pasadena,
California (США).

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 309
б) модель СН4 фирмы Atlas-Werke A.-G., Bremen (ФРГ).
в) модель MS 2H фирмы Associated Electrical Industries, Ltd., Manchester
(Англия).
Недавно разработанные приборы с двойной фокусировкой рассмотрены
на стр. 334.
Райхедж (Швеция) построил масс-спектрометр, специально
предназначенный для работы со сложными органическими соединениями [50, 51].
Времяпролетный (Time-of-Flight) масс-спектрометр, изготовленный
фирмой Bendix Corp. (США), представляет собой прибор, основанный на совсем
другом принципе, чем описанный выше. Диапазон массовых чисел у этого
прибора очень велик (теоретически до 5000), но его разрешающая
способность довольно низкая, и прибор малопригоден для рассматриваемых в этой
главе областей применения, особенно если исследуемое соединение имеет
массу выше 250. Главным достоинством этого прибора является высокая
скорость развертки спектра, что весьма существенно при изучении быстрых
реакций, протекающих с образованием небольших молекул или
радикалов.
III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ
1. Ионизация молекулы
Бомбардировка молекулы ABGD электронами с достаточной
энергией приводит к отщеплению одного электрона и образованию
положительно заряженного молекулярного иона ABGD+.
Требуемая для этого процесса
минимальная энергия представляет
собой потенциал ионизации
соединения. Увеличение энергии
электрона повышает вероятность
передачи этой минимальной
энергии при столкновении
электрона с молекулой и тем самым
приводит к образованию
большего количества молекулярных
ионов. На рис. 40 приведен
график зависимости интенсивности
пика (числа образующихся
ионов) от энергии электронов. Эта
зависимость выражается кривой,
которая вначале круто
поднимается вверх (кривая эффектив- нов-
ности ионизации), а затем
становится более пологой. Начальная часть кривой теоретически должна
быть очень крутой (пунктирная линия), что действительно можно
наблюдать в опытах с почти монохроматическим пучком
электронов. Однако это не реализуется в обычно применяемых ионных
источниках, где образуется электронный пучок с разбросом по
энергии приблизительно ±2 эв. По этой причине эксперимен-
о
5<
У
<5
<3
5
§
-о
оа
,^'ТавГ
/
/^-^[ABCDl+
уГ
/j
/ 1
/1
/ 1
/ 1
/ 1
/ 1
/ (
/ 1
/ 1
/ 1
/ /
-J\ -*• 1 1 1 1
Ю 1b 20 25 30
Энергия злектроно8,э8
Рис. 40. Зависимость
интенсивности пика от энергии электро-

310 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
тальная кривая имеет S-образную форму (см. рис. 40, сплошная
линия). При энергии выше 40—50 эв интенсивность пика заметно
не меняется. Поэтому обычный спектр снимают при энергии
электронного пучка 50—70 эв, когда высота пика нечувствительна
к небольшим изменениям энергии электронов, что важно для
хорошей воспроизводимости спектра.
Потенциал ионизации органических молекул тесно связан
с классом соединений, к которому эти молекулы относятся,
поскольку этот потенциал зависит от наличия способных к
отщеплению электронов. Так, например, для ионизации циклогексана
требуется энергия 10,3±0,2 эв, для бензола только 9,24+0,1 эвг
а для поликонденсированных ароматических молекул — еще
меньшая энергия (эти данные взяты из книги Филда и Франклина1
[28], в которой приводится обширная сводка данных по
потенциалам ионизации). Таким образом, определение потенциала
ионизации может представлять интерес для классификации
неизвестного соединения, и этот принцип был уже предложен, хотя
и в несколько другой форме, для определения числа и характера
замещающих групп в ароматических молекулах [21]. В общем
случае для этой цели более пригоден ультрафиолетовый спектр,
однако для некоторых смесей, содержащих различные компоненты
с сильно перекрывающимися УФ-спектрами, даже приближенная
оценка потенциалов ионизации отдельных соединений может
дать весьма ценную информацию.
В других частях этого раздела будет показано, что
соотношение между вероятностью появления молекулярного иона и
энергией электрона можно использовать для разных целей.
Представленная выше картина является, естественно, в
значительной степени упрощенной. Более детальное рассмотрение
процесса ионизации можно найти в различных работах и
монографиях, и, в частности, в книге Филда и Франклина [28].
Отрицательно заряженные ионы, которые образуются в результате
«прилипания» электрона к молекуле в сравнительно узком
интервале энергий, не регистрируются обычным масс-спектрометром.
Однако их можно зафиксировать при помощи прибора
специальной конструкции. В спектре отрицательно заряженных ионов
наблюдается лишь небольшое число пиков малой интенсивности,
в связи с чем эти спектры не очень пригодны для рассматриваемых
здесь целей, за исключением, может быть, случаев определения
молекулярного веса некоторых соединений.
2. Диссоциация молекулярного иона
Образующийся при электронном ударе молекулярный ион
может обладать столь большой продолжительностью жизни
(10~4 сек), что он успеет получить необходимое ускорение и по-

Ш. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 311
пасть в коллектор. В этом случае он появляется в спектре при
массовом числе, отвечающем его молекулярному весу. Однако
если во время столкновения исходной молекулы с
бомбардирующим электроном молекула получает избыточную энергию по
сравнению с потенциалом ионизации, то это может привести
к разрыву связи и тем самым к диссоциации молекулярного иона.
Возможные результаты столкновения электрона с молекулой
ABGD суммированы в приведенной ниже схеме:
Ионизация
ABCD + e- >■ ABCD+ + 2e- (l)
Диссоциация
->■ A+ + BCD. (2)
ABCD+
->- AB+ + CD. (3)
I
А+ + В. или В+ +А- (4)
-> CD+ + AB. и т. д. (5)
Перегруппировка
ABCD+ —у AD+ + BC (6)
Молекулярно-ионное столкновение
ABCD+ + ABCD —у [ABCD-ABCD]+ —> ABCDA+ + BCD. (7)
Процесс разрыва связи с образованием осколков требует
дополнительной энергии по сравнению с первичной ионизацией.
Для образования осколочных ионов молекула должна получить
определенное количество энергии; минимальную величину этой
энергии называют «потенциалом появления» иона. Форма кривой
зависимости интенсивности пика, соответствующего данному
осколку, от энергии электрона сходна по форме с изображенной
на рис. 40 кривой эффективности ионизации (пунктирная
кривая). Из рассмотрения приведенных выше уравнений ясно следует,
что сложная молекула может дать большое число самых
разнообразных осколков и тем самым весьма сложный масс-спектр.
Если энергия электронов значительно превышает потенциал
ионизации, в спектре будут наблюдаться практически все массы,
которые можно скомбинировать из имеющихся в распоряжении
атомов. Это, на первый взгляд довольно обескураживающее
обстоятельство, не следует принимать слишком серьезно в расчет,
так как интенсивность различных пиков очень сильно варьирует.
Те ионы, образование которых энергетически более выгодно,
будут появляться с большей вероятностью, что обусловит более
высокую интенсивность пика при соответствующем массовом
числе. Очевидно, что именно эти пики наиболее пригодны для
интерпретации спектра с точки зрения структуры исходного
соединения (см. стр. 334).

312 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Образующиеся при диссоциации незаряженные осколки могут
представлять собой радикалы или нейтральные молекулы. Как
уже отмечалось выше, их, к сожалению, нельзя обнаружить
в масс-спектре, однако некоторые сведения относительно их
массы можно получить по появлению так называемых «метаста-
бильных пиков» (см. стр. 325).
Представленная на схеме реакция (6) приводит к образованию
осколков, которые не содержатся в исходной молекуле, а
образуются вследствие миграции атома или группы атомов из одной
части данной молекулы в другую. Появление таких пиков, в
некоторых случаях довольно интенсивных, приводило на более
раннем этапе к сомнениям относительно надежности определения
структуры масс-спектрометрическим методом. Классическим
примером подобного рода может служить появление в спектре
тетраметилметана пика с массой 29, отвечающего этильной группе.
Большое число этих трудно поддающихся объяснению и
неспецифических перегруппировок наблюдается в случае
углеводородов; при этом следует отметить, что введение в молекулу гетеро-
атома заметно меняет картину, и перегруппировки,
обнаруживаемые в соединениях, содержащих функциональные группы,
оказываются довольно специфическими [41, 44]. Понимание механизма
этих перегруппировок позволяет использовать их для
интерпретации масс-спектров (см. стр. 319).
Реакции (7) также приводят к образованию частиц, которые
не являются осколками исходной молекулы. Поскольку
столкновение представляет собой реакцию второго порядка, то
интенсивность соответствующих пиков пропорциональна квадрату
давления в ионном источнике (в противоположность всем остальным
пикам, интенсивность которых прямо пропорциональна величине
давления). Поэтому такие пики можно легко идентифицировать,,
и, кроме того, они вообще отличаются слабой интенсивностью
вследствие обычно довольно низкого давления вещества в ионном
источнике. Единственной реакцией этого типа, рассматриваемой
в данном обзоре, является отрыв атома водорода одной молекулой
от другой (см. ниже).
3. Определение молекулярного веса
Определение молекулярного веса соединения имеет не только-
большое самостоятельное значение, но служит также самой
лучшей отправной точкой для интерпретации всего масс-спектра.
Во-первых, как отмечалось, молекулярный ион является
источником всех получающихся осколков; во-вторых, структурное
строение молекулы легче определить, если молекулярный вес
молекулы установлен до того, как по осколкам станут известны
детали этого строения.

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 313
Принято считать, что масс-спектрометрия представляет собой
главным образом метод определения молекулярных весов, но это
утверждение в одно и то же время и переоценивает, и
недооценивает его возможности. Получить масс-спектр соединения и
определить только молекулярный вес означало бы использование
лишь ничтожной доли содержащейся в этом спектре информации.
С другой стороны, молекулярный вес соединения удается легко
определить из соответствующего пика, отвечающего наибольшей
массе, только в 80—90% случаев, так как имеется ряд соединений,
которые не дают заметного пика для молекулярного иона. Это
наблюдается в тех случаях, когда ион относительно неустойчив
и когда одновременно имеется одна или большее число
возможностей его распада с образованием энергетически устойчивых
осколков. Поскольку электрон легче отщепляется от я-связи,
чем от а-связи, а разрыв одной связи в циклической молекуле
не приводит к диссоциации, то с учетом приведенных ниже
соображений относительно устойчивости осколков (см. стр. 315)
большинство обычно встречающихся соединений можно
приблизительно расположить в следующий ряд по убывающей устойчивости
молекулярного иона:
Ароматические соединения > Сопряженные олефины > Олефины >
^> Алициклические соединения > Карбонильные соединения > Неразвет-
вленные углеводороды > Простые эфиры > Сложные эфиры > Кислоты >
^> Спирты > Амины > Сильно разветвленные углеводороды.
Устойчивость молекулярного иона в известной мере является
аддитивным свойством. Так, например, ароматический
углеводород с сильно разветвленными боковыми цепочками может дать
менее интенсивный пик, соответствующий молекулярному иону,
чем циклический кетон. По этой причине ряд соединений не дает
заметного пика, по которому можно было бы определить его
молекулярный вес. Очень часто в эту группу попадают третичные
спирты. Разветвление и наличие гидроксильной группы настолько
хорошо стабилизуют ряд возможных осколочных ионов, а
последние образуются в таком большом количестве, что практически
ни один из первично образующихся молекулярных ионов не
обладает достаточной продолжительностью жизни, чтобы получить
полное ускорение до того, как он успеет распасться. То же
относится и к некоторым простым эфирам и аминам. Тем не менее
при наличии определенного опыта оказывается возможным по
некоторым характерным осколкам реконструировать исходную
молекулу и таким образом косвенным путем определить значение
молекулярного веса. Так, например, спирты дают пик,
соответствующий потере элементов воды, а также пики, отвечающие
обычно потере одной из присутствующих алкильных групп. По

314 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
этим пикам удается прийти к определенному заключению
относительно величины молекулярного веса.
Другой трудностью при идентификации молекулярного иона
может явиться наличие примеси еще более высокого
молекулярного веса, осколки молекул которой могут затемнить искомый
пик. В такой ситуации рекомендуется снизить энергию
электронного пучка приблизительно до 8—13 эв. На рис. 40 показано,
что при энергии, несколько более низкой, чем потенциал
появления наиболее интенсивного осколка, например АВ+, но несколько
более высокой, чем потенциал ионизации соединения ABCD,
может образоваться только молекулярный ион. На снятом в таких
условиях спектре будет присутствовать только один пик,
соответствующий величине молекулярного веса. Как показывает опыт,
если потенциал появления ранее мешавших осколочных ионов
примеси лежит еще выше, то соответствующие пики в большинстве
случаев не обнаруживаются.
Идентификация молекулярного пика облегчается тем фактом,
что масса должна быть четной, если только в молекуле не
содержится нечетного числа атомов азота. В последнем случае
большинство осколков будет численно четными, и это служит
указанием на необходимость поиска нечетного молекулярного пика.
Как уже отмечалось ранее, существует определенная
вероятность столкновения ионизированных частиц с нейтральной
частицей, приводящего к образованию нового, более тяжелого иона
(по сравнению с молекулой, из которой он образуется). Появление
соответствующего пика, конечно, сильно мешает определению
молекулярного веса. Однако, как уже отмечалось выше, при
обычно используемых давлениях пара вещества вероятность
образования таких ионов очень мала и образующиеся пики имеют
ничтожно слабую интенсивность. Исключением будет являться
только ион, отвечающий протонизованной молекуле,
образующейся, например, при отрыве молекулярным ионом атома
водорода от нейтральной частицы. Тогда положительно заряженные
частицы будут иметь массу на одну единицу больше величины
истинного молекулярного веса. Такие пики достаточно
интенсивны в случае соединений, молекулярные ионы которых, в
противоположность протонизованной молекуле, довольно
неустойчивы. Подобные пики были обнаружены в масс-спектрах простых
эфиров, сложных эфиров, аминов, нитрилов [40], аминоэфиров
[15] и аминоспиртов [11]. Поскольку протонизованные частицы
возникают в результате столкновений, любые изменения давления
или других условий, которые могут изменить концентрацию
или время пребывания молекулярных ионов в ионном источнике,
влияют на относительную интенсивность данного пика по
сравнению с другими пиками. Этим способом можно легко обнаружить

111. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 315
ион (М -\- 1), что позволяет определить затем истинное значение
молекулярного веса, которое, естественно, на одну единицу массы
меньше.
4. Исследование осколков
После идентификации пика, отвечающего молекулярному весу,
рекомендуется перейти к пикам, соответствующим более низким
массам. Исследуя крупные осколки молекул, часто удается
установить наличие в молекуле определенных групп, отщепляющихся
при фрагментации, причем степень надежности определения
в этом случае больше, чем при идентификации низших пиков,
отвечающих самим отщепляемым группировкам. Так, например,
потеря пятнадцати единиц массы сопровождается появлением
пика (М — 15), что четко указывает на присутствие в молекуле
метильной группы, в то время как наличие пика с массой 15 еще
ничего не доказывает, поскольку СН3-группа может образоваться
и при перегруппировке осколочных ионов. Однако не исключена
также возможность первичной перегруппировки молекулярного
иона в структуру, содержащую метильную группу, которая затем
теряется. В случае бутадиена пик с массой 39 (М — 15) является
одним из самых интенсивных в спектре, поскольку обычная
фрагментация невозможна без разрыва винильной связи, а разрыв
винильной связи энергетически невыгоден. Такого рода
соображения необходимо учитывать для правильной интерпретации
масс-спектра; поэтому здесь вполне уместно перейти к более
детальному рассмотрению процесса образования определенных осколков.
Простой разрыв. Как уже указывалось выше, молекулярные
ионы могут распадаться с образованием самых разнообразных
осколков. При интерпретации масс-спектра используют главным
образом «характеристические» пики, т. е. те пики, которые либо
соответствуют осколку, содержащему атом входящего в состав
данного соединения «необычного» элемента, либо (что встречается
значительно чаще) отличаются очень высокой интенсивностью.
Последнее означает, что образованию осколка благоприятствуют
энергетические факторы. Это может происходить или в силу
того, что связь, которая должна разорваться, является довольно
слабой, или (гораздо чаще) потому, что образующийся осколок
представляет собой достаточно стабильную частицу, например
нейтральную молекулу или положительный ион, заряд в котором
стабилизован индукционными или резонансными эффектами. Когда
при последующем обсуждении образующимся при распаде
частицам будут приписываться определенные структуры, то это будет
делаться только для того, чтобы представить весь этот материал
в форме, наиболее доступной для химика-органика. Следует,
однако, иметь в виду, что частицы, с которыми в действительности

316
Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
имеют дело, чаще всего находятся не в основном, а в возбужденном
состоянии, относительно которого до сих пор практически мало
что известно.
Разрыв связи углерод — углерод протекает тем легче, чем
больше замещающих групп имеется у углеродных атомов.
Причиной этого преимущественного расщепления является повышенная
стабилизация положительного заряда, обусловленная
индукционным влиянием алкильных групп в ряду СН* , RCHJ , R2CH+,
R3C+. Если степень замещения двух атомов углерода
неодинакова, то по той же причине положительный заряд остается у более
замещенного осколка. Поэтому с помощью масс-спектра легко
определить место разветвления алифатической цепочки, так как
в спектре в этом случае будут присутствовать относительно
интенсивные пики, обусловленные осколками, образующимися при
потере одного из боковых разветвлений (см. стр. 341).
Высокая устойчивость катионов бензила и аллила приводит
к преимущественному разрыву связей в ^-положении по
отношению к арильным группам или к олефиновым двойным связям;
степень диссоциации даже увеличивается, если отщепляемый
бензольный или аллильный атом углерода содержит
дополнительные алкильные группы. Полагают, что ион С7Н£,
образующийся при электронном ударе, в отличие от катионов бензила,
устойчивых в растворе, обладает структурой катиона тропилия,
так как было показано, что в меченном дейтерием толуоле после
удаления из молекулы атома водорода все атомы дейтерия
становятся эквивалентными [55].
Наличие в молекуле гетероатома приводит к дополнительной
возможности участия его свободной электронной пары в стабилизации
положительного иона. Так, например, в спиртах, простых и
сложных эфирах, аминах, меркаптанах и сульфидах легко расщепляется
углерод-углеродная связь, расположенная рядом с гетероатомом:
R —СН.,
1 "
:OR _
"r'-ch,"
I "
:SR ,
R —СН,'
1
:NR2
+
-
-w»
-R»
-В»
сн2
L:PR
СН,
<-:SR
сн2
L:NR2
СИ.,
+OR
СН,
-*- II
+SR
СН,
+ NR,
(Здесь и далее формула в скобках со энаком 4- означает молекулярный ион;
недостающий электрон не отмечен).

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 317
Вместо любого атома водорода в этих структурах может иметься
алкильная группа. Замещение у атома углерода на алкил еще
больше усиливает стабилизацию образующегося иона; так,
например, mpem-бутанол дает очень интенсивный пик с массой 59 и не
образует пика с массой 74, отвечающего его молекулярному весу.
Стабилизация этого типа усиливается, по-видимому, в порядке,
обратном возрастанию электроотрицательности гетероатома,
например: амины > меркаптаны > спирты.
По аналогии с ситуацией, которая наблюдается у
разветвленных углеводородов, положительный заряд в этих случаях также
остается у осколка, который наиболее эффективно стабилизуется.
Например, у аминоэтанола пик с массой 30 является более
интенсивным, чем пик с массой 31:
СН2. СН2
I +I
NH2 ОН
+ гЬ
CHg—СН2
I I
NH2 ОН
СН2 СН.
I +I
NH2 ОН
т/е 31 т/е 30
(Здесь и далее т/е означает отн ошение массы к заряду, численно равное массе, sa
исключением случ аев многозарядных частиц, см. стр. 331).
Аналогично гетероатомы с двойной связью в молекуле
способны стабилизовать положительный заряд, давая характерные
осколки. Например, для кетонов:
R—C-RI
II
. ;0: J
R—C+ R—С
-Ri* :0:J Ю-
> Р—Г+ Р—Г
-R. |Kn ■*—*• III
:0:J Ю+
Вполне понятно, какую большую информацию можно
получить только из этих двух пиков в спектре кетона. Таким путем
можно установить величины двух алкильных групп и,
следовательно, положение карбонильной группы. Сходным образом
ведут себя альдегиды и сложные эфиры.
Тип структуры определяют по другим пикам, которые
фиксируют места разветвления в молекуле, если таковые имеются (см.
выше). Как будет далее показано (см. стр. 322), наличие или
отсутствие определенных «пиков перегруппировки» дает
возможность установить структуру кетона практически в каждом не
очень сложном случае.
Тщательное изучение всех рассмотренных типов осколков
молекулы показывает, что их массовые числа всегда являются
нечетными, если только они не содержат нечетного числа атомов

318 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
азота, и этот вывод полностью противоположен выводу,
сделанному на стр. 314 в отношении молекулярных ионов. Однако в
спектрах соединений, не содержащих азота, часто наблюдается ряд
интенсивных пиков, расположенных при четных массовых числах.
Большинство этих пиков образуется в результате дополнительной
миграции атомов водорода при разрыве одной или более
связей.
Однако существует, по крайней мере, один тип диссоциации,
не требующий такой перегруппировки. Этот тип распада, при
котором образуется не содержащий азота ион с четным массовым
числом, можно назвать «ретро-реакцией Дильса — Альдера»,
так как он соответствует разрыву циклического олефина на диоле-
фин и моноолефин [57]. Одними из лучших примеров подобного
типа являются масс-спектры а-ионона I и р-ионона II. Хотя эти
два соединения различаются между собой только положением
одной двойной связи, что в общем случае не меняет коренным
образом спектра, тем не менее они имеют совершенно различные масс-
спектры. р-Ионон дает интенсивный пик при т/е 177, отвечающий
потере метильной группы, чего можно было ожидать, так как
в этом соединении имеются две метильные группы у четвертичного
атома углерода, являющегося к тому же аллильным. Однако
в спектре а-ионона наблюдается сравнительно слабый пик при
т/е 177 и интенсивный пик при т/е 136, обусловленный потерей
осколка с массой 56 (С4Н8):
О О
\/ II I II
/\/\У\ —* //\ Л*У\
I т/е 136
О О
II +/ |
\/\ \/\
II т/е 177
Ряд других примеров показывает, что разрыв такого типа
является основным процессом, если нет другого, значительно
более выгодного, конкурирующего пути диссоциации, каким
является, например, потеря аллильной метильной группы
в р-иононе.
Следует добавить, что определение положения двойной связи
в общем случае не представляет собой столь простой задачи, как
этого можно было бы ожидать, исходя из факта преимущественной
диссоциации аллильной связи. Последнее положение, конечно,

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 319
справедливо, но следует иметь в виду, что двойная связь в
первичном молекулярном ионе может мигрировать, например:
s>c-c=c-c</ —> ^с-с-с-с/
/| |\ -. /| + . ,\
н н н н
н
>с-с-е-с< —>- N>c-c-c-c<
/+ • | |
н н
* А "А
В результате такой подвижности двойных связей масс-с'пектры
изомерных олефинов, как уже отмечалось выше, иногда очень
сходны между собой. Этот факт подтверждается, в частности,
масс-спектрами метиловых эфиров изомерных октадеценовых
кислот [24]. Спектры метиловых эфиров олеиновой и петроселиновой
кислот, которые имеют двойные связи соответственно в
положении 9,10 и 6,7, почти неразличимы. Масс-спектр будет очень
похожим даже в том случае, если двойная связь находится в
непредельной кислоте в положении 17,18, и только у 2,3-изомера
наблюдается характерное отличие.
Для определения положения двойной связи можно
рекомендовать метод дейтерирования по двойной связи (см. стр. 357).
Перегруппировки. Интерпретация масс-спектра была бы очень
простой задачей, если бы при электронном ударе протекали только
отчетливые одностадийные процессы расщепления связей. Однако,
как не раз отмечалось, в действительности этого не происходит.
Поэтому приходится довольствоваться той оптимистической
точкой зрения, согласно которой более сложные пути расщепления
осколков делают задачу интерпретации масс-спектров еще более
интересной, давая одновременно дополнительную информацию
о деталях структуры молекулы при условии, что механизм этих
превращений хорошо известен. Подобные процессы очень часто
характеризуются (особенно в случае неуглеводородов) высокой
степенью структурной специфичности, и это обстоятельство,
несомненно, перевешивает все те затруднения, которые создаются
вследствие появления множества пиков. Очень хорошую
аналогию такой ситуации можно найти в химии терпенов, у которых
значительная склонность к катализируемым кислотами
перегруппировкам (см. кн. II; гл. 20) сильно мешала работе в этой области
и приводила на раннем этапе к многочисленным ошибкам. Но,
как только были выяснены химия и поведение ионов карбония
в растворах, эти перегруппировки перестали быть особой
проблемой, и с тех пор они очень часто использовались для решения
весьма запутанных структурных вопросов.

320 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
Одной из самых простых и, вероятно, наиболее часто
встречающихся перегруппировок является разложение осколков,
образующихся при простом разрыве. Ион т/е 31, дающий самый
интенсивный пик в спектре диэтилового эфира, образуется следующим
путем [40]:
[сн3-сн2-о-сн2-сн3]+ —»- сн3—сн2—о—сн2 —*-
т/е 59
&>
HXJfCH, Н2С +
. —>■ VI 2 *- £\\ + н—р=сн2
нгС< Н2С
Н т/е 31
Такого рода перегруппировка встречается у многих типов
соединений и при интерпретации спектров этих соединений следует
отметить два обстоятельства. Во-первых, для того, чтобы такая
перегруппировка могла происходить, исходное соединение должно
содержать замещающую группу, состоящую, по меньшей мере,
из двух атомов углерода или вообще двух атомов, и, кроме того,
у Р-атома (относительно положительного заряда) должен
находиться атом водорода. Во-вторых, осколок, образующийся
в результате перегруппировки, может получаться также и при
простом разрыве молекулы соответствующего соединения, не
содержащего алкильной группы (отщепляющейся в виде олефина),
как, например, в случае этанола:
[СН3—СН2-ОН]+ —>■ СНз'-f СН2 = б-Н
т/е 31
Поэтому интенсивный пик с массовым числом 31 ни в коей
мере не может служить указанием на наличие первичного спирта,
как этого можно было бы ожидать. Ниже будет показано (см.
стр. 335), что перегруппировки этого типа сильно затрудняют
создание простой таблицы, в которой сопоставлялись бы массовые
числа и отвечающие им функциональные группы.
Отщепление воды (18 единиц массы) из гидроксильных
соединений представляет собой еще один процесс, сопровождающийся
миграцией водорода и образованием олефина. Для спиртов это
является характерной диссоциацией, степень которой уменьшается
в следующей последовательности: первичные, вторичные,
третичные спирты [31]. Такая последовательность может быть
обусловлена соответствующим возрастанием способности соединения
к расщеплению С—С-связи, расположенной рядом с гидроксиль-

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 321
ной группой. Следовательно, по мере увеличения степени
замещения у гидроксилсодержащего углерода, разрыв связи все более
конкурирует с процессом отщепления Н20 от молекулярного
иона (см. стр. 316). Обычно полагают, что этот процесс
представляет собой 1,2-отщепление 131, 44]:
R-CH2-CH2
I
ОН
[R-CH=CH2]+ + H20
Однако это не всегда так, о чем свидетельствует хотя бы тог
факт, что даже фенхиловый спирт III, в котором отсутствуют
водороды у Р-углерода, дает пик (М—18), процесс образования
которого, вероятно, следует представлять как 1,3-отщепяение,
приводящее к иону IV [57]:
III
IV
Перегруппировки часто являются преимущественным
направлением разложения молекулярного иона, если в последнем
отсутствует связь, обладающая значительной склонностью к
простому разрыву. Так, например, сложные эфиры арильных спиртов
(типа V) или фенолов (VI) дают интенсивные пики, обусловленные
осколками, образующимися при отщеплении кетена:
О СН2-0-С-СН3
II
О
V
VI
о сн2—онJ
+сн2=с=о
он
+сн2=с=о
Один из самых общих механизмов перегруппировки включает
■стадию миграции атома водорода к двойной связи. Мак-Лефферти
[41] предположил, что при отщеплении молекулы олефина от
сложных эфиров и кетонов, содержащих не менее трех атомов
углерода в цепочке, процесс проходит через циклическое шести-
21 Закаа 407.

322 гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
членное переходное состояние VII. В простейшем случае
положительный заряд остается у кислородсодержащего осколка:
Н
/\
VII
/
/
н
о
I
Метиловые эфиры незамещенных алкановых кислот (С4 и выше)
дают сильный пик при mie 74, этиловые эфиры — при mie 88
и т. д. Алкильные замещающие группы у а-атома углерода
увеличивают массу этого осколка на 14 единиц в расчете на каждый
атом углерода в замещающей группе. Это позволяет по масс-
спектру сложного эфира делать определенные выводы
относительно размера заместителя, если известна спиртовая половина
молекулы (пример см. на стр. 341). Подобная картина
наблюдается в случае кислот (VII, R = OH), альдегидов (VII, R = H)
и кетонов (VII, В. = алкил). Если у кетонов обе алкильные группы
содержат в цепочке не менее трех атомов углерода, то в спектре
можно найти два пика, обусловленные перегруппировкой, и
именно на этот тип структурной информации было указано на
стр. 317 при обсуждении а-расщепления кетонов.
Положительный заряд не обязательно должен оставаться
у кислородсодержащего осколка, так как этому осколку всегда
приходится конкурировать с олефином. Олефин будет
преобладать, если он способен более эффективно стабилизовать
положительный заряд, как это наблюдается у ненасыщенных сложных
эфиров, где действительно образуется диолефин [47].
Эта перегруппировка встречается также у целого ряда других
соединений, например амидов [33], алкилбензолов [39], алки-
лированных гетероциклических соединений [14], ароматических
простых эфиров, виниловых эфиров и олефинов [43]. Ее можно
представить общим уравнением:
/Н
Z X Z
I II —* II
ее с
\ / \
Y R
Нч
X
+ I
С
s\
Y R
О
Чем менее выгодно образование иона Y+—С—R путем простого
разрыва С—Y-связи, тем большее значение, по-видимому, при-

IU. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 323
обретает перегруппировка. Если же у Y имеется замещающая
группа, которая очень сильно повышает устойчивость иона
Н—Z—С—Y+, то процесс образования такого иона будет успешно
конкурировать с перегруппировкой, как это видно из спектров
сложных а-аминоэфиров [15].
Реальность шестичленного переходного состояния при
перегруппировке была подтверждена опытами с применением
дейтерия, которые показали, что переносится действительно у-атом
водорода [26, 39, 57]. В соответствии с этим механизмом реакция
затрудняется также наличием полностью замещенного у-атома
углерода и двойной связи в а,|5- или Р,у-положении.
5. Macc-спектрометрия изомеров
Из материала, изложенного выше, очевидно, что масс-спектро-
метрия является превосходным методом идентификации
структурных изомеров алифатических соединений. Отмечалось также, что
этим методом значительно труднее идентифицируются некоторые
изомеры, отличающиеся только положением двойной связи. Еще
труднее дифференцировать ароматические изомеры: типичный
пример представляют собой весьма сходные между собой спектры
трех ксилолов. Здесь вновь наиболее запутанная ситуация
создается в случае углеводородов, тогда как введение в молекулу
гетероатома создает элемент асимметрии, который часто находит
свое отражение в масс-спектре. Для этилпиридинов, например,
относительная интенсивность пика с массой 92 (потеря СН3)
заметно уменьшается в последовательности 3-этил-, 4-этил-,
2-этилпиридин [16] — в согласии с ожидаемым порядком
устойчивости ионов VIII, IX и X:
+ СН2
О > л > уч.
N W N CH2
N
VIII IX X
Однако не исключено, что действительные структуры этих
осколков представляют собой азотсодержащие аналоги иона
тропилия, постулированного для бензильного осколка из алкил-
бензолов (см. стр. 316).
Мак-Лефферти показал [42], что спектры замещенных ацето-
фенонов и сходных соединений могут быть сопоставлены с их
электронодонорной или электроноакцепторной активностью
и тем самым с а-константой Гаммета. Поэтому мета- и пара-заме-
21*

324 .Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
щенные молекулы очень часто дают совершенно различные
спектры, причем степень этого различия может быть даже
предсказана. Возможность перегруппировки сильно зависит от
пространственных затруднений; перегруппировка может происходить
у орто-замещенных соединений, но не у мета- или пара-изомеров.
Специфическое орто-отщепление было обнаружено по масс-спектру
в случае метилового эфира о-метилбензойной кислоты (XI) [45],
о-метилбензилового спирта XII [1] и эфиров антраниловой
кислоты (XIII) [57]:
^ хсн.
^
^ „
X/
о
II
с
*Оо-сн3
IQCh ""
сн2
(^
^с
X/
,о
,<?
f
к,
сн2
уО^
f
к
^
сн.,
vOd-H
JqCh
СНо
XI
XII
о
II £>
|Ь Г ' >
ЧЛА/Н V-NH
NH
XIII
Положительный заряд остается у ароматического осколка;
его структура не обязательно является такой, как это здесь
представлено, и может быть бициклической.
В значительно меньшей степени образуют такие осколки
мета- и пара-изомеры. Различия в спектрах изомеров, которые
могут быть весьма значительными, выражаются только в разной
интенсивности пиков, но обычно не отражаются на массовых
числах образующихся осколков. Поэтому всегда необходимо
иметь заранее спектр хотя бы одного из имеющихся изомеров
и уже потом интерпретировать наблюдаемые различия в
интенсивности пиков.
Масс-спектры ряда стереоизомеров будут рассмотрены в
разделе IV (см. стр. 358).
Для полноты картины следует указать, что оптические
изомеры и, в частности, рацемические и оптически активные энан-
тиоморфные соединения дают, естественно, идентичные спектры.
Это обстоятельство имеет существенное значение при
сопоставлении оптически активных природных соединений с синтетическими
веществами, не расщепленными на оптические антиподы.

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 325-
6. Изучение метастабильных пиков
Во всех указанных выше процессах расщепления в масс-
спектре находят отражение только осколки с положительным
зарядом; относительно строения нейтрального осколка можно
только строить догадки.
При интерпретации спектра неизвестного соединения весьма
полезно знать также массу незаряженной частицы, так как это
позволяет подтвердить или отбросить предполагаемый механизм
образования осколков.
Во многих случаях для того, чтобы показать, образуется1
ли данный осколок из другого в результате одностадийного
процесса разложения (что позволяет вычислить массу
образующейся при этом процессе незаряженной частицы), можно
использовать так называемые «метастабильные» пики. Если в
ускоряющее поле попадает ион с начальной массой т., который после
полного ускорения и до отклонения в магнитном поле
диссоциирует на нейтральный осколок и заряженный осколок с конечной
массой т., то в масс-спектре он появится не при т{ и не при т.,
а в виде широкого пика малой интенсивности при т*. Эта точка
максимума метастабильного пика связана с т. и т, следующим
уравнением [36]:
т* = ——
т(
Очевидно, что число ионов, разлагающихся в этой
критической точке, должно зависеть от средней продолжительности жизни
первичного иона.
Если этот первичный ион очень устойчив, то большая часть
таких ионов сохранится, достигнет коллектора, давая
интенсивный пик при т(, небольшой пик при mf и совсем незначительный
пик при т*. Наоборот, короткоживущий ион дает очень
маленький пик при т( и интенсивный пик при mf. Заметный пик при т*
образуется лишь, когда полупериод жизни первичного иона
равен времени пролета через ускоряющее поле, т. е.
приблизительно равен 10"6 сек. В этом случае сохраняется значительное
количество первичных ионов и образуется большое количество-
дочерних ионов, т. е. пики при т. и т. будут довольно
интенсивными. В этих условиях на основании наличия соответствующего
метастабильного пика можно сделать заключение, образуется
ли данный осколок т, из другого фрагмента т{ в результате-
мономолекулярного одностадийного разложения или нет.
Отсутствие такого пика является несколько менее убедительным
указанием, что такой процесс не имеет места.

326
Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
7. Значение природных изотопов
Большинство элементов представляет собой смесь различных
изотопов, относительное природное содержание которых является
довольно постоянной величиной. Этот факт отражается в масс-
спектре двояким образом. Во-первых, даже очень чистое
соединение дает для молекулярного иона не один, а ряд пиков,
отвечающих каждой из возможных комбинаций изотопов
присутствующих атомов. Во-вторых, масса главного молекулярного иона
будет отличаться от вычисленной на основании обычно
применяемых значений атомных весов. Поскольку последние
представляют собой усредненные величины по всем изотопам, то в
некоторых случаях разница может быть довольно значительной,
например, для соединений, содержащих хлор или бром. Средний
молекулярный вес бромистого метила равен приблизительно
95, в то время как в его масс-спектре представлены два сильных
пика при т/е 94 (12СН379Вг) и т/е 96 (12СН381Вг) примерно равной
интенсивности, поскольку природное относительное содержание
обоих изотопов брома очень близко к 1 : 1. В масс-спектре имеются
также небольшие пики 95 и 97, которые отвечают ионам,
содержащим 13С и 2Н.
Это явление наблюдается, естественно, не только у
молекулярных ионов, но также и у осколков. Оно увеличивает и без
того значительное число пиков в масс-спектре. Тем не менее
эти «изотопные» пики очень полезны при интерпретации масс-
спектра, поскольку они очень часто позволяют вычислить
элементарный состав отдельных частиц или по меньшей мере установить
наличие или отсутствие определенных атомов.
Зная природный изотопный состав элементов, с которыми
чаще всего встречаются в органической химии (табл. 5.1), можно
вычислить отношения интенсивностеи и массовые числа всех
частиц данного элементарного состава.
Таблица 5.1
Природное содержание изотопов в некоторых элементах [35]
Элемент
Водород
Углерод
Азот
Кислород
Фтор
Изотопный состав
99,984% Щ; 0,016% 2Н
98,892% 12С; 1,108% «с
99,64% "N; 0,36% «N
99,76% "О; 0,04% "О;
0,20% 180
100% 19F
Элемент
Фосфор
Сера
Хлор
Бром
Иод
Изотопный состав
100% ИР
95,06% 32S; 0,74% 33S;
4,18% 34S; 0,014% ^S
75,4% 35C1; 24,6% з?С1
50,57% ?9Br; 49,43% «iBr
100% i271

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 327
В метане, например, приблизительно 98,9% молекул
содержат 12С и 1,1% содержат 13С; в том же отношении будут
находиться интенсивности частиц с молекулярным весом 16 и 17,
что подтверждается масс-спектром метана. Этан имеет вдвое
больше шансов содержать 13С, т, е. приблизительно 2,2% всех
молекул будут иметь молекулярный вес, равный 31. В общем
случае этот изотопный пик будет всегда составлять
приблизительно 1,1% на каждый атом углерода в частице, ответственной
за моноизотопный пик (см. пик mle 55 на рис. 42в). Если в
исследуемом соединении содержится также и азот, то следует добавить
0,36% на каждый его атом. Тетралин (С10Н12, мол. в. = 132)
дает пик при mle 133, интенсивность которого составляет
приблизительно 11 % от интенсивности пика при mle 132. Инданон (С9Н80)
имеет тот же молекулярный вес, но содержит только девять
атомов углерода; в этом случае пик с mle 133 будет составлять только
9,9% от интенсивности пика при mle 132. Поскольку в масс-
спектре интенсивность даже очень малых пиков может быть
измерена с очень большой точностью и воспроизводимостью, такие
измерения можно использовать для получения определенной
информации о составе частиц. Однако следует обратить внимание
на тот факт, что наличие небольших количеств загрязнений или
ионно-молекулярные столкновения (см. стр. 312) могут привести
к увеличению интенсивности пика, расположенного на одну
единицу массы выше молекулярного веса. Поэтому более
убедительны случаи, когда изотопный пик расположен ниже
вычисленного, чем наоборот. Аналогично можно использовать пик (М -+- 2),
частично обусловленный наличием двух атомов 13С, а частично —
присутствием 180.
Пик на две единицы массы выше молекулярного веса имеет
особое значение в случае возможного присутствия в молекуле
атомов серы. Поскольку природное содержание изотопа 3*S
составляет приблизительно 4,18%, то такой пик легко
обнаружить; для двух атомов серы его интенсивность составляет
несколько более 8% от интенсивности главного пика, и поэтому
по масс-спектру можно довольно легко определить число
присутствующих атомов серы. Однако здесь также следует учесть
возможное наличие других осколков или загрязнений с такой же
массой, какой отвечает рассматриваемый изотопный пик. Часто
имеет смысл проводить многократно развертку данного участка
спектра, снижая каждый раз потенциал ионизации. Отношение
двух пиков, соответствующих одному и тому же осколку двух
возможных изотопных составов, практически сохраняется
постоянным в широком интервале потенциалов. Если отношение
интенсивностей двух пиков заметно меняется при подобных
развертках, это означает, что два пика соответствуют частицам

328 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СИЕКТРОМЕТРИИ
разного происхождения; при более низкой энергии электронов
часто остается только один вид частиц, и интенсивность изотопного
пика может быть тогда точно измерена.
Еще более характерными чертами обладают спектры
соединений, содержащих хлор или бром, так как каждый из этих элементов
•состоит из двух изотопных форм. Любое соединение с одним атомом
хлора будет давать для молекулярного пика дублет, пики в
котором отстоят один от другого на расстоянии двух единиц массы
ЗС1
1
5С1
1 i .
1
4С1
1
1
5Вг
1
4ВГ
1
Рис. 41. Типичное расположение пиков, отстоящих друг
от друга на две единицы массы, в масс-спектрах
соединений или осколков, содержащих соответственно от одного
до пяти атомов хлора или брома.
при отношении интенсивностей 3:1. То же будет наблюдаться
и в случае хлорсодержащих осколков. Аналогично атом брома
дает дублет с отношением интенсивностей, равным приблизительно
1 : 1. По масс-спектру полихлор- или полибромсоединений можно
вычислить число таких атомов в молекуле и в каждом осколке,
пользуясь характерными чертами строения спектра при наличии
разного количества атомов хлора или брома. На рис. 41 показано
типичное распределение осколков в масс-спектрах соединений,
содержащих до пяти атомов хлора или брома.
В заключение следует отметить, что отсутствие изотопных
пиков позволяет обнаружить наличие моноизотопных
элементов, таких, как фтор, фосфор или иод. Так, например, пик т/е 69,

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 329'
за которым следует пик т/е 70 с интенсивностью, составляющей
1,1% от интенсивности первого, указывает на наличие в молекуле
одного атома углерода; масса этого осколка должна,
следовательно, состоять в основном из моноизотопного элемента, и этот-
пик легко идентифицировать как соответствующий иону CFj.
8. Масс-спектрометрия соединений, меченных изотопами
В масс-спектре изотопы проявляются не только в тех
концентрациях, которые отвечают их природному содержанию; с
помощью масс-спектра можно легко обнаружить любой их избыток.
В прошлом количество искусственно введенного изотопа
определяли всегда после разложения исследуемого соединения до таких
низкомолекулярных продуктов, как вода, азот и двуокись
углерода, которые затем анализировали масс-спектрометрически,
или измеряя их плотности. Эти методики при достаточно
тщательном их проведении дают очень точные результаты; однако они
требуют продолжительного времени для подготовки пробы,
относительно большого количества тщательно очищенного материала,
а главное — позволяют узнать только усредненный изотопный
состав исследуемого вещества.
Масс-спектр цельной молекулы показывает отдельные
изотопные формы и поэтому дает возможность определить степень
изотопного замещения. По интенсивности пиков М, М + 1,
М + 2, М -f- 3 . . . можно рассчитать количество немеченых,
моно-, ди- и три-дейтерированных молекул, образовавшихся
в процессе реакции дейтерирования. Ряд преимуществ этого
метода очевиден. Нет необходимости доводить реакцию до полного
завершения, так как распределение меченых соединений быстро
устанавливается после обмена последнего, способного к
замещению водорода. Это иллюстрируется масс-спектром частично дей-
терированного бутадиена (рис. 42). Спектр свидетельствует о
наличии 10,2% Б4-изомера и отсутствии ВБ-изомера (слабый пик
т/е 59 обусловлен содержанием исключительно 13С), откуда
следует, что в данных условиях обмениваются только четыре
атома водорода. В масс-спектре бутадиена, помимо пика
молекулярного иона, имеется ряд пиков, обусловленных потерей от
одного до шести атомов водорода, что делает невозможным расчет
степени изотопного замещения, если только для калибровки не
располагают индивидуальными, специально дейтерированными
бутадиенами, что является довольно редким случаем.
Образование этих осколков можно подавить применением более низкого
потенциала ионизации (приблизительно 9,5 эв), при котором не-
дейтерированное соединение дает только пик т/е 54
(молекулярный ион) и слабый пик т/е 55, соответствующий природному

330 Гл- 5- ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
изотопному составу. В полученном в тех же условиях спектре
смеси интенсивность пиков при т/е 54; 55; 56; 57 и 58 после
внесения поправки на содержание изотопа 13С показывает
относительное содержание частиц, имеющих в своем составе от нуля
до четырех атомов дейтерия на молекулу. Бутадиен редко является
продуктом деградации природных соединений; он был выбран
а
. 1
1
i
48 50 52 54 56
В
1
б
. 1 1
48 50 52 54- 5В 58 60,
г
. 1
I I 1 ■ . , I I I I I ■
48 50 52 54 56 48 50 52 54 56 58 60
т/е—*-
Рис. 42. Относительная интенсивность пиков с массовыми
числами от 48 до 60 в спектре немеченого бутадиена.
(а — при 70 зв; в — при ~ 9,5 зв) и частично дейтерированного
бутадиена (б —при 70 зв; г — при ~ 9,5 зв).
просто в качестве примера, который может служить очень
хорошей иллюстрацией данного подхода. Описанный выше прием,
основанный на применении специфически дейтерированных
соединений, получаемых действием литийалюминийдейтерида,
изотопным обменом, катализируемым основаниями, или
каталитическим дейтерированием, широко использовался в лаборатории
автора при проведении структурных исследований. Некоторые
примеры использования этого приема будут рассмотрены в
разделе IV.

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 331
Для масс-спектрометрического определения дейтерия
требуется гораздо меньшее количество вещества, чем для анализа
методом сожжения. Кроме того, в этом случае не столь
существенное значение имеет чистота анализируемого вещества, если
только заведомо известно, что в нем не содержится других
компонентов, могущих оказать влияние на интенсивность измеряемых
пиков. Эти пики соответствуют, как правило, сравнительно
большим массам; поэтому в противоположность всем остальным
методам, которые дают только средний изотопный состав,
растворители, применяемые при дейтерообмене (остаточные количества
D20 или дейтероэтанола), не мешают определению. По этим
причинам реакция деитерирования, проведенная с очень маленьким
количеством исследуемого вещества, может дать сравнительно
большой объем структурной информации. По-видимому, этот
принцип можно распространить и на реакции кислородного
обмена в некоторых функциональных группах (в структурных
исследованиях такие реакции до сих пор применялись очень
редко).
9. Проявление в спектре двухзарядных ионов
При электронном ударе иногда отщепляются два электрона
и, следовательно, образуется ион с двумя положительными
зарядами. В масс-спектрометре все частицы с одинаковым отношением
массы к заряду фокусируются в одной точке, поэтому двухзаряд-
ный ион появляется в спектре при половине его действительной
массы. Если последняя выражается нечетным числом, то пик
регистрируется не при целых массовых числах, а при
половинных. Так, например, двухзарядный молекулярный ион пиридина
(C5H6N, мол. в. = 79) дает в спектре пик при т/е 39,5 и, таким
образом, легко определяется. Для ионов с четной массой двухза-
рядные частицы также дают пик у четного массового числа, что
сильно затрудняет их идентификацию. Но соответствующий
изотопный пик в этом случае появится при нечетной массе, и в ряде
случаев он достаточно интенсивен, чтобы его можно было
зафиксировать. Поскольку осколки чаще всего имеют все же нечетную
массу, то при наличии двойного заряда их пики располагаются
при половинных массовых числах.
Любое соединение, склонное к образованию двухзарядных
частиц, дает спектр очень характерного вида. В таком спектре
имеются области с удвоенной частотой пиков, так как теперь
пики располагаются друг от друга на расстоянии 0,5 единицы
массы вместо обычного расстояния, кратного полной единице
массы. Соединения с высоким содержанием я-электронов легко
приобретают два положительных заряда; поэтому интенсивность

332 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
циков, соответствующих двукратным зарядам, увеличивается
при переходе от алифатических углеводородов, где она ничтожно
мала, к моноолефинам, полиолефинам, циклическим олефинам
и ароматическим соединениям. Наиболее интенсивны такие
пики в масс-спектрах поликонденсированных
гетероциклических соединений. Поскольку склонность к образованию
осколков уменьшается в том же порядке, ароматические соединения
обычно характеризуются интенсивными пиками при больших
массовых числах (молекулярный ион и осколки после потери
небольших групп) и целым рядом двухзарядных пиков вплоть
до массы, которая соответствует половине величины
молекулярного веса.
10. Исследование смесей
Масс-спектрометрический анализ смеси неизвестных
соединений часто представляет собой очень трудную проблему. Смесь
гомологов определяют по появлению пика с массой на 14 единиц
массы ниже пика с самым большим молекулярным весом. Этот
пик не может быть вызван осколком, так как потери группы СН2
никогда не наблюдается. Однако некоторые перегруппировки
(отщепление молекулы олефина) приводят к появлению пиков,
которые можно принять за пики гомологов с меньшим на два
(или больше) числом атомов углерода. Возможность наличия
в спектре таких пиков, во всяком случае, не следует упускать
из виду. В спектрах, полученных при пониженном потенциале,
появляются главным образом пики, обусловленные
молекулярными ионами, что часто позволяет проверить, не реализовалась
ли эта возможность. Очевидно, что подобная методика — снятие
спектра при пониженном потенциале — может оказаться
полезной при исследовании любых смесей.
Часто в масс-спектре появляются пики, которые, вероятно,
не могут быть обусловлены диссоциацией чистого соединения,
как, например, пик с массой на 10 единиц массы ниже
молекулярного веса. Наоборот, наличие метастабильного пика на месте,
соответствующем ожидаемой массе, является очень хорошим
доказательством того, что оба пика на самом деле происходят
из одного и того же соединения.
Если располагают спектрами двух различных смесей одних
и тех же соединений, то обычно удается выделить группы пиков,
которые всегда присутствуют в одном и том же соотношении
и поэтому вероятнее всего принадлежат одной и той же
компоненте. Состав смеси может измениться даже в самой системе
напуска, если образцу дают протекать через ионный источник
в течение некоторого времени после регистрации спектра. Более
.легкая компонента будет диффундировать через напускную диа-

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 333
фрагму быстрее, и спустя некоторое время смесь обогатится
относительно более тяжелым соединением.
В дополнение следует указать, что смесь можно
фракционировать в приборе постепенным, ступенчатым нагреванием образца.
Записывают масс-спектр каждой фракции и получают серию
различных спектров, соответствующих изменению состава смеси.
Первый из полученных спектров содержит главным образом
наиболее летучие компоненты, а последний — наиболее высоко-
кипящие соединения.
11. Установление идентичности двух соединений
Большое число пиков в масс-спектре и хорошая его
воспроизводимость как в отношении очень интенсивных, так и очень
слабых пиков, превращают масс-спектр в один из самых
чувствительных критериев идентичности двух соединений. Соединения
идентичны, если их спектры полностью совпадают как по массовым
числам пиков, так и по их интенсивности; совпадение
интенсивности устанавливают в пределах точности прибора (±1%).
Особую осторожность следует соблюдать в отношении некоторых
изомеров, к которым относятся: 1) ароматические соединения,
различающиеся только положением заместителей в бензольном
кольце; 2) олефины, отличающиеся положением двойной связи,
расположенной далеко от места разветвления или от
функциональной группы; 3) диастереомеры, если оба они одинаково
устойчивы. В этих случаях особое внимание следует уделить точному
сопоставлению интенсивностей всех пиков.
Присущая масс-спектрометрии чувствительность в некоторых
отношениях является также и недостатком. Допустим, что
эталонный образец (свидетель), полученный синтезом, содержит
загрязнение одного вида, а неизвестное соединение загрязнено
другим соединением, вследствие чего будут получаться два очень
сходных спектра, различающиеся лишь некоторыми малыми
и средними пиками. В этом случае спектр следует
интерпретировать лишь в тех пределах, которые необходимы для
идентификации главной компоненты. Часто приходится вычитать один
спектр из другого, чтобы убедиться, не могут ли остаточные
положительные и отрицательные пики соответствовать какому-либо
загрязнению. Очевидно, что результаты более убедительны,
если они получены с очень чистыми веществами.
12. Масс-спектрометрия высокого разрешения
Выше (см. стр. 308) отмечалось, что разрешающая
способность прибора должна быть такой, чтобы интегральная масса
пиков могла быть отчетливо определена во всем представляющем

334 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
интерес диапазоне массовых чисел. Бейнон [8] использовал масс-
спектрометр с двойной фокусировкой и разрешающей
способностью 1 часть на 5000 (и даже выше). С помощью такого
прибора массу иона можно измерить с точностью до 1/5000 его полной
массы и даже точнее, если определять относительную разницу
по отношению к частице с известной массой. Это является
прекрасным способом установления элементарного состава
соединения путем определения его точного молекулярного веса. Метод,
с помощью которого элементарный состав можно определить
на основании сопровождающего изотопного пика, описан на
стр. 327, где рассмотрены также его ограничения и недостатки.
Тетралин (С10Н12) и инданон (С9Н80), например, имеют
молекулярные веса соответственно 132,1362 и 132,0998; разность
их масс составляет 0,0364 или 1/3700 массы этих соединений.
В масс-спектрометре с двойной фокусировкой эти две массы
должны давать отчетливый дублет, расстояние между пиками
в котором может быть измерено. С равным успехом можно
определить точную массу осколков и их элементарный состав. При
использовании для структурных определений указанный прибор
обладает целым рядом очень важных преимуществ: 1) по масс-
спектру можно определить не только молекулярный вес, но и
полную эмпирическую формулу соединения; 2) это определение
можно провести с очень небольшим количеством вещества
(долями миллиграмма), которое к тому же не должно быть очень
чистым или сухим; 3) спектр можно интерпретировать с большей
степенью надежности, поскольку известен также состав
образующегося или отщепляющегося осколка; пик с массой (М—43)
может быть обусловлен потерей либо (изо)пропильной, либо
ацетильной групп. Точное измерение массы молекулярного иона
и осколков позволяет четко отличить потерю С3Н7 от потери
С2Н30.
Масс-спектрометры такой разрешающей способности (модель
21-110 фирмы Consolidated Electrodynamics Corporation,
Pasadena, и модель MS-9 фирмы Associated Electrical Industries,
Ltd., Manchester) становятся доступными и найдут свое
постоянное место в этой области исследования.
13. Общие замечания относительно интерпретации
спектров
Интерпретация масс-спектра требует несколько другого
подхода по сравнению с методикой, обычно применяемой при
интерпретации ультрафиолетовых и инфракрасных спектров и спектров
ядерного магнитного резонанса. Пики масс-спектра указывают

III. ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 335
только общую массу всех атомов в осколке, который может
обладать различной структурой и может получаться из самых
различных молекул, как это вкратце отмечалось на примере иона с т/е 31
на стр. 320. Такой ион может образоваться даже из фторуглеро-
дов, поскольку CF+ имеет номинально ту же массу. Отсюда
следует, что составление таблиц массовых чисел различных
функциональных групп или типов соединений (аналогично картам
Колсупа в инфракрасной спектроскопии) не принесет особой
пользы, а если их распространить на более высокие массы, то
они могут даже запутать экспериментатора. Кроме того, в масс-
спектре имеется очень много пиков почти при всех массовых
числах, которые можно составить из любой комбинации атомов,
присутствующих в молекуле.
Наиболее обещающий подход к масс-спектрам состоит
в том, чтобы отобрать характеристические пики и попытаться
их одновременно интерпретировать. Чаще всего вначале
находят пик молекулярного веса, а затем переходят к более
низким массовым числам. По этой причине выше были рассмотрены
основные процессы диссоциации молекул; только полное
понимание этих процессов в сочетании с некоторым опытом позволяет
дать правильную интерпретацию спектра сложной
молекулы.
После того как относительно возможной структуры сделаны
определенные заключения, следует предсказать ее главные
осколки и сравнить предполагаемую картину с найденным на
опыте спектром. Наконец, самым последним и решающим
испытанием является сопоставление полученного спектра со спектром
эталонного образца (свидетеля). К сожалению, при работе с
природными соединениями очень часто это не представляется
возможным. Тогда, по крайней мере, полезно сравнить возможную
структуру со спектром известного родственного соединения и
посмотреть, не могут ли имеющиеся в спектрах различия быть
согласованы с предполагаемыми различиями в структуре. Одна
из наиболее полезных методик состоит в том, что соединение
подвергают какой-нибудь достаточно простой химической
модификации, например гидрированию, окислению, этерификации,
омылению, алкилированию, дейтерообмену и т. д., и определяют
спектр до и после реакции.
Изменения в масс-спектре часто бывают очень
показательными, и в этом аспекте масс-спектрометрии роль
химика-органика весьма существенна.
Попытка изложить основы наших современных представлений
о масс-спектрах органических молекул, их происхождении и
интерпретации была сделана с той единственной целью, чтобы
дать возможность заинтересованному читателю применить масс-

336 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
спектрометрический метод для определения структуры таких
сложных соединений, какими являются природные вещества.
Совершенно намеренно здесь было опущено рассмотрение очень
многих работ, в которых изучены масс-спектры сравнительно
простых органических соединений. Несмотря на то что
предложенные в результате этих работ детальные правила
идентификации подобных соединений часто приводят к неудачам после
введения в молекулу всего лишь одной новой функциональной группы,
они тем не менее послужили основой современных представлений
в данной области. Более того, в своем критическом обзоре Мак-
Лефферти [44] рассмотрел многие из этих работ и выдвинул ряд
вполне вероятных предположений относительно механизма
процессов, протекающих в масс-спектрометре.
IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ
ПРИ УСТАНОВЛЕНИИ СТРУКТУРЫ СОЕДИНЕНИЙ
До сих пор известно всего лишь несколько работ, в которых
масс-спектрометрия применялась не только для простого
определения молекулярного веса природных соединений, но и для
установления их структуры. До недавнего времени в этой области
активно работали всего лишь три группы исследователей: Стен-
хаген, Райхэдж и др. в Швеции, Рид и др. в Шотландии и автор
с сотрудниками в Массачузетском Технологическом институте.
Хотя некоторые работы были опубликованы и другими группами,
но масс-спектрометрическая часть этих исследований проводилась
неизменно только в одной из этих трех лабораторий. Можно
выразить надежду, что полученные и рассмотренные ниже результаты
возбудят интерес к этой области применения масс-спектро-
метрии.
Алифатические соединения. Фтиоцерол. Установление
структуры фтиоцерола, который в ряде лабораторий исследовали
обычными методами, может служить прекрасным примером
эффективности масс-спектрометрии в тех случаях, когда
экспериментатор располагает очень незначительным количеством
вещества, являющегося к тому же смесью двух, соединений. По
этим двум причинам проведенные ранее реакции химической
деградации приводили к сомнительным результатам, которые
разные исследователи интерпретировали различными
способами.
Простая химическая деградация, разделение продуктов
методом газовой хроматографии и тщательное изучение масс-спектра
собранных фракций в конечном счете привели к заключению,

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 337
согласно которому фтиоцерол представляет собой смесь
соединений XIV и XV [22]:
СН3
I
СН3-(СН2)20—СН(ОН)—СН2—СН(ОН)-(СН2)4—СН-СН—СН2-СН3
ОСН3
XIV
СН3
I
СН3-(СН2)22-СН(ОН)-СН2-СН(ОН)-(СН2)4-СН-СН-СН2-СН3
I
ОСН3
XV
Первым указанием на то, что фтиоцерол представляет собой
смесь двух соединений, различающихся на группу С2Н4, явилась
идентификация тетракозановой и докозановой кислот в качестве
основных продуктов окисления вещества хромовой кислотой [52].
Образование этих кислот наряду с небольшими количествами
С23- и С21-кислот было установлено, исходя из масс-спектров
метиловых эфиров после их разделения методом газовой
хроматографии.
Метиловые эфиры неразветвленных жирных кислот обладают
весьма характерными масс-спектрами [54]. Наиболее интенсивный
пик при т/е 74 обусловлен ионом XVI
ОН 1+
I
_Н2С=С-ОСН3_
XVI
образующимся при перегруппировке типа рассмотренной на
стр. 322. За ним следует другой, довольно интенсивный пик
при т/е 87, получающийся вследствие разрыва связи С-2 — С-3.
Затем следует серия пиков уменьшающейся интенсивности,
которые образуются при простом разрыве других связей углерод —
углерод, причем наиболее интенсивный пик всегда дает
кислородсодержащий осколок. Имеются, наконец, пик, обусловленный
потерей группы СН30, и довольно интенсивный молекулярный
пик. Хороший пример спектра подобного типа представляет собой
спектр метилового эфира стеариновой (октадеценовой) кислоты
(рис. 43).
Таким образом, по спектрам метиловых эфиров, полученных
при деградации фтиоцерола, оказалось возможным определить
их молекулярные веса и установить тот факт, что они не обладают
разветвленным строением.
22 Заказ 407.

ON
!
§
I
S
IUU
80
60
ttO
20
0
.
-
C3
- с,
-~J
hi n>V*n
c2
... I1
,1. 1,
T1" '
с
[,„
>
74
4
С*
,[ 1,
ill
Се
Jl
80
J?
и
о
о
и
1
N
X
и
1
с7
1 ||:
1,1,
Се Сд
..,,1..,. ..,1,
120
п
X
и
О
О
и
I
I
to
"15
X
и
1
,.,,
1 ,
. 1 . . i .
160
а.
X
и
О
о
и
|
i
о
X
I
. I,
, I. ,
200
»
X
и
О
О
и
I
I
X
и
I
I.
2U0
I ,
I
О
о
I
93
X
I
»
X
о
\
280
.
-
т
X
—соос
I
i '
5 . -
I
$ -
-
-
I. .
"■ " 1 1 '
320
т/е ->--
Рис. 43. Масс-спектр метилового эфира стеариновой кислоты [54].

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ
339
Были выделены также кислоты, образующиеся из другой
части молекулы и содержащие метоксильную группу (при
обработке кислотой она частично омыляется, давая свободный гидр-
оксил). Масс-спектры метиловых эфиров этих кислот показали,
что они представляют собой С9- и С10-кислоты XVII и XVIII,
содержащие группировку XIX (R = Н или СН3)
СН3 СН3
I I
СН80-С-(СН2)и-СН-СН-СН2—СН3 -СН-СН-СН2-СН„
II I I
О OR OR
XVII (и = 3; R = H или CH3) XIX
XVIII (га = 4; R = H или СН3)
Первое заключение вытекает из результатов определения
соответствующих молекулярных весов, а второе — из факта
появления интенсивного пика при т/е 59 в оксиэфирах и пика
при т/е 73 в метоксиэфирах. Эти пики обусловлены
преимущественным расщеплением связи между третичным углеродом и
углеродом, связанным с кислородом, что приводит к появлению
стабилизованных резонансом осколков типа XX:
+сн-сн2-сн3
хх
Пики т/е 74 в этих спектрах довольно слабы (по
интенсивности), несмотря на то, что соединения представляют собой
метиловые эфиры а-незамещенных кислот с атомами водорода у ■у-угле-
родного атома, способные к специфической перегруппировке
(см. стр. 322). Легкая диссоциация, указанная выше, приводит
к ионам с т/е 59 и 75. Подобная диссоциация предпочтительна,
и она успешно конкурирует с процессом перегруппировки.
Боковая метильная группа, по-видимому, не очень отчетливо
проявляющаяся в спектрах сложных эфиров, наблюдается в масс-
спектре фтиоцерана [53] — углеводорода, полученного
восстановлением фтиоцерола, что также подтверждает полученные
ранее результаты. Было найдено, что фтиоцеран представляет
собой смесь двух соединений с молекулярным весом 464 и 492.
Спектры этих двух соединений, снятые после их разделения
методом газовой хроматографии, оказались сходными со
спектрами 4-метилдотриаконтана и 4-метилтетратриаконтана.
Последнее соединение дает типичный спектр нормального углеводорода
[рис. 44], в котором интенсивность пиков (СиН2ге+1) после
22*

f
I
§ to-
I
1
so-
20
c3
c5
Ce
-30
c7
jjk
I C,9c
Hi
120
Сц Ct3 C)5 C,7 C,9 C21 C23 C25 Cj7 C29 C31
to C12 Cw C|6 C]8 C2o C22 Co^ Сге Сгв Сзо
i.ii i -I J, ,i,
Д X Л, Д Д.
-Д Л-r-l ■> ,A ,
C34
C33 C35
J I ,1 . 1, t ,
40
<ft?
/00
2ДО
/77/? >-
J#?
J60 400
ш ш
520
Рис. 44. Масс-спектр С8Б-компонента фтиоцерана [53].

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 341
максимума при п = 3—5 постепенно уменьшается; при п = 31
интенсивность резко падает, после чего появляется очень
сильный пик при п = 32 (масса 449) и затем пики непрерывно следуют
до пика (М —2) с массой 490. Этот пик часто встречается в
длинных разветвленных углеводородах. Появление интенсивного пика
при п = 32 (М—43) показывает, что соединение имеет
разветвление у С-4. Разрыв в последовательности пиков при п = 31,
отвечающий только одной СН2-группе, ограничивает размеры боковой
цепи одной метильной группой.
Второе соединение (мол. в. = 464) дает аналогичный спектр
с интенсивным пиком при п = 30.
Масс-спектр самого фтиоцерола также согласуется с
предложенной структурой [2].
Л а г о з и н. Углеродному скелету антибиотика лагозина,
который, по данным Дхара, Толлера и Уайтинга [23], имеет
структуру XXI, в последнее время на основании масс-спектро-
метрического исследования продукта его деградации была
приписана структура XXII [24]:
О СО (С24Н4Б-4909)=С(ОН)
I I
СН3-СН-СН (СН=СН)4СН=С-СН(ОН)
I I
ОН СН3
XXI
С5Ни-СН(ОН)
I
0-CO-CH-C11-(CeH3i.3508)^C(OH)
I I
СН3—СН—СН (СН=СН)4СН=С—СН(ОН)
он сн3
XXII
Кислый продукт (полученный после периодатного
расщепления антибиотика и последующего щелочного гидролиза),
в котором еще сохранились карбонильная группа и некоторые
гидроксильные группы, был восстановлен в несколько стадий
в алкановую кислоту, а затем превращен в метиловый эфир
этой кислоты. С помощью метода газовой хроматографии было
показано, что эта эфирная фракция представляет собой сложную
смесь. Была выделена главная составная часть (приблизительно
30%), масс-спектр которой дал значение молекулярного веса 312
и содержал сильные пики т/е 158 и 228. Два последних иона
имеют четную массу и, вероятно, образуются в результате пере-

342 Гл- 5- ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
группировок, которые лучше всего могут быть объяснены
следующим уравнением:
R' Н Н
\ / \
СН О R' Н О
II \ / I
Н2С С —* С + С
\ / \ II J \
СН О-СНз СН2 НС О-СНз
I I
R R
XXIII т/е 158 (R = CeH13)
mje 228 (R = CUH23)
Поэтому было высказано предположение, что полученный
при деградации сложный эфир представляет собой метиловый
эфир а-гексилтридеценовой кислоты (XXIII: R = CeH13; R' =
= С9Н19). При сопоставлении с синтетическим метиловым эфиром
2-гексилтридеценовой кислоты оба образца оказались
идентичными.
Гидроксильную группу в структуре XXII помещают у (3-угле-
родного атома на основании полученных ранее химических данных.
Микоцерозиновая кислота. Осторожность, с
которой следует делать выводы о структуре соединения на основании
только масс-спектрометрических данных, можно
проиллюстрировать работой, проведенной той же группой исследователей с мико-
церозиновой кислотой. Рассмотрение масс-спектра ее метилового
эфира приводит к выводу, что он представляет собой эфир 2,4,6-
триметилнонакозановой кислоты [5]. Об этом свидетельствуют:
1) сильный пик при mle 88, указывающий (перенос одного атома
водорода) на наличие группы — СН(СН3)—СООСН3; 2) пики при
mle 101; 129; 143 и 171; 3) довольно слабые пики при mle 74; 115
и 157; 4) молекулярный вес 494. Все эти факты согласуются
с предполагаемой структурой. Однако когда эта кислота была
синтезирована, то ее метиловый эфир дал сходный, но не идентичный
масс-спектр [4]. Повторное исследование метилового эфира
природного соединения с применением метода газовой хроматографии
показало, что он представляет собой смесь, главные компоненты
которой имеют молекулярные веса 452, 466 и 494, причем наиболее
тяжелая фракция составляет приблизительно 60% от всей смеси.
При сопоставлении масс-спектра этой фракции со спектром
синтетического эфира оказалось, что пик при mle 199, который ранее
приписывали осколку XXIV
СН2-/СН2-СН \-СООСН3
I
СН;
XXIV

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 343
у природного вещества значительно меньше. Это указывает на
наличие дополнительной метильной группы у С-8. В спектре
спирта, полученного восстановлением эфира литийалюминий-
гидридом, видны углеводородные пики (СиН2и+1), что
подтверждает 2,4,6,8-тетраметильную структуру. Аналогично
рассмотренным выше спектром фтиоцерана эта серия пиков резко
отличается по интенсивности при п = 21 (очень слабый пик) и п = 22
(довольно интенсивный пик), указывая тем самым на наличие
метильной группы, находящейся на расстоянии двадцати атомов
углерода от не содержащего кислорода конца цепочки. Для
основного компонента микоцерозиновой кислоты [4] теперь
постулируют структуру XXV:
СН,—(СН2)19—СН-СН2—СН-СН2-СН-СН2-СН-СООН
II II
СНз СНз СНз GH-з
XXV
Становится очевидным, насколько полезно, помимо очистки
исходного материала, использовать при масс-спектрометрическом
исследовании не одно, а два производных изучаемого соединения,
поскольку часто при этом возникает возможность взглянуть на
оба «конца» молекулы. Это значительно труднее осуществить при
использовании только спектра эфира вследствие тенденции карб-
метоксильных осколков сохранять положительный заряд при
диссоциации.
Аминокислоты и пептиды. Метод масс-спектрометрии можно
с успехом применять для установления структуры аминокислот
и пептидов. На первый взгляд это кажется удивительным, так как
хорошо известно, что такие соединения нелетучи; однако после
превращения их в этиловые эфиры (сложные) и полииминоспирты
(эти реакции можно легко провести в микромасштабе) получаются
достаточно летучие соединения [11, 15].
Этиловые эфиры аминокислот. Масс-спектрометри-
ческим методом было изучено довольно большое число этиловых
эфиров аминокислот и найдено, что они дают весьма
характеристические спектры.
В любом эфире ос-аминокислоты общей структуры XXVI
б а
R-i-CH-i-COOC2H5
' I '
NH2
XXVI
легко разрывается одна из углерод-углеродных связей, смежных
с аминогруппой. Разрыв по связи а приводит к появлению более

344 Гл- 5- ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
интенсивного пика, который указывает на размер радикала R,
а осколок, получающийся при расщеплении по связи б,
характеризует размер замещающих (защитных) групп, если таковые
имеются, у а-углеродного атома или у аминогруппы.
Дополнительные характеристические пики получают при диссоциации
радикала R, особенно если он содержит функциональные группы
(см. стр. 316). Повышенная стабилизация аминогруппой иона,
образующегося при простом разрыве по связи б, который в
структурах типа XXVI приводит к пику при тп/е 102, подавляет тен-
Ji
j
ul nil
ulllllji uW
J .^i ill
J-чь-ма
■+-
30 50 70 90 110 130 156
m/e—*-
Рис. 45. Масс-спектр этилового эфира лизопина
/54 201 227 255 27k
денцию к перегруппировке, столь типичную для алифатических
эфиров (см. стр. 322). Вследствие этого пик при тп/е 103
получается довольно слабым. Тот факт, что эфиры |3-окси-а-амино-
кислот дают сравнительно более интенсивный пик при тп/е 103,
указывает на большую вероятность переноса водорода от гидр-
оксила по сравнению с водородом, присоединенным к углероду.
Л и з о п и н. Эффективность данного подхода к установлению
структуры довольно сложных аминокислот лучше всего может
быть проиллюстрирована на примере одной аминокислоты,
выделенной недавно из коричневого галла различных растений [12].
Было показано, что эта аминокислота содержит половину своего
азота в виде ГШ2-группы, имеет одну группу С—СН3, не
содержит групп О—СН3 и N—СН3 и является, вероятно, двухосновной
кислотой состава C9H18N204, не содержащей незамещенной
ос-аминогруппы.
В масс-спектре этилового эфира лизопина (рис. 45),
полученного этерификацией по Фишеру 0,4 мг кислоты и регенерацией
свободного эфира аммиаком в метиленхлориде, имеются интен-

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ
сивные пики пг/е 84; 156; 184 и 201. Небольшой пик пг/е 274 был
идентифицирован как молекулярный на том основании, что
соседний пик пг/е 275 обладает характерными особенностями пика
(М + 1) (см. стр. 314). Этот вывод подтверждается также
наличием пика пг/е 201, отвечающего потере 73 единиц массы, а именно
(^ООС2Н5-группы. Четный молекулярный вес указывает на
наличие четного числа атомов азота, вероятнее всего двух. Первичная
аминогруппа должна находиться в осколке с массой 201,
поскольку этот осколок, теряя 17 единиц массы (NH3), образует
ион с массой 184. Этот последний в свою очередь разлагается
с отщеплением 28 единиц массы (вероятнее всего группы С2Н4),
давая массу 156, что представляет собой процесс, весьма
характерный для распада этиловых эфиров и наблюдаемый также
у всех этиловых эфиров других ос-аминокислот (в общем случае
разрыв 102 —> 74). При зтом образуется осколок со свободной
карбоксильной группой. Другая карбэтексигруппа должна
остаться в осколке с массой 186.
Очень сильный пик у массы 84 (C8H10N) напоминает масс-
спектр эфира лизина [15] и свидетельствует о том, что в этой новой
аминокислоте два атома азота также связаны между собой
С5-цепочкой, причем один из них отщепляется в виде NH2R
с образованием в остающемся осколке двойной связи или
свободных валентностей. Пик пг/е 30 (CH2NH2) показывает, что
первичная аминогруппа находится на конце цепи, так как в противном
случае следовало бы ожидать интенсивного пика, отвечающего
массе H(CH2)MCHNH2 (массы 44; 58; 72 и т. д.). Пунктирными
линиями на рис. 45 представлены пики, которые увеличиваются
во времени при более продолжительном пребывании вещества
в горячей системе напуска. Это означает, что они обусловлены
образованием продуктов термического разложения соединения,
и поэтому при интерпретации спектра этими пиками можно
пренебречь. Все эти выводы приводят к заключению, что
аминокислоте следует приписать структуру XXVII:
H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOC2H5
I
NH
I
СНзСНСООСзНв
XXVII
Эту кислоту назвали лизопином по ее сходству с лизином
и октопином.
Соединение такой структуры было затем синтезировано, и
полученный продукт оказался идентичным с природным соедине-

346
Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
нием. Лизошш, по-видимому,'является первым природным
соединением, структура которого была установлена исключительно
по масс-спектру его производного и затем была подтверждена
синтезом. Интересно отметить, что количество вещества, которое
потребовалось для получения аналитических данных, намного
превысило количество вещества, израсходованное для
исследования масс-спектра.
Последовательность аминокислотных
остатков в пептидах. При исследовании структуры
пептидов самой важной и решающей проблемой является
определение последовательности расположения аминокислотных остатков.
Полииминоспирт XXIX, полученный восстановлением пептида
XXVIII литийалюминийгидридом, содержит вместо амидных
групп этилендииминные звенья:
R R' R"
H2N-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH ьшн'->.
XXVIII
R R' R"
«■■j- а д-Х- б е-|— в
г-■> Нг]Ч-СН-1-СН2—NH-CH-t-CH2-NH-CH-j-CH2OH
XXIX
При электронном ударе эти звенья проявляют значительную
склонность к разрыву С—С-связей, так как при этом образуются
хорошо стабилизированные осколки (см. стр. 316). Диссоциация
соединения XXIX по связи а приводит к образованию либо иона
XXX, либо иона XXXI. либо обоих ионов:
R R' R"
I + ' I
H2N-CH CH2-NH-CH-CH2-NH-CH-CH2OH
XXX XXXI
Первый ион обычно образуется в сравнительно больших
количествах, так как он содержит положительный заряд у более
замещенного атома углерода, а также потому, что он имеет
меньший размер и, следовательно, меньше шансов к дальнейшему
разложению. Эти два пика позволяют определить размеры групп R
и R' + R'• Расщепление по связи б также приводит к
образованию двух возможных осколков, с помощью которых можно
определить размеры групп R + R' и R" и т. д. Более того, потеря
одной из групп R (разрыв по связям г, д или е) приводит к
образованию иона, положительный заряд которого находится на атоме

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ
347
углерода, где он стабилизуется соседним атомом азота. Хотя эти
соединения почти не дают молекулярного пика, молекулярный
вес легко определить по интенсивному пику (М + 1).
Рассмотрение всех этих пиков, обладающих наиболее высокой
интенсивностью в масс-спектре, позволяет определить величину и
расположение R-групп и, следовательно, строение исходного
пептида [11]. В качестве примера на рис. 46 представлена часть
масс-спектра полииминоспирта XXXII, полученного из N-аце-
тил--£-лейцил-£-аланил-.£-пролина. Буквы на рисунке обозначают
31 33
8i
7Ч£
86
1U
ta 6
\u116
' а
! 118
171
yaff
175
:/
177
а
!/
228 236
цу
254-
6,
8 260
А
286
М+1
и
291
30 50 70 90 110 130 150 17С 190 210 230 250 270 290 310
т/е —*-
Рис. 46. Характеристические пики в масс-спектре триимпноспирта XXXIJ,
полученного восстановлением К-ацетил-£-лейцил-£-аланил-£-пролина.
связи в структуре XXXII, разрыв по которым дает
соответствующий пик.
СН(СН3)2
I
сн2
сн2
/\
н2с сн2
СН3
г -\- а З-j- б
CH3~CH2-HN-CH+CH3-NH-CH-j-CH2—N—СН+СН2ОН
XXXII
Пунктирными линиями представлены пики вещества,
полученного восстановлением литийалюминийдейтеридом, когда на
каждую карбонильную группу в исходном пептиде образуется
вместо СН2-группы (масса 14) группа CD2 (масса 16).
Наблюдаемое смещение пиков находится в полном согласии с
предложенным механизмом диссоциации.
Самые большие молекулы, которые изучались до сих пор
этим методом, представляли собой пентапептиды. Можно ожидать,
что метод окажется полезным для быстрого и легкого определе-

348 Гл- 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
ния последовательности аминокислот в сравнительно небольших
пептидах, которые в значительных количествах образуются при
неполном гидролизе более высокомолекулярных пептидов.
Алкалоиды и гетероциклические соединения. Алкилиро-
ванные гетероароматические соединения.
Продукты деградации алкалоидов часто представляют собой
гетероароматические кольца, к которым присоединены различные
боковые цепи; структура этих боковых цепей нередко позволяет
раскрыть особенности строения исходной молекулы. Иногда
величину и структуру боковой цепи значительно легче определить
масс-спектрометрически, чем с помощью химической деградации.
Тип присутствующей ароматической системы легко установить
по ультрафиолетовому спектру, но часто его можно выяснить
также и с помощью масс-спектра. Для ароматических колец
с насыщенными боковыми цепями тип ароматической системы
определяется исходя из величины молекулярного веса (п — общее
число атомов углерода в боковых цепях) по таблице:
Мол. в.
68+14га
78+14га
79+14га
80+14/г
Тип соединения
Фураны
Производные бензола
Пиридины
Пиразины, пиримидины,
пиридазины
мол. в.
117+14га
128+14га
129+14га
167+ 14га
1 168+14«
Тип соединения
Индолы
Нафталины, азулены
Хинолины, изохинолины
Карбазолы
Карболины
Обычно молекулярный пик довольно заметный, за
исключением тех случаев, когда замещающая группа сильно разветвлена.
Для идентификации молекулярного пика большие
преимущества дает применение электронов с низкой энергией (9—10 эв).
В качестве примера рассмотрим (рис. 47) спектры ряда
1-алкилзамещенных |3-карболинов (ХХХШа — ХХХШг) [57].
Согласно указанным выше данным, карболины с молекулярным
весом 210, 238 и 252 содержат в боковой цепи три, пять и шесть
атомов углерода. Из приведенного в разделе III обсуждения
(см. стр. 315) следует, что алкильные группы должны давать
специфические осколки. Отщепление должно происходить в
местах разветвления, а также по связям в |3-положении относительно
ароматической системы («бензильная» связь). Однако этот
последний тип простого'разрыва должен был бы привести к появлению
положительного заряда у атома углерода, связанного с Сх (путь А),
что энергетически невыгодно по сравнению с хорошо
стабилизованным в этом положении отрицательным зарядом. Вместо этого

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 349
превращение протекает по альтернативному пути В с переносом
атома водорода:
путь А
//\ /V
II N
х/ NH |
Н2С+
СН2—CHg
•СН
I
СН3
Б
4
3
II N2
8 NH 1 н
9 I I
Н2С GH—CHq
1
СН3
XXXIII б
путь в
У\
I
II N
\
Н
сн2
СН-СНз
СНз
Соединения ХХХШб и ХХХШв дают четкий пик mle 182,
отвечающий такому переносу. Остальные пики следуют в
соответствии со схемой простого разрыва связи: более высокие пики
обусловлены потерей алкильной группы в точке разветвления,
а очень маленькие пики образуются вследствие одновременного
отщепления двух групп (mle 195 в ХХХШб и mle 209 в ХХХШв).
В результате совместного протекания процессов простого разрыва
связи и последующего переноса атома водорода
СН3 ^^^
[r-ch2~ch2-ch-ch2-ch3]+-*r-ch2-ch2-ch-4:h)i-ch2
R-CH2—CH2-CH,+
может возникнуть пик, который при простом разрыве связи
должен был бы полностью отсутствовать. Этот процесс формально
соответствует отщеплению С3Н7-группы, которая не присутствует
в исходной молекуле.

350 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
О таком процессе не следует забывать, так как появление
подобных необычных пиков в ряде случаев может привести к
неправильному определению мест разветвления в алифатических
углеводородных цепочках.
Е.
2ШГа (r=
168 182 195 210
1ШП.6 (R=
-сн2-сн-сн2-сн3)
сн.
168
-к
182 195 209 223
238
ШШВ (R= -СНо-СНг-СН-а^-СНз)
сн.
_—у 1 ^_
182 195 209 223
-+-
-ч-
Л-
237 252
сн3
ШШз(к= —СН-СН-СН3\
сн2
сн3
Щ-
168 182 195 209 223 237 252
т/е —»-
Рис. 47. Масс-спектр 1-алкилзамещенных (3-карболинов
(со стороны больших масс).
Более сложный алкильный заместитель в соединении ХХХШг
дает более сложный масс-спектр, так как в боковой цепи имеются
две точки разветвления и при перегруппировке могут теряться
две части этой цепи. Это последнее обстоятельство является
причиной появления пиков т/е 224 (потеря С2Н4), т/е 210 (потеря

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 351
С3Н6) и пг/е 182 (последовательная потеря С2Н4 и С3Н6). Обычное
расщепление дает пики при пг/е 237; 223 и 209 (потеря
соответственно СН3, С2Н5 и С3Н7). Появление пика пг/е 195 можно
объяснить тем, что осколок с массой 210 теряет группу СН3. Масс-спектр
соединения ХХХШг по сравнению с масс-спектрами трех других
соединений, представленными на рис. 47, содержит, на первый
взгляд, большее число интенсивных пиков. Однако в
действительности это не так, поскольку на данном рисунке относительные
интенсивности пиков выражены в произвольных единицах; в
молярном масштабе соединение ХХХШг дает значительно менее
интенсивные пики, чем три других соединения. Общая
интенсивность пиков соединений ХХХШв и ХХХШг одинакова,
поскольку изомеры имеют одно и то же сечение ионизации [37], и,
следовательно, общее количество всех образующихся ионов
должно быть в обоих случаях идентично.
1-Изопропил-|3-карболин ХХХШа не может подвергаться
перегруппировке, так как в нем отсутствует требуемая цепочка
к-С3Н7; следовательно, он теряет СН3 или водород (пики пг/е 195
и 209). Пик при пг/е 182 является в некотором отношении
неожиданным; он обусловлен, по-видимому, потерей 27 единиц массы
(HCN) осколком с массой 209, что является довольно обычным
процессом у азотсодержащих гетероциклических соединений.
Следует ожидать, что |3-карболины, содержащие больше одного
алкильного заместителя в системе колец, дадут более сложные
спектры при условии, что второй заместитель не является метиль-
ной группой.
При исследовании полиалкилированных пиразинов [14] с
успехом использовались масс-спектры соответствующих пиперазинов,
полученных при гидрировании.
Масс-спектры пиразинов в общих чертах сходны с описанным
выше спектром |3-карболина, в то время как в пиперазинах легко
рвется связь между кольцом и заместителем, поскольку она
находится по соседству с аминогруппой (см. стр. 316), и
возникающие пики в сочетании с другими пиками, обусловленными
диссоциацией самого кольца, дают возможность
дифференцировать некоторые изомеры. Этот принцип можно с успехом
применить и к другим гетероароматическим системам.
Летучие продукты деструкции.
Идентификация летучих гетероциклических продуктов при изучении
некоторых реакций пиролитическои деградации иногда представляет
собой весьма трудную задачу. В этих случаях применение масс-
спектрометрии дает большие преимущества как в отношении
необходимого количества вещества и требуемого времени, так и
в отношении надежности получаемых результатов. Это положение
можно проиллюстрировать на примере некоторых предварительных

352 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
результатов, полученных при перегонке с цинком
квебрахамина [16а]. Виткоп [59J перегнал 2,5 г материала, разделив его на
пятьдесят (!) фракций. После утомительного химического
исследования и на основании элементарного анализа и данных по
температурам плавления пикратов автор нашел, что летучая фракция
состоит из 3,5-диэтилпиридина (возможно, загрязненного 3-этил-
5-метилпиридином) и, вероятно, смеси Р-метил- и р-этилиндолов.
Однако когда 3 лег квебрахамина подвергли нагреванию с цинковой
пылью в запаянной ампуле и продукт в две стадии (см. стр. 333)
ввели в масс-спектрометр, то тут же были обнаружены
соединения с молекулярными весами 107; 121; 130; 135; 145; 159 и 173.
Они были идентифицированы как ряд пиридинов, содержащих
заместители с двумя, тремя и четырьмя атомами углерода, и ряд
замещенных индолов. Отсутствие каких-либо пиков,
соответствующих перегруппировкам, указывает на отсутствие алкильных
цепей, содержащих более двух атомов углерода. Отношение интен-
сивностей пиков т/е 92, 106 и 107 отчетливо показывает, что
основной продукт (не менее 70% смеси) представляет собой 3-этилпи-
ридин. Примененная Виткопом [59] многократная
перекристаллизация позволила отделить компонент, присутствующий в очень
незначительном количестве, от главного компонента. Однако
главный компонент был При этом потерян.
Сходные масс-спектрометрические результаты получены [16а]
при перегонке с цинковой пылью аспидоспермина. Его структура
[20, 48] не согласуется с имеющимися данными [58], согласно
которым при перегонке в качестве основного продукта образуется
3,5-диэтил пиридин.
Упомянутое выше повторное исследование процесса перегонки
с цинковой пылью квебрахамина в сочетании с проведенным
сопоставлением этого алкалоида с продуктом деструкции
аспидоспермина по способу, аналогичному описанному ниже для сарпагина,
позволило установить структуру квебрахамина [16а].
Сарпагин. Оригинальный подход был использован [10] при
определении алициклического углеродного скелета сарпагина,
для которого была предложена структура XXXIV, главным
образом на основании биогенетических соображений (обзор этих
данных приведен в работе [7]). Масс-спектрометрические данные
показывают следующее.
В ароматических соединениях, содержащих алифатические
или алициклические заместители, масс-спектр обусловливается
главным образом осколками, образующимися при потере
отдельных частей неароматической системы. Характер распада зависит
от прочности разрывающихся связей и устойчивости
образующихся осколков. Поэтому два соединения с одинаковой алифатической
цепочкой и одним и тем же кольцом, различающиеся лишь заме-

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 353
щающими группами, дают очень сходные спектры, которые
отличаются только массовым числом дополнительного атома (или
атомов) в ароматическом кольце.
Сарпагин XXXIV был превращен в соединение XXXV. При
этом было найдено, что масс-спектр соединения XXXV, за
исключением сдвига на 16 единиц массы, равного чистой разности масс
замещающих групп в кольце индола (рис. 48), почти идентичен
масс-спектру соединения XXXVI — продукта деградации айма-
лина, структура которого известна [60]. Поэтому структура
XXXIV для сарпагина является правильной.
XXXV(R=CH30; R'=H)
XXXIV XXXVI(R=H; R=CH3)
К той же структуре независимо пришел также Тейлор на
основании химических превращений, которые одновременно
позволили ему очень изящным путем установить абсолютную
конфигурацию сарпагина [6]. Приведенные спектры различаются
главным образом пиками т/е 280 (М—30), 279 (М—31), а также
большим числом слабых пиков ниже т/е 198 в спектре соединения
XXXV. Два первых пика обусловлены дополнительной метоксиль-
ной группой, которая теряется либо как таковая (масса 31), либо
в виде группы СН20 (масса 30). Множество слабых пиков вызвано
загрязнениями углеводородного типа (может быть смазка),
попадающими в прибор вместе с исследуемым веществом, которое
менее летуче, чем соединение XXXVI.
На рис. 48 приведены также двухзарядные молекулярные
ионы М2+ соединений XXXV и XXXVI и, кроме того, спектры
ибогаина XXXVII и ибогамина XXXVIII:
XXXVII (R = CH30)
XXXVIII (R=H)
23 Заказ 407.

198
M2*
tlU*».»llttmnlll--Hll44..*...lilimi-»-..llll4lit.>.,tttlltll>._»...t
253
212
\
Ши , .iilii.. ill
281
\
Mill ..lit..
310
295
Л i J.
it
i
!
i
1
182
M
2+
r -I'"1 ' •-'■"■ , ul
237
196
^A
.illil i.l.t
285
279
Л i_
294
[in.
M
2+
186
i I" ■ l ' (■■■■'
_Ui ui_
225
Ж.
281
310
295
280
2*
h I
156
l^ U_
195
Ж.
265
251
120
HO
160
180
200 220
m/e *•
240
260 Ш
300
Рис.
48. Масс-спектры соединений XXXV (в), XXXVI (б), ибогаина XXXVII (в) и ибогамина
XXXVIII (г) в интервале значений т/е от 120 до 315.

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ
355
Из приведенных данных видно, что алкалоиды ряда индола
с различным алициклическим углеродным скелетом дают
различные масс-спектры. Вместе с тем масс-спектры соединений XXXVII
и XXXVIII во многом очень похожи друг на друга. В спектре
соединения XXXVII имеется сдвиг на +30 единиц массы
благодаря наличию дополнительной метоксильной группы.
Масс-спектры соединений XXXVII и XXXVIII сильно
отличаются от спектров соединений XXXV и XXXVI. В спектрах
последних двух соединений отсутствуют заметные пики ниже rale
182 и 198. Вероятно, наличие двух указанных осколков
обусловлено скелетом Р-карболина XXXIX, который образуется
вследствие потери гетероциклического кольца D и одноуглеродного
мостика:
М/Ч/ xxxix
XXXV(R=CH30;R = H) (R=CH30; R=h) rn/el98
XXXVI (R=H; R'=CH3) (R=H; R=CH3) /я/е182
В случае ибогамина и ибогаина образование Р-карболина
исключается, поскольку оба соединения обладают семичленным
кольцом С. В спектре этих соединений в области тп/е 120—150
видна группа пиков с идентичными массовыми числами (см. рис.48),
которые, следовательно, соответствуют алициклической части
обоих соединений. Чтобы показать, как фактически выглядит
масс-спектр подобных соединений, на рис. 49 представлена
фотография части спектра ибогаина.
Масс-спектрометрия позволяет, по-видимому, сравнительно
легко сопоставлять алициклические системы, присутствующие
в ароматических соединениях, что до сих пор было возможно
только с помощью химических реакций. В будущем
масс-спектрометрия в этом отношении, вероятно, сыграет роль, сходную с
ролью ультрафиолетовой спектроскопии при идентификации
ароматических систем. Однако применимость масс-спектрометрии
будет в известной степени ограничена неизменно встречающейся
проблемой летучести.
Если в соединении XXXIV водород гидроксильной группы
преимущественно замещен на дейтерий, то при превращении XXXIV
в XXXV в масс-спектре появляется ряд изменений, которые
подтверждают положение гидроксильной группы, показанное в
структуре XXXIV. Молекулярный вес становится равным 311, пик.т/е
23*

-
:
;
=
f
:
\
;
:
1
\
:
:
il
-
i ' ■' Г'" ■ '- ——"
1 1
*Q££!>!L*M
z
-
Z
I
:
г
з
ПТТ
. ~z
:
Z
1 :
1 Z-
У
t 1 1 -
136
:
\
;
:
!
:
:
:
:
!
lli
Mumib4
Hff 155 t8B
1
. . J|
L~-^tts»~--~»Uh Ш, A—
*———————»— .~—.——~~——
.
^
il il
I il
225
:
:
:
:
\
-ГГГГ
\
I "
=
1
=
;
:
[
ll\ :
i i
225
280 295
310
m/e ■
Рис. 49. Масс-спектр ибогаина XXXVII в интервале т/е от 133 до 318,
полученный с 10—1Ьмкг. (Следует обратить внимание на разрешение сосед^
них масс и на двухзарядные пики при т/е 155,5, двухзарядныи изотопный
пик молекулы имеет номинально массу 311 и ниже).

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 357
295 только частично смещается к т/е 296, но пик т/е 281 смещается
к т/е 282; это показывает, что атом дейтерия находится в
метальной, а не этильной группе.
При каталитическом дейтерировании двойной связи в сарпа-
гине (D2; Pt, CH3OD) получается дейтерированное соединение
XXXV, содержащее до шести необменивающихся атомов
дейтерия, о чем можно судить по появлению пиков в области т/е 310—
316. Пять этих атомов теряются с этильной группой, что
приводит к появлению пика т/е 282. Это показывает, что двойная
связь находится в боковой С2-цепи. Обмен четырех водородов
при каталитическом дейтерировании двойной связи указывает
на то, что этот тип обмена ограничивается легко доступными водо-
родами, расположенными вблизи этой связи. Поэтому
каталитическое дейтерирование двойной связи сохранило до сих пор
некоторое значение только при исследовании разветвленных или
полициклических олефинов, но не олефинов с прямой цепью. Это
можно проиллюстрировать на примере дейтерирования
метилового эфира олеиновой кислоты, когда в молекулу внедряются
до 30 атомов дейтерия [25]. В подобных случаях следует
применять более специфичный метод дейтерирования. Так, обработка
дейтерогидразином приводит к метиловому эфиру дидейтеростеа-
риновой кислоты [26а].
Стереохимические проблемы. В разделе III (см. стр. 324)
отмечалось, что оптические изомеры, как этого и следовало
ожидать, дают идентичные масс-спектры. Спектры алифатических
диастереомеров в общем случае довольно сходны, поскольку
все связи и группы идентичны, а молекула обладает слишком
большой гибкостью, чтобы в полученных осколках в заметной
степени могли отразиться различия в пространственном
расположении атомов и групп. Однако в циклических молекулах, у
которых эпимеризация одного из центров значительно влияет на
межъядерные расстояния, устойчивость того или иного молекулярного
иона, образующегося при электронном ударе, может заметно
изменяться.
Как уже подчеркивалось ранее, осколки, обусловливающие
масс-спектр, возникают при мономолекулярном разложении
молекулярного иона, который в свою очередь получается при
ионизации нейтральной молекулы: М —>- М+ —>- Осколки.
В эпимерных соединениях все связи и все группы идентичны
в обоих изомерах. Если осколки, образующиеся при разложении
молекулярного иона, имеют одинаковую структуру, то масс-
спектры обоих соединений будут очень сходны вследствие равной
вероятности образования этих осколков, зависящей главным
образом от прочности разрываемой связи и устойчивости
образующихся продуктов. Однако если молекулярные ионы за счет

358 Гл- 5- ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
более сильного пространственного влияния в одной молекуле
по сравнению с ее эпимером различаются по своей устойчивости,
то менее устойчивый ион будет разлагаться быстрее на эти осколки,
и интенсивность пика М+ будет меньше.
Были определены масс-спектры большого числа эпимерных
пар циклических вторичных спиртов. Если эпимеры заметно
различаются пространственным взаимодействием гидроксильной
группы с другими группами молекулы, то более интенсивный
молекулярный пик дает эпимер с менее пространственно
затрудненной гидроксильной группой [13]. Диссоциация, на которую
сильнее всего влияют изменения в устойчивости молекулярного
иона, состоит, по-видимому, в потере элементов воды; поэтому
соотношение интенсивностей пиков (М —18) обратное. В табл. 5.2
приведены некоторые типичные примеры. Преобладание иона
Таблица 5.2
Масс-спектры эпимерных циклических спиртов [13]
Соединение
Формула
Относительная
интенсивность пика
М
М —18
Вторичные спирты:
-борнеол ; . .
изоборнеол
-акзо-г^ш;-бицикло[3,3,0]октанол-2 . .
амдо-^ис-бицикло[3,3,0]октанол-2 . .
эпиандростерон
андростерон
г^ис-1^ис-декалол-2
цис-транс-ррказюз1-2
Третичные спирты:
лачули-спирт
эпипачули-спирт
эпимаалиол
маалиол
метилнопинол
метилнопинол
Вторичные ацетаты:
ацетат борнеола
ацетат изоборнеола
ацетат эпиандростерона
ацетат андростерона
XL
XLI
—
—
XLIII
XLII
—
~
XLIV
XLV
XLVI
XLVII
XLVIII
XLIX
0,17
0,14
1,44
0,36
4,58
3,53
0,08
0,02
3,46
0,045
0,48
0,09
0,09
0,07
1,47
2,41
3,53
4,02
0,53
0,66
8,22
10,62
0,70
4,52
2,74
3,03
0,70
0,91
м
M—60
0,31
0,04
1,07
0,29
5,08
5,94
4,56
5,98

IV. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 359 :
выражено в процентах от общего количества образующихся
ионов, что является единственно разумным способом
сопоставления относительных интенсивностей данного пика в двух
различных соединениях. В борнеоле (XL) 1,3-взаимодействие
гидроксильной группы с водородом значительно слабее
взаимодействия гидроксила с метильной группой в одноуглеродном1
мостике изоборнеола XLI. Поэтому молекулярный ион изобор-
неола менее устойчив, и его пик является, следовательно,
менее интенсивным. Сходным образом взаимодействие водорода
у С-5 с аксиальным гидроксилом при С-3 дает менее
устойчивый молекулярный ион в случае андростерона XLII по сравнению-
с эпиандростерономХЫП, экваториальная гидроксильная группа
которого подвергается меньшему влиянию.
Сравнительно большой размер ацетоксигруппы по сравнению-
с гидроксилом дает себя чувствовать в масс-спектрах ацетатов-
XL^ ОН; R=H)
XLl(R=H; R'=OH)
XLII(R=OH;R'=H)
XLIII(R = H;R'=OH>
XLIV(R=OH;R = CH3)
XLV(R = CH3; R^OH)
H3CR'
XLVl(R=CH3; R'=OH)
XLVII(R = 0H; R'=CH3)
XLVIIIa(R=OH; R'=CH3)
XLIXa(R=CH3;R=OH)
XLVIII6 (R=OH; R'=CH3)
XLIX6(R = CH3;R'=OH)

360 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
эпимерных вторичных спиртов, где эффект взаимодействия
выражен еще сильнее; потеря уксусной кислоты (М—60)
соответствует потере воды в спиртах.
Аналогично ведут себя третичные спирты, однако вследствие
большого размера метильной (в общем случае алкильной) группы
эффект будет обратным: у эпимера с экваториальным гидроксилом
и аксиальной метильной группой пик, соответствующий
молекулярному иону, имеет меньшую интенсивность.
В результате оценки на молекулярных моделях всех
возможных конформации каждого из двух эпимеров можно прийти к
заключению относительно того, какое из двух соединений является
вообще более «стесненным» изомером и, следовательно, какой
изомер дает для молекулярного иона менее интенсивный пик. Если
в спектрах обнаруживаются значительные различия, то оба
соединения можно сопоставить с соответствующими молекулярными
моделями. Очевидно, что для определения относительного
различия необходимо располагать обоими эпимерами. Если различие
не слишком мало, то достаточно иметь один чистый эпимер и
смесь обоих эпимеров; сопоставление спектров показывает долю
участия другого эпимера в молекулярном ионе. При наличии
лишь одного изомера необходимую смесь очень часто можно
получить с помощью простой реакции эпимерного уравновешивания.
Результаты, полученные при исследовании эпимерных метил-
нопинолов XLVIII (т. пл. 79° С) и ХЫХ (т. пл. 59° С) [19],
подчеркивают необходимость учета всех возможных конформации
молекулы. Обычно эти два соединения представляют в виде
структур XLVIII а и ХЫХа с геле-диметильными группами в кольце
с формой «кресла». Менее интенсивный молекулярный пик будет
давать изомер XLVIIIa, поскольку его 1,3-взаимодействие
метальных групп является более сильным, чем 1,3-отталкивание
метильной и гидроксильных групп в структуре ХЫХа. Однако в случае
другой конформации пинановои системы (с геле-диметильными
группами в кольце в форме ванны) в обоих эпимерах имеется
1,4-взаимодействие между атомом водорода и метильной группой
и 1,3-отталкивание атома водорода и гидроксильной группы
(в структуре XLVIII6) и атома водорода и метильной группы
(в структуре ХЫХб). Подобное отталкивание делает соединение
ХЫХб более «стесненным». Масс-спектрометрические данные
показывают, что конформация ванны является, по-видимому,
доминирующей, так как соединение XLIX дает несколько
более интенсивный молекулярный пик (см. табл. 5.2).
Пока этот метод давал наиболее отчетливые результаты в
отношении «замкнутых» систем, к которым относятся, например,
производные /гаракс-декалина. Но его с успехом применяли также
к некоторым окталинам [3] и бицикло[5, 3, 0]деканам [18].

ГУ. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАСС-СПЕКТРОВ 361
Выше подчеркивалось, что в обоих эпимерах осколки должны
быть одинаковыми и что различие в молекулярном пике отражает
относительную устойчивость молекулярного иона. Однако это
необязательно, поскольку в случае возможности перегруппировки,
которая по пространственным соображениям более благоприятно
протекает у одного из изомеров, такая перегруппировка может
уменьшить интенсивность молекулярного пика в «неправильном»
эпимере. По этой причине следует проверять, являются ли оба
масс-спектра действительно очень сходными, так как описанный
метод применим только при этом условии. В противном случав
значительные различия в осколках можно объяснить наличием
одного или другого изомера, или может оказаться, что оба
исследуемых соединения вообще не являются эпимерами по
отношению к гидроксильной группе.
В более частном случае сопоставление метиловых эфиров
криптопимаровой, декстропимаровой и изодекстропимаровой
кислот показало, что два первых соединения дают довольно сходные
масс-спектры, а последнее — заметно отличающийся масс-спектр.
Согласно предложенному объяснению [17], которое соответствует
современным представлениям, это показывает, что криптопима-
ровая и декстропимаровая кислоты отличаются только
стереохимией присоединения винильной боковой цепи, в то время как
в изодекстропйгмаровой кислоте иная геометрия кольцевой
системы.
Стероиды и родственные соединения. Несколько лет тому
назад Майо и Рид [46] показали, что масс-спектрометрию можно
с успехом применять для определения точного молекулярного
веса стероидов и родственных соединений, а также установили,
что этот метод позволяет получить сведения относительно
величины боковой цепи в молекулах подобных соединений. В
дальнейшем Рид [49] рассмотрел более детально спектры холестана,
эргостана, стигмастадиена и Д9(Ш-ланостена и интерпретировал
их исходя из предположения о разрыве связи у наиболее
замещенных атомов углерода, а также по аллильным связям. В третьей
обзорной статье по масс-спектрам окисленных стероидов Фрид-
ланд и др. [32] пришли, в общем, к тем же выводам. Согласно
данным этих авторов, наиболее существенное значение имеют
процессы отщепления метильной группы и потери боковой цепи,
включающей три атома углерода (С-16, С-17 и G-18). Как уже
отмечалось выше, гидроксилсодержащие стероиды также теряют
элементы воды. В статье Фридленда и др. рассматривается
большое число различных гипотез относительно механизма
фрагментации стероидов, достоверность которых трудно оценить из-аа
большого количества допущенных ошибок, особенно в
структурных формулах, стереохимическое изображение которых часто не

362 гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
«огласуется с их наименованием. Кроме того, некоторые из
приведенных в обзоре масс-спектров отличаются от масс-спектров,
полученных в лаборатории автора, что, возможно, связано с
термическим разложением образцов. Согласно общему мнению,
яолициклическая структура стероидов приводит к увеличению
интенсивности молекулярного пика, а также пиков,
соответствующих крупным осколкам, но, с другой стороны, интерпретация
масс-спектров этих соединений несколько затруднена, поскольку
для диссоциации кольца необходим разрыв двух связей, а этот
процесс чаще всего сопровождается перегруппировкой. Данные,
приведенные в перечисленных выше статьях, не достаточно
убедительны и надежны, чтобы на их основе можно было в настоящее
время детально рассматривать вопрос о механизме распада
стероидов. Очевидно, потребуется еще затратить немало труда и усилий,
чтобы получить ясную картину фрагментации стероидов, которая
смогла бы оказать существенную помощь при установлении
структуры такого рода соединений. Применение соединений, меченных
изотопами, является, по-видимому, необходимым условием
получения достойных внимания результатов.
В качестве примера стероида с неизвестной в свое время
структурой, масс-спектр которого дал возможность установить его
строение, можно упомянуть лофенол [27]. Для углеводорода
лофана молекулярный вес был найден равным 386, что отвечает
С28-стероиду, строение которого элементарным анализом
установить невозможно. Было высказано предположение, что появление
пиков т/е 372 (при низкой энергии ионизации) и т/е 15 означает
наличие дополнительного атома углерода в системе колец в виде
метильной группы — факт, который уже нашел убедительное
подтверждение при измерении дисперсии оптического вращения.
Однако потеря 14 единиц массы скорее указывает на загрязнение
низшим гомологом (см. раздел III, стр. 332), а пик т/е 15
присутствует, как известно, во всех стероидах; и поэтому указанное выше
предположение о структуре нельзя считать доказанным.
Углеводы. В области применения масс-спектрометрии к
углеводам сделано очень мало*. Финен и др. [30] измерили
потенциалы появления ряда гликозидов и дисахаридов. Значения этого
потенциала для иона CgH^OJ в а- и Р-метилглюкопиранозиде
было найдено равным соответственно 12,9 ± 0,2 и 13,5 ± 0,2 в,
откуда следует, что в первом изомере энергия диссоциации связи
О—СН3 меньше, чем во втором. Сходные, но менее различающиеся
* В настоящее время масс-спектрометрия стала одним из
распространенных методов, успешно применяемых в химии углеводов [см. К о с h e t-
kov N. К., Chizhov О. S., Adv. in Carbohydrate Chem., 21, 39—93
<1966) и другие работы]. — Прим. ред.

V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 363
величины были получены для дисахаридов, содержащих а- или
|3-гликозидные связи.
В масс-спектрометр вводили полисахарид [29],
метилированный для увеличения его летучести. В спектре метилированного
ламинарина, развернутом до массы 700, наблюдается характерное
расположение пиков с массовыми числами 200—207, среднее
значение которых (204) было приписано триметилированным
остаткам глюкозы, последовательно отщепляющимся от молекулы.
Никакого объяснения этому факту дано не было, хотя вполне
разумным является вопрос о том, почему масса этих звеньев не
равна точно 204 единицам массы (молекула триметилглюкозы
минус молекула воды), т. е. почему в ходе диссоциации осколки
отдают или приобретают несколько атомов водорода.
Спектры указанных относительно нелетучих соединений
получали медленным испарением вещества вблизи электронного
пучка (см. стр. 303).
Затруднения, с которыми встречаются в масс-спектрометрии
Сахаров, обусловлены главным образом низким давлением пара
этих соединений и их склонностью к термическому разложению.
Однако алкилирование гидроксильных групп приводит к
значительному увеличению давления пара и повышению устойчивости.
Важно учесть, что структурные различия в полисахаридах,
имеющие в основном стереохимический характер, приводят к
весьма незначительным различиям их масс-спектров. Поэтому
интерпретация таких масс-спектров является далеко не легкой задачей
(см. стр. 357).
V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Материал, содержащийся в предыдущих разделах, следует
рассматривать как попытку показать те большие возможности,
которые заложены в методе масс-спектрометрии применительно
к органической химии. Особое внимание в этом обзоре уделялось
применению метода к определению структур природных
соединений. Однако значение масс-спектрометрии для синтетической
органической химии также совершенно очевидно, особенно если
вспомнить, как часто возникают сомнения относительно строения
продукта реакции.
Конструкция масс-спектрометров достигл ав настоящее время
такого совершенства, что с этим прибором может без особых
затруднений работать любой заинтересованный в этом методе
химик-органик, причем автор считает, что непосредственный
экспериментальный подход всегда дает наилучшие результаты. Этот
путь не всегда практически может быть осуществлен,
поскольку лабораторной модели прибора для больших массовых чисел
не имеется. Однако, работая в тесном контакте со специалистом

364 Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
по масс-спектрометрии, химик-органик должен, по крайней
мере, уметь самостоятельно интерпрет эвать масс-спектр. При
достаточно частом использовании метода масс-спектрометрии
приобретается необходимый опыт, и можно не сомневаться, что
в ближайшем будущем определение масс-спектра будет столь же
обычным и рутинным делом, каким в настоящее время является
измерение других физических характеристик. Еще более
благодарной задачей является, конечно, осуществление контроля по
стадиям за процессами синтеза или деградации с помощью масс-
спектра. В этом случае требуется только правильная
интерпретация изменений в спектре, а не полная расшифровка строения
совершенно неизвестного соединения, аналогов которого зачастую
в распоряжении исследователя не имеется.
Наиболее экономным подходом к решению структурных
проблем всегда будет применение всех имеющихся в распоряжении
физических методов, каждый из которых освещает ту сторону
вопроса, для которой он лучше всего подходит; здесь
существенное и важное значение приобретает глубокое понимание
возможностей каждого из этих методов. Применение
масс-спектрометрии при решении структурных проблем является весьма
желательным дополнением, которое не повторяет и не заменяет все
известные в настоящее время другие физические методы
исследования.
Наиболее замечательной особенностью применения
масс-спектрометрии в этой области является то, что этот метод дает
возможность:
получать детальную структурную информацию, пользуясь
ничтожным количеством даже сравнительно летучих веществ,
с которым трудно работать другими способами;
устанавливать факт наличия смесей родственных соединений,
например гомологов;
часто избегать необходимости количественного элементарного
анализа;
широко использовать при структурном анализе метод меченых
атомов.
Наконец, можно использовать газо-хроматографический метод
и метод масс-спектрометрии совместно, применяя газовую
хроматографию для предварительного разделения реакционной смеси
до ее введения в масс-спектрометр. Количество вещества,
отбираемое с хроматографической колонки, вполне достаточно для
получения масс-спектра.
При исследовании биологических систем, характерной
особенностью которых является недоступность чистых материалов
в больших количествах и зачастую необходимость введения метки
с помощью не радио активных изотопов, масс-спектрометрия при-

ЛИТЕРАТУРА
365
влечет к себе в самом ближайшем будущем очень большое
внимание и найдет широкое применение не только для рутинного
определения изотопного отношения.
ЛИТЕРАТУРА
1. А с z е 1 Т., L u m p k i n H. E., Anal. Chem., 32, 1819 (1960).
2. Ahlquist L., Ryhage R., Stenhagen E., von Sy-
d о w E., Arkiv Kemi, 14, 211 (1959).
3. Armour A. G., В й с h i G., E s с h e n m о s e г A., S t о г n i A.,
Helv. Chim. Acta, 42, 2233 (1959).
4. Asselineau C., Asselineau J., Ryhage R., Stal-
lberg-Stenhagen S., Stenhagen E., Acta Chem. Scand.,
13, 822 (1959).
5. Asselineau J., Ryhage R., Stenhagen E., Acta Chem.
Scand., 11, 196 (1957).
6. В а г 11 e 11 M. F., S к 1 а г R., T а у 1 о г W. I., J. Am. Chem. Soc,
82, 3790 (1960).
7. В a 11 e г s b у A. R., Hodson H. F., Quart. Revs. 14, 77 (1960).
8. В е у n о n J. H., in W a 1 d г о n J. D. (ed.), Advances in Mass
Spectrometry, Pergamon Press, London, 1959, pp. 328—354.
9. Б е й н о н Дж., Масс-спектрометрия и ее применение в органической
химии, Изд. «Мир», 1964.
10. Biemann К., Tetrahedron Letters, № 15, 9 (1960).
И. Biemann К., Gapp F., Seibl J., J. Am. Chem. Soc, 81,
2274 (1959).
12. Biemann K., Lioret C, Asselineau J., Lederer E.,
Polonsky J., Biochim. et Biophys. Acta, 40, 369 (1960).
13. В i e m a n n K., S e i Ы J., J. Am. Chem. Soc, 81, 3149 (1959).
14. Biemann K., Seibl J., неопубликованные данные.
15. В i e m a n n K., Seibl J., Gapp F., Biochem. Biophys. Res.
Commun., 1, 307 (1959).
16. Biemann K., Spiteller G., неопубликованные данные.
16a. Biemann K., Spiteller G., Tetrahedron Lettres JV« 9, 299
(1961).
17. В r u u n H., Ryhage R., Stenhagen E., Acta Chem. Scand.,
12, 789 (1958).
18. Biichi G., Chow S. W., Matsuura Т., Popper T. L.,
Rennhard H. H., Schach M., v. Wittenau, Tetrahedron
Letters, № 6, 14 (1959).
19. Burrows W.D., Eastman R.H., J. Am. Chem. Soc, 81, 245 (1959).
20. С о n г о у H., Brook P. R., Amiel Y., Tetrahedron Letters,
№ H, 4 (1959).
21. С г а Ы e G.F., Reams G. L., N о r r i s M. S., Anal. Chem., 32,
13 (1960).
22. Demarteau-Ginsburg H., Lederer E., Ryhage R.,
Stallberg-Stenhagen S., Stenhagen E., Nature, 183,
1117 (1959).
23. D h a r M. L., T h a 11 e r V., W h i t i n g W. C, Proc. Chem. Soc,
1958, 148.
24. D h a r M. L, Thaller V., W h i 11 i n g M. C, Ryhage R.,
Stallberg-Stenhagen S., Stenhagen E., Proc Chem.
Soc. 1959 154.
25. Dinh-Nguyen Ng., RyhageR., Acta Chem. Scand., 13,1032 (1959).
26. Dinh-Nguyen Ng., RyhageR., Stenhagen E., ASTM
E-14 Meeting on Mass Spectrometry, Atlantic City, June, 1960.

36
Гл. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
27. D j е г a s s i С, Krakower С. W., L e m i n A. J., Liu L. H.,
Mills J. S., Villotti R., J. Am. Chem. Soc, 80, 6284 (1958).
28. Fie Id F.H, Frankl in J. L., Electron Impact Phenomena,
Academic Press, New York, 1957.
29. F i n a n P. A., R e e d R. I., Nature, 184, 1866 (1959).
30. F i n a n P. A., R e e d R. I., S n e d d e n W., Chem. a. Ind., 1958,
1172.
31. Friedel R. A., Shultz J. L., Sharkey A. G. jr., Anal.
Chem., 28, 926 (1956).
32. Friedland S. S., Lane G. H. jr., Longman R. Т.,
Train K. E., O'Neal M. J., Anal. Chem., 31, 169 (1959).
33. G i 1 p i n J. A., Anal. Chem., 31, 935 (1959).
34. Hallgren В., Ryhage R., Stenhagen E., Acta Chem.
Scand., 13, 845 (1959).
35. Handbook of Chemistry and Physics, 1958—1959, Chemical Rubber
Publishing Co., Cleveland, 1958.
36. Hippie J. A., Fox R. E., Condon E. U., Phys. Rev., 69,
347 (1946).
37. Hood A., Anal. Chem., 30, 1218 (1958).
38. Jenckel L., Dornenburg E. im Houben-Weyl «Metho-
den der organischen Chemie», Bd. Ill, T. 1 Thieme, Stuttgart, 1955,
S. 693-750.
39. M с С о 11 u m j. D. Meyerson S., J. Am. Chem. Soc, 81, 4116
(1959).
40. M с L a f f e г t у F. W., Anal. Chem., 29, 1782 (1957).
41. M с Laf f e г t у F. W., Appl. Spectroscopy, 11, 148 (1957);
Anal. Chem., 31, 82 (1959).
42. M с L a f f e г t у F. W., Anal. Chem., 31, 477 (1959).
43. M с L a f f e г t у F. W., Anal. Chem., 31, 2072 (1959).
44. M с L a f f e г t у F. W., in В г a u d e E. A., N а с h о d F. С (eds)
«Determination of Organic Structures by Physical Methods», Academic
Press, New York, 1962.
45. M с L a f f e r t у F. W., G о h 1 k e R. S., Anal. Chem., 31, 2076 (1959 )
46. de Mayo P.; R e e d R. I., Chem., a. Ind., 1956, 1481.
47. M e у e r s о n S., M с С о 1 1 u m J. D., ASTM E-14 Meeting on Mass
Spectrometry, Atlantic City, June, I960.
48. Mills J. F. D., N у burg S. C, Tetrahedron Letters, № H,
1 (1959); J. Chem. Soc, 1960, 1458.
49. R e e d R. I., J. Chem. Soc, 1958, 3432.
50. Ryhage R., Arkiv. Kemi, 13, 475 (1959).
51. Ryhage R., Arkiv. Kemi, 16, 19 (1960).
52. Ryhage R., Stallberg -Stenhagen S.,
Stenhagen E., Arkiv kemi, 14, 247 (1959).
53. Ryhage R., Stallberg-StenhagenS., Stenhagen E.,
Arkiv kemi, 14, 259 (1959).
54. Ryhage R., Stenhagen E., Arkiv. kemi, 13, 523 (1959).
55. Rylander P. N.. Meyerson S., Grubb H. M., J. Am. Chem.
Soc, 79, 842 (1957).
56. Stewart D. W., Mass Spectrometry, in Weissberger A. (ed.)
«Physical Methods of Organic Chemistry» (vol. I of «Technique of Organic
Chemistry»), 3rd ed., Part IV, Interscience, New York — London, 1960,
3440.
57. Неопубликованные результаты из лаборатории автора.
58. W i t k о р В., J. Am. Chem. Soc, 70, 3712 (1948).
59. W i t k о р В., J. Am. Chem. Soc, 79, 3193 (1957).
60. Woodward R. В., Angew. Chem., 68, 13 (1956).

Глава 6
КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ, ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
И ДРУГИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Дж. Р. КИНГ
I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
1. Общие вопросы и теория
Кислотой, согласно определению Бренстеда [55], является
всякое соединение, которое отдает протон, основанием —
соединение, присоединяющее протон. В настоящем обзоре в основном
рассмотрены соединения, представляющие собой кислоты в
соответствии с определением Бренстеда; другие электрофилыше
соединения лишь кратко упомянуты. По причинам, приведенным ниже,
подробно рассматриваемые здесь константы диссоциации являются
константами, определенными в полярных растворителях — в воде
или в смесях, содержащих воду.
Ионизация одноосновной протонной кислоты в воде может
быть представлена следующим образом:
НА±в + Н20 z^±. А±в-1+Н30+ (1)
Константа равновесия К определяется уравнением:
к U±re-1][H8o+]
[HA±"][H2OJ
где выражения в скобках представляют активности соединений.
Поскольку [Н20] практически является величиной постоянной,
вводится другая постоянная Кх константа диссоциации:
[А*и-Ч[Н3ОЧ
[НА±Я] ~ [Н|0] <2)
Численно более удобна величина рКк, равная
ptfK = — lgKu (3)
Поскольку
AF=—RT Ы Кх
то для диссоциации кислоты в воде
AF=2,Z0ZRTvK,.

368
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Другими словами, величина уКв прямо пропорциональна
изменению свободной энергии при данной реакции. Для двух различ-
ных кислот AF.-AF,
(Р# к)* - (Р#к)у = 2,303ДГ
Приведенные выше рассуждения относятся к водным
растворам, но константы диссоциации могут быть измерены и в других
растворителях, а также в их смесях с водой. Поскольку наиболее
сложные органические соединения слабо растворимы в воде,
измерения рКх для таких веществ должны проводиться в системах
растворителей, содержащих существенную долю органического
растворителя. Однако в силу того, что компоненты кислотно-
основного равновесия являются сольватированными
продуктами, константы диссоциации, измеренные в разных
растворителях, в действительности описывают различные равновесия.
Как следствие этого, величины рКк и даже различия в величинах
р.йГк, найденные в одном растворителе, могут значительно
отличаться от соответствующих величин, определенных в другом
растворителе (влияние растворителя на значение р.йГЕ обсуждается
на стр. 373). Как уже отмечалось, в настоящем обзоре будут
рассмотрены константы диссоциации, измеренные почти
исключительно в растворителях, содержащих воду. Константы
диссоциации в других растворителях, особенно в растворителях с низким
значением диэлектрической проницаемости, изучались довольно
подробно. Однако поскольку в этом случае вместо сольватирован-
ных ионов имеются ионные пары, а также потому, что эти
растворители не функционируют как основания сравнения, получаемая
картина совершенно отлична от той, которая имеет место в воде—
растворителе с высокой диэлектрической проницаемостью и
сильной склонностью к образованию водородных связей. Во всяком
случае данные по константам диссоциации в неполярных
растворителях практически не используются для выяснения строения
природных продуктов.
Хотя растворимость исследуемого соединения налагает
некоторые ограничения на выбор системы растворителей, все же такой
выбор в ряде случаев определяется, по-видимому, прихотью
экспериментатора. Наиболее часто используются смеси спирта,
диметилформамида (ДМФ) или метилцеллозольва (2-метоксиэта-
нола, МЦЗ) и воды. Вызывает сожаление отсутствие
стандартизации в этом вопросе, поскольку сравнение значений рК,
определенных в различных растворителях, может быть сделано только весьма
приблизительно. Симон [331] предложил стандартный метод
определения кажущихся констант диссоциации органических
соединений в системе вода —метилцеллозольв (1 : 4, по весу) и
привел прекрасный пример использования этой методики.

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
369
Поскольку другие лиганды (кроме протона), и в частности
ионы металлов, мало использовались при исследовании
природных продуктов, они не рассматриваются в настоящем обзоре.
Хотя работа Брауна и сотр. [56, 57] является прекрасной
иллюстрацией того, что может быть сделано с использованием других
акцепторов электронов, тем не менее акцепторы подобного типа,
насколько известно автору, практически не применяются в
структурных исследованиях природных продуктов. Измерение
констант устойчивости комплексов с ионами металлов еще не нашло
достаточного применения при решении структурных проблем.
Для двухосновной кислоты НАН±П ионизационное равнове-
- сие может быть представлено следующим образом [2]:
НАН±И 5=> НА**"1
*4t к Ъ
АН*""1 ^db A*""2
Здесь АН±ге г — сопряженное основание, возникающее при
отдаче одного протона, а НА -1 — сопряженное основание,
возникающее в результате отдачи другого протона.
Первая и вторая измеряемые константы диссоциации
(«макроконстанты») Кг и К% выражаются соответственно уравнениями 4 и 5:
_ [Н-чднА^-Ч + ин*"-1!)
*1== iiSii^n (4)
[Н+][А±"-2] „
2 ([на^-Ч + Ган*-1]) т
Можно легко показать, что
КХ = КШ + КЯ (б>
и
111 К-уК-и
Если Kw > Кх, тогда Кг «=* Кю; далее, легко видеть, что
К2 «й Кж. Если Ка > Кх, то Кх и Кг прямо связаны с
диссоциацией в соответствии с кислотными функциями. Однако если
значения К№ и Кх приблизительно одного порядка, то К{ и К2
непосредственно не относятся к диссоциации в соответствии с кяс^
лотными функциями и взятые отдельно не дадут значений К^ Хкь.
Ку и Кг. Проблема определения «микроконстант» Ка, Кх, Kg
и К, недавно обсуждалась Эдсолом и др. [115].
24 заказ 407.

370 г"- 6- ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Для важного специального случая симметричной
двухосновной кислоты Кк — Kxvl Ky = К, уравнение (6) принимает вид:
#i=2#„ (8)
Для монопроизводных симметричной двухосновной кислоты,
например полуэфира, можно предположить, что этерификация
одной карбоксильной группы не влияет на ионизацию второй
кислотной группировки. Тогда! если Ка — константа диссоциации
полуэфира, то Ка = Kw и таким образом Кх = 2Ка. Например,
для фумаровой кислоты (трКк 3,02) и ее монометилового эфира
(рКк 3,32) различие трКк составляет 0,30 единицы (т. е. К1/Кв =
= 2); это различие является, следовательно, просто результатом
определения Кх и Ка и не отражает каких-либо структурных
эффектов.
Рассмотрим теперь гипотетическую кислоту, в которой
кислотные функции настолько удалены, что одна стадия ионизации не
-влияет на другую. В такой кислоте Кю = Ку и Кх = Кг, и
уравнение (7) принимает вид
Если эта кислота симметрична, тогда Кк = Кх и,
следовательно, К2 = KJ2; в комбинации с уравнением (8) получаем:
Кх — iK2. Очевидно, что константа диссоциации полуэфира Ка
для такой кислоты будет равна 2К%.
В действительности, однако, первая ионизация обычно
подавляет вторую ионизацию*. Это происходит главным образом
в результате действия электростатических эффектов (см. стр. 383).
Можно показать [2], что в таких случаях Кг > 4ЛГ2 и что
коэффициент 4 является предельным значением, когда влияние одной
кислотной функции на другую исчезает. Коэффициенты 4 и 2,
связывающие Кг, Кг и Кв, были впервые выведены Вегшидером
[381] на основании статистических соображений и часто называются
статистическими факторами; они показывают отношение
свободных энергий, входящих в энтропийный член. При проведении
структурных исследований, использующих значения р.йГк, должны
учитываться соответствующие поправки для этих факторов.
2. Измерения
Обычно константы диссоциации определяют методами потен-
циометрического и спектрофотометрического титрования. Кон-
дуктометрические измерения здесь не будут рассматриваться,
* Интересное исключение из этой закономерности описано Шварценба-
хом и Зульцбергером [325].

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
371
поскольку в последнее время они мало используются, хотя в
прошлом применялись часто (нельзя, однако, не упомянуть весьма
точную работу Ивса и сотр. [128]. Описание кондуктометриче-
ского метода определения констант диссоциации см. [329]).
Потенциометрические и спектрофотометрические методы
включают определение одного из компонентов, участвующих в
равновесии; активности (концентрации) других компонентов выводят,
исходя из стехиометрии реакции, а также из расчета констант
диссоциации по уравнению (2). Потенциометрические измерения
дают активности протонированных продуктов; уравнение (9)
является модификацией уравнения (2), иногда его называют
уравнением Гендерсона — Хассельбаха. Оно удобно при потенцио-
метрических определениях
рН=—тхщ— (9)
VH = vKs + lg——-±—- + lgynA±n~lgyA±n-i (10)
Уравнение (10) представляет собой уравнение (9), выраженное
в единицах концентрации и коэффициентов активности кислоты
и основания. Для точной работы необходимы поправки на ионную
силу либо путем расчета коэффициентов активности из
предельных уравнений Дебая — Хюккеля, либо путем определения
значений при разной ионной силе и экстраполирования к нулевой
ионной силе. Для разбавленных растворов эти поправки невелини
(обычно меньше 0,1 единицы р^Г), и когда значения трКк
сравниваются со значениями, определенными при той же концентрации,
то поправки имеют тенденцию к сокращению. Константа
диссоциации, полученная без поправок на ионную силу [т. е. по
уравнению (10) без последних двух членов], носит название
«кажущейся константы диссоциации» и часто обозначается К'к; тогда
~igK = ?к'к.
Хотя К^ (или piQ и не является истинной термодинамической
величиной, все же для интересующих нас целей она не менее
полезна, чем истинная термодинамическая константа Кк; при
этом существенно, что ее значительно легче определить. Далее
в этой главе мы не будем делать различий между термодинамике^
ской и кажущейся константами диссоциации. Большинство
приведенных в таблицах цифр, имеющих более одного знака после
запятой, относится к термодинамическим константам диссоциации;
тогда как большинство цифр с одним десятичным знаком, найден*
ных при использовании различных растворителей (но не чистой
воды), относятся к кажущимся значениям (p/Q. Вообще, когда
24

372 Гл- 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
мы имеем кислоту типа НА+ (например, ионы аммония), то
•рК'х больше, чем pjRTK; в случае же кислот типа НА (например,
карбоновые кислоты) p/i^ меньше, чем р/£к.
При структурных исследованиях потенциометрическое
титрование может быть выполнено с помощью простого устройства,
состоящего из бюретки, сосуда для титрования (например,
маленького стакана), стеклянного электрода и точного рН-метра. В
случае растворов с высоким значением рН должны быть приняты
меры для того, чтобы исключить влияние двуокиси углерода. Эти
меры сводятся к обычным предосторожностям, необходимым при
приготовлении щелочных растворов, и к продуванию через раствор
азота (не содержащего С02) в процессе измерений. При наличии
подобного оборудования могут быть получены
удовлетворительные результаты с количеством вещества до 5 мг; образец, как
правило, после измерения можно регенерировать.
Описана специальная аппаратура для автоматического
микротитрования (100 мкг — 1 мг) [195, 210, 273, 333]. В книге Филип-
пса [292] приведено описание различных автоматических
устройств для титрования, включая продажные титраторы, многие из
которых пригодны для определения р/£к.
Для кислот средней силы (pKs примерно 7 ± 2,5) значения
чрКх можно получить непосредственно, отмечая рН в точке
полунейтрализации. Из уравнения (10) следует, что в этой точке
р.йТк = рН. Для кислот со значением j>KK вне указанных пределов
необходимо вносить поправки на реакцию с растворителем.
Вопрос об определении рКх методом потенциометрического
титрования более подробно обсуждается в ряде работ [1,255, 282, 368а].
Для спектрофотометрического определения pjRTK наиболее
часто пользуются измерениями в ультрафиолетовой и видимой
областях спектра. Для этой цели применялись также спектры
комбинационного рассеяния [304] и спектры ЯМР [184—186].
В случае соединений, для которых кислота и сопряженное
основание имеют отчетливо различимые спектры, значения р.йТк могут
быть получены при измерении спектра соединения в растворе
с известным рН (например, в буфере), в котором кислота и
сопряженное основание присутствуют в достаточных концентрациях.
После определения спектров кислоты и сопряженного основания
легко могут быть вычислены их концентрации при данном рН,
а также значение р/£к из уравнения (9). Кроме того, можно также
снять спектры при нескольких значенжях рН и построить кривую
титрования, отложив вдоль одной из осей интенсивность
максимума поглощения кислоты или основания; по такой кривой можно
получить значение р/£к, как это было указано выше. Если
исследуемая кислота не имеет характеристического поглощения,
меняющегося в зависимости от рН, то можно воспользоваться индика-

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
373
тором. Спектрофотометрический метод применим для
концентраций вплоть до 1 • 10"4М.
Этот метод можно использовать для определения значений рКк
в более широком диапазоне, чем потенциометрический метод
(который ограничивается приблизительно значениями рКк от 2
до 12). С другой стороны, измерения рКх потенциометрический
титрованием обычно легче выполнимы, особенно в случае кислот,
не имеющих зависящих от рН максимумов поглощения.
Дополнительные сведения по спектрофотометрическому методу
определения рКк см. [51, 143]; различные методы определения констант
диссоциации были рассмотрены Беллом [32].
3. Влияние внешних факторов
Растворитель. Наиболее важной внешней переменной является
растворитель; изменение растворителя по существу означает
просто изменение равновесия. Это становится очевидным, если
вспомнить, что компоненты, участвующие в равновесии,
представляют собой сольватированные молекулы или ионы и протониро-
ванный растворитель.
Поскольку два компонента системы представляют собой ионы,
то вполне можно ожидать, что диэлектрическая проницаемость
растворителя будет оказывать значительное влияние на значение рК.
Например, если диссоциация кислоты дает в итоге увеличение
числа ионов, то диссоциация кислоты будет меньшей в
растворителе с низкой диэлектрической проницаемостью, чем в растворителе
с высокой диэлектрической проницаемостью. Для систем, в
которых число ионов не увеличивается, как это имеет место, например,
при ионизации аммониевых солей, влияние изменения
диэлектрической проницаемости растворителя будет выражено
значительно слабее. Для обсуждения этого вопроса см. данные табл. 6.1
и 6.2, а также сводки [60, 309].
Таблица 6.1
Значения рА"к для некоторых карбоновых кислот
в смеси этанол — вода при 25,0 °С [157]
Кислота
рК при содержании этанола (вес. %)
0,0
20,3
50,1
79,9
100
Муравьиная
Уксусная
Бензойная .
Салициловая
3,75
4,76
4,20
3.00
4,02
5,13
4,77
3,23
4,60
5,84
5,76
3,99
5,64
6,87
6,79
5,03
9,15
10,32
10,25
8,68

374
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица 6.2
Значения рА"Е для некоторых аминов и ионов анилиния
в смесях этанол—вода при 25,0 °С [158]
Амин *
Анилин
га-Толуидин
Метиламин
Диметиламин
Триметиламин
Диметиланилин
рК при содержании этанола (вес. %)
0,0
4,636
5,098
10,70
10,58
9,79
5,01
20,0
4,416
4,928
10,41
10,26
9,45
4,75
50,0
3,921
4,430
9,80
9,61
8,69
3,81
80,0
3,750
4,316
100,0
5,70
6,24
* В этой и других таблицах указаны названия аминов; однако следует иметь
в виду, что речь идет о сопряженных основаниях, а не об истинных кислотах.
Способность растворителя к образованию сильных водородных
связей с кислотой или основанием также оказывает значительное
влияние на константу диссоциации (см. обсуждение вопроса о роли
сольватации, стр. 391).
Свойства растворителя могут обусловливать изменение
кажущейся константы диссоциации (р.К^) вследствие изменения ионной
силы. Как указывалось выше, эти изменения учитываются при
определении термодинамических констант. Однако растворитель
не оказывает сильного влияния на величину р.йТк и для величин,
полученных для сходных соединений при аналогичных
концентрациях, поправки на ионную силу невелики.
Температура. Как и любое другое равновесие, диссоциация
кислоты зависит от температуры. Для большинства соединений
изменение температуры на несколько градусов оказывает лишь
небольшое влияние на величину р.йТЕ. Например, для уксусной
кислоты в 50%-ной смеси вода — глицерин наибольшая разница
в интервале 90° С составляет 0,14 единицы j>K [172]. Даже для
аминов, диссоциация которых сильнее изменяется с температурой
[127], колебания (во всяком случае при небольших изменениях
температуры) не столь существенны. Для рассматриваемых в этой
главе проблем имеют значение в основном более значительные
различия уК (см., однако, обсуждение термодинамических
функций, стр. 381). Измерения при разных температурах могут быть
использованы для вычисления изменений энтальпии и энтропии;
более подробно этот вопрос рассмотрен Робинсоном и Стоксом
[382] с привлечением большого табличного материала.

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
375
4. Значения р.ЙГк различных функциональных групп
и их изменение в зависимости от структуры
Большинство упомянутых в этом разделе функциональных
групп содержится в природных продуктах или в продуктах их
деградации. Далее подробно обсуждаются только те группы, р.ЙГ
которых находятся в легко измеряемых пределах (в растворителях,
содержащих воду). Особое внимание уделяется изменениям р.ЙГк
этих групп, которые обусловлены индукционным, резонансным
и электростатическим эффектами, а также влиянием
затрудняющих резонанс стерических препятствий, стерического
экранирования сольватации и внутримолекулярных водородных связей.
Первые из этих факторов хорошо известны и неоднократно
учитывались при интерпретации констант диссоциации. Что же
касается двух последних, то они настолько выделяются по
своему действию, что имеет смысл рассмотреть их в первую
очередь.
Поскольку измерения трКк проводятся обычно в растворителях
с высокой диэлектрической проницаемостью и сильной
тенденцией к образованию водородных связей, то степень сольватации
отдельных компонентов, участвующих в равновесии, будет
оказывать большое влияние на свободную энергию этих компонентов и,
следовательно, на значения фКк. Таким образом, для молекулы,
содержащей функциональную группу, свободная энергия которой
уменьшается при сольватации, присутствие объемистого
заместителя, затрудняющего сольватацию этой функциональной группы,
вызовет увеличение свободной энергии по сравнению с другой
аналогично построенной молекулой (за исключением тех
молекул, которые не содержат объемистых заместителей). Хотя
этот эффект значителен в случае заряженных групп (из
которых в каждом кислотно-основном равновесии по меньшей мере
одна не является протоном), другие группы, особенно
способные к образованию водородной связи, также подвержены его
влиянию.
Влияние внутримолекулярной водородной связи на значения
р.ЙГк аналогично эффекту сольватации. В зависимости от
используемых систем растворителей образование внутримолекулярной
водородной связи должно конкурировать с образованием
водородной связи с растворителем. Поэтому молекулы, которые
обнаруживают внутримолекулярную водородную связь в неполярных рас
ворителях или в твердом состоянии, могут не показывать этой
связи в водном или спиртовом растворе и, таким образом, могут
давать значения трК, не указывающие на наличие данного эффекта.
Внутримолекулярная водородная связь в некоторых случаях

376 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
значительна, особенно когда участвующие в реакции
функциональные группы остаются сближенными или когда водородная связь
приводит к образованию шестичленного кольца.
Карбоновые кислоты. В табл. 6.3 приведен * ряд карбоновых
кислот в порядке уменьшения силы их кислотности. Эти кислоты
выбраны таким образом, чтобы можно было показать влияние
наиболее обычных заместителей и порядок изменения рК в ряду
карбоновых кислот. Данные, представленные в этой и других
таблицах, если это не отмечено особо, относятся к водным
растворам. Значения рКж гомологов уксусной кислоты приведены
в табл. 6.5, поликарбоновых кислот — в табл. 6.6.
Из всех приведенных кислот наиболее сильной является три-
фторуксусная рКх —0,26 (см. табл. 6.3 и примечание к ней),
высокая сила кислотности которой приписывается сильному электроно-
оттягивающему индукционному эффекту трифторметильной
группы. Эта группа, оттягивая электроны от частично положительно
заряженного карбоксильного углерода, повышает силу кислоты
и в то же время, оттягивая электроны от карбоксильного аниона,
уменьшает силу сопряженного основания. Таким образом,
индукционные эффекты в карбоновой кислоте и в сопряженном
основании усиливают друг друга. Качественно аналогичный эффект
наблюдается для кислот, несущих другие электроноакцепторные
заместители. Влияние включения между карбоксилом и группой,
обусловливающей индукционный эффект, атомов углерода
(например, метиленовых групп) иллюстрируется следующим рядом:
H3NCH2COOH (ион глициния), р#к 2,35; H3NCH2CH2COOHr
р#к 3,55; HsNCHjjCHaCHaCOOH, p#K 4,03 (см. табл. 6.3).
В противоположность аминам и спиртам (см. стр. 385 и 403)
прямое замещение фенильной группой оказывает лишь
незначительное влияние на кислотность. Бензойная кислота (рКк 4,20)
более сильная, чем уксусная (рКк 4,76) или циклогексанкарбоно-
вая (трКк 4,90); но слабее, чем муравьиная кислота (рКк 3,77).
Винильная группа оказывает аналогичное влияние (для
акриловой кислоты j>Ks 4,25). Тройная связь, однако, значительно
увеличивает кислотность (для тетроловой кислоты pKs 2,65).
Было высказано предположение [194], что резонансный эффект
должен стабилизовать кислоту сильнее, чем сопряженное
основание, в результате чего сила кислоты должна понижаться. С другой
стороны, электронооттягивающий индукционный эффект
ненасыщенного углерода (вследствие большей электроотрицательности
* Другие значения рКх см. [59, 84, 309, 333а]; значения р./Гк для
большого числа кислот приводятся в сводках [40а, 408], а также в справочнике
Ландольта — Бернштейна и [196].

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
377
5р2-гибридов по сравнению с 5р3-гибридами [269]) должен
противодействовать резонансному эффекту. Если действуют только эти
эффекты, они, по-видимому, более или менее уравновешивают
друг друга, хотя индукционный эффект, вероятно, проявляется
несколько сильнее. Так, например, орто-замещенные бензойные
кислоты в водном растворе все, включая о-алкильные
соединения, — более сильные кислоты, чем сама бензойная кислота.
Можно было бы ожидать, что объемистый орто-заместитель
сделает невозможной для карбоксильной или карбоксилатной
групп копланарность с бензольным кольцом и, следовательно,
резонанс с кольцом в таких производных будет уменьшен
или станет невозможным. Если, как предполагает Инголд,
резонансный эффект (в бензойной кислоте) стабилизует кислоту в
большей степени, чем ее анион, то устранение резонансного эффекта
и дестабилизует кислоту в большей степени, что должно приводить
в итоге к повышению кислотности. В соответствии со сказанным
были найдены следующие значения уК'х (при одних и тех же
условиях) [330]:
Бензойная кислота 4,19
л*-трет-Бутилбензойная кислота . . . 4,28
ra-mpem-Бутилбензойная кислота . . . 4,38
o-mpem-Бутилбензойная кислота . . . 3,46
Эта интерпретация была использована также для объяснения
того факта, что г^ыс-замещенные акриловые кислоты являются
обычно более сильными, чем соответствующие ?п/>аис-соединения;
так, например, г^ыс-коричная кислота имеет р.йТк 3,88, транс-
коричная кислота р.йТк 4,44 [84].
В силу того что карбоксильная группа присоединена к
остальной части молекулы только одной связью, эта группа обычно
достаточно открыта для того, чтобы соседние заместители
значительно не затрудняли сольватацию. Как отмечалось выше, при
пространственном экранировании сольватации можно ожидать
большего увеличения энергии заряженных частиц, чем
незаряженных, и, следовательно, для стерически затрудненной
карбоксильной группы можно ожидать более высокого значения р/£к, чем
для аналогичной незатрудненной карбоксильной группы.
Высокое значение р.йТк ряда сильно замещенных уксусных кислот
было приписано именно этому эффекту [168]. Так, например, для
метил-?п/>еяг-бутилнеопентилуксусной кислоты ])КК 7,0, для ди-
метил-?п/>еяг-бутилуксусной кислоты piiTK 6,7, в то время как для
уксусной кислоты при тех же условиях (50%-ный водный метанол,
40° С) р.ЙГк 5,6. Основанное на стерических факторах
эмпирическое соотношение для предсказания уК замещенных циклогек-
санкарбоновых кислот bJj80%-hom метилцеллозольве было

Таблица 6.3 У
оо
Значения рКк монокарбоновых кислот
(В скобках приведены p/fK вторых констант диссоциации, обычно для соответствующих аммониевых ионов)
Кислота
р*.
Литература
Кислота
PK„
Литература
Трифторуксусная *
Гептафтормасляная
Трихлоруксусная
2,4,6-Тринитробензойная . .
Трибромуксусная
Пиколиновая
2,6-Динитробензойная ....
Дифторуксусная
Дихлоруксусная
2,4-Динитробензойная ....
2,5-Динитробензойная ....
Нитроуксусная
Оксипролин
Изоникотиновая (катисн) . .
2,3-Динитробензойная . . .
Пролин (катион)
]Ч,К-Диметилглицин (катион)
З-Метоксиаланин (катион) . .
Тригонелловая
Никотиновая
Треонин (катион)
Оксаминовая
Саркозин
о-Нитробензойная
Серии (катион)
а,р-Дибромпропионовая . . .
-0,26
0,23
-0,04
0,65
0,65
0,66
1,01 (5,32)
1,14
1,24
1,29
1,43
1,62
1,68
1,82 (9,66)
1,84(4,86)
1,85
1,95 (10,64)
2,03
2,04 (9,18)
2,04
2,07 (4,81)
2,09 (9,10)
2,1
2,16 (10,20)
2,17
2,19(9,21)
2,20
185
177
186
59
87
59
154
87
59
59
87
87
286а
342
154
87
342
204
216а.
154
154
342
196
80, 204
90
342
196
ж-Аминобензойная
Феноксиуксусная
Иодуксусная
о-Фторбензойная
Миндальная ,
га-Нитробензойная . . . .
2,4,6-Триметилбензойная .
.и-Нитробензойная . . . .
o-mpem-Бутилбензойная . .
Р-Аланин (катион) . . . .
2,4,6-Триметоксибензойная
Малоновая (полуамид) . .
Антрацен-9-карбоновая . .
Ацетилглицин
Антрацен-1-карбоновая . .
Нафталин-1-карбоновая . .
Метоксиуксусная
Муравьиная
.и-Хлорбензойная
Гликолевая
Молочная
ijMC-Коричная
о-Толуиловая
Дифенилуксусная
га-Хлорбензойная
Р-Цианпропионовая . . . .
■у-Аминомасляная (катион)
3,12
3,17
3,17
3.27
3,41
3,43
3,44
3,49
3,54
3,55 (10,24)
3,58
3,64
3,65
3,67
3,69
3,70
3,75
3,75
3,83
3,83
3,86
3,88
3,91
3,94
3,98
3 99
4,03 (10,56)
248
174
128
88
17
88
85
88
85
250а
317
201
240
217
240
85
2Ш
171
94
275
276
89
90
92
94
197
215а.

Феншгаропиоловая 2,23
2-Окси-4-нитробензойная .... 2,23
2-Окси-6-нитробензойная .... 2,24
Нитратоуксусная 2,26
Валин (катион) 2,29 (9,72)
а-Аланин (катион) 2,35 (9,87)
Глицин (катион) 2,35 (9,78)
Метилсульфонилуксусная .... 2,36
2-Циан-2-циклогексилуксусная . . 2,37
а-Нитратопропионовая 2,39
Фенилсульфонилуксусная .... 2,44
Циануксусная 2,47
Пировиноградная 2,49
2-Кетогулоновая 2,54
Фторуксусная 2,58
2-Окси-6-хлорбензойная 2,63
2-Бутиновая (тетроловая) .... 2,65
Бензолсульфатоуксусная .... 2,66
З-Оксинафталин-2-карбоновая . . 2,71
2,4-Дихлорбензойная 2,76
3,4-Динитробензойная 2,82
3,5-Динитробензойная 2,82
о-Бромбензойная 2,85
о-Иодбензойная 2,86
Хлоруксусная 2,86
Бромуксусная 2,90
о-Хлорбензойная 2,94
Глицил-аспарагин 2,94
Салициловая 3,00
в 80%-ном МЦЗ 4,67
га-Хлорфеноксиуксусная .... 3,10
* Более низкое значение pifK трифторуксусной кислоты
из измерений электронроводности-
m*&*w&3?**ii/tf?spp
Сульфоуксусная
га-Нитрокоричная
.и-Оксибензойная
.и-Метоксибензойная
о-Метоксибензойная
Нафталин-2-карбоновая
Антрацен-2-карбоновая
Бензойная
а-Нафтилуксусная
р-Нафтилуксусная
Акриловая
.и-Толуиловая
Фенилуксусная
га-Толуиловая
транс-Коричная
га-Метоксибензойная '
Р-Сульфопропионовая
га-Оксибензойная
Р-Фенилпропионовая
Диэтилуксусная '.
Уксусная
Циклобутанкарбоновая
н-Масляная
Циклопропанкарбоновая . . . .
Циклогексанкарбоновая
Циклогептанкарбоновая
Циклопентанкарбоновая . . . .
4-Цианбицикло[2,2,2]октан-1-кар-
боновая (в 50%-ном этаноле)
Бицикло[2,2,2]октан-1-карбоновая
(в 50%-ном этаноле)
4,07
4,05
4,08
4,09
4,09
4,16
4,18
4,20
4,24
4,26
4,26
4,27
4,31
4,37
4,44
4,47
4,52
4,53
4,66
4,73
4,76
4,79
4,82
4,83
4,90
4,92
4,99
5.90
6,75
93
90
85
240
; ср. 309
86
86
142
88
92
88
89
93
16
52
89
125
170
214
173
214
86
196
214
306
306
IHO методом ядерного магнитного резонанса, более высокое найдено

380
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица 6.4
Стерическое экранирование сольватации карбоновых кислот
Оцениваемая кислота
Метилнеопентилуксус-
ная
Метил-трет-бутилук-
сусная
Диметилнеопентилуксус-
ная
Диметил-третга-бутил-
уксусная
Метил-трет-бутилнео-
пентилуксусная
^ис-4-трет-БутилЦикло-
гексанкарбоновая
транс-3-трет-Еутил-
циклогексанкарбоно-
вая
Пимаровая Ша
Изопимаровая П1б
Дез оксиподокарпо-
вая II
Кислота 1а или 16 из
атизина
РКк
6,1
6,2
6,5
6,7
7,0
8,23
7,91
7,96
7,1
7,8
8,2
9,6
Кислота сравнения
Уксусная
#
Циклогексанкар-
боновая
транс-4-трет-
Бутилкарбоновая
цис-Ъ-трет-
Бутилцикло-
гексанкарбоновая
Уксусная *
РКк
5,6
7,82
7,43
7,79
7,43
7,44
6,29
Растворитель
50%-ный МеОН
66%-ный ДМФ
80%-ный МЦЗ
66%-ный ДМФ
80%-ный МЦЗ
80%-ный МЦЗ
75%-ный ЕЮН
75%-ный ЕЮН
75%-ный ЕЮН
75%-ный ЕЮН
73%-ный ЕЮН
(по объему)


тература
168
168
168
168
168
360
369
360
369
369
117
117
116
117
157
* Ближайшее, доступное для определения стандартное вещество.
СО ОН
ноос
ноос
"'^^
Та
16
ноос
^
,н
соон
III6

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
381
выведено Симоном и сотр. [346а]. В табл. 6.4 приведены значения
j>Kx этих и ряда других карбоновых кислот, у которых стерические
затруднения, по-видимому, оказывают влияние на сольватацию.
Карбоновая кислота с рКк 9,6 (в 75%-ном водном этаноле)
была получена деградацией дитерпенового алкалоида атизина.
Хотя строение этого соединения пока еще не доказано, обе
возможные структуры 1а [117] и 16 [116] показывают наличие
значительных стерических препятствий вблизи карбоксильной
группы. Система дезоксиподокарповой кислоты II, родственная
в какой-то мере структуре 1а, имеет pi£K 8,2 (в 75%-ном водном
этаноле) [116]; это позволяет предполагать, что формула 16,
в которой пространственное экранирование карбоксильной группы
более значительно, чем в 1а, лучше объясняет наблюдаемое
значение рКх кислоты, получаемой из атизина.
Термодинамические функции, характеризующие диссоциацию
ряда простых алифатических карбоновых кислот, приведены
в табл. 6.5. Наиболее разительной особенностью этих данных
является, вероятно, величина изменения энтропии AS°,
сопровождающая диссоциацию. Для всех приведенных кислот
энтропийный член Т AS° намного выше, чем изменение энтальпии АН°.
Таблица 6.5
Термодинамические функции, характеризующие диссоциацию
карбоновых кислот в водном растворе при 25,00 °С [125]
Кислота
Муравьиная
Уксусная
Пропионовая
Изомасляная
Изовалериановая
Триметилуксусная ....
Диэтилуксусная
Р*к
3,752 *
4,756
4,875
4.818
4.843
4*857
4,849
4,781
5,032
4,736
кал/моль
5118,6
6487.9
6650,3
6573,7
6605,7
6625,4
6613,9
6521,2
6864,6
6458,7
ДЯ°,
кал/моль
—41
—105
—230
—716
—720
—699
—799
-1219
—724
—2030
AS",
кал/град моль
—17,3
—22,1
—23,0
-24.4
-24,5
—24,5
-24.8
—25,9
—25.4
—28,4
* Вычислено из значения свободной энергии [125].
Определенный интерес представляет также приблизительно
линейное соотношение (исключая муравьиную кислоту) между АН"
и AS°, особенно в случае кислот общей формулы R—СН2СООН,
где В. = алкильная группа (обсуждение линейной зависимости
между энтальпией и энтропией и значения классических
термодинамических функций в органических реакциях см. Леффлер
[241]). Поскольку изменение энтальпии кажется более или менее
непосредственно связанным с изменениями энтропии, возникает
вопрос, не лучше ли для корреляции структурных эффектов

382
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
сравнивать энтальпии, а не рКк (т. е. AF°). Белл утверждает, что
сравнение рКк «вероятно, в какой-то мере лучше» [31]. Вопрос,
однако, заключается не в практическом значении такой замены,
так как для кислотно-основных равновесий доступно лишь
незначительное число данных по энтальпии. Важно указать, что
изменения свободной энергии и энтальпии могут быть только
приблизительно скоррелированы со структурой, так как включают
факторы, зависящие от температуры. Точность корреляции
определяется тем, можно ли пренебречь зависящими от температуры
факторами вследствие их незначительности или не учитывать их
вследствие их одинаковости. Короче говоря, пригодность информации,
полученной от измерений трК, зависит от того, насколько близки
сравниваемые аналоги.
^ Поскольку в известной зависимости
AF° = AHa— Г AS'
изменение энтропии умножается на температуру, константы
диссоциации при заметной величине &.S° могут быть подвержены значи
тельным изменениям с изменением температуры; следовательно,
сравнения величин рКк, сделанные при одной температуре, могут
оказаться непригодными при другой. Например, выше 16° С
уксусная кислота сильнее, чем изовалериановая кислота, но ниже этой
температуры имеет место обратное соотношение. Среди кислот,
приведенных в табл. 6.5, можно найти шесть других примеров
обращения относительной силы кислотности в температурном интервале
от —34 до 90° С [125]. При сравнении величин рКк следует,
очевидно, тщательно выбирать модельные соединения и осторожно
интерпретировать небольшие различия в величине рКк.
Если соединение способно образовывать особо прочные
внутримолекулярные водородные связи, то это отразится на
значениях рКк. Классическим примером является салициловая кислота,
которая отчетливо более кислая (рКк 2,98), чем ж-оксибен-
зойная (рКк 4,08), и-оксибензойная (рКк 4,58) или о-метокси-
бензойная (рКк 4,04) кислоты. Это различие приписывается
стабилизации аниона IV [50]. Более поразительным примером может
служить 2,6-диоксибензойная кислота, которая имеет рКк 1,3
[14]; анион этой кислоты представлен формулой V. Напротив,
0 0 ОО
^/ ••. .•■ ^/ ••.
С Н Н С Н
[I I I I
о о I о
/>\/ X/^Y
\/ V
I V

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
383
для 3,4-диоксибензойной кислоты рКк 4,47. Внутримолекулярные
водородные связи имеют также существенное значение в случае
дикарбоновых кислот (см. ниже).
Константы диссоциации дикарбоновых кислот были
подвергнуты подробному исследованию и анализу, поскольку на их
примере рассматривался вопрос об электростатических влияниях,
а также общие проблемы, относящиеся к двухосновным кислотам.
Им будет посвящено несколько следующих разделов.
Исходя из предположения, согласно которому отклонение
соотношения первой и второй констант ионизации от
статистического фактора (см. стр. 370) обусловлено электрическим
отталкиванием между двумя функциональными группами, Бьеррум [40]
вывел выражение, связывающее отношение Кг/Кг с расстоянием
между зарядами. Модификации и развитие этого подхода были
предложены Ганом и Инголдом [137], а также Кирквудом и Вест-
хаймером [218] и подтверждены сравнением полученных данных
с найденными из геометрии молекул расстояниями между
группами. Было высказано предположение [193, 253], что
внутримолекулярная водородная связь в моноанионе должна
способствовать его стабилизации, увеличивая таким образом Кг и уменьшая
К2 и, следовательно, значительно увеличивая отношение KJK2.
Вестхаймер и Бенфи [386] указывают, что степень стабилизации
моноаниона внутримолекулярной водородной связью может быть
определена путем сравнения Кг с константой диссоциации
полуэфира Кэ (в котором нет условий для образования
внутримолекулярной водородной связи). Исходя из этого, авторы пришли к
выводу, что водородная связь может объяснить только небольшую
часть наблюдаемых отношений Кг/К2 для малеиновой, тетраме-
тилянтарной и диметилмалоновой кислот. Позднее Эберсон [114]
определил значения рКх, рК2 и рКэ для ряда замещенных
янтарных кислот в 50%-ном водном этаноле. Используя метод Кирк-
вуда — Вестхаймера и принимая, что карбоксильные группы
и анионы находятся в скошенной конформации, а также
используя максимальное значение рК из уравнения Вестхаймера —
Бенфи, Эберсон получил значения kpK, соответствующие
наблюдаемым на опыте. Наиболее поразительные различия рК были
обнаружены у рацемической а, а'-ди-лгре/тг-бутилянтарной
кислоты: рКг 3,58, рК2 13,12 и рКэ (рК полуэфира) 7,44 (в 50%-
ном водном этаноле). Куксон и Тревет [74] сообщили, что дикарбо-
новая кислота VI из дитерпенового алкалоида дельфелина
титруется (в пределах экспериментальных возможностей) как
одноосновная кислота, рКк 3,75 (в 50%-ном водном этаноле).
Результаты расчетов, выполненных с учетом электростатических сил
и водородных связей, находятся в соответствии с наблюдаемыми
значениями рКк. Однако возможность образования циклических

Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Значения рКк поликарбоновых кислот
Таблица 6.6
кислота
pKi, рК, и т. д.
Литература
Щавелевая
Меллитовая
Ацетилендикарбоновая
Бензолпентакарбоновая
Циклопропан-1,1-дикарбоновая . .
Малеиновая
Аспарагиновая (катион)
Дипропилмалоновая
Глутаминовая
ifwc-Кароновая
Тартроновая
Щавелевоуксусная
Малоновая
Фталевая
Фумаровая
Лимонная
1,1-Циклобутандикарбоновая ....
1,1-Циклопентандикарбоновая . . .
1,1-ц ис-Циклопропандикарбоновая
1,1-Циклогександикарбоновая . . .
Изофталевая
Тетраметилянтарная
Терефталевая
1,2-гора«с-Циклопропандикарбоновая
траис-Кароновая
1,2-траис-Циклопентандикарбоновая
1,3-г*ис-Циклогександикарбоновая .
1, i-транс-Цшк логександикарбоновая
i ,2-горакс-Циклогександикарбоновая
Янтарная
<,3-^ис-Циклопентандикарбоновая .
1,3-траио-Циклогексанкарбоновая .
1,2-г*ис-Циклогександикарбоновая
Глутаровая
1,2 ifKC-Циклопентандикарбоновая .
1,3-траис-Циклопентандикарбоновая
Адипиновая
1,4-^ис-Циклогександикарбоновая
Пимелиновая
Азелаиновая
1,27; 4,27
1,40; 2,19; 3,31;
4,78; 5,89; 6,96
1,73; 4,40
1,80; 2,73; 3,97;
5,25; 6,46
1,82; 7,43
192; 6,23
1,99; 3,90 (10,00)
2,19; 7,69
2,30; 4,51 (9,95)
2,34; 8,31
2,37; 4,74
2,56; 4,37
2,86; 5,70
2,95;
3,02;
5,41
4,38
3,13; 4,76; 6,40
3,13
3,23
3.33:
3,45
3,46
3,50:
3,51
3,65
3,82
3,89
4,10
4,18
4,18
4,21
4,23
4,31
4,34
4,34
4,37
440
4,41
4,44:
4,48
4,55
5,88
6,08
6,47
6,11
4,46
7,28
4,82
5,13
5,32
5,91
5,46
5,42
5,93
5,64
5,53
5,73
6,76
5,27
6,51
5,45
5,28
5,79
5,31
5,33
79
250
10а
250
140
141
341
309, 319
247
206
288
287
164а, 202
165
141
25
140
140
379
140
250
137
250
379
206
379
229
229
229
294
379
229
229
136
379
379
136
229
136
136

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
385
структур, из которых структура VII представляет крайний
случай, при этом, по-видимому, не рассматривалась; имеющиеся же
данные не исключают возможности образования таких структур.
,ОМе
Значения рКк ряда поликарбоновых кислот представлены
и табл. 6.6.
Амины. При беглом рассмотрении данных, приведенных
в табл. 6.7, легко видеть, что амины могут весьма сильно
различаться по основности. Например, значения трКк для алкиламинов
составляют приблизительно 11, в то время как пикрамид (2,4,6-
тринитроанилин) использовался Гамметом [166] в качестве
индикатора в концентрированной серной кислоте и ему было приписано
значение рКк, равное —9,3 в этом растворителе. Хотя сравнение
данных, полученных в разных растворителях, может быть сделано
лишь с оговорками, однако нет сомнения в том, что пикрамид
значительно более слабое основание, чем, скажем, метиламин.
Индукционные эффекты в аминах качественно аналогичны
сходным эффектам в карбоновых кислотах, как этого можно было бы
ожидать на основании общих представлений, согласно которым
электроноакцепторная группа благоприятствует отдаче протона,
а электронодонорная группа способствует его присоединению.
Этиламин, 2,2,2-трифторэтиламин и аминоацетонитрил имеют
значения р.Кж соответственно 10,63; 5,7 и 5,3 (см. табл. 6.7).
Опубликованные данные [295] по синтезу 2,2-диметилхинукли-
дона-6 VIII и определение его pi£K позволяют проиллюстрировать
сильный электроноакцепторный индукционный эффект
карбонильной группы. В этом случае обычный резонанс, характерный для
амидной группы, запрещен стереохимией молекулы. Значение pKs
для соединения VIII равно 5,3; соответственно для хинуклидина IX
оно составляет 10,65 [300].
О N
МП
N
IX
25 Заказ 407.

Значения рКх аминов *
Таблица 6.
Соединение
РЯ

Литература
Соединение
Р*
Гуанидин
2,7-Диметил-3,6-диазоциклогептадиен-1,6
Амидин
1-Этиламино-3-этилимино-5,5-Диметил-
циклогексен-1
Соединение X
1-Амино-3-имино-2,4-диметилциклобу-
тен-1
1-Этиламино-5-этилиминопентадиен-1,3
Триметиленимин
1.2,2,4,4-Пентаметилпиперидин . . . .
Пирролидин
Пиперидин
в 80%-ном МЦЗ
Гексаметиленимин (в 80%-ном МЦЗ) .
Гептаметиленимин (в 80%-ном МЦЗ) .
Дигексиламин
Диэтиламин
Гексаметилендиамин
Хинуклидин
Диметиламин
13,6
13,4
12,41
12,13
12,1
— 12
11,90
11,29
11,25
11,27
11,22
11,12
9,99
10,00
9,77
11,01
10,93
10,93; 9,83
10,95
10,65
10,78
163
323
323
323
62
400
323
328
162
328
328
24
311
311
311
183
122,309
126
155,156
300
127
Трибутиламин
Дианилдимедон
Р-Фенилэтиламин
Триметиламин
Глицин
N-Аллилпиперидин
Бензилметиламин
Этаноламин
Аллиламин
Бензиламин
Диаллиламин
Аммиак
4-Аминопиридин
Трифенилгуанидин
в 80%-ном МЦЗ
Соединение XII
Диэтаноламин
Диаллилметиламин
Аллилдиметиламин
2,2-Диметилэтиленимин
1-Фениламино-5-фенили минопентадиен-1,3
Морфолин
9,93
9,89
9,83
9,80
9,7В
9,68
9,58
9,50
9,49
9,37
9,29
9,25
9,17
9,10
7,69
8,99
8,88
8,79
8,72
8,64
8,52
8,36
Я

is5 Фенилгуанидин ....
* Триэтиламин
Гептиламин
Октиламин
Нониламин
Гексиламин
Этиламин
Пентиламин
Метиламин
Семпервирин XI ...
Бутиламин
Пропиламин
Диизобутиламин . . .
N-Метилпирролидин .
Изобутиламин ....
N-Метилтриметиленимин
N-Этилпиперидин . . . .
Метилдиэтиламин . . . .
Неопентиламин
у-Фенилпропиламин , ,
сижж-Дифенилгуанидин
(в 80%-ном МЦЗ)
N-Метилпиперидин . . .
Диметилэтиламин . . . ,
* Дополнительные значения рКк для аминов
соединений см. также [5, 6, 281, 291].
82
124:
183
183
183
183
122,309
183
127
401
122,309
122 309
161
328
183
328
163
169
346
68
163
332
328
169
1-Диметиламинобутин-З . . .
Триаллиламин
2-Этилэтиленимин
Дифенилацетамидин ....
Гидразин
Этиленимин
N-Метилэтиленимин ....
Триэтаноламин
Эфир глицина
N-Этилморфолин
Р-Аминопропионитрил . . .
N-Метилморфолин
Дианилацетилацетон ....
N.N-Диэтил-о-толуидин . . .
1Ч,К-Диэтил-7г-толуидин . . .
N-Аллилморфолин
Пропаргилдиметиламнн . . .
Р-Диметиламинопропионитрил
N-mpem-Бутиланилин ....
1Ч,1Ч-Диэтиланилин
и-Фенилендиамин
К-Этил-М-метиланилин . . .
Гидроксиламин
N-Метилгидроксиламин . . .
8,33
8,31
8,31
8,30
8,11
8,04
8,01
7,85
7,77
7,75
7,70
7,7
7,41
7,2
7,18
7,09
7,05
7,05
7,0
6,95
6,56
08; 3,29
5,98
5,97
5,96
- ^.^jEssgg^s;
67
144
280
323
309,318
328
280
328
из
274
159
345
159
323
163
163
159
67
345
375
163
228,230
163
39
39
атся в сводках, указанных в сноске на стр. 376; для гетероциклических со

Соединение
1-Окси-2,2,3-триметилпирролидин
2,2,2-Трифторэтиламин
Акридин
N-Циклогексиланилин
Бензимидазол
и-Аминофенол
Аминоацетонитрил
и-Метоксианилин
Пиридин
N,N-Диметилгидроксиламин . .
Изохинолин
и-Толуидин
К.К-Диметиланилин
Хинолин
Гексаметилентетрамин
.ю-Фенилендиамин
N-Метиланилин
0,1Ч-Диметилгидроксиламин . . .
о-Аминофенол
л»-Толуидин
о-Метилгидроксиламин
Анилин
в 50%-ном этаноле
и-Фторанилин
о-Фенилендиамин
о-Толуидин
Продолжение табл. 6.7 §£

Литература
Соединение
Р*.

Литература
45
178
6
375
6
228
345
163
6
39
225
213
163
6
224
228,230
163
39
228
213
39
213
370
213
228,230
213
Диметиламиноацетонитрил . .
.ю-Аминофенол
2-Нафтиламин
и-Хлоранилин
1-Нафтиламин
О, N, N-Триметилгидроксиламип
л«-Фторанилин
.ю-Хлоранилин
Основание Трегерса XIII . .
о-Фторанилин
л»-Метилсульфониланилин . . .
о-Хлоранилин
Тиазол
,м.-Нитроанилин
Пиридазин
и-Метилсульфониланилин . . .
Пиримидин
Диэтилцианамид
Цианамид
и-Нитроанилин
Дифениламин
Пиразин
Ацетамид
Трифениламин
Пиррол
о-Нитроанилин , ,
4,2
4,17
4,11
3,99
3,92
3,65
3,39
3 34
3,21
2,96
2,68
2,64
2,53
2,47
2,33
1,48
1,30
1,2
1,1
1,00
0,85
0,6
0,11
<0
-0,27
-0,26
345
228
163
28
163
39
213
213
383
34
47
213
6
213
6
47
6
345
345
213
163
6
192
163
272
213

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
389
X XI XII XIII
Различие в основности между анилинами (алкильные
производные, трКк ~ 4—5) и алкиламинами (р#к ~ 9—11) является
одним из классических примеров влияния резонанса на
равновесие диссоциации [284]. Формулы XIV отвечают двум из четырех
основных канонических структур 1Ч,1\[-диметиланилина. Влияние
резонанса заключается в стабилизации свободного основания
без стабилизации сопряженной кислоты. Мы видели, однако, что
при диссоциации карбоновых кислот фенильная группа обладает
электроноакцепторными свойствами. Поскольку этот эффект
приводит к уменьшению рКк, возникает вопрос относительно того,
какая часть снижения рКк, наблюдаемая для анилинов, по
сравнению с их насыщенными аналогами, связана с резонансом и какая
часть с индукционным эффектом. Решение, являющееся по меньшей
мере хорошим приближением, было дано Уэпстером [382]. На
основании физических и химических измерений Уэпстер пришел
к выводу, что в бензхинуклидине XV нет существенного
резонансного взаимодействия между бензольным кольцом и парой
свободных электроновазота.
XIV XV
Величина $КК бензхинуклидина должна, следовательно,
отражать индукционный эффект бензольного кольца без резонанса
с участием свободной электронной пары азота. Из приведенных
в табл. 6.7 значений трКк 10,65 для хинуклидина IX [300], 7,79
для бензхинуклидина XV [382] и 5,06 для ]\[,1\[-диметиланилина
XIV следует, что около половины наблюдаемого различия в
значениях трКк между анилинами и алкиламинами вызвано
индукционным эффектом, половина — резонансным эффектом.
Уэпстер подробно исследовал вопрос о факторах, влияющих
на трК орто-замещенных производных анилина [65, 384]. Здесь

399
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
можно лишь вкратце сообщить о результатах этой работы;
цитированные статьи содержат экспериментальные данные и выводы
из них, а также изложение альтернативных гипотез. Для
исследования были выбраны анилин, N-метиланилин, N,N-flmie:ran-
анилин и производные этих соединений, имеющие в орто-положе-
ниях одну или две алкильные группы (метильные, этильные,
изопропильные и mpem-бутильные). Данные, полученные при
исследовании ультрафиолетовых спектров, молекулярной
рефракции и относительных скоростей гидролиза га-этоксикарбонильных
производных, позволили прийти к следующим выводам: а) во
всех простых производных анилина и N-метиланилина с одной
алкильнои группой в орто-положении не наблюдается стериче-
ского ингибирования резонанса, независимо от характера
алкильнои группы; б) у производных N-метиланилина с двумя о-алкиль-
ными группами и производных ]\[,]Ч-диметиланилина, по крайней
мере, с одной алкильнои группой в орто-положении имеет место
стерическое ингибирование резонанса, степень которого зависит
от эффективного объема алкильнои группы. Такой анализ был
использован затем для определения факторов, от которых зависит
основность этих соединений; данные, приведенные в табл. 6.8,
выбраны из обширного материала Уэпстера. Предполагается,
что в этих случаях действуют три фактора: 1) электронодонорный
индукционный эффект алкильных групп (увеличение основности);
2) стерическое экранирование сольватации (уменьшение
основности); 3) стерическое ингибирование резонанса (увеличение
основности). В случае 1>?,]\[-диметиланилина и ди-орто-замещенных
производных N-метиланилина действуют все три фактора, и значения
трКк показывают, что первый и третий факторы, усиливающие
основность, оказывают более существенное влияние тогда, когда
Таблица 6.8
Значения рКк для замещенных производных анилина [65]
(в водном этаноле, 1:1 по объему)
Заместители
Анилин

N-метиланилин
N.N-диметил-
анилин
Н
2-Метил-
2-Изопропил-
2-горего-Бутил-
2,6-Диметил-
2,4,6-Триметил-
2,4-Д иметил-6-трет-бути л-
2,4,6-Три-горего-бутил- . .
4,26
4,09
4,06
3,38
3,49
4,00
3,40
2,20
4,29
3,35
5,77
3,57
4,39
5,15
5,05
4,28
4,81
5,19
2,93

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ 391
орто-заместители невелики (например, метильная группа), и
меньшее влияние по сравнению со вторым фактором, когда орто-
заместители достаточно велики (например, /тгре/тг-бутильная
группа).
В случае производных N-метиланилина только с одним
заместителем в орто-положении и производных анилина действуют
только первый и второй факторы; наблюдаемые на опыте значения
трК указывают, что во всех случаях наиболее важным является
эффект стерического экранирования сольватации. На основании
приблизительной количественной оценки индукционного эффекта
о-алкильных заместителей Уэпстер полагает, что эффект
экранирования сольватации для 2,4,6-три-т/грет/г-бутиланилина снижает
величину трК на 3,3 единицы. Аналогично, оценивая
индукционные эффекты и считая, что стерическое ингибирование резонанса
дает величину +3 единицы трК (см. обсуждение вопроса о рК
бензхинуклидина, стр. 389), Уэпстер приписывает вычисленное
понижение трК на 5,6 единицы в случае 2,4-диметил-6-/тгрет-бу-
тил-К,К-диметиланилина в основном стерическому
экранированию сольватации.
Рассмотренное поведение орто-замещенных производных
анилина иллюстрирует влияние стерического экранирования
сольватации на основность этих соединений. Разберем более прямые
доказательства, относящиеся к этому эффекту,, а также характер
изменений трК в ряду аммиак—первичные амины — вторичные
амины — третичные амины.
На основании индукционных эффектов можно было бы
предсказать ряд основности: триметиламин > диметиламин ^>
метиламин > аммиак. Однако, как давно известно и долго служило
источником недоумений, эти соединения по силе основности,
измеренной в воде, не располагаются в указанном порядке:
найденные экспериментально при 25° С значения рКк равны
соответственно 9,80; 10,77; 10,62 и 9,25. Высказывалось мнение, что
высокая активность триметидамина как основного катализатора,
несмотря на относительно небольшое значение его рК и
несоответствие изменений энтропии кислотно-основного равновесия
(в воде), лучше всего могут быть интерпретированы, если учесть
различия взаимодействия этих соединений с молекулами
растворителя [122, 285, 286, 371]. Аммониевые (или алкиламмониевые)
ионы, вероятно, более прочно ассоциированы с растворителем
(особенно благодаря водородной связи) [371], чем молекулы
амина. Поэтому свободная энергия катионов понижается, в то
время как AS0 повышается. При этом любой фактор, который
уменьшает степень гидратации, будет повышать свободную
энергию. Замена водорода алкильной группой несомненно ослабит
взаимодействие с растворителем (и, конечно, водородную связь),

392
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
и, следовательно, энергия гидратации должна уменьшаться
в последовательности: ион аммония > ион метиламмония > ион
диметиламмония > ион триметиламмония. Этот порядок в
точности противоположен последовательности индукционных
эффектов; наблюдаемые значения трКх отражают конкуренцию этих двух
эффектов.
Замена водорода в NH2-rpynne амина на алкильную группу
может рассматриваться, таким образом, как форма
пространственного затруднения сольватации, чему, естественно, сильно
противодействует индукционный эффект алкильной группы.
Рассмотрим теперь то влияние, которое оказывают на стерическое
экранирование другие структурные изменения. По данным Холла
{161], если отложить значения трКк большого числа
неароматических аминов против фактора Тафта (—,2СТ*)> то получатся три
параллельные прямые линии, соответствующие первичным,
вторичным и третичным аминам. Этот результат подкрепляет
указанное выше предположение о различной сольватации различных
классов аминов. Было найдено, что третичные амины дают
меньшее отклонение от прямой линии, чем первичные или вторичные
амины, и что отклонения от линейной зависимости среди
первичных и вторичных аминов могут быть в первом приближении
скоррелированы с увеличением стерического экранирования.
Было сделано заключение, что первичные и вторичные амины
чувствительны к стерическим эффектам, в то время как
третичные — не чувствительны. Поскольку для изученных аминов не
отмечается больших колебаний в значениях р-ЙГк, приписываемых
стерическим эффектам, было бы желательно придерживаться
более осторожного вывода, согласно которому первичные и
вторичные амины более чувствительны к стерическому экранированию
сольватации, чем третичные амины. Как следует из рассмотренной
выше работы Уэпстера, третичные амины не лишены
чувствительности к влиянию стерического экранирования. Действительно,
при значительном усилении экранирования значения трК
третичных аминов падают весьма быстро. В табл. 6.9 (стр. 394)
приведено несколько других примеров этого эффекта.
Как видно из приведенного выше обсуждения, влияние
растворителя и особенно образование водородных связей с молекулами
растворителя играют существенную роль при определении
основности аминов. Остается вопрос, не может ли внутримолекулярная
водородная связь успешно конкурировать с водородной связью
с растворителем, и если да, то каково ее возможное влияние на
величину рК. G этой точки зрения интересно сопоставить
значения рК следующих соединений: этиламин 10,75 [145]; этаноламин,
9,45 [145]; тера«с-2-оксициклопентиламин 9,28 [139], 8,85 [366];
^ис-2-оксициклопентиламин, 9,70 [139]; 9,11 [366] (более низкие

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ 303
значения трК циклических аминов найдены в 80%-ном водном
метилцеллозольве, все другие значения трК — в воде).
ягракс-Соединения, в которых невозможна
внутримолекулярная водородная связь, имеют в большинстве случаев величину трК,
близкую к трКх этаноламина. В каждом случае эта величина ниже,
чем у этиламина приблизительно на 1,4 единицы, возможно,
из-за индукционного эффекта гидроксильной группы.
Значения трКк г^ис-соединений приблизительно на 0,3—0,4 единицы
выше, чем для теракс-соединений. Это увеличение основности было
приписано [139] стабилизации сопряженной кислоты за счет
образования водородной связи, как это показано в структуре XX.
Можно, конечно, априори утверждать, что водородная связь
будет возникать и так, как это показано в XXI (в результате чего
основность будет ослаблена), однако структура XX стабилизуется
также электростатическим притяжением между разноименными
зарядами на азоте и кислороде (неполный заряд). В процессе
взаимодействия электростатические эффекты должны понижать
активность структуры XXI как основания.
Н
I 1/Н
-С—N(
| + >Н
-С-0;-
I ЧН
XX
Из близости значений трК этаноламина и теракс-аминоспирта
следует, по-видимому, что внутримолекулярная водородная связь
у этаноламина либо вообще не возникает, либо если она и
образуется, то не оказывает заметного влияния на его основность.
Лучшей иллюстрацией влияния водородной связи могут
служить некоторые производные кодеина [303]. Сравнение соединений
ХХПа и ХХПб с соединениями XXlVa и XXIV6 дает для
индукционного эффекта гидроксильной группы величину 0,9 единицы
трК. В соединении XXII 1а внутримолекулярная водородная связь
^ис-гидроксильной группы перевешивает этот эффект. Данные
по инфракрасным спектрам и коэффициентам распределения
указывают на сильную внутримолекулярную водородную связь
в соединении XXIIIa (т. е. в незаряженном амине) так же, как
и в XXI. Это согласуется с гипотезой, согласно'которой
водородная связь типа имеющейся в структуре XX ответственна за
высокую основность соединения XXIIIa. (Было высказано
предположение [299], что в таких системах имеется водородная^связь
с растворителем, как в соединениях типа XXV. Упомянутые
выше данные по инфракрасным спектрам показывают, что струк-
Н
I I /Н
—с—n:
I >н
с—о/
I
XXI

394 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Стерическое экранирование сольватации аминов
Таблица 6..
Соединение
^ис-4-лгрет-Бутил-
циклогексиламин
XVIa
Бутилдиизобутил-
амин
Триизобутиламин
7а-Аминохолестан
XVIIa
7р-Диметиламинохо-
лестан XVI 1д
Трибензиламин
Иервизин, 17-моноа-
цетат XVIII
2-трет-Бутилпири-
дин
2,6-Ди-трет-Бутил-
пиридин
РКк
9,24
5,8
4,4
8,21
6,69
5,6
~3
4,68
3,58
Соединение „^
сравнения у к
Циклогексиламин
транс-i-mpem-By-
тилциклогексил-
амин XVI6
Трибутиламин
Т рипропиламин
Метилдицикло-
гексиламин
Пропилдиизо-
пропиламин
Циклогексиламин
2а-Аминохоле-
стан XVI 1б
ЗР-Аминохоле-
стан XVIIb
7Р-Аминохоле-
стан XVIIг
Диметиламино-
циклогексиламин
Зр-Диметиламп-
нохолестан XVI 1е
7а-Диметилами-
нохолестан XVI 1ж
Бензиламин
Триаллиламин
Термин XIX
2-Метилпиридин
2,6-Диметил-
пиридин
9,51
9,50
7,5
7,3
8,2
7,8
9,71
9,25
9,30
8,55
8,81
8,55
7,48
9,37
8,31
8,9
5,05
5,77
Растворитель
МЦЗ-Н20(4:1)
МЦЗ-Н20(4:1)
МЦЗ
МЦЗ '
МЦЗ
МЦЗ
ВиОН-Н20 (1:1)
Н20
ДМФ (водный)
EtOH—Н20 (1: 1)


ратура
369
191
191
38
38
68,
147
144
397
58
58
тура XXI, а отсюда, возможно, и XX, не обладают сильно
выраженной способностью присоединять протон. Постулирование
системы XXV становится ненужным.)
МеОч /5s. Me<X /^ MeOv
ОН
N-R
Н Н
\/
I/N-H
1\
/
0--Н
I
н
O-R
XXIIa(R=Me) XXIIIa(R=Me) XXIVa(R=Me)
XXII6(F?=H) XXIH6(F? = H) XXIV6(R = H)
XXV

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ 395
H2N
XVIa
H2N.
XVI6
XVHa(R"=NH2; R, r',r'"=H)
XVI16IR =NH2;R'.R", R'"=H)
XVIIb(R' = NH2;R ,R",R'"=H)
XVIIr (R'"= NH2; R . R' , R" = H)
XVHa(R'"=NMe2;R ,R',R" = H)
XVlle(R' = NMe2;R ,R",R'"=H)
XVIbK(R" = NMe2;R ,R'.R'"=H)
OH
OAC
xvni
XIX
Следует отметить, что повышение основности вследствие
образования водородной связи не столь сильно выражено для
вторичного амина ХХШб. Аналогичный эффект был замечен в случае
]^-метил-1|)-эфедрина и ^-эфедрина [299] (см. обсуждение свойств
этих соединений на стр. 418). Было предположено, что различие
в трКк между производными лизергиновой и изолизергиновой
кислоты [354, 359], между люми-эрготовыми алкалоидами [175]
и между магнамицином и родственными соединениями стр. (419)
обусловлено влиянием внутримолекулярной водородной связи.
До сих пор при обсуждении констант диссоциации мы
рассматривали только простые равновесия, т. е. такие случаи, когда
измеряемое значение трКк описывает только одно равновесие —
между кислотой и ее сопряженным основанием. Случается, однако,
и не редко, что два и больше кислых или основных компонентов
находятся в равновесии и измеряемое трКк характеризует, следо-

396 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
вательно, не единственное кислотно-основное равновесие, а два
и более равновесий. Исследование виниламинов и родственных
соединений обнаружило особенно интересную систему, которая
неоднократно встречалась при установлении строения природных
соединений и которая будет рассмотрена в данном разделе. Хотя
некоторые сложные равновесия (сучастием, например,
многочисленных р-дикетонов) были изучены достаточно тщательно, что делает
возможной их количественную обработку (см. стр. 406), тем не
менее равновесие, образующееся при добавлении виниламина
к гидроксилсодержащему растворителю, не изучалось столь
подробно, и поэтому обсуждение может носить только
качественный или, в крайнем случае, грубо количественный
характер.
Водный раствор виниламина содержит ряд компонентов,
взаимодействующих, как показано ниже:
Н
Г /_ __ . ч J I
V:=c—n<^+h2o «=> ^>с—с=&/+он-
виниламин шнффово
основание
It
н н
><U<0 +H-N<( ^> >(U-N<
ОН
альдегид—амин карбиноламин
или кетон—амнн
Кроме того, в присутствии спирта могут образоваться эфиры
карбиноламина. Другая возможность, реализующаяся при
наличии соответствующим образом расположенной гидроксильной
или карбоксильной группы, состоит в образовании циклического
карбиноламина или лактона. Добавление любого из этих
соединений к воде, если этому не препятствуют некоторые структурные
особенности, дает равновесную смесь (обычно до того, как удается
оттитровать один из компонентов). Титрование смеси в этом
случае наряду с кислотно-основным равновесием каждого из
компонентов отразит общее равновесие. Однако очень редко
бывает, чтобы при равновесии все возможные компоненты
присутствовали в сравнимых количествах; обычно преобладает один,
или чаще всего два компонента.
Различные исследования позволяют делать хотя бы грубые
оценки основности каждого из компонентов равновесной смеси;
поэтому измеряемое значение рЛГ может дать указание
относительно состава смеси.

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
397
Рассмотрим теперь основности каждого из компонентов. В
четвертичной форме шиффова основания действительным основанием
будет ион гидроксила (или алкоксила), являющийся сильным
основанием. Так, 0,01 н. раствор алкалоида атизина XXXV [392]
в точке полунейтрализации в 50%-ном водном метаноле имеет
рН 12,8, в то время как едкий натр при такой же концентрации
имеет рН 12,95 [2891. Следовательно, вполне вероятно, что
алкалоид в растворе существует в виде четвертичного шиффова
основания XXXVa.
В табл. 6.10а приведены значения рКк для ряда сложных
третичных виниламинов и эфиров карбиноламинов, у которых
четвертичное шиффово основание, очевидно, не участвует в
равновесии; все эти амины являются более слабыми основаниями,
чем соответствующие гидрированные аналоги, на 1,1—3,6
единицы рй".
Исходя из правила Бредта, для четвертичных форм шиффовых
■оснований стрихнина и хинуклидина можно ожидать очень
высокого «напряжения» системы и, следовательно,
незначительного участия в равновесиях. Весьма неожиданно, что
соответствующие формы шиффовых оснований производных верацевина,
делькозина и дельсолина [9, 237, 349] также, очевидно, не прини-
Таблица 6.10а
Значения рКк виниламинов, карбиноламинов и родственных соединений
Соединение
Неострихнин XXVI
Псевдострихнин
XXVII6
Псевдострихнин,
метиловый эфир
XXVIIb
Дегидрохинуклидин
XXIXb
З-Карбметоксидеги-
дрохинуклидин
XXIX6
Дегидроверацевин,
триацетат^ Д-орто-
ацетата XXX
Ангидровксиделько-
зин ХХХПа
Ангидрооксидельсо-
лин ХХХИб
Р*«
3,8
5,6
5,6
9,82
7,17
3,8
4,2
4,2
Соединение
сравнения
Стрихнин XXVI 1а
Дигидро
стрихнин XXVIII
Стрихнин XXVI 1а
Стрихнин XXVI 1а
Хинуклидин IX
З-Карбметокси-
хинуклидин
Верацевин,
триацетат Л-орто-
ацетата XXXI
Делькозин
ХХХШа
Дельсолин
ХХХШб
Р*к
7,4
7,45
7,4
7,4
10,95
9,40
7,4
6,5
6,4
Растворитель
80%-ный МЦЗ
80%-ный МЦЗ
Н20
80%-ный МЦЗ
50%-ныйЕЮН
50%-ный МеОН

Литература
298
298
248
155,156
155,156
237
9
349

398 гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
^\
X
XVI
1
3
^\
г Т~
У 1
XXVIIa(R = H)
XXVII6(R = OH)
XXVIlB(R = OMe)
С
1
XXVIU
t
^4/R
uf
^x1
N
XXIXa(R = H)
XXIX6(R = COOMe)
AcO
AcO
OAc
XXXI
OCH3
OR
ЧЭН
sOH
OCH,
OCH3
XXXIIa(R=H)
XXXII6(R=CH3)
OCH3
OR
OCH,
XXXIIIa(i?=H)
XXXIII6(R = CH3)
мают участия в равновесии. Этот вывод был получен в результате
исследования инфракрасных спектров перхлоратов, для которых
отсутствует характеристическое поглощение
вблизи 1650 см'1. В случае верацевина было высказано
предку
группы ^G=N<
положение [237], согласно которому в условиях титрования
равновесие не устанавливается из-за того, что для переходного
состояния, необходимого для образования четвертичного шиффова
основания, характерны «неблагоприятные валентные углы (в
нарушение правила Бредта)». Эта интерпретация могла бы относиться
также и к производным делькозина и дельсолина, однако тот факт,
что ангидроперхлорат ацетилдельсолина LIV при осторожном
гидролизе дает ангидрооксидельсолин ХХХПб [349], показывает,
что переходное состояние при превращении эфира карбиноламина
в иминокатион не характеризуется необычно высокой энергией и
что протонированный простой эфир карбиноламина действительно

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
399
может быть наиболее стабильной формой сопряженной
кислоты.
сю- АсО
ОМе
ОМе
ОМе
LIV
Низких значений рКк винил аминов и родственных соединений,
приведенных в табл. 6.10а, можно было бы ожидать, исходя из
электроноакцепторной природы оксиалкильной (или алкоксиал-
кильной) и винильной групп. Как отмечалось выше, стерическое
ингибирование резонанса в анилинах повышает трКк
приблизительно на 3 единицы. Поскольку резонансное взаимодействие
типа LV
LV
по-видимому, снижает основность азота, резонно
предположить, что значения рКк соединений LV (если нет препятствий
для образования двойной связи углерод — азот) могут быть ниже,
чем, например, для дегидрохинуклидина XXlXa (рКк 9,82).
Аминоальдегиды или аминокетоны, получаемые при
гидролизе четвертичных шиффовых оснований, являются просто
вторичными аминами. Если двойная связь углерод-азот шиф-
фова основания не входит в состав цикла, равновесие сильно
смещено в сторону системы вторичный амин — карбонил.
В табл. 6.106 приведены значения рКк ряда других винил-
аминов, карбинол аминов и родственных соединений. Неясно, что
представляет собой состав равновесной смеси в каждом случае;
когда^этот вопрос исследовался, было найдено, что четвертичная
шиффова соль представляет собой сопряженную кислоту.
Константы алкалоидов веачина и гарриина (а также атизина и
изоатизина, гаррифолина и изогаррифолина) подробно
рассматриваются на стр. 412—414.
В табл. 6.11 приведены значения р-йГк ряда циклических
шиффовых оснований, производных первичных аминов. Можно
было бы ожидать, что все равновесные формы, обнаруживаемые
для вторичных аминов будут проявляться также и в случае
этих соединений. Однако в действительности оказывается, что

400 ГЛ. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица 6.Ю6
Значения рКк винилаыинов, карбиноламинов и родственных соединений
Соединение
Дегидрохинолизиди-
ний, перхлорат
XXXIV
Атизин XXXV
Веачин XXXVIa
Гаррифолин
XXXVI6
1,2-Д иметил-Д1-пир-
ролин
1,2-Диметил-Д1-де-
гидропиперидин
Изоатизин XXXIX
Гарриин XL
1-Пропенилпиперидин
1 - Д иэтиламино-м-
гептен-1
1-Метил-3,5-диэтил-
Д^дегидропипери-
дин
Аймалин XLIa
Соласодин XLIV
Карбиноламиновый
эфир из напеллина
XLVI
Эхитинолид XLVIII*
Оксиликоктонин
XLIX
Диацетилаймалин
XLI6
Р*к
>12
11,1
>12
11,5
11,8
11,9
11,4
10,0
10,35
8,7
10,7
10,4
9.47
8,46
8,15
7,7
6,8
5,4
5,8
4,9
Соединение
сравнения
—
Дигидроатизин
XXXVII
Дигидровеачин
XXXVIII
Дигидровеачин
XXXVIII
1,2-Диметилпир-
ролидин
1,2-Диметилпи-
перидин
Дигидроатизин
XXXVII
Дигидроатизин
XXXVII
Дигидровеачин
XXXVIII
1-Пропилпипе-
ридин
Пиперидин
1-Диэтилами-
но-к-гептан
Диэтиламин
«Иодметилат
аймалина» XLII
Дезоксидигидро-
аймалин XLIII
Дигидросоласо-
денол XLV
Дигидронапел-
лин XLVII
Ликоктонин L
Изоликокто-
нин LI
См. аймалин и
его производные
Р*к
—
8,2
6,9
69
10,2
10,3
8,2
6,9
10,2
11,1
9,9
10,5
9,2
8,25
9,6
7,8
8,8
6,7
Растворитель
Н20
66%-ныйДМФ
50%-ный МеОН
80%-ныйМЦЗ
80%-ный МЦЗ
Н20
Н20
50%-ный МеОН
50%-ный МеОН
80%-ный МЦЗ
25%-ный МеОН
Н20
50%-ный МеОН
50%-ный МеОН
Н20
66%-ный ДМФ
80%-ныйМЦЗ
80%-ныйМЦЗ
60%-ный EtOH
80%-ныйМЦЗ
60%-ный EtOH
50%-ный МеОН
50%-ный МеОН
80%-ный МЦЗ


ратура
243
120,
289
393
111,
393
4
4
120
289
393
4
4
4
242
8,398
42
395,
396
72
118,
374
8
* Структура XLVIII, предложенная для эхитинолшда [72], подвергалась
критике [37а].

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
401
20 Заказ 407.

402
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица 6.11
Значения рА'к шиффовых оснований, производных первичных аминов *
Соединение
2-Этил-Д1-пирролин *
2-Циклогексил-Д1-
пирролин
г-Бензил-Д^пирро-
лин
2-Фенил-Д1-пирролин
2-Метил-Д1-пирролин
2,5-Диметил-Д1-лир-
2-Метил-Д1-дегидро-
пиперидин
Азометин LII из ати-
зина
Р*к
7,9
7,4
7,9
7,1
6,8
7,7
8,0
9,5
6,0
5,25
Соединение
сравнения
2-Этилпирро-
лидин
2-Циклогексил-
пирролидин
2-Бензилпирро-
лидин
2-Фенилпирро-
лидин
2-Метилпипе-
ридин
Третичный
амин LIII
из атизина
Р*к
10,4
10,8
10,4
9,6
11,0
6,5
Растворитель
30%-ный ЕЮН
30%-ный ЕЮН
80%-ный EtOH
95%-ный ЕЮН

Литература
75, 351
351
351
75, 351
46
46
4
113, Ив
* О положении двойной связи в этих соединениях см. Г46].
LII LII1
Значения рЯ"к спиртов
Таблица 6.12
Соединение
Аллиловый спирт . .
Этиленгликоль . . .
Метилцеллозольп . .
Пропаргиловый спирт
Этиленхлоргидрии
2,2,3,3-Тетрафтор-
2,2,2-Трифторэтанол
Р*к
— 16
15,7*
15,5
15,5
14,8
14,8
13,6
12,9
12,7
12,4


ратура
15
15
15
15
15
15
15
15
15
15
воединение
2,2,2-Трихлорэтанол
Фенилтрифторметил-
.м-Нитрофенилтри-
фторметилкарбинол
Хлоральгидрат . . .
а,а,а Трифторацето-
фенонгидрат . . .
л1-Нитро-а,а,а-три-
фторацетофенонгид-
еЧ
12,2
11,90
11,23
И
10,00
9,18


ратура
15
357
357
33
357
387
* Из ионного произведения, поделенного на молярность.

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
403
незаряженные циклические шиффовы основания первичных
аминов более устойчивы, чем другие формы, и что измеряемая
константа диссоциации указывает на равновесие между
незаряженными и протонированными шиффовыми основаниями.
Спирты, фенолы и енолы. В табл. 6.12—6.14 приведены
значения рЛГк ряда спиртов и фенолов. Индукционные эффекты
аналогичны тем, которые уже обсуждались, и иллюстрируются
сравнением метанола (pisTK 15,5), с одной стороны, и 2,2,2-трихлор-
Таблица 6.13
Значения р/Гк монозамещенных фенолов
Заместитель
NH2
НО
СН30
(в 48,9%-ном EtOH)
СН3
(в 48,9%-ном EtOH)
Незамещенный
(в 48,9%-ном EtOH)
(в 50%-ном ДМФ)
СеНб
F
С1
(в 48,9%-ном ЕЮН)
(в 80%-ном МЦЗ)
Вг
(в 48,9%-ном ЕЮН)
(в 80%-ном МЦЗ)
I
(в 48,9%-ном ЕЮН)
(в 80%-ном МЦЗ)
НСОО
CH3S
CH3S02
SOj
СН3ООС
(в 48,9%-ном ЕЮН)
СН3СО
СНО
N02
(в 48,9%-ном ЕЮН)
(в 80%-ном МЦЗ)
Орт о-
Р*к
9,71
9,45
9,98
11,48
10,29
11,55
9,998
11,28
10,6
9,93
8,81
8,48
9,95
8,43
9,89
10,02
11,28
8,37
7,23
7,93

Литература
228
271
36
320, 59
36
320, 59
36
320, 59
181
212
34
208
320, 59
208
320, 59
320, 59
324
308
208
324
Мета-
Р*к
9,87
9,44
9,65
10,99
10,09
11,43
9,59
9,28
9,02
10,17
10,75
9,11
10,21
10,70
9,17
10,20
9,94
9,53
9,33
9,29
10,50
9,19
9,02
8,40
9,80


ратура
228
121
36
324
36
324
212
34
208
324
334
182
324
334
182
324
205
47
47
406
324
47
308
36
334
Пара-
Р*к
10,30
9,96
9,91
11,56
10,21
11.52
10,26
11,61
9,51
9,92
9,38
10,60
11,02
9,34
10,50
10,98
10,41
10,96
9,39
9,53
7,83
8,95
8,47
9,58
8,05
7,62
7,15
7,68
8,38


ратура
228
121
352
36
324
36
324
212
307
208
324
334
47
324
335
324
334
205
47
47
406
313
324
47
308
' 28
324
334
26*

404 Гл. 6; ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Значения рА'к разных замещенных фенолов
Таблица 6.14
Фенол
Р*.

Литература
2,4,6-Триметилфенол
2,6-Диметилфенол
1-Нафтол
2-Нафтол
Нитромезитол
1,7-Диоксинафталин-З-сульфокислота . . . .
2,3-Диоксинафталин-б-сульфокислота . . . .
1,8-Диоксинафталин-3,6-дисульфокислота . .
1,8-Диоксинафталин-4-сульфокислота . . . .
1-Нафтол-4-сульфокислота
Нафтазарин
Аклавинон LVIa (в 90%-ном EtOH) . . . .
Рутилантинон LV16 (в 90%-ном ЕЮН) . . .
4-Хлор-7-окси-3-метилфталид (в 50%-ном
ДМФ)
1,8-Диокси-2-нафтальдегид (в 50%-ном ДМФ)
2,4,6-Триоксибензамид (в 50%-ном ДМФ) . .
3,4 Динитрофенол
2,5-Динитрофенол
2,4-Динитрофенол
2, б-Динитрофенол
4-Хлор-2,6-динитрофенол
2,4,6-Тринитрофенол (пикриновая кислота)
R О СООМе
,Et
10,99
10,63
9,85
9,93
8,98
8,61; 10,21
8,24; 12,13
5,53; > 12,75
5,33; > 12,70
8,2
8,2; 10,6
8,2
4,5
8,2
5,42
5,22
4,11
3,71
2,97
0,71
J. И «. I 1\он
305
305
239
239
208
405
405
405
405
404
63
148
279
355
181
181
208
208
28
87
28
87
НО О ОН ОН
LVIa (R = H)
LVI6 (R = OH)
этанола (рЛГк 12,24) и 2,2,2-трифторзтанола (р.ЙГк 12,37) — с
другой стороны.
Резонансные эффекты несомненно ответственны в какой-то
мере за более высокую кислотность фенолов по сравнению со
спиртами. Разница, составляющая приблизительно 6 единиц piiT,
аналогична разнице между анилинами и алкиламинами (и
наоборот) и, вероятно, обусловлена сочетанием резонансного и
индукционного эффектов. Разделение этих эффектов в случае
фенолов не представляется столь простым, как в случае
анилинов, и, по-видимому, не имеется экспериментальной основы
для оценки относительного вклада каждого из них.

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
405
Прелог и сотр. [302] измеряли значения трКк га-нитрофенолов
с полиметиленовым мостиком, присоединенным в положениях
2 и 6 (LVII).
LVIIa LV1I6 LVIII
В 80%-ной смеси метилцеллолозольв — вода значения трК
для 4-нитрофенола и 2,6-диметил-4-нитрофенола составляют
соответственно 8,5 и 8,6; значения рЛГк для мостиковых
соединений составляют: 7,6 (для п = 6); 8,2 (п = 7); 8,6 (п = 8); 8,9
(п = 9); 9,0 (п = 10); 9,0—9,2 (п 5== 11). Соединения с п > 10
не являются, по-видимому, напряженными. Несколько более
высокое рЛГк этих соединений по сравнению с 2,6-диметилпроизвод-
пым (примерно на 0,5 единицы трК) зависит, вероятно, от стериче-
ского экранирования сольватации метиленовым мостиком.
Не приходится, однако, сомневаться, что при п < 10 имеется
стерическое напряжение, которое будет максимальным в случае
гексаметиленового соединения. Можно представить, что это
напряжение скажется на относительно большем вкладе хиноидной
формы LVII6 из-за несколько более благоприятных валентных
углов; это должно способствовать повышению кислотности
молекулы (ср. [388]). Результаты полярографических исследований
аналогичных хинонов (LVIII) показали [301], что соединения
с re ^ 10 восстанавливаются до соответствующих гидрохинонов
так же легко, как и 2,6-диметил-1,4-бензохинон.
Хиноны, у которых число п s£ 9, восстанавливаются
значительно труднее; особенно трудно восстанавливается гексамети-
леновое соединение. Таким образом, данные по относительной
устойчивости мостиковых хинонов согласуются с предположением
о том, что вклад хиноидных форм в подобных и-нитрофенолах
возрастает с уменьшением длины мостика.
Хороший пример образования внутримолекулярной
водородной связи был обнаружен при определении строения антибиотика
террамицина (см. стр. 411). Можно было бы ожидать, что
водородная связь в салицилатном ионе [50], о которой шла речь выше

406
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
в связи с объяснением высокой кислотности салициловой кислоты,
должна уменьшать кислотность фенольного водорода; и
действительно, этот водород не титруется в обычных условиях. Однако
не исключено, что низкая кислотность этого водорода объясняется
в значительной степени высокой энергией дианиона, который
должен был бы иметь два сближенных отрицательных заряда.
Некоторое представление о влиянии внутримолекулярной
водородной связи может быть получено, если сравнить значения трКк
фенола (11,28), метилового эфира салициловой кислоты (11,28)
и метилового эфира га-оксибензойной кислоты (9,58; все в 49%-ном
спирте) [324]. Индукционный и резонансный эффекты метоксикар-
бонильной группы усиливают кислотность, как это следует из
данных по трКк пара-соединений; эти эффекты, по-видимому,
в точности сбалансированы внутримолекулярной водородной
связью в случае орто-соединения LIX. Для более подробного
обсуждения вопроса о роли водородной связи в фенолах см.
[61, 350].
Н
О О
II
с
I I ОСН3
LIX
Кажущиеся значения трКк ряда карбонильных соединений,
способных к образованию достаточно стабильных енолов и енолят-
ных анионов, приведены в табл. 6.15.
В этих равновесиях участвует более чем одна кислота, в связи
с чем во многих случаях измеряемое значение трК% не описывает
кислотность какой-либо одной кислоты, а является
результирующей величиной ряда равновесий. Рассмотрим простой случай,
когда имеются две кислоты, НА и АН, и одно сопряженное
основание А":
тогда
НА + Н20 ^Zi A- + H30+ ^Z± AH + H20
[А-][Н30+]
*НА" 1НА]
_ [А-] [Н30+]
Лан [АН]

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
407
Таблица 6.15
Значения рКк енолов
Соединение
З-Метилциклогександион-1,2 (енол)
4-Метилгептен-3-дион-2,6
Метилацетилацетон
Ацетоуксусный эфир
Циклогександион-1,2 (енол)
2-Ацетилциклогексанон
Метилсульфонилацетон
Мальтол (в 50%-ном водном диоксане)
З-Метилциклопентандион-1,2 (енол)
Циклопентандион-1,2 (енол)
Ацетилацетон
2-Ацетилциклопентанон
З-Метил-2-кетобутиролактон
а-Метилтрополон (в 50%-ном водном диоксане) . .
Койевая кислота
(в 50%-ном водном диоксане)
Р-Метилтрополон (в 50%-ном водном диоксане) . .
Диэтиловый эфир диоксималеиновой кислоты . . .
(в водном этаноле)
Трополон
в 50%-ном водном диоксане
2-Формилциклогексанон
Метилиндандион-1,3
2-Формилциклопентанон
Глутаконовый альдегид
Дигидрорезорцин (циклогександион-1,3)
Димедон
5,6-Дифенил-3,4,5-триокси-5,6-дигидропирон-2 . . .
Циклопентандион-1,3
4-Фенил-2-окситетроновая кислота
2-Окситетроновая кислота
2,4,6-Трикето-1,1-Диметилциклогексан (филициновая
кислота)
Аскорбиновая кислота
(в водном этаноле)
Тетроновая кислота
Родизоновая кислота
Цианиндандион-1,3
Ацетилиндандион-1,3
2,4-Диметилциклобутандион-1,3
2,5-Диокси-1,4-бепзохинон
2-Карбоксамидо-4,5-Диоксшщклопентандион-1,3 . .
2-Иодтетроновая кислота
2-Бромтетроновая кислота
Кроконовая кислота
2-Хлортетроновая кислота
Трицианвиниловый спирт
2,5-Диокси-3,6-Дихлор-1,4-бензохинон
2,5-Диоксн-3,6-динитро-1,4-бензохинон
11,23
11,18
11,06
10,49
10,30
10,09
10,03
10,49
9,60
9,14
8,94
7,82
7,77
9,37
7,88
9,66
8,69
7,88; 12,3
7,00
8,12
6,35
6,15
5,83
5,75
5,26
5,25
4,95; 11,98
4,5
4,38; 11,75
4,37
4,20; 9,73
4,12; 11,51
4,85; 12,0
3,76
3,15; 4,9
2,9
2,88
2,8
2,73; 5,18
2,65
2,31
2,23
2,17; 4,6
2,13
1,9
0,58; 3,18
~-3; -0,5

408 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Кт =
[НА]
[АН]
АН
НА
где КЯА и КАЯ — константы диссоциации каждой из кислот;
Кт — равновесное соотношение констант диссоциации таутомер-
ных кислот (в этом случае в водном растворе).
Величина К'х, измеряемая или кажущаяся константа
диссоциации, находится из уравнения:
[А-][Н30+]
К' = -
[АН] + [НА]
Легко может быть показано, что
К'=-
к
АН
^НА^т
Кт + \ ЛГт + 1
Таким образом, если определены значения K's и Кт, то можно
вычислить константы диссоциации кислот КЯА и ^ан-
В табл. 6.16 приведены значения, полученные Шварценбахом
и Фелдером [321]; Кт = Кешол/Ккетт, а величины р#е„ол и
рЛГкетон выражают кислотности соответственно енольной и ке-
тонной форм; р.йГкетон были вычислены из данных Шварценбаха
и Фелдера с помощью соотношения
Ракетой = Р^енол ~Ы ^т
Вопрос о зависимости силы кислотности некоторых енолов
от их структуры недавно был исследован Хаммондом и др. [167].
Таблице. 6.16
Кислотность Р-дпкарбонильных соединений и их енолов * [321]
Соединение
К
т
0,0039
0,184
0,029
20,3 '
0,011
*>*;
10,49
8,94
11,06
5,25
6,15
»Кенол
8,09
8,13
9,50
5,23
4,19
р*.
Ацетоуксусный эфир
Ацетилацетон . . .
Мети лацетиладето и
Димедон
Метилиндандион . .
10,49
8,86
11,04
3,92
6,15
* Константы кислотности димедона и ацетилацетона определялись при 25° С;
для других соединений—при 20° С.
Другие функциональные группы. В табл. 6.17 приведены
значения р.йГк соединений, содержащих различные функциональные
группы. Выбор примеров произволен, и помещение соединения
в эту или любую другую таблицу этой главы не означает, что

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ 409
соединение встречается в природе. В табл. 6.17 включено не более
двух или трех соединений, содержащих одну определенную
функциональную группу. В большинстве случаев, однако, в
цитированных литературных источниках имеются значения трКк и других
соединений с той же кислотной группой.
Таблица 6.17
Значения рКк для различных соединений
Соединение
Р*.

Литература
Соединение
Рк*
ге-Нптроанилин . . .
Ацетамид
Бис-метилсульфонил-
метан
Гидроперекись трет-
бутила
Ацетоксим
Нитрогуанидин . . .
Гидроперекись
метила
Глутаримид ....
Оксим бензофенона
Этилмеркаптан . . .
Нитрометан ....
Фенилборная кислота
Сукпннимид ....
Катион триэтилфос-
фония
1-Окси-4,5-триметил-
пнрролидон-2 . . .
Бензгидроксамовая
кислота
Нитроэтан
Бензтриазол ....
Фталимид
Надуксусная кислота
ге-Нитрофенилборная
кислота
5,5-Диэтилбарбитуро-
вая кислота . . .
Тиофенол (в 48,9%-
ном ЕЮН) ....
19
15,1
-14
12,8
12,4
12,20
11,5
11,43
11,3
10,64
10,2
9,71
9,66
9,1
8,85
8,75
8,5
8,44
8,3
8,2
8,01
7,97
7,78
198
49
321
123
33
83
123
323
33
402
372
244
323
363
45
153
372
323
33
123
244
37
324
Надмуравьиная
кислота .......
Катион диметилфе-
иилфосфония . . .
о-Нитротиофенол (в
48,9%-HOMEtOH)
1,1-Динитроэтан . .
N-Окись триметил-
амина (катион) . .
Китромочевина . . .
Барбитуровая
кислота
ге-Нитротиофенол (в
48,9%-ном ЕЮН)
Метилфосфиновая
кислота
Метилфосфоновая
кислота
Бензолсульфиновая
кислота
1,1,2,3,3-Пентациан-
пропан
Сахарин
N-Окись пиридина
(катион)
Трис-метилсульфо-
нилметан ....
ге-Толуолсульфокис-
лота
2-Дицианметилен-
1,1,3,3-тетрациан-
пропан
7,1
6,3
5,99
5,29
4,6
4,15
4,04
4,99
3,08
2,38;
7,74
2,16
1,9
1,6
0,79
~0
-4,12
2,25
5. Применение
Открытие функциональных групп
Наиболее часто к измерению трКх прибегают с целью
определения природы функциональных групп. Для этого сравнивают одно
или несколько значений трКк исследуемого соединения с трК
известных соединений. Хотя знания одной только константы
диссоциации часто недостаточно для надежного доказательства наличия

410 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
определенной группы в исследуемом соединении, тем не менее
это определение обычно значительно сужает пределы возможных
предположений. Сравнивать следует значения рЛГк, полученные
в одном и том же растворителе. Если значения констант
диссоциации веществ, используемых для сравнения, получены с
растворителем, который не может быть применен для исследуемого
соединения, и если вещества сравнения сами по себе недоступны, то
можно воспользоваться грубым поправочным коэффициентом,
получаемым путем определения константы диссоциации простых
аналогов (или веществ сравнения) в двух системах растворителей.
Такой прием ухудшает, конечно, аналогию и, следовательно,
уменьшает надежность сравнения.
Многочисленные примеры использования значений рЛГк для
выяснения природы функциональных групп легко найти, и нет
необходимости здесь на них останавливаться (большинство статей,
цитированных в последующих разделах, содержат
соответствующие примеры). Определенный интерес представляют
исследования метаболитов актиномицета нетропсина и актидиона (цикло-
гексимида), поскольку эти вещества содержат довольно необычные
функциональные группы. Так, было показано, что первое
соединение имеет две очень сильные основные группы [377],
предположительно гуанидинную или амидинную. В результате была
предложена структура LX, несущая обе эти группировки [377].
Предположение, согласно которому актидион LXI содержит глутаримид-
ное кольцо, возникло на основании данных, полученных методом
инфракрасной спектроскопии; оно было подкреплено измерениями
его константы диссоциации (р.йГк 11,2; ср. сукцинимид, р.йГк
9,35 и глутаримид р.йГк 11,2) [227]. Последующие опыты по
гидролитическому и окислительному расщеплению подтвердили такое
предположение.
H2N
HN^'
С—NH—CH2-C-NH-
NH \/ || I |-C-NHCHoCHo-Cf
О \/ II XNH2
О

t. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
411
Исследование структурных
особенностей
Логическим продолжением простого доказательства наличия
функциональной группы является установление положения атомов
по соседству с этой группой. Общий метод состоит в проведении
одной или нескольких реакций, изменяющих окружение
функциональной группы данной кислотности, и в сравнении наблюдаемых
изменений значений трКк с аналогичными изменениями при
подобных модификациях модельных систем.
Иллюстрацией метода может служить доказательство- [181]
положения карбоксамидной группы в терринолиде LXIIa и,
следовательно, в террамицине LXIII, из которого он получается.
Рассмотрим следующие значения трКк (определенные в водном ди-
метилформамиде, 1 : 1): терринолид LXIIa. 4,6 и 7,5; декарбокс-
амидотерринолид LXII6, 4,7 и 10,2; 2,4,6-триоксибензамид, 8,2;
фенол, 10,6; о- или и-оксибензамид, 9,6.
НО
R
I I
ОН
ОН
но он о
LXIIa (R = CONH2)
LXII6 (R = H)
НО ОН NHMe2
LXIII
CONH2
Значения трКк 4,6 и 4,7 относятся к замещенной нафталиновой
системе и здесь не будут рассматриваться. Представляет интерес
значительное изменение трК (2,7 единицы), сопровождающее
удаление карбоксамидной группы. Второе значение р.йГкдекарбокс-
амидотерринолида LXII6 предполагает замещенный фенол (ср.
трКк фенола 10,6). Введение карбоксамидной группы в орто-
или пара-положение по отношению к фенольному гидроксилу
приводит к снижению pifK приблизительно на 1 единицу, т. е.
значительно меньше по сравнению с общим изменением в 2,7 единицы,
сопровождающим превращение LXIIa ->LXII6. С другой стороны,
2,4,6-триоксибензамид, в котором имеются две гидроксильные
группы, расположенные по соседству с карбоксамидной группой,

412 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
является гораздо более сильной кислотой (pKs 8,2), чем фенол
(р#к 10,6). Это различие (2,4 единицы) сравнимо с наблюдаемым
различием между терринолидом и декарбоксамидотерринолидом.
На основании этих данных был сделан вывод, что терринолид
является замещенным 2,6-диоксибензамидом. Понижение рЛГк
в 2,6-диоксибензамидах было приписано влиянию стабилизации
сопряженного основания вследствие образования сильной
внутримолекулярной водородной связи, как, например, показано
в LXIV.
Н
N О
н с н
-6 | о
\^\/
\/
LXIV
Как указывалось при рассмотрении факторов, влияющих на
рЛГк аминов (см. стр. 396), значения р.йГк виниламинов, карбинол-
аминов и родственных веществ, определяемые потенциометриче-
ским титрованием, не просто характеризуют кислотно-основное
равновесие, а представляют собой сложные величины,
подверженные влиянию ряда равновесий. Такие кажущиеся значения р.йГв
часто включают так много факторов, что становится
затруднительным сделать какие-либо выводы относительно структурного
окружения основной группы. Только в отдельных случаях
тщательный анализ измеряемых значений р.йГк позволил получить ценную
информацию; примером могут служить дитерпеновые алкалоиды
веачин и гарриин [390, 392]. Веачин XXXVIa является очень
сильным основанием (рКк 11,5), тогда как изомерный алкалоид
гарриин XL представляет собой значительно более слабое
основание (р#в 8,7).
При восстановлении литийалюминийгидридом оба алкалоида
дают одно и то же соединение — дигидровеачин XXXVIII с
р.йГк 6,9 (значения рА"к определялись в 80%-ном водном целло-
зольве). Следовательно, эти два алкалоида отличаются только
по месту присоединения оксазолидинового кислорода.
Сопряженные кислоты веачина и гарриина представляют собой
четвертичные шиффовы соли [392], и соответствующее равновесие
может быть представлено следующей схемой:

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
413
NL JO N ОН ^ N ОН
+ *> ( ^ - + ^l_ ( V +
+ ROH + ROH2 ^z + RO + ROH2 ^± OR + ROH2
Кажущуюся константу диссоциации Кшж_, получающуюся
при титровании, находят из уравнения
Кках.- [R0H]
_ [х] [ROH] + [y+] [OR-]+[z] [ROHf]
[ROH] [y+J
или
= *«.»». (*l + *2 + l)
где ^С01ЬВ. — константа диссоциации растворителя ROH.
При рассмотрении молекулярных моделей структур XXXVIa,
XL или XXXVIII (стр. 401) видно, что атомы водорода
у С-17 подвержены значительному стерическому сжатию в
результате взаимодействия с водородами кольца С. Наличие атома
кислорода, связанного с С-17, может усилить стерическое сжатие
и тем самым увеличить свободную энергию молекулы по сравнению
с молекулой, содержащей кислород у С-16. С другой стороны,
образование четвертичного шиффова основания, у которого С-17
является тригональным атомом и, следовательно, менее
объемным, чем тетраэдрический, уменьшает стерическое сжатие. Это
приводит к понижению свободной энергии. Образование же
двойной связи углерод — азот, включающей С-16, не сопровождается
подобным понижением энергии. Итак, если в реакциях, указанных
на приведенной выше схеме, участвует С-17, то продукт у+
обладает более низкой, а продукты х и z могут обладать более
высокой энергией, чем в случае реакций, затрагивающих С-16. Другими
словами, при реакциях по С-17 величины Kt и К2 меньше, и

414
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
отсюда значение р^каж будет больше, чем при реакциях
по С-16.
Таким образом, мы видим, что анализ кислотно-основного
равновесия ведет к предположению, согласно которому алкалоид
с более высоким измеряемым значением pZ£K (веачин) имеет оксазо-
лидиновое кольцо, замкнутое на С-17, как в структуре XXXVIa.
Мы рассмотрели стереохимию алкалоида, исходя из формулы
XXXVIa. При анализе молекулярных моделей легко видеть, что
ни одна из других возможных конфигураций этой же общей
структуры не характеризуется столь значительным стерическим
сжатием у С-16 по сравнению со стерическим сжатием у С-17.
Константы диссоциации широко использовались при
выяснении структуры стрептомицинового антибиотика амицетина LXV
[131, 356]:
Me2N
I о сна
нон2о ^z Х0Х ч/ ч\/ ^/4\nh-c-c-ch2oh
NH
2
Амицетин имеет три легко ионизируемые группы: одну с рЖк
10,4 и две других с pifK 7,0 (в воде); в 66%-ном водном диметил-
формамиде высшая константа возрастает до 11,1, в то время
как две другие остаются равными 7,0. Увеличение значения рКк
при переходе от воды к менее полярному растворителю характерно
для равновесия НА"^±:Н+ + А", в котором по одну сторону
равновесия находится незаряженный компонент, а по другую — два
заряженных компонента. Для равновесий типа НА+т~* Н+ + А
с одинаковым числом заряженных частиц по каждую сторону
характерна нечувствительность к замене растворителя (обсуждение
вопроса о влиянии растворителя см. на стр. 373). Из этих данных
было сделано заключение, что две кислоты со значением рКк
7,0 являются кислотами типа НА+; в конечном итоге эти значения
были приписаны аминогруппам на концах молекулы. Для группы
со значением pZfK 10,4 в воде и 11,1 в ДМФ было предположено
строение кислоты типа НА; отсюда был сделан вывод об
ионизации водорода, обозначенного в LXV звездочкой. Этот вывод
подтверждался гем, что аналогичную кислотность (рКк = 10,6)
имеет соединение LXVI. При гидролизе амицетина соляной
кислотой образуется цитимидин Cl5H17N504, который при дальней-

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ 415
шем кислотном гидролизе дает цитозин LXVII, ге-аминобензойную
кислоту LXVIII и (+)-а-метилсерин LXIX.
О
0^
LXVI
== СНз
/ >-NH2 HOOC—<f 4-NH2 ЫООС-С-СН2ОН
Vn^ \=/ l
HO/ NH2
LXVII LXVIII LXIX
Значения рКк для цитимидина (6,9 и 9,8) исключают наличие
свободной карбоксильной группы и наряду с другими данными
подтверждают строение LXX.
О О СН3
N \-NH-С—<f >-NH—С—С—СН2ОН
но/
NH2
LXX
В качестве иллюстрации возможности использования значений
рКк можно упомянуть также определение положения двойной
связи у алкалоидов Senecio [3] и у ароматических алкалоидов
Erythrina с единственной олефиновой двойной связью [296].
Стереохимические исследования
При детальном анализе констант диссоциации трикарбоновой
кислоты LXXI, полученной из абиетиновой кислоты LXXII,
Бартону и Шмейдлеру [22] удалось определить стереохимию
сочленения колец А/В в абиетиновой кислоте, а отсюда и в ряде
других смоляных кислот.
СООН
Сй^СООН
СООН
LXXI LXXI1
Ранее было известно, что различие между значениями
рКг и р.йГ2 для циклоалкан-1,2-дикарбоновых кислот, содер-

416
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
жащих карбоксильные группы в г^с-положении, больше, чем
при транс-расположении карбоксилов (см. табл. 6.6). Для
таких 1,2-дикарбоновых кислот, симметричных или
несимметричных относительно связи С-1—С-2, определение «микроконстант»
диссоциации из «макроконстант» (т. е. экспериментально
измеренных) не представляет труда (см. стр. 370). В случае же
несимметричных многоосновных кислот измеряемые
экспериментально константы диссоциации недостаточны для
определения микроконстант диссоциации. Бартон и Шмейдлер
вывели, однако, уравнение, связывающее измеряемые константы
диссоциации многоосновных кислот с микроконстантами.
Используя экспериментальные значения констант диссоциации
симметричных и несимметричных монометиловых эфиров трикарбоновой
кислоты LXXI, авторы пришли к выводу, что различие между
микрозначениями рЛГх и р.йГ2 для несимметричного монометилового
эфира составляет 1,11 единицы р.йГ. Это хорошо согласуется со
значением 1,15, полученным для тракс-циклогексан-1,2-дикарбо-
новой кислоты, и отличается от соответствующего значения для
1£Ис-циклогексан-1,2-дикарбоновой кислоты (1,80 единиц j>K).
Тем самым было показано, что вторая карбоксильная группа в
трикарбоновой кислоте LXXI находится в транс-положении
относительно двух других групп (для которых ранее [310] было
показано, что они находятся в ^ис-положении одна относительно
другой). Отсюда следует транс-сочленение колец А/В в
абиетиновой кислоте и родственных соединениях. Рассмотрение других
микроконстант диссоциации, полученных аналогичным способом,
свидетельствует в пользу этого вывода и подтверждается прямым
экспериментом [23, 312].
Подобные аргументы были использованы при определении
стереохимии изоцитролактона [138]. По сравнению с абиетиновой
кислотой задача упрощается ввиду наличия обоих геометрических
изомеров: изоцитро- и аллоизоцитролактонов. Для первого из
них трК равны 2,26 и 4,50, в то время как для второго они
составляют 2,13 и 3,95. Большее различие в значениях р.йГк для
изоцитролактона указывает на то, что карбоксильные группы расположены
в г^с-положении, как в формуле LXXIII; отсюда следует, что
аллоиэоцитролактон имеет строение LXXIV. Эти выводы были
подтверждены ренгтгеноструктурным анализом [146].
СООН Н
LXXIII LXXIV
СООН
Н
СООН

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
417
Возможности «метода «различий р.йГк» могут быть
проиллюстрированы применением его для определения конфигурации
при С-9 алкалоидов Cinchona: хинина LXXVa, цинхонина LXXV6
и их стереоизомеров.
LXXVa (1?=ОМе)
LXXV6(R = H)
У каждого из углеродов С-8 и С-9 возможны две конфигурации,
приводящие к четырем возможным стереоизомерам; в ряду
хинина это хинин, эпихинин, хинидин и эпихинидин. Было
установлено, что хинин и хинидин различаются по конфигурации при
С-8, у хинидина С-9 находится в i^uc-положении по отношению
к винильной группе. На основании сравнения данных по оптиче-
Таблица 6.18
Значения р.КГк хинина, эфедрина и родственных соединений [299]
(в 80%-ном МЦЗ)
Соединение
Р^
ЛР#„
Температура,
°С
Хинин
Эпихинин
Хинидин
Эпихинидин
(—)-Эфедрин LXXVI
<+)-1|)-Эфедрин LXXVII
{—)-КГ-Метилэфедрин
(+)-1Ч-Метил-г))-эфедрин
7,73 \
8,44/
7,951
8,32/
9,14 \
9,22/
8,501
8,»1 /
0,71
0,37
0,08
0,31
Н^ ^ /СН3
Ph Ph Ph
ai'NH4rH „^ "4r
«^fN™ нРс^Г но>Т"н
CH3 NHCH3
21
21
23
23
22
22
27
27
Ph
CHgNH-
HO
,H
H
CH3
LXXVI а
27 Заказ 407.
LXXVI6
LXXVIIa
LXXVII6

418 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
скому вращению и общего химического поведения было высказано
предположение, что эти соединения имеют также различные
конфигурации при С-9 (обзор химии этих соединений см. [373]).
Для определения конфигурации хинина при С-9 Прелог и
Хэфлигер [299] сравнили значения рЛГк (в 80%-ном метилцелло-
зольве) цинхоновых алкалоидов со значениями рЛГк для
эфедрина, г|)-эфедрина и их N-метильных производных; полученные
значения приведены в табл. 6.18. Более слабые основания эфедрин
и N-метилэфедрин являются эриторо-изомерами, в то время как
более сильные основания ^-эфедрин и 1Ч-метил-1{з-эфедрин —
игрео-соединения. Аналогично хинину и хинидину, обладающим
более слабыми основными свойствами, чем их эпимеры, были
приписаны эршяро-конфигурации, а эпимерным соединениям —
соответственно терео-конфигурация. В итоге этим соединениям
были приписаны следующие структуры: хинину LXXVIII,
эпихинину LXXIX, хинидину LXXX и эпихинидину LXXXI
(здесь R соответствует 6-метоксихинолильной группе).
LXXX LXXXI
Эти выводы могут быть получены менее формальным путем из
предположения о существовании внутримолекулярной водородной
связи между кислородом и кислым водородом в формах
сопряженной кислоты (см. стр. 393). Легко видеть, что образованию
водородной связи в ионе эфедриния препятствует отталкивание фениль-
ной и метильной групп (ср. структуру LXXVI6), в то время как
в ионах i^-эфедриния таких отталкивающих взаимодействий нет.
Аналогичные соображения применимы также к хинину и его
стереоизомерам.

I. КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ
419
Прямой химической корреляцией было установлено, что
цинхонин имеет ту же стереохимию, что и хинидин. Цинхонин
соответствует формуле LXXX, эпицинхонин LXXXI, цинхони-
дин LXXVIII и эпицинхонидин LXXIX (R в этих формулах
означает незамещенную хинолильную группу) (ср. LXXV6).
В заключение в качестве примера использования констант
диссоциации в структурных исследованиях рассмотрим макро-
лид магнамицин LXXXII [399]. Осторожный метанолиз
магнамицина LXXXII дал эфир метилмикарозида LXXX1V и
больший фрагмент каримбозу LXXXIII.
Me О
А/О-С—СН2СНМе2
нон
Ч)СОСН3
LXXXIJ
о
о:
МеО
Me
он
О v чОСОСН3
LXXXIII
Me О
(У'к.О-С-СНгСНМег
чМе
ОН
LXXXPV
Превращение магнамицина в каримбозу сопровождается
возрастанием величины р.йГ на 1,3 единицы, ацетилирование
магнамицина и каримбозы снижает рЛГв соответственно на 1,0 и 2,9
единицы (определение в водном ДМФ, 1 : 1 по объему [399]):
Магнамицин LXXXII
Ацетилмагнамицин .
Каримбоза LXXXIII
Диацетилкаримбоза .
0*к
7,0
6,0
8,3
5,4
Полученные данные хорошо согласуются с предположением, что
гидроксильные группы каримбозы и соответствующие
кислородные атомы магнамицина располагаются рядом с аминогруппой.

420
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Другие данные привели к выводу, что аминогруппа находится
по соседству с двумя-а-кислородсодержащими группами, как
в LXXXII (без стереохимических уточнений).
Более тщательное рассмотрение приведенных данных
показывает, что две а-кислородсодержащие группы не эквивалентны.
Переход магнамицин —> ацетилмагнамицин сопровождается
понижением значения pZfK на 1,0 единицу, в то время как при
аналогичном переходе каримбоза —> диацетилкаримбоза наблюдается
снижение значения pifK на 2,9 единицы. Таким образом, если
ацетильная группа, которая присутствует в ацетилмагнамицине,
оказывает такое же влияние на значение pZfK и в диацетилкарим-
бозе, то другая ацетильная группа должна снижать pZfK на 1,9
единицы. Предположение о неэквивалентности гидроксильных групп
относительно атома азота подкрепляется тем фактом, что
присутствие остатка микарозы, обладающей относительно слабыми
электроноакцепторными свойствами, уменьшает значение pZfK
на 1,3 единицы. Для неэквивалентности гидроксилов один из
них должен быть аксиальным, другой экваториальным, а
аминогруппа — аксиальной. Варьирование заместителей по кислороду,
несущему остаток микарозы, приводит к.более значительным
изменениям в значениях pZfK; следовательно, этот кислород должен быть
ближе к азоту, т. е. он должен быть экваториальным.
Правдоподобное допущение, согласно которому большое лактонное кольцо
расположено экваториально, позволяет установить положение
четырех из пяти асимметрических центров в аминосахарной части
молекулы, как показано в LXXXV (ср. формулу LXXXII) *
он
I О—Агликон
Me2N I Me
Сахар
LXXXV
II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
Химикам-органикам давно известно, что оптическая
активность вещества в молекулярном состоянии является его
характеристикой, и в течение многих лет делались попытки установить
связь между оптической активностью и молекулярным строением.
В настоящем разделе рассмотрены результаты этих исследований
и их применение при решении структурных проблем.
* Синтез микаминозы (Ricliardson А. С, Proc. Chem. Soc,
1961, 430) показал, что аргументы, приведенные в этом параграфе, ошибочны.

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
421
Технические достижения за последние годы намного упростили
измерения оптической активности в ультрафиолетовой области,
В результате весьма возрос интерес к измерениям зависимости
оптического вращения от длины волны света, т. е. оптической
дисперсии, и к возможности использования этой зависимости при
решении структурных проблем. Исследования последних лет,
особенно работы Джерасси и его сотр., привели к полной
переоценке значения измерений оптической активности для проблем
молекулярного строения. Поскольку содержательные и
авторитетные обзоры Джерасси [96] и Кляйна [221, 222а] вполне
доступны, мы ограничимся в этом разделе кратким суммированием
сведений о природе дисперсии оптического вращения и о различных
аспектах его применения при решении проблем, связанных с
выяснением строения природных соединений. Нельзя считать,
однако, что метод оптического вращения с использованием
монохроматического излучения устарел; поэтому последняя часть
этого раздела посвящена рассмотрению возможностей
использования результатов измерения оптической активности при одной
определенной длине волны.
В настоящем разделе отсутствует обсуждение теоретических
основ явления оптической активности. Применение основано
почти исключительно на эмпирических зависимостях, в связи
с чем теоретическое рассмотрение, которое должно было бы быть
по необходимости кратким, не имеет большого значения.
Изложение теоретических основ оптической активности содержится
в работах [209, 231, 246, 283]; для химика-органика может быть
рекомендован весьма полезный обзор [264].
1. Определения и терминология
Оптическое вращение (в случае объектов, рассматриваемых
в этом разделе) измеряется в чистых жидкостях или в растворах.
Для излучения данной длины волны оптическое вращение зависит
от длины кюветы, от температуры, а в случае растворов — от
концентрации растворенного вещества. Таким образом, для
чистой жидкости удельное оптическое вращение [а] определяется
по уравнению
где а — наблюдаемое вращение, I — длина кюветы, см; р —
плотность жидкости г/л.
Для растворов с концентрацией С (в граммах растворенного
вещества на 100 мл раствора):

422 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Длина волны обозначается подстрочечным, а температура —
надстрочечным индексом: [а]2*.
Молекулярное оптическое вращение [М] (обозначается также
[Ф]; обсуждение преимуществ каждого из этих символов см.
[221]) определяется следующим уравнением:
ГМ1— t«l - [мол, в.]
1 J 100
(Некоторые авторы, особенно работающие в области химии
углеводов, определяют молекулярное вращение как [а]-[мол. в.].
Поскольку с меньшими числами удобнее обращаться, мы будем
использовать здесь значения молекулярного оптического
вращения.)
Для сравнения соединений с разными молекулярными весами
величины молекулярного вращения [М] удобнее величин
удельного вращения [а]. В тех случаях, когда это специально не
оговаривается, имеются в виду значения молекулярных вращений.
Кривые дисперсии оптического вращения строятся в
координатах длина волны — оптическое вращение (рис. 50). Джерасси
и Кляйн [96а, 102, 221] предлагают пользоваться следующими
терминами для характеристики кривых дисперсии оптического
вращения.
Плавная кривая не имеет максимумов или минимумов (или
имеет, в крайнем случае, только широкий максимум или минимум,
не связанный с полосой поглощения). Кривая называется
положительной, если вращение возрастает (т. е. становится более
положительным) с уменьшением длины волны, или отрицательной, если
вращение падает (т. е. становится более отрицательным) при
переходе к более коротким волнам. Изображенная на рис. 50 кривая а
представляет собой плавную положительную кривую, а
кривая б — плавную отрицательную кривую.
Кривая простого эффекта Коттона дает один максимум и один
минимум (например, кривая в на рис. 50 и кривая а на рис. 51).
Область «волны» более или менее точно соответствует полосе
поглощения. Чтобы избежать путаницы с терминологией,
используемой в абсорбционной спектроскопии, для максимума на кривой
дисперсии оптического вращения применяют термин «пик», а для
минимума — термин «впадина». Часто вместо выражений «пик»
или «впадина» пользуются общим термином экстремум.
Первым экстремумом называют самый длинноволновый
экстремум. Простой эффект Коттона считают положительным, если
первый экстремум — пик, и отрицательным, если первый
экстремум — впадина. Расстояние между пиком и впадиной по
вертикали называется амплитудой волны; численные значения для
амплитуды даются в виде [М]/100, т. е. [а] • [мол. в.] -Ю-4 (ср.

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 423
[221, 263]). Кривая а на рис. 51 служит примером
положительного эффекта Коттона; кривая в на рис. 50 — пример
отрицательного эффекта Коттона с впадиной при 307,5 ммк, пиком при
270 ммк и амплитудой, равной 76 (тип эффекта Коттона и значение
амплитуды могут быть выражены вместе: —76).
300 W0 500 600
Длина волны, ммк
Рис. 50. Типы кривых дисперсии
оптического вращения:
а — плавная положительная кривая (дез-
оксихолевая кислота) [99]; б —
плавная отрицательная кривая
(холестерин) [243а]; в —кривая простого
отрицательного эффекта Коттона (холестанон-6
LXXXVI) [99].
50,
Щ
зо\-
к
20\
ч>
а:
I
I
Ю\
-ю\
-
-
у i | i | i | i -
\
\
\
А ■ ^
, 1 —
1,1,1.1,
-20Y
-30
300 Ш '500 600
Длина Волны, ммк
Рис. 51. Типы кривых дисперсии
оптического вращения:
а — кривая простого положительного
эффекта Коттона (тигогенон) [99а]; б —
кривая сложного эффекта Коттона
(ацетат Д9 (Ш-олеаненол-зр-она-12) [107а].
Кривая сложного эффекта Коттона имеет два или большее
число пиков и соответствующее число впадин (см. кривую б на
рис. 51).
К сказанному можно добавить следующее: 1) как плавная
кривая, так и кривая эффекта Коттона могут пересекать нулевую
линию или оставаться по одну сторону этой линии, т. е.
действительный знак вращения в любой точке кривой не играет роли;
2) энантиоморфные соединения дают кривые, представляющие
собой зеркальные отражения относительно нулевой ординаты.

424 Гл- 6- ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2. Измерения
Приборы. Измерение оптического вращения при линии D —
операция, знакомая большинству химиков-органиков, и не нуждается
в пояснении. Описание приборов и методики измерений можно
найти в статьях [11, 176].
До недавнего времени измерения кривых дисперсии
оптического вращения в ультрафиолетовой области спектра требовали
сложного оборудования и затраты значительных усилий.
Разработка спектрополяриметра Рудольфа около 1953 г. в значительной
мере изменила положение и явилась, возможно, наиболее важным
из факторов, обусловивших возрождение интереса к измерениям
дисперсии оптического вращения. Прибор Рудольфа состоит в
основном из источника света, монохроматора, дающего свет с
непрерывно меняющейся длиной волны, а также поляриметра с
кварцевой оптикой и фотометра. Угол вращения для каждой длины волны
определяется вручную вращением анализатора до тех пор, пока
стрелка фотометра не покажет точку баланса; после этого угол
вращения отсчитывается обычным образом. Подробное описание
этого прибора и обсуждение вопроса о роли источников света,
а также переменных факторов, оказывающих влияние на
измерение кривых дисперсии оптического вращения, дано Джеймсом
и Съебергом [200].
Определения обычно проводятся с 0,1—2,0 мг вещества.
Измерения могут быть выполнены в области от 700 ммк до ~ 250 ммк
(в зависимости от соединения, источника света и растворителя).
Температура не играет особой роли; обычные колебания
комнатной температуры оказывают, как правило, незначительное влияние
на кривые дисперсии оптического вращения. Прибор,
рассмотренный выше, — ручной; имеются также автоматические
записывающие приборы (см. Кляйн [221]).
Растворители. Выбор растворителя для определения угла
вращения при определенной длине волны зависит главным образом
от растворимости соединения (или класса соединений);
большинство растворителей обладают достаточно высокой прозрачностью
(в видимой области спектра), и поэтому этот вопрос не имеет
большого значения. При исследовании углеводов обычно используют
в качестве растворителя воду, а в случае стероидов — хлороформ;
употребляют также спирты, пиридин и многие другие
растворители. Если углы вращения сравнивают для установления
структуры, следует пользоваться величинами, определенными в одном
и том же растворителе.
Поскольку кривые дисперсии оптического вращения одного
и того же соединения в разных растворителях часто различаются
(см. ниже, а также [966]), желательно для сопоставимости произ-

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
425
водить измерения в возможно меньшем числе растворителей.
В качестве «великолепного полярного растворителя с хорошей
прозрачностью» Джерасси рекомендует использовать метанол
[966]. Этот растворитель является также наиболее подходящим
при исследованиях кеталей или полукеталей (см. ниже).
Преимущества неполярных растворителей для разрешения
тонкой структуры спектров поглощения по сравнению с поляр-
300 350 400 450 ~~ 300 350 400 450 300 35Л 400 k50
Длина Волны, ммк
Рис. 52. Влияние растворителя на кривые дисперсии
оптического вращения (—)-трамс-3-кето-9-метил-Д1>6-гекса-
лина [110]:
а — кривая в метанольном растворе; б — в растворе диоксана; в —
в октане.
ными растворителями остаются также и при исследовании
кривых дисперсии оптического вращения. Убедительным примером
могут служить кривые дисперсии оптического вращения Р-ненасы-
щенного кетона (—)-тп.ракс-3-кето-9-метил-А1>6-гексалина [110],
представленные на рис. 52; в метанольном растворе это вещества
дает кривую а, в диоксане — кривую б, а в октане —
кривую в.
Очевидно, что для исследования дисперсии оптического
вращения желательно иметь стандартный неполярный растворитель.
Джерасси предлагает использовать для этой цели диоксан [966],
хотя он и не очень прозрачен в области коротких волн. Было
предложено также использовать диметиловый эфир диэтиленгли-
коля — диглим [364].

426
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
3. Дисперсия оптического вращения
Кривые с эффектом Коттона
Кривые с эффектом Коттона из-за своего более характерного
вида имеют большее значение при структурных исследованиях,
чем плавные кривые. Следовательно, особый интерес представляют
такие функциональные группы, эффект Коттона которых может
быть исследован на имеющихся в настоящее время приборах.
Хотя в принципе все оптически активные соединения дают эффект
Коттона, тем не менее для большинства веществ он обнаруживается
при длинах волн значительно меньше 250 ммк; даже при
благоприятных условиях эта область спектра расположена на пределе
доступных в настоящее время приборов. Тот факт, что эффект
Коттона связан с максимумом поглощения, также ограничивает
число функциональных групп с практически измеримыми кривыми
эффекта Коттона. Если максимум поглощения характеризуется
высоким коэффициентом поглощения (скажем, >> 100), то
количество света, проходящего через кювету, может оказаться
слишком малым для измерения оптического вращения; если же взять
очень разбавленный раствор, чтобы увеличить количество
проходящего через кювету света, то угол вращения для такой
концентрации может оказаться слишком малым для измерения на
данном приборе.
Кетоны и альдегиды. Правило октантов. Кетоны и альдегиды
дают слабый по интенсивности максимум, связанный с оптически
активной полосой поглощения около 300 ммк. Для насыщенных
кетонов обычно удается измерить кривые дисперсии оптического
вращения в области этих полос. Практически все измеренные
кривые, обнаруживающие эффект Коттона, и большинство важных
структурных соотношений, установленных за последние годы (если
не считать работ по полипептидам), получены на основании
кривых дисперсии оптического вращения кетонов и альдегидов.
В качестве примера, иллюстрирующего, какое большое значение
имеют в настоящее время кетоны и альдегиды для исследования
дисперсии оптического вращения, можно привести тот факт,
что почти половина книги Джерасси [96] и около трех четвертей
обзора Кляйна [221] посвящены обсуждению именно кетонов
и альдегидов.
Теоретическое рассмотрение результатов этих исследований
привело к важному обобщению, называемому «правилом октантов»
[263] (см. также [96е, 221]). Рассмотрим карбонильную группу,
расположенную в трехмерной координатной системе таким
образом, что связь между углеродом и кислородом направлена вдоль
оси z, с началом координат посередине этой связи, т. е. координата
кислорода +z, а координата углерода —z. Далее, пусть два за-

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
427
местителя карбонильной группы R и R' лежат в плоскости yz
(рис. 53). Легко видеть, что область карбонильной группы
разделяется плоскостями ху, xz и
yz на октанты. Правило
октантов может быть
сформулировано следующим образом [263].
Знак вклада каждого
данного атома в точке Р (xyz) в
аномальную вращательную
дисперсию должен определяться +г-
как простое произведение xyz
его координат.
Так, точка, все координаты
которой (х, у и z) положительны,
должна дать положительный
вклад в знак эффекта Коттона;
кривая эффекта Коттона
является результирующей
вкладов различных атомов. Более
отчетливо геометрические зависимости видны, если рассматривать
раздельно дальние октанты (у которых координата z отрицатель-
+x-y-z
-x-y-z
+ X+L/-Z
-X + y-Z
дает
Дальние октанты
+x-y+z
-x~y+z
+x+y+z
дает
-x+y+z
ближние октанты
Рис. 54.

428
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
нал. т. е. октанты, расположенные «позади» плоскости ху), и
ближние октанты (у которых координата z положительна, т. е.
октанты, расположенные «впереди» плоскости ху), как показано
на рис. 54.
Следует отметить, что атом, одна из координат которого
(х, у или z) равна нулю (т. е. атом, лежащий в одной из
координатных плоскостей), не вносит никакого вклада в знак
вращения.
Легко видеть, что для предсказания знака эффекта Коттона
по правилу октантов должна быть известна геометрия молекулы,
т. е. длины связей, валентные углы и конформация. Практически
оказалось, что циклогексаноны (и на этом этапе, по крайней
мере, только циклогексаноны) удовлетворяют указанным
требованиям и, следовательно, получающиеся результаты поддаются
интерпретации. Поместим простое производное циклогексанона
3-метилциклогексанон в описанную координатную систему
и попытаемся предсказать знак эффекта Коттона.
Согласно указанному выше правилу, циклогексаноновое кольцо
(в конформации кресла с экваториальной метильной группой)
помещается в систему координат так, чтобы С-3, С-4 и С-5 имели
положительную координату х, т. е. чтобы эти атомы находились
над плоскостью yz, как показано на рис. 55. Вследствие того, что
в ближних октантах нет никаких атомов (кроме кислорода,
который не дает вклада), достаточно рассмотреть проекцию дальних
октантов, как это сделано на рис. 56, а. При этом С-2, С-6 и С-4
оказываются в координатных плоскостях и не вносят никакого
вклада; С-5 и С-3 вносят одинаковые, но противоположные по
знаку вклады и, следовательно,
компенсируются. Остается только
метильная группа при С-3. Это
приводит к упрощенной
диаграмме (см. рис. 56, б).
Единственная группа, дающая вклад,
располагается, таким образом,
в положительном октанте, и,
следовательно, для этого энан-
тиомера 3-метилциклогексанона
предсказывается положительный
эффект Коттона; наблюдаемые
знак и амплитуда: +25 [263].
В качестве несколько более
сложного примера рассмотрим хо-
лестанон-6 (LXXXVI) и его
проекцию, изображенную на рис. 57
Рис. 55. [99]. Согласно предсказанию, это

П. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
429
сн,
Рис. 56.
19
12,13,18
17,16,R
Рпс. 57.
соединение должно иметь отрицательное вращение, что
подтверждается опытом: наблюдаемая амплитуда равна —76 (см.
кривую в на рис. 50).
Другим примером [263] может служить метиловый эфир 7-кето-
холановой кислоты (LXXXVII), который показывает небольшой
СООМе
LXXXVI
LXXXVII

430
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
положительный эффект Коттона (-(-29), как это можно было бы
предсказать из диаграммы октантов (рис. 58). Цифры курсивом
здесь означают атомы в ближних октантах, которые в этом
примере дают положительные вклады. Положительные вклады в этом
случае перевешивают отрицательные.
Следует заметить, что при использовании правила октантов
в его настоящем виде атомы водорода не принимают во внимание,
а экваториальные заместители у атомов углерода, непосредственно
связанных с карбонильной группой, по-видимому, слишком близко
расположены к плоскости yz и поэтому вносят очень малый зклад
или вообще не вносят никакого вклада
в знак эффекта Коттона.
Необходимо подчеркнуть также,
что в сформулированной здесь форме
правило октантов носит качественный
характер. В некоторых случаях влия-
11 3,4 ние одного атома может перевесить
/5,16 действие двух и большего числа атомов
в октанте противоположного знака.
Влияние такого атома на кривую
эффекта Коттона является внутренним
рис 58. свойством этого атома и зависит от
его расстояния до карбонильной
группы; как правило, чем дальше этот
атом расположен от карбонильной группы, тем меньше будет его
влияние на кривую эффекта Коттона. Если большое число атомов
находится в октантах разных знаков, то оценка суммарного
эффекта этих атомов может оказаться невозможной и приходится
ограничиваться выводом, что амплитуда будет мала. Можно
полагать, что более точный подход; включающий тщательное
измерение дисперсии оптического вращения для больших групп
соединений с поправками на «фоновые дисперсии» (дисперсии,
обязанные другим активным хромофорам), сделает возможной,
по крайней мере, приблизительную оценку количественного вклада
отдельных атомов в зависимости от их положения и тем самым
существенно расширит возможности применения данного
правила.
На примере аксиальных а-иод-, а-бром- и а-хлоркетонов
легко видеть, как только один атом может совершенно изменить
кривую эффекта Коттона. Изменения в эффекте Коттона при
введении аксиального а-иод-, а-бром- или а-хлорзаместителя
соответствуют ожидаемым на основании правила октантов. Ацетат
эргостанол-ЗР-она-11 дает слабый положительный эффект Коттона
(+12), в то время как ацетат 12а-бромэргостанол-3|3-она-11
показывает сильный отрицательный эффект Коттона (—149), а ацетат

И. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
431
9а-бромэргостанол-Зр-она-11 — сильный положительный эффект
Коттона ( + 254) [108]. Обобщение, включающее эти явления,
было названо правилом аксиального галоидкетона [103].
Поскольку введение аксиального галоида в а-положение по
отношению к кетогруппе часто является весьма простой операцией,
это правило имеет большое диагностическое значение. Интересно,
что введение в а-положение аксиального атома фтора оказывает
противоположное влияние на знак эффекта Коттона. Было
показано, что имеется параллель между удельной «дисперсивностью»
атома (т. е. мерой влияния атома в данном положении на эффект
Коттона) и атомной рефракцией этого атома [263]. Так, например,
атомы иода, брома и хлора, обладающие сильной положительной
«дисперсивностью», характеризуются высоким значением атомной
рефракции. С другой стороны, фтор, обнаруживающий,
по-видимому, отрицательную «дисперсивность», обладает небольшой
атомной рефракцией (меньше, чем водород).
В приведенных выше примерах, а также практически во всех
других известных в настоящее время случаях правило октантов
прилагалось только к циклогексанонам в конформации кресла,
конформационная жесткость и симметричность которого упрощают
условия применения этого правила. Хотя в принципе это правило
приложимо и к другим циклическим системам или алифатическим
кетонам, трудности, связанные с определением конформации
и отсутствием симметрии у подобных систем, препятствуют
получению достоверных выводов относительно знака эффекта Коттона.
До тех пор пока не будут сделаны количественные оценки вклада
отдельных атомов (в зависимости от их положения), вопрос о
применении правила октантов к системам, отличным от кресловидных
форм циклогексанонов, следует рассматривать с осторожностью.
Единственным исключением является, вероятно, случай
аксиальных а-галоидкетонов в конфигурации ванны [101], для которых
отмеченная выше удельная «дисперсивность», по-видимому,
пересиливает влияние других заместителей.
Кроме применения правила октантов к кетонам и некоторых
исследований в области полипептидов, использование кривых
дисперсии оптического вращения носит сугубо эмпирический
характер. Успешное выявление структурных особенностей
зависит от обнаружения аналогии в характеристической форме и
в положении кривой, причем надежность доказательства
непосредственно зависит от того, насколько исследуемая кривая
близка к кривым аналогов. Следует помнить, что энантиомеры
дают кривые, являющиеся зеркальными отображениями
относительно нулевой ординаты, и, следовательно, сравнение
асимметрических кривых не менее ценно, чем сравнение идентичных
кривых.

432
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Вследствие эмпирического характера рассматриваемых
закономерностей дальнейшее обсуждение оптической активности кетонов
предполагает привлечение дополнительного материала,
выходящего за пределы настоящего краткого обзора. Укажем лишь, что
насыщенные кетоны обнаруживают обычно простой эффект Кот-
тона (хотя некоторые кетоны, например Зр-окси-5а-В-гомоандро-
станон-17а, дают незначительный эффект или вовсе не показывают
его (см. [221]), а а,р-ненасыщенные кетоны показывают сложный
эффект Коттона.
Ряд примеров рассматривается в разделе, посвященном
применениям метода дисперсии оптического вращения (см. стр.
442, 443).
В обзоре Кляйна [221] имеются таблицы, содержащие большое
число кривых дисперсии оптического вращения. Главы 4—11
и 13 книги Джерасси [96] в основном посвящены кетонам; в этих
главах читатель может найти много фактических данных и
относящихся к ним обсуждений.
Тиокарбонильные соединения. Джерасси и Хербст [179]
показали, что слабый максимум тиокетонной группы около 500 ммк
оптически активен. Так, андростантион-17 и А4-прегненон-3-
тион-20 обнаруживают сильный положительный эффект Кот-
тона в этой области. Особенно многообещающими с точки зрения
определения конфигурации асимметрического углерода, несущего
гидроксильную или аминогруппу, являются ксантаты (этил-
дитиокарбонаты) [338] и дитиокарбаматные производные [339].
Эти производные не только дают характерный эффект Коттона,
который может оказаться полезным при сопоставлении одного
спирта с другим или одного амина с другим, но могут быть, видимо,
использованы и при сопоставлении конфигураций спиртов и
аминов.
Так, (-|-)-]М-д0тиокарбэтокси-£-аланин LXXXVHIa и (+)-
этилдитиокарбонат L-молочной кислоты (LXXXVIII6) дают очень
близкие кривые эффекта Коттона [339].
Н Н
I I
СН3—С—СООН СНз-С-СООН
I I
NH—C-S-C2H5 O-C-S—С2Н5
II II
S S
LXXXVHIa LXXXVIII6
Другие соединения. Было найдено, что эффект Коттона дают
нитросоединения [96ж, 261]. нитриты и нитрозиты [96ж, 233, 260],
а также некоторые ароматические соединения такие, как фенил-

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
433
метилкарбинол [233], гидратроповая кислота LXXXIX [337],
морфин XG и родственные алкалоиды [44].
НО
СН
I
з Y Y >1Ме
СН-СООН
НО
LXXXIX XC
Наличие эффекта Коттона для а-хлор-, а-бром- и а-азидо-
пропионовых эфиров было показано Куном и др. [232]. Сильный
эффект Коттона был обнаружен в кривых дисперсии оптического
вращения некоторых дисульфидов и диселенидов [34а, 337].
Согласно имеющимся данным [152], молекулярная амплитуда
эффекта Коттона для пигмента желчи — хлоргидрата
(-(-^уробилина составляет 2950.
Плавные кривые
Плавные кривые дисперсии оптического вращения не могут
столь же эффективно использоваться при решении структурных
проблем, как кривые эффекта Коттона, ввиду отсутствия у них
характерных и специфических особенностей. Их главное значение
состоит, по-видимому, в обобщении и уточнении общих методов,
разработанных для вращения плоскости поляризации
монохроматического излучения (см. стр. 446). Если не считать тех
исследований, в которых плавные кривые применялись для определения
конформации полипептидов [43], использование этих кривых
носит чисто эмпирический характер; ниже при обсуждении
вопросов, связанных с практическим применением метода оптического
вращения, приводятся соответствующие примеры.
Применение
Доказательство наличия оптической активности. Наиболее
простое использование спектрополяриметра состоит, вероятно,
в проверке наличия или отсутствия оптической активности у
соединений, обладающих незначительным вращением при длине волны
линии D, поскольку соединения с плавными кривыми дисперсии
оптического вращения обнаруживают более сильное вращение
в ультрафиолетовой области спектра, чем , при 589 ммк. Так,
тетрагидроионандиолы XCI, выделенные из мочи беременных
кобыл [297], не обнаруживают оптической активности при 589 ммк,
28 Заказ 407.

434
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
но дают заметное вращение в области длин волн меньше
500 ммк [95].
ОН
\/ I
XCI
С другой стороны, пилоцереин XGII не обладает оптической
активностью во всем доступном интервале длин волн и является,
по-видимому, рацематом [100].
МеСК
НО
МеО
NMe
NMe
Оме
Me
ХСП ХСШ
Было показано [378], что дигидрометин дигидробуфанидрина
XGIII, ключевой продукт деградации при исследовании строения
алкалоида ундулатина из Amaryllidaceae, оптически неактивен
в области от 350 до 589 ммк. Поскольку соединение ХСШ было
получено из оптически активных продуктов, его оптическая
неактивность указывает на симметричность молекулы — факт,
который привел к однозначному выводу о структуре этого
соединения.
Открытие некоторых функциональных групп. В ряде случаев
кетонные и эфирные группы, не различимые по спектрам
поглощения, легко удается обнаружить по кривым дисперсии оптического
вращения, поскольку кетоны в области 300 ммк дают эффект Кот-
тона, а эфиры — только плавные кривые. Ранее было известно,
что пироксонитин XGIV
ОН оме
ОМе
XCIV

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
435
содержит сложноэфирную группу и дает только одну
карбонильную полосу поглощения около 1700 см'1; наличие же пика
эффекта Коттона при 343 ммк [394] указывает на присутствие
в этом соединении еще одной кетонной группы.
Выявление структурных особенностей и аналогий. На
основании эмпирических формул, биологического происхождения или
аналогий в химическом поведении на начальных этапах
исследования структуры часто делают предположения относительно
структурных подобий соединений, на самом деле химически не
коррелируемых. Большое значение при такого рода
сопоставлениях могут иметь кривые дисперсии оптического вращения. Так,
например, предположение, согласно которому неолин обладает
таким же скелетом, что и дельфинин [391], было существенно
подкреплено измерением кривых дисперсии оптического вращения
1-кетонеолина XCV и соответствующего производного дельфи-
нина XGVI.
XCV XCVI
Так, в растворе хлороформа XGV дает на кривых впадину
[а] = —243° при 323 ммк, в то время как XGVI дает впадину
[а] = —300° при 325 ммк. В ледяной уксусной кислоте кривая
кетонеолина XGV имеет пик [а] = +1450° при 317 ммк, а
кривая XGVI — пик [а] = +1455° при 326 ммк. Хотя любые
рассуждения относительно причины обращения эффекта Коттона при
замене хлороформа уксусной кислотой должны рассматриваться
как предположительные, тем не менее возможно, что такое
обращение связано с изменением из кресла в ванну конформации
кольца А (вероятно, также и гетероциклического кольца).
Рассмотрение молекулярных моделей позволяет предположить, что
в конформации ванны атом азота оказывается менее
экранированным. Таким образом, уменьшение свободной энергии,
обусловленное увеличением сольватации положительно заряженного»
азота, может оказаться больше того, которое необходимо для
компенсации увеличения энергии при превращении кресла в ванну,
28*

436 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Другим примером использования кривых дисперсии
оптического вращения для выявления структурного сходства может
служить случай дитерпенового агликона стевиола. Этому
соединению ранее [265] приписывалась структура XGVII:
СООН Ч,нши
XCVII XCVIII
Указанное в формуле XGVII положение гидроксила было
постулировано исходя из факта легкой изомеризации стевиола
при действии кислоты в пятичленный кетон изостевиол. На
основании этих данных предполагалось, что агликон содержит
циклическую систему, аналогичную гаррифолину XXXVI6 [111],
который легко изомеризуется кислотой в каучичицин XGIX.
XX XVI б XCIX
Однако аллогибберовая кислота С
при обработке кислотой [268, 361] также дает пятичленный
кетон — гибберовую кислоту. Этот факт, а также недавнее
сравнение кривых дисперсии оптического вращения гибберовой кислоты
и изостевжола, с одной стороны, и кетонов, полученных при

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 437
озонолизе аллогибберовой кислоты и стевиола, с другой стороны,
привели к исправленной формуле стевиола XGVIII [112].
Примером использования кривых дисперсии оптического
вращения для исследования структурных особенностей могут служить
также некоторые природные соединения, родственные стероидам,
Купчан и др. [236], исследуя положение легко гидролизуемой
ацетильной группы в протовератрине А, обнаружили, что кривая
дисперсии оптического вращения родственного кетона GI
оказалась практически идентичной с кривой для 3,6,15,16-тетра-
ацетата 7-дегидропротоверина СП. Это позволило предположить,
что ацетильная группа находилась при G-7; последующие
исследования подтвердили этот вывод.
L--H
НО О
! II
сн,сн,с-с-о
сн3
СИ
Наблюдение, что кетон, полученный при окислении метил-
даммаренолата хромовой кислотой, практически не дает эффекта
Коттона, было истолковано как указание на положение
карбонильной группы вне циклической системы. Соединению приписано
строение GUI [10].
На основании кривых дисперсии оптического вращения
выяснены положения функциональных групп в неизмененных
стероидных скелетах рубиервина [290] (кислород при С-12); буфоталинина
[316], пахигенина [315], перувозида [41] (кислород при С-19),
а также продукта монобромирования 2,3-секохолестанон-6-диовой-
2,3 кислоты [233а] (бром в а-положении при С-5).
В то же время кривая дисперсии оптического вращения для
метагенона из-за ее близости к кривой для 7-кетохолановой кис-
/СН3
о-с-сн
чсн3
ь о-с-снсн2сн,
и II I 2 3
о сн3
АсО

438 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
лоты явилась «сомнительным моментом» при принятии для мета-
генина формулы CIV [368].
CIII
CIV
После того как было сделано допущение относительно сильного
отрицательного фонового вращения спирокетальной боковой цепи
[99а], эта кривая стала рассматриваться как совместимая с
присутствием кетогруппы в положении 11 (для метагенона).
Определение относительной и абсолютной конфигурации.
Наиболее полезным применением данных по дисперсии оптического
вращения следует считать в настоящее время определение
относительной и абсолютной конфигурации. При классическом
структурном анализе эти две проблемы решаются обычно раздельно;
метод дисперсии оптического вращения одинаково пригоден и для
той и для другой цели, в связи с чем в настоящем разделе будет
рассмотрен вопрос о применении этого метода для решения обеих
проблем. Химические способы определения конфигурации
обсуждаются в гл. 19 (см. кн. II).
При определении конфигурации молекулы на основании
кривых дисперсии оптического вращения возможны два подхода.
Первый из них состоит в применении правила октантов для
предсказания знака эффекта Коттона в циклогексанонах, а другой —
в прямом сравнении кривой исследуемого соединения с кривыми
соединений, содержащих аналогичные структурные элементы;
эти два подхода часто дополняют друг друга.
Если правило октантов четко позволяет предсказать знак
эффекта Коттона для различных возможных конфигураций, то
число возможных конфигураций может быть уменьшено, а в
некоторых случаях может быть получено однозначное решение.
Поскольку правило октантов учитывает только влияние структурного
окружения на оптически активный хромофор, необходимы
допущения относительно фонового поглощения. Должна быть
известна также конформация или конформационное равновесие и
должен отсутствовать эффект влияния соседних групп.
Абсолютная конфигурация вещества, полученного при
гидрировании составной части масла Терентанга [238], была уста-

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 439
новлена на основании правила октантов. Если допустить конфор-
мацию кресла с экваториальной боковой углеводородной цепью,
то наблюдаемый положительный эффект Коттона [107] согласуется
только со структурой GV.
CV
В тех случаях, когда правило октантов неприменимо (а также
в дополнение к правилу октантов), кривые дисперсии оптического
вращения исследуемого соединения сравнивают с кривыми
модельных соединений. Вполне очевидно, что выводы относительно
конфигурации, основанные на идентичности или значительной
близости сложных кривых эффекта Коттона, более надежны, чем
простые аналогии между плавными кривыми. Последние дают
в сущности не намного больше структурной информации, чем
аналогии, полученные при монохроматических измерениях.
Вопрос об интерпретации плавных кривых кратко рассмотрен
в книге Джерасси [96]; Кляйн приводит ссылки на классические
работы [221], большинство которых оперирует данными по
плавным кривым и обсуждает их использование. Съеберг [335]
рассматривает кривые дисперсии оптического вращения ряда кар-
боновых кислот, их эфиров, амидов ианилидов — производных,
ранее использовавшихся для исследования «правила сдвигов»
[134] при монохроматических измерениях.
Большие возможности даже плавных кривых дисперсии
оптического вращения по сравнению с монохроматическими
измерениями были показаны при изучении некоторых производных
2-феноксипропионовых кислот GVI [336].
СООН
Н—С-0-f
CVI6
CVIb
Аналогичные пара- и мета-изомеры дают очень близкие
и плавные положительные кривые и обнаруживают
положительное вращение при линии D; следовательно, конфигурационные
определения, основанные на измерениях с использованием

440 Гл- 6- ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
линии D, могли бы быть в этом случае приняты за достоверные.
Однако соответствующий о-иодизомер обнаруживает
отрицательное вращение при линии D, хотя он также дает плавную
положительную кривую дисперсии оптического вращения.
В исследованиях ряда природных сульфоксидов [222] близость
плавных кривых дисперсии оптического вращения
использовалась как указание на идентичность абсолютных конфигураций
у асимметрического атома серы.
Тот факт, что кривые дисперсии оптического вращения не
избавлены от специфического влияния соседних групп, иллюстрируется
примером аминокислоты альбизиина CVTI, которая дает [218а]
плавную кривую противоположного знака по сравнению с кривой
высших гомологов GVIII.
H.N-
соо-
I
-с-н
CH2NHCONH2
CVII
сосг
+ I
H3N-C—H
I
(CH2)„NHCONH2
GVIII (n = 2, 3 или 4)
Вывод, полученный из данных по монохроматическому
вращению [71], согласно которому эперуевая кислота GlXa и лабдано-
ловая кислота СХа являются энантиоморфными в отношении
циклической системы, надежно подтверждается сравнением
кривых дисперсии оптического вращения соединений GIX6 и СХб,,
которые дают сильный эффект Коттона противоположных знаков
и почти равной величины [105].
■fTCOOR
СООН
ОН
ОСООСНз
сш(Р=сн2;1?'=н)
CIX6(F=0;R=CH3)
СХа
СХб
Если наблюдаемое отклонение не связано с неоднородностью
образца, то наиболее вероятно, что оно обусловлено идентичностью
конфигурации боковых цепей, поскольку энантиомеры, как
известно, должны давать точно асимметрические кривые.
Кетон СХН, полученный из ирезина GXI, показывает
отрицательный эффект Коттона, противоположный эффекту 4а-метил-
-5а-холестанона-3 СХГИ; соответствующие 2,6-дибром-З-кетоны
также обнаруживают антиподные эффекты Коттона [97].
Следовательно, ирезин должен обладать такой абсолютной
конфигурацией, как показано в формуле GXI.

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
441
CXI СХП СХШ
Аргументы, аналогичные указанным выше, позволили
определить абсолютную конфигурацию кафестола CXIV [98], филло-
кладена CXV [54, 150, 151], резенонолактона CXVI [387] и
продуктов микробиологического восстановления декалиндионов-
-1,5 [29], например соединения GXVIII, полученного при
инкубации GXVII с Curvularia falcata.
CXIV - CXV CXVI
О ОН
Ф-Ф
О О
С XVII С XVIII
Сравнение кривых дисперсии оптического вращения привело,
однако, к неверному определению абсолютной конфигурации
эремофилона [109]. Прямой химической корреляцией с
соединениями известной конфигурации доказана формула GXIX [403]
II
О
CXIX
Наиболее простое объяснение ошибки в трактовке данных по
дисперсии оптического вращения состоит в том, что циклогексаноно-
вое кольцо эремофилона в действительности существует в кон-

442
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
формации ванны, в то время как у модельных соединений оно имеет
конформацию кресла.
Джерасси [96в] пришел к выводу о том, что при определении
знака эффекта Коттона для кетонов с конденсированными
кольцами наиболее существенное значение имеет не столько природа
ангулярного заместителя, сколько конфигурация сочленения
колец. Так, например, кривые эффекта Коттона для соединений,
представленных формулой СХХ, аналогичны как по форме, так и по
знаку. В то же время соединение CXXI с г^ис-сочленением колец
В/С дает кривую эффекта Коттона противоположного знака.
ОН
СХХа(р = Ме)
СХХб(р=Н)
CXXb(R=OH) СХХ1
В приведенных ниже структурах конфигурация сочленения
колец А/В была выяснена в результате сопоставления кривых
дисперсии оптического вращения. В случае СХХП [314] и CXXV
[130] для сравнения был взят 19-нортестостерон; для СХХШ [267]
использовали А1>4-холестадиенон-3; для CXXIV [278]
соответственно холестанон-3.
СН3
ОАс СН-ОАс
•1--Ы
CXXV

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 443
Аналогично конфигурация сочленения колец C/D в CXXVIa
была выяснена [347] в результате сравнения кривых дисперсии
оптического вращения этого соединения и соединения CXXVI6.
CXXVla(R=OH)
CXXYI6(R = H)
Сравнение кривых дисперсии оптического вращения
оказалось полезным при определении стереохимии люмисантонина
[20]. Соединение CXXVII, полученное при деградации
люмисантонина, дает кривую эффекта Коттона, энантиомерную
аналогичной кривой стероида CXXVIII, что подтверждает приведенную
конфигурацию. Химические сопоставления привели в дальнейшем
для самого люмисантонина к формуле CXXIX.
CXXVII CXXVIII CXXIX
Кривые дисперсии оптического вращения оказались
полезными [13] при определении стереохимии сочленения колец D/E
в оксигопаноне СХХХ, а также при установлении [13, 35]
стереохимии сужения кольца А у тритерпенов.
Из того факта, что кетоны часто дают значительный эффект
Коттона, следует, что измерение дисперсии оптического вращения

444
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
может быть чувствительным методом количественного
определения кетонов. Хотя чисто аналитический аспект этого вывода
выходит за пределы рассматриваемых в этой главе вопросов,
тем не менее заслуживает внимания интересное применение этого
метода, предложенное Джерасси [96д, 106]. Известно, что при
добавлении небольшого количества кислоты к раствору кетона
в метиловом спирте устанавливается равновесие между кетоном
и соответствующим кеталем. Степень, до которой подавляется
образование кеталя, может служить мерой стерического сжатия
на участке молекулы, непосредственно примыкающем к
карбонильной группе. Введение небольшого количества кислоты в мета-
нольные растворы перечисленных ниже кетонов приводит к
изменению амплитуды эффекта Коттона: 3-метилциклогексанон дает
93%-ное уменьшение, то/>анс-2,5-диметилциклогексанон приводит
к 25%-ному уменьшению; для 2,2,5-триметилциклогексанона —
уменьшения нет (т. е. образование кеталя совершенно подавлено).
Этот метод оказался полезным при выяснении строения лофенола
CXXXI [104]. Было показано, что кривая дисперсии оптического
вращения родственного кетона CXIII аналогична кривой холе-
станона-3, но относительно меньше подвержена изменению при
добавлении соляной кислоты.
Это указывает на большие стерические затруднения вблизи
кетогруппы, что обусловлено, как было показано, наличием
метильной группы у С-4.
Конформационные исследования. Последней стадией
установления строения молекулы является выяснение ее конформации,
или, точнее говоря, конформационного равновесия, хотя эта
стадия обычно не предусматривается в классических химических
исследованиях. Однако полностью разобраться в конформацион-
ном равновесии редко удается, поскольку задача слишком сложна.
Кривые дисперсии оптического вращения, как указывалось выше,
весьма чувствительны к конформационным изменениям. При
работе с неизвестными системами всегда есть определенная
степень неуверенности, но тем не менее столь высокая чувствитель-

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 445
ность метода оптической активности может сыграть большую роль
при выявлении конформационных деталей.
Приведем пример. Монобромирование 2а-метилхолестанона-3
СХХХП дает 2-бромсоединение, в котором, как это следует из
спектров поглощения, бром имеет аксиальную ориентацию. На
этом основании был сделан вывод, что это соединение является
2{5-бром-2а-метилхолестаноном-3 CXXXIV [251]. Холестанон-3
показывает сильный положительный эффект Коттона, и на
основании правила октантов можно предсказать очень сильный
положительный эффект Коттона и для CXXXIV. Однако моно-
бромкетон дает отрицательный эффект Коттона, что несовместимо
со структурой CXXXIV. Отсюда было сделано заключение [101],
что монобромкетон имеет строение СХХХШ, причем кольцо А
обладает конформацией ванны.
СХХХП СХХХШ
Недавно был опубликован сходный пример [348].
Из других соединений, дающих аномальные кривые дисперсии
оптического вращения (возможно, из-за присутствия конформа-
ций типа ванны), можно упомянуть эремофилон [104, 403] (см.
выше) и изоментон [164].
Как уже указывалось при кратком обсуждении плавных
кривых, кривые дисперсии оптического вращения используются
также и для решения сложной проблемы определения конформа-
ции макромолекул. Выведенная Моффитом на основании
теоретических представлений зависимость [262] была применена к реше-

446
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
нию вопроса о степени спирализации полипептидов и природе
спиральной структуры. Соответствующие работы рассмотрены
в обзоре [43].
4. Измерение оптического вращения при монохроматическом
излучении
Многие годы измерение оптического вращения при одной
длине волны (обычно с использованием Д-линии 589 ммк в спектре
натрия) было частью рутинной характеристики нового соединения.
В результате количество имеющихся данных по удельному
вращению стало весьма значительным. В течение этого периода
химики делали попытки извлечь из этих измерений зависимости,
связанные со знаком или величиной вращения, которые могли
бы быть использованы для предсказания строения других
соединений; в результате был сформулирован ряд эмпирических
правил, оказавшихся весьма ценными. В этом разделе обсуждается
вопрос о природе и приложении этих правил; относительно
терминологии и методики измерений упоминалось выше.
Величина, характеризующая вращение монохроматического
света, является просто точкой на кривой дисперсии оптического
вращения. Поэтому казалось бы, что отдельное обсуждение
вопроса о монохроматическом вращении не имеет смысла. Тем не
менее в настоящее время накоплено еще недостаточно
экспериментальных данных по дисперсии оптического вращения, что
затрудняет общее рассмотрение вопроса. В то же время в химической
литературе накопилось много данных по монохроматическому
вращению, и измерение вращения с использованием Д-линии
натрия не представляет трудности, поскольку для лаборатории
вполне доступны простые в обращении приборы.
Выводы из единичных измерений. Абсолютная конфигурация
большого числа трехзамещенных метанов (у которых имеется
лишь один асимметрический атом углерода) может быть
определена путем сравнения их вращения с вращением известных
гомологов [220а]. В пределах любой гомологической серии величины
оптического вращения имеют тенденцию приближаться по мере
удлинения цепи к некоторой предельной величине. Значения
оптического вращения низших и высших гомологов иногда
настолько сближаются, что становится возможным делать выводы
относительно структуры и конфигурации соединений. Маркер
[249] предложил эмпирическое правило для предсказания
абсолютной конфигурации значительного числа трехзамещенных
метанов на основании знака вращения. Однако Миллс [258] показал,
что правило Маркера не может быть применено к производным
ментола; следовательно, вполне возможно, что это правило вообще
неприменимо к циклическим системам.

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
447
Согласно данным Миллса [257], ряд соединений общей формулы
CXXXV и их производные дают молекулярное вращение в
пределах + 130—170°.
СН2
II
RnR' = CH3; СН(СН3)2; С(СН3);
СН2ОН; С(СН3)2ОН
Исходя из предположения, согласно которому оптическая
активность циклических соединений обязана в основном
асимметрии относительно связей (конформационная асимметрия), а не
асимметрии относительно атомов (атомная асимметрия), Уиффен
[389] разработал эмпирическую систему предсказания знака
и приблизительной величины угла вращения для циклогексановых
и тетрагидропирановых колец, несущих гидроксильные или алк-
оксильные заместители. Этот подход был распространен на
производные ментола; в результате было получено хорошее
соответствие с опытными данными (по величине и по знаку).
Предложена также [53] более сложная эмпирическая система,
учитывающая как атомную, так и конформационную асимметрию.
Применительно к атомной асимметрии система является
качественной, а в приложении к конформационной асимметрии —
полу количественной. Эта система пригодна для насыщенных
и ненасыщенных ациклических и эпициклических соединений.
Для соединения CXXXV таким путем предсказан угол вращения
+ 160°, что находится в хорошем согласии с правилом аллильных
заместителей Миллса (см. ниже). Для многих циклических
соединений, включая сахара, наблюдается удовлетворительное
соответствие между постулированными и наблюдаемыми значениями.
Для стероидов предсказанные углы вращения не вполне
согласуются с найденными, но наблюдаемые различия во вращении
между эпимерами дают хорошее соответствие с постулированными
величинами.
Данная система до настоящего времени является примером
наиболее смелой попытки предсказания оптического вращения
из структуры или, наоборот, конфигурации из данных по
вращению, и может оказаться чрезвычайно полезной при
структурных исследованиях.
Метод разности углов вращения. При определении
конфигурации природных соединений значительно более полезным
оказалось использование разности углов вращения, чем измерение
самих углов вращения. Вкратце сущность метода состоит в том,
что аналогичные химические изменения в соединениях сходной
конфигурации приводят к примерно одинаковым изменениям
R-
//~\/
Н
^R'
CXXXV

448
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
в молекулярном вращении. Это правило также можно
сформулировать следующим образом:
предположим, что соединение А с молекулярным вращением а
и аналогичное соединение Б с молекулярным вращением б
раздельно обрабатывают в сходных условиях, в результате чего
получаются соответственно соединения А' (с молекулярным
вращением а') и Б' (с молекулярным вращением б'); в этом случае
разность а' — а должна иметь тот же знак и приблизительно
ту же величину, что и б' — б.
По этому вопросу имеется хороший обзор [220]; кр'оме того,
много примеров использования метода разности углов,
содержащихся в недавних работах, позволяют понять некоторые из
прежних данных по оптическому вращению. Поэтому в настоящем
обзоре будет дана лишь краткая сводка различных правил,
относящихся к этому методу, и их применение.
Наиболее ранние работы в области применения метода разности
углов вращения были проведены Хадсоном и сохранили свое
значение до настоящего времени. В 1909 году он сформулировал
правила изоротации [189], согласно которым:
1. Различие между молекулярным вращением а- и р-форм всех
альдегидосахаров, а также всех их производных, в которых
заместитель не связан непосредственно с концевым
асимметрическим атомом углерода, является почти постоянной величиной.
2. Сумма молекулярного вращения а- и р-форм производных
какой-либо альдозы (например, глюкозидов и т. д.), у которой
затронут только концевой асимметрический углерод, равна
аналогичной сумме для а- и Р-форм исходной альдозы.
Опыт показывает, что термины «почти постоянная величина»
(первое правило) и «равенство» (второе правило) только
приблизительно правильны, поскольку обычно соблюдается лишь
порядок величины и предсказывается ее знак; чем не менее и этого
оказывается достаточно для того, чтобы с помощью этих правил
можно было отличить аномеры. Когда известна разность углов
вращения для некоторой аномернои пары, то вклад вращения
данного сахара может быть использован для определения
конфигурации у аномерного атома углерода в молекуле. Правила
изоротации были применены для определения конфигурации
аномерного углерода у простых Сахаров, гликозидов (включая
сердечные гликозиды), олигосахаридов и полисахаридов (включая
крахмал и целлюлозу) [2206]; аномальные вращения отмечены
для некоторых 2-дезоксинуклеозидов [132].
Обобщение, касающееся лактонов Сахаров, правило лактонов
Хадсона [190], может быть сформулировано следующим образом,
если в фишеровской проекции молекулы кислород лактонного
кольца находится справа, то лактон будет более правовращающим,

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
449
чем соответствующая кислота; если кислород лактонного кольца
находится слева, то лактон будет более левовращающим.
Кляйн [219] распространил это правило на ряд
полициклических соединений и показал его применимость по отношению
к ним. Это модифицированное правило гласит: различие в углах
вращения между лактоном с абсолютной конфигурацией CXXXVI
и соответствующей ему кислотой является положительным, тогда
как различие для его энантйомера CXXXVII — отрицательным.
+С О О
с с
/\/
Н (СН2)Я
CXXXVI
о
V
0
,«
(СН2)ИН
CXXXVII
В обзорах по углеводам (см., например, [293]) содержится
ряд обобщений, связанных с именем Хадсона и имеющих
отношение к амидам, фенилгидразидам и бензимидазолам.
Как уже указывалось при обсуждении оптической активности,
два фактора — определение конформации и установление (или
устранение) вицинальных эффектов — часто представляют
значительную трудность. Однако в случае стероидов и тритерпенов
с длинными, плоскими и жесткими скелетами сравнительно легко
учесть конформационные и вицинальные факторы. Исследование
молекулярного вращения этих соединений (особенно работы
Бартона и сотр. [18, 19, 21]) привело к установлению
структурных и стереохимических характеристик, являющихся в одинаковой
мере глубокими и надежными. Было показано, что каждой
«родительской» структуре должно соответствовать определенное
значение молекулярного вращения и что различные изменения этой
структуры приводят к характерным изменениям в молекулярном
вращении. Ниже приведены значения [М] для нескольких
«родительских» стероидов [21]:
Андростан (R=H) . .
Прегнан (R=C2H5) . .
Холестан (R=C8H17) .
R
5а-ряд (СХ XXVIII)
+5
. . +52
. . +91
50-ряд (GXXXIX)
+11
+58
+97
н
CXXXVIII
29 Заказ 407.

450
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Изменения [M]D при введении двойной связи и
кислородсодержащих заместителей в кольцо А приведены в табл. 6.19 и 6.20.
Таблица 6.19
Вклад двойных связей в кольце А
в молекулярное вращение стероидов [129J
Положение
двойной связи
1,2
2,3
3,4
4,5
Ьа
ряд (CXXXVIII)
-41
+170
+123
+194
5Р-ряд (CXXXIX)
—
—24
-44
+ 194
Таблица 6.20
Вклад гидроксильной, ацетоксильной и кетогрупп в кольце А
в молекулярное вращение [21,129]
Положение
заместителя
1
2
3
4
3
а-ОН
+35
+37
+ 5
-75
1 +3)
а-ООССН3
р-он
5а- ря д
+79
-94
+ 22
—22
-17
+49
2
+22
50-ряд
1 +И2
+ 1
р-ооссш
+27
+25
-31
—7
+18
с=о
+339
+98
+71
+25
+37
Например, молекулярное вращение холестанола-2а может
быть вычислено сложением значения [M]D для холестана и вклада
а-гидроксильной группы в положении 2:
+91+ 37 = +128»
Найденное на опыте значение равно 120° [135].
Величины инкрементов молекулярного вращения могут быть
использованы для получения данных относительно положения
и конфигурации функциональной группы в известном скелете.
Используя эти величины, можно иногда сделать выбор между
исходными структурами, например между 5а- и 5|3-стероидамв
или между стероидным и тритерпеновым скелетом. С другой
стороны, факт несоответствия наблюдаемой величины ни одному
из известных правил, может служить указанием на локализацию

II. ОПТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
451
функциональной группы в необычном положении или в
неизвестном скелете.
Согласно оценке [21], значения, приведенные в табл. 6.19
и 6.20, вероятно, правильны с точностью до ±5°. Указанные выше
значения приведены для иллюстрации природы и возможностей
применения метода разности углов молекулярных вращений;
более полные таблицы см. в других источниках [21, 129, 220].
При исследовании монотерпенов Миллс [257] сформулировал
правило, позволяющее предсказывать абсолютную
конфигурацию стероидов. Согласно этому правилу аллиловые спирты с
абсолютной конфигурацией (CXL) дают более положительные
вращения, чем их эпимеры: этерификация усиливает это различие.
Л/он
\/\н
CXL
Кляйн и Стоке [223] предложили правило, суммирующее
вклад в оптическое вращение гидроксильных групп, соседних
с асимметрическими центрами в кольцах. Бозе и Чаттерджи [48]
выработали схему, включающую качественные аспекты
большинства описанных в этом разделе правил, которые могут быть при-
нены также к другим системам.
Классические исследования замещенных уксусных кислот,
проведенные Фрейденбергом и сотр. [133, 134], служат
прекрасным примером разумного применения принципа изменений
оптического вращения. В табл. 6.21 приведены данные,
иллюстрирующие метод и степень соответствия при исследованиях с
использованием «правила сдвигов». Такого рода исследование привело
к важной корреляции L (+)-аланина и L (+)-молочной кислоты.
Отмечен ряд аномальных различий, что свидетельствует о необ-
Таблица 6.21
Величины молекулярного вращения
некоторых замещенных пропноновых кислот (+)-СН3СНХСООН [134]
Заместитель
Метиловый
эфир
+24
+34
+92
+208
Хлоран-
гидрид
—66
—5
+46
+119
Диметил-
амид
—259
-82
—159
—14
Сложный
эфир минус
хлор-
ангидрид
+ 90
+39
+46
+89
Сложный
эфир
минус амид
+283
+116
+ 251
+222
N3
С1
Вг
I
9*

452
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ходимости производить сравнения в более обширных сериях
соединений.
Обсуждение метода разности углов молекулярного оптического
вращения было бы неполным без следующего предостережения:
выводы из сдвигов величин оптического вращения имеют смысл
только в тех случаях, когда они основаны на. уместных аналогиях.
Исследования последних пятидесяти лет в этой области
подтверждают справедливость такого предостережения; анализ этих
исследований показывает ошибочность многих работ. Интересно
отметить, что значения молекулярного оптического вращения
еще не утратили способности запутывать химиков: два недавних
исследования [119, 362], основанные на изучении изменений угла
оптического вращения, сопровождающего образование лактона
в ряду гибберелловой кислоты, привели к прямо
противоположным выводам (!).
III. ДРУГИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
В дополнение к методам, рассмотренным в этой и предыдущих
главах, упомянем вкратце о некоторых других физических
методах, которые были в ряде случаев использованы для выяснения
структуры природных соединений, или дают основание надеяться
на их перспективность. Однако поскольку эти методы еще не
получили широкого распространения при исследовании природных
соединений, а возможности их применения рассмотрены в других
томах данной серии, можно полагать, что здесь нет нужды
в детальном обсуждении этих методов.
1. Метод комбинационного рассеяния совета
Если вещество подвергнуть облучению определенной частоты,
то в спектре рассеянного излучения будут содержаться частоты,
отличающиеся от частоты падающего излучения; это явление
известно под названием комбинационного рассеяния света или
эффекта Рамана. Частоты рассеянного излучения • зависят от
частоты падающего излучения, но разность между этими частотами
является характеристикой веществ. Обычно частоты в спектре
комбинационного рассеяния соответствуют частотам вращатель
ных и колебательных движений в молекуле; в этом отношении
спектры комбинационного рассеяния родственны инфракрасным
спектрам. Однако эти два типа спектров имеют различное
происхождение и не идентичны; каждый из них подчиняется другим
«правилам отбора».
Совместное рассмотрение спектров комбинационного
рассеяния и инфракрасных спектров исследуемого соединения может

III. ДРУГИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
453-
дать намного больше структурной информации, чем изучение
каждого спектра в отдельности. Можно было ожидать, что спектры
комбинационного рассеяния сыграют важную роль при выяснении
строения природных соединений. Это не произошло главным
образом потому, что до последнего времени практически не было
доступных, надежных и простых приборов, которые позволяли бы
получать удовлетворительные спектры комбинационного
рассеяния с малыми количествами вещества.
Значительная работа, однако, была проведена в области
использования спектров комбинационного рассеяния при общих
структурных исследованиях в органической химии (см. книгу
«Применения спектроскопии в химии» [207], являющуюся IX томом
настоящей серии, а также работы [70, 149]).
2. Измерение дипольных моментов
Измерение дипольных моментов было использовано при
установлении стереохимии и предельных структурных состояний
органических соединений. Возможности этого метода в отношении
установления структуры природных соединений могут быть
проиллюстрированы данными, полученными при изучении стероидов
[270], а также в недавних исследованиях сесквитерпенов [203,
367]. Вопрос о дипольных моментах рассмотрен Саттоном [365],
а также в I томе настоящей серии [344].
3. Полярография
Потенциал полярографической полуволны может служить
характеристикой восстанавливающейся (или окисляющейся)
функциональной группы, и поэтому иногда он используется для
идентификации некоторых групп'. К таким группам относятся
сопряженные двойные связи, карбонильные группы в кетонах,
альдегидах и хинонах; некоторые азотсодержащие группировки,
органические галоидпроизводные, дисульфиды, перекиси, эпо-
ксиды, гидрохиноны и меркаптаны. Подробную информацию
можно получить в I томе настоящей серии монографий [266], в
книгах Кольтгоффа и Лингане [226] и Милнера [259], а также в
обзорах [180, 277, 380, 407].
4. Другие физические методы
Способы определения большого числа других физических
свойств — плотности, вязкости, показателя преломления,
температур плавления и кипения и т. д., а также вопрос об их значении
.в структурных исследованиях рассмотрены в I томе данной серии

454
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
монографий. Величины показателя преломления и плотности
могут быть использованы для того, чтобы различать цис-
и теракс-изомеры согласно правилу Ауверса — Скита [12, 340];
последующая модификация этого правила [7, 211] в конформа-
ционном анализе увеличила его значение для определения
стереохимии.
Исследование поверхностных пленок дало возможность
получить полезную информацию относительно ряда жирных кислот,
стероидных спиртов и других соединений со значительной
углеводородной частью; обзор Стенхагена [353] включает результаты
исследований ряда природных соединений.
Флуоресцентная спектроскопия (см. обзор Уэста [385] в IX томе
настоящей серии монографий) может оказаться полезной при
структурных исследованиях, хотя в области природных
соединений она до сих пор мало применялась.
ЛИТЕРАТУРА
1. Abrahamczik E., im Houben-Weyl «Methoden der orga-
nischen Chemie», 4 AufL, III Bd., T. 2, Thieme, Stuttgart, 1955, Кар. 4.
2. Adams E. Q., J. Am. Chem. Soc, 38, 1503 (1916).
3. Adams R., Carmack M., M a h a n J. E., J. Am. Chem. Soc,
64, 2593 (1942).
4. Adams R., M a h a n J. E., J. Am. Chem. Soc, 64, 2588 (1942).
5. A 1 b e г t A., Heterocyclic Chemistry, The Athlone Press, London, 1959,
p. 336—346.
6. Albert A., Goldacre R., Phillips J., J. Chem. Soc,
1948, 2240.
7. A 1 1 i n g e r N. L., Experientia, 10, 328 (1954).
8. A n e t F. A. L., Chakravarti D., Sir Robinson R.,
Schlittler E., J. Chem. Soc, 1954, 1242.
9. A net R., Clayton D. W., Marion L., Can. J. Chem., 35,
397 (1957); S k a r i с V., M a r i о n L., J. Am. Chem. Soc, 80, 4434
(1958).
10. Arigoni D., Barton D.H.R., Bernasconi R., Dje-
rassi C, Mills J. S., Wolff R. E., J- Chem. Soc, 1960,
1900.
10a. Ash ton H. W., Partington J. A., Trans. Faraday Soc, 30,
598 (1934).
11. Asmus E., im Houben-Weyl «Methoden der organischen
Chemie», 4 AufL, Bd. Ill, T. 2, Thieme, Stuttgart, 1955, S. 425—441.
12. von Auwers K., Ann., 420, 84 (1920).
13. В a d d e 1 e у G. V., H a 1 s a 11 T.G., Jones E. R. H., J. Chem.
Soc. 1960 1715.
14. Baker W., Nature, 137, 236 (1936).
15. Balling er P., L о n g F. A., J. Am. Chem. Soc, 82, 795 (1960).
16. Banks С V., Z im merm a n J., J. Org. Chem., 21, 1439 (1956).
17. В a n k s W. H., D a v i e s С W., J. Chem. Soc, 1938, 73.
18. Barton D. H. R., Cox J. D., J. Chem. Soc, 1949, 219 и более
ранние сообщения.
19. В а г t о n D. H. R., M i 11 е г Е., J. Chem. Soc, 1949, 337.
20. Barton D. H. R., G ilha m P. Т., Proc. Chem. Soc, 1959, 391.

ЛИТЕРАТУРА
455-
21. Barton D. H. R., Klyne W., Chem. a. Ind., 1948, 755.
22. Barton D. H. R., S с h m e i d 1 e г G. A., J. Chem. Soc, 1948,
1197.
23. Barton D. H. R., Schme idler G. A., J. Chem. Soc, 1949,
s. 232.
24. Bates R. G., Bower V. E., J. Res. Natl. Bur. Stand, 57, 153
(1956).
25. Bates R. G., Pinching G. D., J. Am. Chem. Soc, 71, 1274
(1949).
26. Bates R. G., Pinching G. D., J. Am. Chem. Soc, 72, 1393
(1950).
27. Bates R. G., Pinching G. D., J. Res. Natl. Bur. Stand, 46,
349 (1951).
28. В a t e s R. G., S с h w a r z e n b а с h G., Helv. Chim. Acta, 37,
1069 (1954).
29. В a u m a n n P., P r e 1 о g V., Helv. Chim. Acta, 41, 2379 (1958).
30. Belew J. S., He pier L. G., J. Am. Chem. Soc, 78, 4005 (1956).
31. Bell R. P., The Proton in Chemistry, Cornell Univ. Press, Ithaca,
N. Y. 1959.
32. Bell'R. P., The Proton in Chemistry, Cornell Univ. Press, Ithaca, N. Y.,
1959 ch. 3.
33. Bel'l R. P., Higginson W. С E., Proc Roy. Soc, A197, 141
(1949).
34. В e n n e t t G. M. Brooks G. L., Glass tone S., J. Chem.
Soc, 1935, 1821.
34a. Bergson G., Arkiv. Kemi, 13, 11 (1959).
35. Biellman J. P., О u r i s s о n G., Bull. Soc. chim. Prance, 1960,
348.
36. Biggs A. I., Trans. Faraday Soc, 52, 35 (1956).
37. Biggs A. I., J. Chem. Soc, 1956, 2485.
37a. Birch A. J., Hodson H. P., Moore В., Potts H.,
Smith G. P., Tetrahedron Letters, № 19, 36 (1960) и цит. ссылки.
38. В i r d С. W., С о о k s о n R. С, J. Chem. Soc, 1960, 2343.
39. Bissot T.C., Parry R. W., Campbell D. H., J. Am. Chem.
Soc, 79, 796 (1957).
40. В j e r r u m N., Z. physik. Chem., 106, 219 (1923).
40a. Bjerrum J., Schwarzenbach G., Si 11 en L. G., Chem.
Soc, Spec PubL, № 6 (1957).
41. Bloch R., Rangaswami S., Schindler O., Helv. Chim.
Acta, 43, 652 (1960).
42. В 1 о о m H., В r i g g s L. H., J. Chem. Soc, 1952, 3591.
43. Blout, E. R., in С Djerassi, Optical Rotatory Dispersion. Applications
in Organic Chemistry, New York, 1959, ch. 17.
44. В о b b i t t J. M., W e i s s U., H a n e s s i a n D. D., J. Org. Chem.,
J. Org. Chem., 24, 1582 (1959).
45. Bonne tt R., Brown F. C, Clark V. M.,
Sutherland I. O., Sir Todd A., J. Chem. Soc, 1959, 2094.
46. В о n n e t t K., Clark V. M., G i d d e у A., Sir Todd A.,
J. Chem. Soc, 1959, 2087.
47. Bor dwell P. G., Cooper G. D., J. Am. Chem. Soc, 74, 1058
(1952).
48. В о s e А. К., С h a t t e r j e e B. G., J. Org. Chem., 23, 1425 (1958),
49. В r a n с h G. E. К., С 1 а у t о n J. O., J. Am. Chem. Soc, 50, 1680
(1928).
50. В r a n с h G. E. K., Yabroff D. L., J. Am. Chem. Soc, 56, 2568
(1934).

456
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
51. Braude E. A., in Braude E. A., Nachod F. С. (eds)
«Determination of Organic Structures by Physical Methods», Academic
Press, New York, 1955, ch. 4.
52. В г а у L. G., D i p p у F. J., H u g h e s S. R. G., L a x t о n L. W.,
J. Chem. Soc, 1957, 2405.
53. В r e w s t e r J. H., J. Am. Ghem. Soc, 81, 5475, 5483, 5493 (1959).
54. Briggs L. H., Cain B. F., Davis B. R., Wilms-
hurst J. K., Tetrahedron Letters, №8, 13 (1959).
55. В r 6 n s t e d J. N., Rec trav. chim., 47, 718 (1923).
56. В г о w n H. С., В а г Ь a r a s G. K., J. Am. Chem. Soc, 75, 6 (1953);
Brown H. G., Taylor M. D., Sujishi S., J. Am. Ghem.
Soc, 73, 2464 (1951) и более ранние сообщения. См. ссылку 59.
57. Brown H. С, Gerst ei n M., J. Am. Ghem. Soc, 72, 2923, 2926
(1950).
58. Brown H. G., Kanner В., J. Am. Ghem. Soc, 75, 3865 (1953).
59. Brown H. C, McDaniel D. H., H a f 1 i g e r 0., in
Braude E. A.,-N а с h о d F. G. (eds) «Determination of Organic Structures
by Physical Methods», Academic Press, New York, 1955, ch. 14.
60. Brown H. G., McDaniel D. H., Hafliger 0.,
Determination of Organic Structures by Physical Methods, Academic Press, New
York, 1955, p. 617.
61. В г о w n H. C, McDaniel D. H., Hafliger O.,
Determination of Organic Structures by Physical Methods, Academic Press New
York, 1955, p. 628.
62. Brown R. F. G., Clark V. M., Sutherland I. 0., Sir
Todd A., J. Ghem. Soc, 1959, 2109.
63. В r u 1 1 L., G i г о t t i P., Ann. chim. appl., 26, 19 (1936); Chem. Abstr.,
30, 6673 (1936).
64. В г у a n t B. E., F e r n e 1 i и s W. G., J. Am. Chem. Soc, 76, 1696
(1954).
65. Burgers J., Hoefnagel M. A., Verkade P. E., V i s-
s e r H., Wepster В. М., Rec. trav. chim., 77, 491 (1958).
66. Burkhard R. K., Sellers D. E., DeCou F.,
Lambert J. L., J. Org. Ghem., 24, 767 (1959).
67. Campbell K. N., F a t о r a F. C, Campbell В. К., J. Org.
Chem., 17, 1141 (1952).
68. С а г о t h e r s W. H., В i с k f о r d G. F., H u r w i t z G. J., J. Am.
Chem. Soc, 49, 2908 (1927).
68a. С а г р ё n i G., J. chim. phys., 35, 193 (1938).
69. С 1 a r k N. J., W i 11 e f о r d B. R. jr., J. Am. Chem. Soc, 79, 1296
(1957).
70. С 1 e v e 1 a n d F. F., in Braude E. A., Nachod F. С (eds)
«Determination of Organic Structures by Physical Methods», Academic
Press, New York, 1955, ch. 6.
71. С о с k e r J. D., H a 1 s a 1 1 T. G., J. Chem. Soc, 1956, 4262.
72. Gonroy H., Bernasconi R., Brook P. R., Ikan R.,
Kurtz R., Robinson K. W., Tetrahedron Letters, № 6, 1
(1960).
73. С о о k J. W., Gibb A. R., Raphael R. A., Sommervil-
le A. R., J. Ghem. Soc, 1951, 503.
74. С о о k s о n R. С, T r e v e t t M. E., J. Chem. Soc, 1956, 3864.
75. Craig L. C, Hixon R. M., J. Am. Chem. Soc, 53, 4367 (1931).
76. Crockford H. D., Douglas Т. В., J. Am. Chem. Soc, 56,
1472 (1934).
77. Crofts P. C., Kosolapoff G. M., J. Am. Chem. Soc, 75,
3379 (1953).

ЛИТЕРАТУРА
457
78. D a h n H., H a u t h H., Helv. Chim. Acta, 40, 2249 (1957).
79. D a r к e n L. S., J. Am. Chem. Soc, 63, 1007 (1941).
80. D a 11 a S. P., G г z у b о w s к i A. K., Trans. Faraday Soc, 54r
1179 (1958).
81. D a v i s M.M., Hetzer R. C, J. Phys. Chem., 61, 123 (1957).
82. D a v i s T. L., Elderf ield R. C, J. Am. Chem. Soc, 54, 1499
(1932).
83. DeVries J. E., G a n t z E. St. C, J. Am. Chem. Soc, 76, 1008
(1954).
84. D i p p у J. F. J., Chem. Rev., 25, 151 (1939).
85. D i p p у J. F. J., H u g h e s S. R. C, L a x t о n J. W., J. Chem.
Soc, 1954, 1470.
86. D i p p у J. F. J., Hughes S. H. C, LaxtonJ. W., J. Chem.
Soc, 1954, 4102.
87. D i p p у J, F. J., Hughes S. R. C, LaitonJ. W., J. Chem.
Soc. 1956 2995
88. D i p p у J. F. J., Lewis R. H., J. Chem. Soc, 1936, 644.
89. D i p p у J. F. J., L e w i s R. H., J. Chem. Soc, 1937, 1008.
90. D i p p у J. F. J., L e w i s R. H., J. Chem. Soc, 1937, 1426.
91. D i p p у J. F. J., P a g e J. E., J. Chem. Soc, 1938, 357.
92. D i p p у J. F. J., W i 1 1 i a m s F. R., J. Chem. Soc, 1934, 161.
93. D i p p у J. F. J., Williams F. R., J. Chem. Soc, 1934, 1888.
94. Dippy J. F. J., Williams F. R., LewisR. H., J. Chem.
Soc, 1935, 343.
95. D j e г a s s i С, цит. по К 1 у п е (ссылка 221).
96. Djerassi C, Optical Rotatory Dispersion. Application in Organic
Chemistry, New York, 1959: (а) гл. 2; (б) стр. 29—31; (в) гл. 4;
(г) стр. 105—106; (д) гл. И; (е) гл. 13; (ж) гл. 14; (з) стр. 202;
(и) гл. 16.
97. D j е г a s s i С, В и г s t e i n S., J. Am. Chem. Soc, 80, 2593 (1958)
98. D j e г a s s i С., С a i s M., Mitscher L. A., J. Am. Chem.
Soc, 80, 247 (1958); 81, 2386 (1959).
99. D j e г a s s i С, С 1 о s s о n W., J. Am. Chem. Soc, 78, 3761 (1956).
99a. Djerassi C, Ehrlich R., J. Am. Chem. Soc, 78, 440 (1956).
100. Djerassi C, Fig do г S. K., Bobbitt J. M., Mark-
ley F. X., J. Am. Chem. Soc, 79, 2203 (1957).
101. Djerassi C, Finch N., M а и 1 i R., J. Am. Chem. Soc, 81,
4997 (1959).
102. Djerassi C, Klyne W., Proc. Chem. Soc, 1957, 55.
103. Djerassi C, Klyne W., J. Am. Chem. Soc, 79, 1506 (1959).
104. Djerassi C, Krakower G. W., L e m i n A. J., L i и L. H.,
Mills J. S., V i 11 о t t i R., J. Am. Chem. Soc, 80, 6284 (1958).
105. Djerassi C, Marshall D., Tetrahedron, 1, 238 (1957).
106. Djerassi C, Mitscher L. A., Mitscher B. J., J. Am.
Chem. Soc, 81, 947 (1959).
107. Djerassi C, N a k a n о Т., цит. по Djerassi (ссылка 96е).
107а. Djerassi С., Osiecki J., Closson W., J. Am. Chem. Soc,
81, 4587 (1959).
108. Djerassi C, Osiecki J., R i n i k e г В., J. Am. Chem. Soc,
80, 1216 (1958).
109. Djerassi C, Riniker R., R in ike г В., J. Am. Chem.
Soc, 78, 6362 (1956).
HO. Djerassi C, Riniker R., Riniker В., J. Am. Chem. Soc,
78, 6377 (1956).
111. Djerassi C., Smith С R., Lippmann A. E., Fig
dor S. K., Herra n J., J. Am. Chem. Soc, 77, 4801, 6633 (1955)

458 Гл- 6- ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
112. Dolder F., Lichti H., Mosettig E., Quitt P., J. Am.
Chem. Soc, 82, 246 (1960).
113. D v о r n i к D., Edwards О. Е., Can. J. Chem., 35, 860 (1957).
114. Eberson L., Acta Chem. Scand., 13, 211 (1959).
115. Edsall J. Т., Martin R. В., Н о 11 i n g w о r t h B. R., Proc.
Natl. Acad. Sci. U. S., 44, 505 (1958).
116. Edwards О. Е., частное сообщение, 1960.
117. Edwards О. Е., Howe R., Proc. Chem. Soc, 1959, 62.
118. Edwards O. E., Marion L., Can J. Chem., 30, 627 (1952);
Edwards 0. E., Los M, Marion L., Can. J. Chem., 37, 1996
• (1959).
119. Edwards 0. E., Nicolson A., Apsimon J. W., W h a 1-
1 e у W. В., Chem. a. Ind., 1960, 624.
120. Edwards О. Е., Тага Singh, Can. J. Chem., 32, 465 (1954).
121. Euler H., В ol in I., Z. physik. Chem., 66, 71 (1909).
122. Evans A. G., H a m a n n S. D., Trans. Faraday Soc, 47, 34 (1951).
123. Everett A. J., Minkoff G. J., Trans. Faraday Soc, 49, 410
(1953).
124. Everett D. H., цит. по by Robinson and Stokes (ссылка
309, p. 521).
25. Everett D. H., Landsman D. A., Pinsent B. R. W.,
Proc. Roy. Soc, A215, 403 (1952).
126. Everett D. H., Pinsent B. R. W., Proc. Roy. Soc, A125,
416 (1952).
127. Everett D. H. Wynne-Jones W. F. K., Proc. Roy. Soc,
A177, 499 (1941).
128. Feates F. S., Ives D. J. G., J. Chem. Soc, 1956, 2798;
Ives D. J. G., Pry or J. H., J. Chem. Soc, 1955, 2104.
129. Физер Л., Физер М., Стероиды, «Мир», 1964.
130. Fishman J., Chem. a. Ind., 1958, 1556.
131. Flynn E.H.,Hinman J.W.,Caron E. L., W о о If D. 0.
jr., J. Am. Chem. Soc, 75, 5867 (1953).
132. Fox J. J., Wempen I., Advances in Carbohydrate Chem., 14,
283—380 (1959), в особенности стр. 340.
133. Freudenberg К., Kuhn W., Bumann I., Ber., 63, 2380
(1930).
134. F re u de n ber g K. Rhino F., Ber., 57, 1547 (1924);
Freudenberg K., M e i s t e r M., Ann., 518, 86 (1935).
135. Fiirst A., Plattner PI. A., Helv. Chim. Acta, 32, 275 (1949).
136. Ga ne R., I ngol d С К., J. Chem. Soc, 1928, 1594.
137. Gane R., I ngol d С К., J. Chem. Soc, 1931, 2153.
138. Gawron 0., G 1 a i d A. J., J. Am. Chem. Soc, 77, 6638 (1955).
139. G e i s m a n n T. A., Wilson B. D., M e dz R. В., J. Am. Chem.
Soc, 76, 4182 (1954).
140. German W. L., J e f f e г у G. H., V о g e 1 A. I., J. Chem. Soc,
1935, 1624.
141. German W. L., Jeffery G. H., Vogel A. I., Phil. Mag.,
22, 790 (1936).
142. German W. L., Jeffery G. H., Vogel A. I., J. Chem. Soc,
1937, 1604.
143. Gillam A. E., Stern E. S., An Introduction to Absorbtion
Spectroscopy in Organic Chemistry, 2nd ed., Arnold, London, 1957, p. 289.
144. G i r a u 1 t - V e x 1 e a r s с h i G., Bull. Soc. chim. France, 1956,
1710.
145. Glass tone S., Schram A. F., J. Am. Chem. Soc, 69, 1213
(1947).

ЛИТЕРАТУРА 459
146. Glusker J. P., Patterson A. L., Love W. E., D о г n-
berg M. L., J. Am. Chem. Soc, 80, 4426 (1958).
147. Go 1 dsch m i d t H., Sal с her R. M., Z. physik. Chem., 29,
89 (1899).
148. Gordon J. J., Jackman L. M., Oil is W. D.,
Sutherland I. 0., Tetrahedron Letters, № 8, 28 (1960).
149. Goubeau J., im Houben-Weyl «Methoden der organischen
Chemie», 4 Aufl. Bd. Ill, T. 2, Thieme, Stuttgart, 1955, Кар. 17.
150. Grant P. K., Hodges R., Tetrahedron Letters, № Ю, 21 (1959).
151. Grant P. L, Hodges R., Tetrahedron, № 8, 261 (1960).
152. Gray С H., Jones P.M., Klyne W., N i с h о 1 s о n D. C,
Nature, 184, 41 (1959).
153. Green A. L., Sainsbury G. L., Saville В., Stan-
field M., J. Chem. Soc, 1958, 1583.
154. Green R. W., Tong H. K., J. Am. Chem. Soc, 78, 4896 (1956).
155. Grob С A., Kaiser A., R e n к Е., Chem. a. Ind., 1957, 598.
156. Grob С. А., К a i s e r A., R e n к Е., Helv. Chim. Acta, 40, 2170
(1957).
157. Grunwald E., Berkowitz B. J., J. Am. Chem. Soc, 73,
4939 (1951).
158. G u t b e z a h 1 В., Grunwald E., J. Am. Chem. Soc, 75, 559
(1953).
159. Hall H. K. jr., J. Phys. Chem., 60, 63 (1956).
160. Hall H. K. jr., J. Am. Chem. Soc, 78, 2570 (1956).
161. Hall H. K. jr., J. Am. Chem. Soc, 79, 5441 (1957).
162. Hall H. K. jr., J. Am. Chem. Soc, 79, 5444 (1957).
163. Hall N. F., Sprinkle M. R., J. Am. Chem. Soc, 54, 3469
(1932).
164. H a 1 p e r n V., О s i e с к i J., цит. по D j e r a s s i (ссылка 96 г).
164a. Hamer W. J., Burton J. O., Acree S. F., J. Res. Natl.
Bur. Stand., 24, 269 (1940).
165. Hamer W. J., P i n с h i n g G. D., Acree S. F., J. Res. Natl.
Bur. Stand., 35, 539 (1945); H a m e r W. J., Acree S. F., J. Res.
Natl. Bur. Stand., 35, 381 (1945).
166. H a m m e t t L. P., Physical Organic Chemistry, Wiley, New York,
1940.
167. Hammond G. S., В о r d u i n W. G., G u t e r G. A., J. Am.
Chem. Soc, 81, 4682 (1959).
168. Hammond G. S., H о g 1 e D. H., J. Am. Chem. Soc, 77, 338
(1955).
169. Hanson J., Svensk Kem. Tidskr., 67, 256 (1955); Chem. Abstr., 49,
12936 (1955).
170- Harned H. S., Ehlers R. W., J. Am. Chem. Soc, 54, 1350
(1932).
171. Harned H. S., Embree N. D., J. Am. Chem. Soc, 56, 1042
(1934).
172. Harned H. S., N e s 11 e r F. H. M., J. Am. Chem. Soc, 68, 966
(1946).
173. Harned H. S., Sutherland R. O., J. Am. Chem. Soc, 56,
2039 (1934).
174. Hayes N. V., Branch G. E., J. Am. Chem. Soc, 65, 1555
(1943).
175. Hell berg H., Acta Chem. Scand., 11, 219 (1957); 13, 1106 (1959).
176. Heller W., in Weissberger A. (ed.) «Physical Methods of
Organic Chemistry» (vol. I of «Technique of Organic Chemistry»), 3rd ed.,.
Part III, Interscience, New York, 1960, ch. 33.

460 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
177. Henne A. L., F о х С. J., J. Am. Chem. Soc, 73, 2323 (1951); 75,
5750 (1953); 76, 479 (1954).
178. Henne A. L., Stewart J. J., J. Am. Chem. Soc, 77, 1901
(1955).
179. H e г b s t D., Djerassi С, цит. по D j e г a s s i (ссылка 96ж).
180. Heyrovsky J., Angew. Chem., 72, 247 (I960).
181. Hochstein F. A., Stephens C. R., Conover L. H.,
Regna P.P., Pasternack R., Gordon P. N.,
Pilgrim F. J., Brunings F. J., Woodward R. В., J. Am.
Chem. Soc, 75, 5455 (1955).
182. Hodgson H. H., Smith R., J. Chem. Soc, 1939, 263.
183. H о e г г С. W., M с G о г k 1 e М. R., Ralston A. W., J. Am.
Chem. Soc, 65, 328 (1943).
184. Hood G. C, Redlich 0., R e i 1 1 у С. A., J. Chem. Phys.,
22, 2067 (1954).
185. Hood G. C, Redlich O., Re ill у С. A., J. Chem. Phys.,
23, 2229 (1955).
186. Hood G. C, Re ill у С A., J. Chem. Phys., 27, 1126 (1957);
28, 329 (1958).
187. H о г t о n R. L, Murdock K. C, J. Org. Chem., 25, 938 (1960).
188. Horyna J., Coll. Czech. Chem. Comm., 24, 1596 (1959).
189. Hudson С S., J. Am. Chem. Soc, 31, 66 (1909).
190. Hudson С S., J. Am. Chem. Soc, 32, 338 (1910); 61, 1525
(1939).
191. Hiin'ig S., К i e s s e 1 M., J. prakt. Chem., [4], 5, 224 (1958).
192. Huisgen R., Brade H., Chem. Ber., 90, 1432 (1957).
193. Hunter L., Chem. a. Ind., 1953, 155.
194. Ингольд К. К., Механизм реакций и строение органических
соединений, Издатинлит, 1959.
195. I ngol d W., Helv. Chim. Acta, 29, 1929 (1946).
196. International Critical Tables, vol. VI, McGraw-Hill, New York, 1929,
p. 261.
197. Ives D. J. G., S a m e s K., J. Chem. Soc, 1943, 513.
198. Jacquinot-Vermesse C., Schaal R., S о u с h а у Р.,
Bull. Soc. chim. France, 1960, 141.
199. Jaffe H. H., D о a k G. O., J. Am. Chem. Soc, 77, 4441 (1955).
200. James A. N., S j 6 be r g В., в ссылке 96, ch. 3.
201. Jeff ery G. H., V о g e 1 A. I., J. Chem. Soc, 1934, 1101.
202. Jeff ery G. H., V о g e 1 A. I., J. Chem. Soc, 1935, 21.
203. J e h 1 i с k a V., Reiser A., Coll. Czech. Chem. Comm., 24, 1250
(1959).
204. Johnston J., Proc Roy. Soc, A78, 82 (1906).
205. J о n e s В., S p e a k m a n J. C, J. Chem. Soc, 1944, 19.
206. Jones I., Soper F. G., J. Chem. Soc, 1936, 133.
207. Jones R. N., Sandorfy C, in West W. (ed.) «Chemical
Applications of Organic Chemistry» (vol. IX of W e i s s b e г g e г А.,
(ed.) «Technique of Organic Chemistry»), Interscience, New York —
London, 1956, ch. 4.
■208. J u d s о n СМ., Kilpatrick M., J. Am. Chem. Soc, 71, 3110
(1949).
209. К a u z m a nn W. J., Walter J. E., E у г i ng H., Chem. Revs,
26, 339 (1940).
210. К ell e у M. Т., F i s h e г D. J., Wagner E. В., Anal. Chem.,
32, 61 (1960).
211. Kelly R. В., Can. J. Chem., 35, 149 (1957).
212. К ief f e г F., Rump f P., С г., 238, 360 (1954).

ЛИТЕРАТУРА
461
213. Kilpatrick M., A r e n b e r g С. A., J. Am. Chem. Soc, 75,
3812 (1953).
214. Kilpatrick M., Morse J. G., J. Am. Chem. Soc, 75, 1854
(1953).
215. King E. J., J. Am. Chem. Soc, 73, 155 (1951).
215a. King E. J., J. Am. Chem. Soc, 76, 1006 (1954).
216. King E. J., J. Am. Chem. Soc, 79, 6151 (1957).
216a. King E. J., цит. no Robinson and Stokes (ссылка 309).
217. King E. J., К i ng G. W., J. Am. Chem. Soc, 78, 1089 (1956).
218. К irk wood J. G., Westheimer F. H., J. Chem. Phys., 6,
506, 513 (1938).
218a. Kjaer A., Olesen Larsen P., Acta Chem. Scand., 13, 1565
(1959).
219. Klyne W-, Chem. a. Ind., 1954, 1198.
220. Klyne W., in В r a u d e E. A., N а с h о d F. С (eds)
«Determination of Organic Structures by Physical Methods», Academic Press,
New York, 1955, ch. 3: (a) sec. 3.5 и цит. ссылки; (6) sec. 3.6.
221. Klyne W., in Raphael R. A., Taylor E. C, Wyn-
b e r g H. (eds) «Advances in Organic Chemistry: Methods and Results»,
vol. I, Interscience, New York — London, 1960, p. 239.
222. Klyne W., Day J., Kjaer A., Acta Chem. Scand., 14, 215
(1960).
222a. Klyne W., Parker A. C, in Weissberger A. (ed.)
«Physical Methods of Organic Chemistry» (vol. I of «Technique of
Organic Chemistry»), 3rd ed., Part HI, Interscience, New York — London,
1960, ch. 34.
223. Klyne W., Stokes W. M., J. Chem. Soc, 1954, 1979.
223a. Klyne W., Summers G. H. R., цит. по Djerassi
(ссылка 96).
224. К о 1 t h о f f I. M., Z. anorg. allgem. Chem., 115, 168 (1921).
225. Kolthoff I. M., Biochem. Z., 162, 289 (1925).
226. Kolthoff I. M., Lingane J. J., Polarography, Interscience,
New York — London, 1952.
227. К о r n f e 1 d E.C, Jones R. G., Parke T. V., J. Am. Chem.
Soc, 71, 150 (1949).
228. Kuhn R., Wasserman A., Helv. Chim. Acta, 11, I (1928).
229. Kuhn R., Wasserman A., Helv. Chim. Acta, 11, 50 (1928).
230. Kuhn R., Zumstein F., Ber., 59, 488 (1926).
231. Kuhn W., Ann. Rev. Phys. Chem., 9, 417 (1958).
232. Kuhn W., Freu den berg K., Wolf I., Ber., 63, 2367
(1930).
233. Kuhn W., L e h m a n n H. L., Z. physik. Chem. (Leipzig), B18,
32 (1932); Kuhn W., В i 1 1 e r H., Z. physik. Chem., B29, 1 (1935).
234. К u m 1 e r W. D., J. Am. Chem. Soc, 60, 859 (1938).
235. Kumler W. D., Daniels Т. С, J. Am. Chem. Soc, 57, 1929
(1935).
236. К up ch an S. M., А у r e s С I., Hensler R. H., J. Am. Chem.
Soc, 82, 2616 (1960).
237. К up с ha n S. M., Johnson W. S., Rajagopalan S.,
Tetrahedron, 7, 47 (1959).
238. Lamberton J. A., Australian J. Chem., 11, 73 (1958).
239. Lauer K., Ber., B70, 1127 (1937).
240. Lauer K., Ber., B70, 1288 (1937).
241. Leffler J. E., J. Org. Chem., 20, 1202 (1955).
242. Leonard N. J., Conrow K., S a u e r s R. R. J. Am. Chem.
Soc, 80, 5185 (1958).

462
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
243. Leonard N. J., Н а у A. S., F u I m е г R. W., Gash V. W.,
J. Am. Chem. Soc, 77, 439 (1955).
243a. Lippmann A. E., Foltz E. W., D j e r a s s i C., J. Am.
Chem. Soc, 77, 4364 (1955).
244. Lorand J. P., Edwards J. O., J. Org. Chem., 24, 769 (1959).
245. Los J.M., Caspar N. J., Rec Trav. Chim., 79, 112 (1960).
246. L о w г у Т. М., Optical Rotatory Power, Longmans, Green, London,
1935.
247. L и m b R. F., M a r t e 11 A. E., J. Phys. Chem., 57, 690 (1953).
248. L и m m e P. O., Suomen Kemistilehti, B30, 176 (1957); Chem. Abstr.,
52, 3514 (1958).
249. Marker R. E., J. Am. Chem. Soc, 58, 976 (1936).
250. M a x w e 1 1 W. R., Partington J. R., Trans. Faraday Socr
33, 670 (1937).
250a. May M., F el sing W. A., J. Am. Chem. Soc, 73, 406 (1951),
ср. ссылку 309.
251. Mazur Y., Sondheimer F., J. Am. Chem. Soc, 80, 5220
(1958).
251a. M с В г у d e W. A., Atkinson G. F., Can. J. Chem., 39, 510
(1961).
252. McCallum K. S., Emmons W. D., J. Org. Chem., 21, 367
(1956).
253. McDaniel D. H., Brown H. C, Science, 118, 370 (1953).
254. M e 11 a n d e r A., Svensk Kem. Tidskr., 46, 99 (1934); Chem. Abstr.,
28, 5408 (1934).
255. Michaelis L., in Weissberger A. (ed.) «Physical Methods
of Organic Chemistry» (vol. I of «Technique of Organic Chemistry»), 3rd ed.,
Part II, Interscience, New York, 1960, ch. 27.
256. M i d die to n W. J., Little E. L., С off man D. D., En-
gelhardt V. A., J. Am. Chem. Soc, 80, 2795 (1958).
257. Mills J. A., J. Chem. Soc, 1952, 4976.
258. Mills J. A., Chem. a. Ind., 1953, 218.
259. M i 1 n e r G. W-, The Principles and Applications of Polarography and
Other Electroanalytical Processes, Longmans, Green, London, 1957.
260. Mitchell S., J. Chem. Soc, 1928, 3258; Mitchell S., С о r-
mack S. В., J. Chem. Soc, 1932, 415.
261. M i t с h e 1 1 S., Gordon R. R., J. Chem. Soc, 1936, 853.
262. M о f f i t t W., J. Chem. Phys., 25, 467 (1956); M о f f i t t W.,
Yang J. Т., Proc Natl. Acad. Sci. U.S., 42, 596 (1956); Mof-
fitt W., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S., 42, 736 (1956).
263. Moffitt W., Woodward R. В., Moscowitz A., Kly-
ne W., Djerassi C, J. Am. Chem. Soc, 83, 4013 (1961).
264. Moscowitz A., in Djerassi C. «Optical Rotatory Dispersion:
Applications in Organic Chemistry», McGraw-Hill, New York, 1959,
ch. 12.
265. M о s e t t i g E., N e s W. R., J. Org. Chem., 20, 884 (1955).
266. Miiller О. Н., in Weissberger A., (ed.) «Physical Methods
of Organic Chemistry» (vol. I of «Technique of Organic Chemistry»), 3rd
ed., Part IV, Interscience, New York, 1960, ch. 48.
267. M и k a w a F., Tetrahedron Letters, No. 14, 17 (1959).
268. Mul holl a n d T. P. C, J. Chem. Soc, 1958, 2693.
269. M и 1 1 i k e n R. S., J. Am. Chem. Soc, 72, 4493 (1950).
270. N а с e H. R., T и r n e r R. В., J. Am. Chem. Soc, 75, 4063 (1953).
271. Nasanen R., Markkanen R., Suomen-Kemistilehti, B29, 119
(1956); Chem. Abstr., 50, 15319 (1956).

ЛИТЕРАТУРА
463
272. N a g v i N.. F e r n a n d о Q., J. Org. Chem., 25, 551 (1960).
273. N e i 1 a n d s J. В., С a n n о n M. D., Anal. Chem., 27, 29 (1955).
274. Neuberger A., Proc Roy. Soc, A158, 68 (1937).
275. N i m s L. F., J. Am. Chem. Soc, 58, 987 (1936).
276. Nims L. F., Smith P. K., J. Biol. Chem., 113, 145 (1936).
277. N u r n b e r g H. W., Angew. Chem., 72, 433 (1960).
278. Nussbaum A. L., Popper T. L., Olive to E. P.,
Friedman S., W e n d e r I., J. Am. Chem. Soc, 81, 1228 (1959).
279. Oil is W. D., Sutherland I. O., Gordon J. J.,
Tetrahedron Letters, No. 16, 17 (1959).
280. O'Rourke С E., Clapp L. В., Edwards J. O., J. Am.
Chem. Soc, 78, 2159 (1956).
281. О s b о r n A. R., S с h о f i e 1 d K., Short L. N., J. Chem. Soc,
1956 4191.
282. Parke T. V., D a v i s W. W-, Anal. Chem., 26, 642 (1954).
283. Partington J. R., Advanced Treatise on Physical Chemistry,
vol. IV, Longmans, Green, London, 1953, p. 290—391.
284. Pauling L., Nature of the Chemical Bond, 3rd ed., Cornell Univ.
Press, Ithaca, N. Y., 1960, p. 280.
285. Pearson R. G., J. Am. Chem. Soc, 70, 204 (1948).
286. Pearson R. G., Vo gel song D. C, J. Am. Chem. Soc, 80,
1038 (1958).
286a. P e d e r s e n K. J., Acta Chem. Scand., 1, 433 (1947).
287. Pedersen K. J., Acta Chem. Scand., 6, 243 (1952).
288. Pedersen K. J., Acta Chem. Scand., 9, 1634 (1955).
289. P e 1 1 e t i e r S. W., Jacobs W. A., Chem. a. Ind., 1955, 1385.
290. P e 11 e t i e r S. W., Locke D. M., J. Am. Chem. Soc, 79, 4531
(1957).
291. P h i 11 i p s J. N., Revs. Pure a. Appl. Chem. (Australia), 10, 35 (1960).
292. Phillips J. P., Automatic Titrators, Academic Press, New York,
1959.
293. P i g m a n W. W., G о e p p R. M. jr., Chemistry of the
Carbohydrates, Academic Press, New York, 1948.
294. Pinching G. D., Bates R. G., J. Res. Natl. Bur. Stand., 45,
322, 444 (1950).
295. P г а с е j u s H., Chem. Ber., 92, 988 (1959).
296. P r e 1 о g V., Angew. Chem., 69, 33 (1957).
297. Prelog V., Fiihrer J., Hagenbach R., Schneider R.,
Helv. Chim. Acta, 31, 1799 (1948).
298. Prelog V., Hafliger O., Helv. Chim. Acta, 32, 1851 (1949).
299. Prelog V., Hafliger O., Helv. Chim. Acta, 33, 2021 (1950).
300. P r e 1 о g V., Ingold W., цит. по Wepster (ссылка 382).
301. Prelog V., Hafliger O., W i e s n e r K., Helv. Chim. Acta,
31, 877 (1948).
302. Prelog V., Wiesner K., Ingold W., Hafliger O.,
Helv. Chim. Acta, 31, 1325 (1948); см. также Prelog V., J. Am.
Chem. Soc, 1950, 420.
303. Rapoport H., Masamune S., J. Am. Chem. Soc, 77, 4330
(1955).
304. Redlich O., Holt E. К., В i g e 1 e i s e n J., J. Am. Chem.
Soc, 66, 13 (1944) и цит. ссылки.
305. Riccardi R., Franzosini P., Ann. chim. (Rome), 47, 977
(1957).
306. Roberts J. D., Moreland W. T. jr., J. Am. Chem. Soc, 75,
2167 (1953).

464
Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
307. Robinson R. А., цит. по Robinson and Stokes (ссылка
309).
308. Robinson R. A., Kiang A. K., Trans. Faraday Soc, 52, 327
(1956).
309. Robinson R. A., Stokes, Electrolyte Solutions, 2nd ed.,
Butterworth Scientific Publications, London, 1959, в особенности главы 12
и ел., а также приложения.
310. Ruzicka L., Goldberg M. W., Huyser H. W., S e i-
del С F., Helv. Chim. Acta, 14, 545 (1931).
311. Ruzicka L., Kobelt M., Hafliger O., Prelog V.,
Helv. Chim. Acta, 32, 544 (1949).
312. S а Ы u s k e у L. A., Sanderson T. F., J. Am. Chem. Soc, 76,
3512 (1954); V e 11 u z L., M ii 11 e r G., P e t i t A., M a t h i e u J.,
Bull. Soc. chim. France, 1954, 401.
313. Sager E. E., Schooley M. R., Carr A. S., Acree S. F.,
J. Res. Natl. Bur. Stand., 35, 521 (1945).
314. S с h i n d 1 e r O., Helv. Chim. Acta, 43, 754 (1960).
315. S с h m i d W., Uehlinger H. P., Tamm Ch., Reich-
stein Т., Helv. Chim. Acta, 42, 72 (1959).
316. Schroter H., Tamm Ch., Reichstein Т., Helv. Chim.
Acta, 41, 720 (1958).
317. Schubert W. M., Z a h 1 e r R. E., Robins J., J. Am. Chem.
Soc, 77, 2293 (1955).
318. Schwarzenbach G., Helv. Chim. Acta, 19, 178 (1936).
319. Schwarzenbach G., Helv. Chim. Acta, 16, 529 (1933).
320. S с h w a r z e n b а с h G., Egli H., Helv. Chim. Acta, 17, 1176
(1934).
321. Schwarzenbach G., Felder E., Helv. Chim. Acta, 27, 1701
(1944).
322. S с h wa r z e n b а с h G., Lutz K., Helv. Chim. Acta, 23, 1147
(1940).
323. Schwa rz e n ba ch G., Lutz K., Helv. Chim. Acta, 23, 1162
(1940).
324. Schwarzenbach G., Rudin E., Helv. Chim. Acta, 22, 360
(1939).
325. S с h w a r z e n b а с h G., Sulzberger R., Helv. Chim. Acta,
26, 453 (1943).
326. S с h w a r z e n b а с h G., Suter H., Helv. Chim. Acta, 24, 617
(1941).
327. S с h wa r z e n b а с h G., Wittwer C, Helv. Chim. Acta, 30,
663 (1947).
328. Searles S., T a m r e s M., Block F., Q u a r t e r m a n L. A.,
J. Am. Chem. Soc, 78, 4917 (1956).
329. Shedlovsky Т., in Weissberger A., (ed.) «Physical
Methods of Organic Chemistry» (vol. I of «Technique of Organic Chemistry»)
3rd ed., Part IV, Interscience, New York, 1960, ch. 45.
330. Sho e sm i t h J. В., Mackie A., J. Chem. Soc, 1936, 300.
331. Simon W., Helv. Chim. Acta, 41, 1835 (1958).
332. Simon W., Heilbronner E., Helv. Chim. Acta, 38, 508
(1955).
333. S i m о n W., Kovats E., Chopard-Jean L. H.,
Heilbronner E., Helv. Chim. Acta, 37, 1872 (1954); SimonW, Chi-
mia (Switz.), 11, 286 (1957); Simon W., Heilbronner E.,
Chimia (Switz.), 11, 256 (1957); Helv. Chim. Acta, 40, 210 (1957).

ЛИТЕРАТУРА
465
333а. Simon W., L у s s у G. H., MorikoferA., Heilbron-
n e r E., Zusammenstellung von scheinbaren Dissoziationskonstanten
im Losungsmittelsystem Methylcellosolve/Wasser, Juris-Verlag, Zurich,
1959.
334. Simon W., Morikofer A., Heilbronner E., Helv. Chim.
Acta, 40, 1918 (1957).
33b. Sjoberg В., Acta Chem. Scand., 14, 273 (1960).
33{ . S j 6 b e r g В., Arkiv Kemi, 15, 451 (1960).
33} .Sjoberg В., цит. по Djerassi (ссылки 96ж, 96и).
338. Sjoberg В., Djerassi С, цит. по Djerassi (ссылка 96з).
339. Sjoberg В., F r e d g a A., D j e r a s s i С, J. Am. Chem. Soc,
81, 5002 (1959).
340. Skita A., Ber., 53, 1792 (1920).
341. Smith E. R. В., Smith P. K., J. Biol. Chem., 146, 187 (1942).
342. Smith P. K., G о r h a m А. Т., Smith E. R. В., J. Biol.
Chem., 144, 737 (1942).
343. Smith P. К., Т а у 1 о г А. С, S m i t h E. R. В., J. Biol. Chem.,
122, 109 (1937).
344. Smyth С P. in Weissberger A. (ed.) «Physical Methods of
Organic Chemistry», vol. I of «Technique of Organic Chemistry», 3rd ed.,
Part III, Interscience, New York, 1960, ch. 39.
345. Sol о way S., Lipschitz A., J. Org. Chem., 23, 613 (1958).
346. Sommer L. H., Rockett J., J. Am. Chem. Soc, 73, 5130 (1951).
346a. S о m m e r P. F., Arya V. P., Simon W., Tetrahedron
Letters, No. 20, 18 (1960).
347. Sondheimer F., Burstein S., Mechoulam R., J. Am.
Chem. Soc, 82, 3209 (1960).
348. So n dhe i mer F., Klibansky Y., Haddad Y. M. Y.,
Summers G. H. R., К 1 у n e W., Chem. a. Ind., 1960, 902.
349. Sparatore F., Greenhalgh R., Marion L. Tetrahedron,
4, 157 (1958).
350. S p re ngl i ng G. R., Lewis С W., J. Am. Chem. Soc, 75, 5709
(1953).
351. Starr D. F., В ul bro о k M., H i x о n R. M., J. Am. Chem.
Soc, 54, 3971 (1932).
352. S t a u d e H., T e u p e 1 M., Z. Elektrochem., 61, 181 (1957).
353. S t e n ha ge n E., in Braude E. A., Nachod F. С (eds)
«Determination of Organic Structures by Physical Methods», Academic
Press, New York, 1955, ch. 8.
?54. Stenlake J. В., Chem. a. Ind., 1953, 1089.
355. Stephens С R., Murai К., В Tunings K. J.,
Woodward R. В., J. Am. Chem. Soc, 78, 4155 (1956).
356. Stevens C. L., Gasser R. J., Mukherjee Т. К.,
Haskell T. H., J. Am. Chem. Soc, 78, 6212 (1956).
357. Stewart R., Van der Linden R., Can. J. Chem., 38, 399
(1960).
358. Stewart T. D., M a e s e r S., J. Am. Chem. Soc, 46, 2583 (1924).
359. Stoll A., Petrzilka Т., Rutschmann J., HofmannA.,
G u n t h a r d H. H., Helv. Chim. Acta, 37, 2039 (1954).
360. S t о 1 о w R. D., J. Am. Chem. Soc, 81, 5806 (1959).
361. Stork G., N e w m a n H., J. Am. Chem. Soc, 81, 3168 (1959).
362. Stork G., Newman H., J. Am. Chem. Soc, 81, 5518 (1959).
363. S t r e u 1 i С A., Anal. Chem., 32, 985 (1960).
364. Struck W. А., О 1 s о п Е. С, Н о u t m a n R. L., 135th Meeting
ACS, Boston, April, 1959, Abstracts, p. 23-0.
30 Заказ 407.

466 Гл. 6. ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
365. Sutton L. Е., in В г a u d e E. А., N а с h о d F. С, (eds)
«Determination of Organic Structures by Physical Methods», Academic Press
New York, 1955, ch. 9.
366. Svoboda M., Sicher J., Chem. Listy, 52, 1596 (1958); Chem.
Abstr., 53, 1188d (1959).
367. S у к о г а V., Н е г о u t V., Reiser A., S о г m F., Coll. Czech.
Chem. Comm., 24, 1306 (1959).
368. Takeda K., Hamamoto K., Tetrahedron Letters, No. 3 I
(1960).
368a. Tanford C, Wawzonek S., in Weissberger A. (ed.)
«Physical Methods of Organic Chemistry (vol. I of «Technique of Organic
Chemistry»), 3rd ed., Part IV, Interscience, New York, 1960, ch. 44.
369. Tichy M., Jonas' J., Sicher J., Coll. Czech. Chem. Comm.,
24, 3434 (1959).
370. Thompson G., J. Chem. Soc, 1946, 1113.
371. Trotman-Dickenson A. F., J. Chem. Soc, 1949, 1293.
372. T и r n b и 1 1 D., M a r о n S. H., J. Am. Chem. Soc, 65, 212 (1943).
373. Turner R. В., Woodward R. В., in Manske R. H. F.,
Holmes H. L. (eds) «The Alkaloids», vol. Ill Academic Press, New
York, 1954, ch. 16.
374. V a 1 e n t a Z., Chem. a. Ind., 1959, 633; V a 1 e n t a Z., Wright,
I. G., Tetrahedron, 9, 284 (1960).
375. Verkade P., Wepster В.М.и сотр., цит. по Brown, McDa-
n i e 1 and Haf liger (ссылка 59).
376. Waller С W., H u t с h i n g s B. L., Wolf С F., В г о s-
chard R. W., Goldman A. A., Williams J. H. J. Am.
Chem. Soc, 74, 4978 (1952).
377. Waller С W.,Wolf С F., S t e i n W. J.,Hutchings B. L.,
J. Am. Chem. Soc, 79, 1265 (1957).
378. W a r n h о f f E. W., W i 1 d m a n W. C, J. Am. Chem. Soc, 82,
1472 (1960).
379. Wasserman A., Helv. Chim. Acta, 13, 223 (1930).
380. Wawzonek S., Anal. Chem., 32, 144R (1960).
381. W e gsc he i de r R., Monatsh., 16, 153 (1895).
382. Wepster B. M., Rec trav. chim., 71 , 1159, 1171 (1952).
383. Wepster В. М., Rec. trav. chim., 72, 661 (1953).
384. Wepster В. М., Rec. trav. chim., 76, 357 (1957).
385. West W., in West W. (ed.) «Chemical Applications of
Spectroscopy» [vol. IX of Weisberger A. (ed.) «Technique of Organic
Chemistry»], Interscience New York — London, 1956, ch. 6.
386. Westheimer F. H., В e n f e у О. Т., J. Am. Chem. Soc, 78,
5309 (1956).
387. Whalley W. В., Green В., Arigoni D., Britt J. J.,
D j e r a s s i C, J. Am. Chem. Soc, 81, 5520 (1959).
388. Wheland G. W., Resonance in Organic Chemistry, Wiley New York,
1955 p. 354.
389. Wh'iffen D. H., Chem. a. Ind., 1956, 964.
390. Wiesner K., Armstrong R., Bartlett M. F.,
Edwards J. A., J. Am. Chem. Soc, 76, 6068 (1954).
391. Wiesner K., Brewer H. W., Simmons D. L., В а -
bin D. R., Bickelhaupt F., К alios J., Bogri Т.,
Tetrahedron Letters, № 3, 17 (1960).
392. W i e s n e r K., Edwards J. A., Experientia, 11, 255 (1955);
Wiesner K., V a 1 e n t a Z., Fortschr. Chem. org. Naturstoff'e,
16, 26 (1958).

ЛИТЕРАТУРА
467
393. Wiesner К., F i g d о r S. К., В a r 11 e t t M. F.,
Henderson D. R., Can. J. Chem., 30, 608 (1952).
394. Wiesner K., Gotz M, Simmons D. L., Fowler L. R.,
Bachelor F. W., Brown R. F. С, В u с h i G., Tetrahedron
Letters, № 2, 15 (1959).
395. Wiesner K., V a 1 e n t a Z., I to S., Experientia, 14, 167 (1958).
396. Wiesner K., V a 1 n e t a Z., King J. F., Maudgal R. K.,
H u m b e r L. G., I t б S., Chem. a. Ind., 1957, 173.
397. W i n t e r s t e i n e r O., Moore M., J. Am. Chem. Soc, 78, 6193
(1956).
398. Woodward R. В., Angew. Chem., 68, 13 (1956).
399. Woodward R. В., Festschr. Arthur Stoll, 1957, 524; Angew. Chem.,
69, 50 (1957).
400. Woodward R. В., S m a 1 1 G. jr., J. Am. Chem. Soc, 72, 1297
(1950).
401. Woodward R. В., Witkop В., J. Am. Chem. Soc, 71, 379
(1949).
402. Yabroff D. L., Ind. Eng. Chem. (Ind. Ed.), 32, 257 (1940).
403. Z a 1 к о w L. H., M a r к 1 e у F. X., Djetassi C, J. Am.
Chem. Soc, 81, 2914 (1959).
404. Zollinger H., В ii с h 1 e r W., Helv. Chim. Acta, 33, 2002 (1950).
405. Zollinger H., В ii с h 1 e r W., Helv. Chim. Acta, 34, 591 (1951).
406. Z о 11 i nge r H., Biichler W., Wittwer C, Helv. Chim.
Acta, 36, 1711 (1953).
407. Z u m ал Р., Proceedings of the International Microchemistry
Symposium, Birmingham University, 1958, 1959, p. 299—303.
408. Kortum G., Vogel W., Andrussow K., Pure Appl- Chem.
1, 187 (1961).
30*

Глава 7
ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
ПРИ СТРУКТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
э. лит
I. ВВЕДЕНИЕ
Иногда биохимики строго критикуют химиков-органиков за то,
что они осмеливаются предлагать схемы биогенеза самых
разнообразных природных продуктов, не подкрепляя свои гипотезы
экспериментальными данными. Однако Робинсон в своей книге
[85] показал блестящий пример того, каким образом изучение
строения природных продуктов приводит к созданию весьма
убедительных гипотез о биогенезе многих типов соединений,
таких, например, как терпены, индольные алкалоиды и флаво-
ноиды. В последние годы, особенно благодаря использованию
меченых атомов, достигнут значительный прогресс в выяснении
биогенеза природных продуктов и доказана справедливость ряда
гипотез, выдвинутых много лет назад. Даже оказавшиеся
ошибочными схемы биогенеза в ряде случаев могут быть полезны, как
стимул к постановке дальнейших исследований (см. стр. 506).
Целесообразность создания биогенетических схем видна уже
из той пользы, которую они принесли при установлении строения
сложных природных соединений. В этой главе приведены
примеры использования этого метода, который можно было бы назвать
«стохастическим методом установления строения».
Доказанные или предположительные пути образования
различных типов природных соединений приведены на схеме 1.
Из схемы видно, что центральное место в биогенезе многих
классов природных веществ занимает уксусная кислота,
активированная в виде ацетилкофермента А. Соединения, образуемые
линейной конденсацией ацетатных единиц, называют ацетогени-
нами. (Этот удачный термин был предложен Хендриксоном.)
Ацетилкофермент А является также предшественником мевало-
новой кислоты, из которой образуются терпены и стероиды.
Аминокислоты, получающиеся из промежуточных продуктов цикла
Кребса или непосредственно из углеводов, служат
предшественниками белков, пуринов, пиримидинов, некоторых алкалоидов,
антибиотиков и порфиринов. Класс алкалоидов весьма
неоднороден по своему биогенезу; некоторые алкалоиды, видидю, род-

Нуклеиновые кислоты
Дцетогенины -*—
Днтрахиноны
Жирные кислоты
макролиды
ФлаВоноиды
Тетрациклины
Фенолы
Трополоны
и т. д.
со2
Яльдозы. Кетозы
ПируВат
Дцетил-косрермент А
Белки -
Полисахариды
Антибиотики
меВалоноВая кислота—*-Каротиноиды
каучук
^-Фрагменты-*—Цикл Кребса /Гераниол Фарнезол Геранилгераниол Скбален
-аминокислоты. Монотерпены
Порсоирины -* Пораюбилиногены
• Длкалоиды
Схема 1.
Тритерпены
Стероиды

470 Гл- 7- ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
ственны стероидам и терпенам, другие являются
модифицированными ацетогенинами, а некоторые образуются из аминокислот,
таких, как тирозин, лизин или орнитин. Наличие атома азота
в молекуле — почти единственная особенность, общая для всех
алкалоидов.
Для некоторых классов природных соединений вряд ли можно
ожидать чего-либо необычного при установлении их строения.
Так, хотя структуры большинства белков не установлены, однако
маловероятно, чтобы они существенно отличались от тех белков,
строение которых уже доказано ценой большой затраты труда.
В природе существует замечательный метод переноса
метальных групп на кислород и азот, и действительно, для алкалоидов
и ДРУгих природных соединений характерно наличие метокси-
и N-метильных групп. Однако маловероятно наличие такого же
общего механизма образования этоксигрупп, и если при
установлении структуры приходится выбирать между двумя метокси-
группами или этоксигруппой и свободным гидроксилом, то
интуитивно предпочтительнее первый вариант. Новичку в области
химии природных соединений следует, вероятно, напомнить, что
в природе обнаружены многие функциональные группы,
относительно которых раньше считалось, что они могут быть созданы
лишь синтетическим путем. Из наиболее неожиданных групп,
недавно найденных в природных продуктах, можно указать на
нитрогруппу в хлоромицетине I, азоксигруппу в элайомицине II,
остаток циклопропена в стеркуловой кислоте III и диазогруппу
в азасерине IV:
СН2ОН СН2
02N-^ ^>-GH(OH)GHNHCOCHCl2 СН3(СН2),-С==С-(СН2)7СООН
= I III
О CH2OCH3
+ 1 + -
CH3(CH2)5CH=CH-N = N—СНСНСНз N s N-CH—COOCH2CHCOOH
I I
OH NH2
II IV
Наиболее полезными оказались биогенетические
представления при исследовании средних по величине молекул (С]5—С30).
Если продукты деструкции таких молекул достаточно хорошо
изучены, то часто нетрудно выявить структурные единицы,
типичные для природных соединений, и отсюда установить
местонахождение таких групп, как, например, метильная и гидроксильная.
В случае молекул меньшего размера для выяснения путей их
биогенеза обычно необходимо знание полной структуры.
Следует специально указать, что с помощью биогенетических
представлений был установлен целый ряд структур, после чего

II. АЦЕТАТНАЯ ГИПОТЕЗА
471
ссылались на эти же самые структуры, как на доказательство
правильности теорий биогенеза. Совершенно ясно, что такой путь
установления структуры нельзя считать корректным.
Для удобства дальнейшее изложение разбито на следующие
разделы:
а) ацетатная гипотеза.
б) изопреновые правила.
в) биогенетические гипотезы, относящиеся к алкалоидам.
II. АЦЕТАТНАЯ ГИПОТЕЗА
Эта гипотеза подробно изложена Берчем [29, 37], который
немало сделал и для ее экспериментального подтверждения.
Предметом недавних исследований явилось изучение механизма,
посредством которого молекулы ацетил кофе рмента А связываются
между собой [38, 98, 101]. Ниже приведены основные этапы этого
процесса. Взаимодействие ацетилкофермента А с двуокисью
углерода приводит к образованию малонилкофермента А (VI), который
своей активной метиленовой группой реагирует с другой
молекулой ацетилкофермента А, давая ацетилмалонилпроизводное VII.
При декарбоксилировании последнего образуется ацетоацетил-
кофермент А (VIII). Далее цепь удлиняется повторными реакциями
с малонилкоферментом А:
СООН
СНзСО-S-CoA -^* CH2CO-S-CoA CH^0-S-CoA^
V VI
СООН Соон
I i
—> CH3COCHCO-S-CoA —* CH3COCH2CO-S-CoA Ch.co-S-Coa^
VII VIII
-—* CH3COCH2COCH2CO—S—CoA
Считается, что далее эти поли-р-кетокислоты вступают в аль-
дольные конденсации, давая различные типы природных веществ,
структура которых зависит от числа ацетатных единиц,
принимавших участие в их построении. Ниже приведен набор типов
структур, образующихся, как было показано экспериментами
с использованием меченых атомов, из уксусной кислоты. Сюда
относятся фенолы (курвуларин XVI [34]), кислоты (орселлиновая
кислота X [76]), кетоны (гризеофульвин XIII [33]), дифенилы
(альтернариол XII [97]) и антрахиноны (исландицин XV [55]).
Другие вещества, такие, как флавоны (кверцетин IX [56, 99]),
трополоны (пуберуловая кислота XI [79]) и тетрациклины (тер-
рамицин XIV [95]), видимо, также частично образуются из поли-
ф-кетокислот:

о о
он о
IX
4CH.COOH
7СНоСООН
НО б СООН
CONH,
8СН.,СООН —
vyyy
о о о
YYY^ooh
о о о
ноос
оч ме
о. А. ме
но.

II. АЦЕТАТНАЯ ГИПОТЕЗА
473
Можно видеть, что распределение оксигрупп в этих природных
соединениях соответствуют схеме образования их из
полиацетильной цепочки. Иногда присутствуют дополнительные гидр-
оксильные группы, а иногда эта цепочка полностью восстановлена
(как, например, в случае насыщенных жирных кислот).
Вот что пишут в своем обзоре Берч и Смит [37] о пользе
ацетатной гипотезы для определения строения:
«При прочих равных условиях для структур, которые могут быть
выведены из полиацетильной цепочки, предпочтительным является вариант
со сплошным соединением звеньев «голова к хвосту». Наиболее вероятно
такое распределение окисленных групп, которое ближе всего соответствует
требуемому теоретически для полиацетильной цепочки. При наличии
дополнительных заместителей более вероятны структуры, в которых эти
заместители присоединены к углеродным атомам, происходящим из метильных
групп уксусной кислоты, чем структуры иного строения».
Ниже эти положения будут проиллюстрированы.
Для элеутеринола (нафтопирона, встречающегося в
представителях Iridaceae) была предложена вероятная структура XVII
[51]. Берч [30] предположил, что структура XVIII также
соответствует химическим данным и к тому же может быть выведена
из линейной ацетатной цепи:
НО.
Me
Me
XVII
НО.
ОН
Me
НООС
XVIII
В дальнейшем химическим путем была доказана
справедливость структуры XVIII [30, 90].
Для нафтохинона флавиолина рассматривались две возможные
структуры: XIX и XX [10]. С точки зрения ацетатной гипотезы
более вероятной является структура XX; последующие работы
подтвердили для флавиолина именно эту структуру [31, 47]:
НО.
ОН
V^Y^cooh
НО
о о
.он
XIX
XX

474 Гл'. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Уалли [106] предположил, что метаболиты грибков — фуль-
вовая кислота XXII [48] и цитромицетин XXIII [81] —
образуются из одной и той же поли-р-кетокислоты XXI, содержащей
одноуглеродный остаток при С-6.
' СООН
Me О
XXI
XXII
СН2ОН
но.
/ СООН
XXIII
Уалли также предположил, что фузарубин XXV [87], ява-
ницин XXIV [9] и пурпурогенон XXVI [82] образуются из того же
предшественника. Это позволило ему разрешить, ряд сомнений
относительно структур, предложенных для этих трех
соединений.
\ГООН
ме
но
Мео'
ОН О
ОН ОН
ОН О
он о
XXIV XXV

II. АЦЕТАТНАЯ ГИПОТЕЗА
475
Еще ранее, обсуждая структуры нафтохинонов XXIV и XXV,
Берч и Доновэн [31] пришли к тем же выводам, что и Уалли,
исходя из гипотетической неразветвленнои поли-В-кетокислоты
XXVII.
XXIV XXV
1
Me
ОН
XXVII XXVI
Для антрахинона налгиовенсина была предложена частичная
структура XXVIII. Если считать, что этот антрахинон образуется
из девяти остатков уксусной кислоты, то для его боковой
цепочки С3НвОН наиболее вероятной должна быть
структура —СН2—СН(ОН)—CHS, что и было доказано [32]:
О
.Me МеО^х/^ч/^ТдНеОН
О/ О *"
/ СООН
XXVIII
В гомонаталоине XXIX, производном антрона, положение
С-метильной группы было выбрано так, чтобы оно соответствовало
вероятной схеме его биогенеза из полиацетильной цепочки [64].
ОМе
Me'
НО
он xxix

476 Гл: 7- ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Для рутилантинона, агликона рутилантина, химическими
и физическими методами была установлена структура XXX [78].
COOH/Cl
*' Me
ОН О
ОН
СООМе
СН2СН3
ОН
он
. XXXI XXX
Положение одной из гидроксильных групп в не ароматическом
кольце не было доказано, но, исходя из предположения о
биосинтезе рутилантинона из одиннадцати ацетатных единиц, было
предположено, что она находится при С-7. При этом считается,
что этильная группа образуется при атаке полиацетильной цепи
одноуглеродным фрагментом с последующей потерей ацетильной
группы, как это показано в формуле XXXI. Подтверждение
правильности структуры рутилантинона было получено позднее,
при изучении аклавинона [57], содержащего, как это было
показано, гидроксильную группу при С-7, но отличающегося от
соединения XXX отсутствием гидроксила при С-1.
Смелое применение ацетатной гипотезы привело к
установлению строения мускопиридина [27], основания, которое вместе
с мусконом XXXII встречается в железах самца мускусной
кабарги. О биогенезе макроциклических кетонов ничего неизвестно,
но кажется вероятным образование мускона при циклизации поли-
Р-кетокислоты. Один из возможных механизмов этой циклизации:
О
XXXII
XXXIV
Окисление по а-углеродному атому (по отношению к
карбоксильной группе) и затем альдольная конденсация
образовавшейся карбонильной группы с концевой метильной группой
приводят к замыканию пятнадцатичленного цикла. Последующее
метилирование по углероду, ранее являвшемуся концевой
метильной группой, и декарбоксилирование завершают образование
скелета мускона. Близость брутто-формул мускона и
мускопиридина, а также образование пиридин-2,6-дикарбоновой кислоты

II. АЦЕТАТНАЯ ГИПОТЕЗА
477
при окислении мускопиридина привели к структуре XXXIV,
которая была подтверждена синтезом [27].
Биогенетические представления могут помочь при
установлении строения алкалоидов Lycopodium [75]. Предложена [44]
правдоподобная схема биогенеза этих алкалоидов, хотя
экспериментально она никак не обоснована:
ноос
?
о
сЛЛЛо
сАА)
XXXVIII
1
XXXIX
XLVIII

478 гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Основной углеродный скелет этих алкалоидов может быть
выведен из промежуточного соединения XXXV, получающегося
при альдольной конденсации двух поли-В-кетокислот с восемью
атомами углерода. Переход к аннотинину XXXIX включает
окисление С-8-метильной группы в карбоксильную группу (XXXVI)
и затем образование связи между С-12 и С-15. При этом образуется
содержащее циклобутаноновый цикл соединение XXXVII,
которое дальше по реакции Манниха с аммиаком (между С-4 и С-13)
с последующим замыканием лактамного цикла дает XXXVIII.
Конечная серия превращений, приводящая к аннотинину, обычна.
Первичной реакцией при образовании других алкалоидов
этого семейства является, как полагают, конденсация
промежуточного продукта XXXV по С-8 и С-15, приводящая к XL. Далее
реакция Манниха с аммиаком между С-4 и С-13 с последующим
образованием лактамного цикла приводит к XLI, являющемуся
вероятным предшественником акрифолина XLII и ликоподина
XLIII. Если же реакция Манниха для XL протекает без
замыкания лактамного цикла, то после реакции карбонильной группы
С-5 с аммиаком и последующей дегидратации возникает
соединение XLIV. Из XLIV через стадию образования пиридона и
декарбоксилирование С-9-карбоксильной группы получается села-
гин XLV. Со структурой XLIV биогенетически связаны также
а- и jj-обскурины (XLVII и XLVI соответственно).
Было показано, что двухосновный алкалоид ликодин,
выделяемый из Lycopodium annotinum [2], содержит остаток 2,3-диза-
мещенного пиридина, сочлененный с циклогексановым кольцом,
одну С-метильную группу и вторичную аминогруппу. На этом
основании было предположено [И], что ликодин биогенетически
родственен обскуринам и имеет структуру XLVIII. Это
предположение было в дальнейшем подтверждено
экспериментально [За].
При установлении строения курвуларина [34] очень
полезным оказалось использование ацетатной гипотезы в сочетании
с методом меченых атомов. На основании предварительных данных
была установлена частичная структура XLIX:
НОх хч ,СН,
I
НО
с-с-
11 I
о
XLIX
-С—
II
О
-0-
сйнй
Наличие ацилрезорцинового фрагмента дало возможность
предположить, что этот грибковый метаболит образован из поли-

II. АЦЕТАТНАЯ ГИПОТЕЗА
479
ацетильной цепи. Окислением по Куну — Роту не удалось
установить, содержится в молекуле одна или две С-метильные группы.
Чтобы решить этот вопрос, грибок выращивали на среде,
содержащей 1-14С-уксусную кислоту, и полученный таким образом
радиоактивный курвуларин окисляли по Куну — Роту.
Получающаяся при этом уксусная кислота содержала 1/8 общей
радиоактивности, причем метка была исключительно в карбоксильной
группе. Это означает, что курвуларин (С1вН20О5) возникает
из восьми ацетатных единиц, образующих, вероятно, прямую
цепочку. Следовательно, он должен иметь лишь одну С-метильную
группу (вероятно, метильная группа концевого остатка уксусной
кислоты). Последующее изучение деструкции молекулы
подтвердило это предположение и позволило установить для курву-
ларина полную структуру XVI (см. стр. 472).
Берч исследовал биогенез фомазарина, продуцируемого
грибком Phoma terrestris [28]. Для этого вещества были предложены
структуры L или LI.
Me.
соон
сн2
О О NH2 /СООН
соон
N ОН
ОН О
о о
соон
ЫНг /СООН
.СООН
Фомазарин, получающийся из 1-14С-ацетата [69], дал при
окислении по Куну — Роту уксусную кислоту, содержащую 1/8
общей радиоактивности фомазарина. Если же источником метки
служил 2-14С-ацетат, то в образующейся при окислении
уксусной кислоте содержится 1/9 общей радиоактивности фомазарина.
Декарбоксилирование фомазарина, полученного из 2-14С-ацетата,

480 Гл- 7- ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
также дает 1/9 общей радиоактивности. Если же источником
метки служил 14С-формиат, то скелет соединения не содержал 14С,
и метка появлялась лишь в метоксигруппе. Лучше всего эти
результаты можно объяснить, если постулировать, что молекула
фомазарина возникает из восьми ацетатных звеньев,
соединенных по типу «голова к хвосту». Девятое звено уксусной кислоты
образует разветвление при G-8, а источником дополнительного
атома углерода и азота является, вероятно, глицин.
Из двух возможных формул L и LI только первая соответствует
указанным выше данным, полученным с помощью меченых
атомов, и на этом основании она предпочтительнее.
III. ИЗОПРЕНОВЫЕ ПРАВИЛА
История изопреновых правил освещена в обзоре Ружички
[89], который сформулировал два тесно связанных правила [88].
Эти правила — эмпирическое и биогенетическое — могут быть
изложены следующим образом.
Эмпирическое изопреновое правило. Углеродный скелет
терпенов * строится из изопреновых звеньев с «правильным» или
«неправильным» соединением их между собой. При «правильном»
соединении звенья связываются по типу «голова к хвосту», как,
например, это имеет место в лимонене LII, fi-селинене LIII и фитоле LIV.
Т^ ноос
Ы1 LIII LIV LV LVI
Примером «неправильного соединения» могут служить
структуры артемизиакетона LV и абиетиновой кислоты LVI.
Биогенетическое изопреновое правило. Структура терпенов
может быть выведена из таких предшественников, как гераниол,
фарнезол и сквален, с использованием общепринятых механизмов
реакций, которые возможны in vivo.
* Под термином «терпены» понимается целый класс терпеноидных
соединений: монотерпены (С10), сесквитерпены (С^), дитерпены (Сго)* тритер-
ПеНЫ (Сад) И Т. Д.

III. ИЗОПРЕНОВЫЕ ПРАВИЛА
481
Первое (эмпирическое) правило было применено при
установлении строения терпенов типа сесквитерпенов и каротино-
идов. Однако вскоре стало очевидно, что существуют исключения
из этого правила, когда невозможно представить себе углеродный
скелет состоящим из «правильной» или «неправильной»
последовательности изопреноидных звеньев. Одним из первых
обнаруженных исключений явился сесквитерпен эремофилон LVII.
Более недавним примером может служить грибковый метаболит
трикотецин LVIII, представляющий собой кротоновый эфир тер-
пеноидного спирта [54]:
о-со-сн=сн-сн3
LVII LVIII
Эти исключения находят объяснение в рамках
биогенетического правила; количество экспериментальных данных,
подтверждающих справедливость подобных биогенетических
представлений, все увеличивается. Прежде чем обсуждать случаи
использования этой гипотезы при установлении структуры
соединений, полезно будет дать краткое изложение последних
представлений о биогенезе гераниола, фарнезола, геранилгераниола
и сквалена [43, 45, 73, 80].
В настоящее время надежно установлено, что разветвленное
С6-звено изопрена образуется из мевалоновой кислоты LIX. Эта
кислота превращается в пирофосфат LX, который после декарб-
оксилирования. и дегидратации дает изопентенилпирофосфат LXI:
он ,Гс
он
ОН (} N/ ОПФ
ОПФ
соон ^сч>
LIX ° °чн LXI
LX
Изомеризация LXI приводит к диметилаллилпирофосфату
LXI1. Затем пирофосфатный остаток в LXII замещается на второй
остаток изопентенилпирофосфата с образованием геранилпиро-
фосфата LXIII. Реакция между LXIII и третьей молекулой изо-
31 Заказ 407.

482 гл-' 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
пентенилпирофосфата дает фарнезилпирофосфат LXIV.
Повторение этого процесса приводит к геранилгеранилпирофосфату LXV:
LXI
С
ОПФ ОПФ
л>^
с
ОПФ ОПФ
LXII
н
LXI
LXI
Of
Н
LXI
ОПФ ОПФ
LXVI
О
t
ОПФ
о
t
О ПФ =-<Э-Р—О—Р-ОН
ОН ОН
Предполагают, что сквален LXVII образуется за счет реакции
фарнезилпирофосфата с неролидилпирофосфатом LXVI (или с
другим подходящим активированным производным этого спирта):
,ОПФ ОПФ
LXVII

III. ИЗОПРЕНОВЫЕ ПРАВИЛА
483
Неролидилпирофосфат, в свою очередь, образуется в результате
анионотропной перегруппировки фарнезилпирофосфата (см. выше).
Последние ступени в биосинтезе сквалена еще изучаются,
однако изложенный здесь механизм представляется вполне
вероятным.
Структура моно-, сескви-, ди- и тритерпенов может быть
выведена из промежуточных соединений LXIII, LXIV, LXV и LXVII
соответственно. Вероятные пути циклизации для этих соединений
явились предметом подробного обсуждения [15, 53, 65].
Исходя из нескольких простейших соображений оказалось
возможным не только представить образование «неправильных»
(нерегулярных) терпенов, но и предсказать стереохимию многих
ди- и тритерпенов.
Интересным примером нерегулярного терпена может служить
грибковый метаболит розенонолактон LXXI. Данные опытов
с использованием меченых атомов [36, 41] соответствуют схеме
его образования из гераниллиналоола LXVIII, который в свою
очередь образуется в результате анионотропной перегруппировки
геранилгераниола:
/\u2_H
v^T
LXVIII
LXIX
LXX
>.
LXXI
Существенной чертой в этой схеме являются 1,2-сдвиги атома
водорода и метальной группы (показано для соединения LXX),
которые должны произойти для образования скелета розеноно-
лактона. Подобные сдвиги часто наблюдаются в ряду
тритерпенов.
Структура и стереохимия эремофилона вполне согласуются
с его образованием из яг/?акс-фарнезола LXXII (транс относится
31*

484
Гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
к геометрии 2,3-двойной связи), как это показано ниже [65].
Предполагается, что я-электроны 10,11-двойной связи замещают
гидроксильную группу (активированную за счет образования
фосфорного эфира или подобного соединения) с образованием
неклассического карбониевого иона LXXIII, который с потерей
протона превращается в десятичленную циклическую структуру
LXXIV.
Перемещение 6,7-двойной связи в положение 7,8
приводит к соединению LXXVa, пространственная конфигурация
которого представлена формулой LXXV6. Окислительная
циклизация, инициируемая ионами ОН+, дает LXXVI, который
характеризуется идеальной антипараллельной геометрией для 1,2-
сдвигов, обозначенных стрелками на формуле LXXVI. Эти сдвиги
приводят к эремофилону LXXVII:
LXXV6
LXXV1
Пиретрозин LXXVIII является примером моноциклического
сесквитерпена, образующегося из продукта LXXIV:
Хендриксон [65] предположил, что гермакрон, которому ранее
приписывалась структура LXXIX, вероятно, обладает структу-

III. И30ПРЕН0ВЫЕ ПРАВИЛА
485
рой LXXX, что соответствовало полученным
экспериментальным данным:
I I
LXXIX
I I
I I
LXXX
В дальнейшем это предположение было подтверждено Шор-
мом [66].
На основании физических и химических данных, а также
биогенетического анализа Дэв [50] приписал церумбону строение
моноциклического сесквитерпена LXXXII, а Хендриксон, исходя
из предположения о биогенезе этого сесквитерпена из цис-фарне-
зола LXXXI, предсказал цис-транс-транс-конфту$а.цпю
двойных связей.
LXXXI
LXXXU
Представляет интерес группа фарнезиферолов, выделенных
из Asa foetida. Эти природные продукты, как было показано,
являются простыми эфирами сесквитерпенов и умбеллиферона
[42]. Вполне вероятным представляется предположение, что они
образуются при окислительной циклизации умбеллипренина
LXXXIII — вещества, описанного более двадцати лет назад [96].
О О
LXXXIII
Так и оказалось в действительности, и это позволило правильно
предсказать стереохимию фарнезиферола A (LXXXIV), фарне-

486 Гл- 7- ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
зиферола В (LXXXV) и фарнезиферола С (LXXXVI), исходя
из приведенной вероятной схемы процесра циклизации:
-O-Um
или
O-Um
НО
НО
о-ип»
LXXXIV
^V^
о о
LXXXV1
Венкерт [102, 105] предположил, что трициклический дитер-
пен римуен LXXXVII, образующийся при отщеплении протона
от соединения LXX, является предшественником многих других
дитерпенов и родственных соединений. Протонизация боковой
цепи с последующим 1,2-сдвигом метильной группы приводит
к углеродному скелету абиетиновой кислоты LXXXVIII.
сб^
ноос
LXX
ЬХХХУН
LXXXVIII
Бриггс и сотр. [39, 40] предположили, что структуру филло-
кладена LXXXIX и каурена XCI можно было бы вывести
соответственно из соединений LXXXVIIa и LXXXVI16, являющихся
эпимерами по G-7. Из приводимой схемы следует, что в
молекулах изофиллокладена XG и изокаурена ХСП двойная связь
находится в цикле [59]:

III. ИЗОПРЕНОВЫЕ ПРАВИЛА
487
LXXXIX
ХС
XCI
XCII

488 Гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Недавно строение каурена и его изомера было пересмотрено
[39а], в силу чего эта привлекательная биогенетическая гипотеза
оказалась неприменимой к данным соединениям.
Алкалоиды Garrya, такие, как, например, веачин ХСШ и гар-
риин XCIV, биогенетически родственны веществу, энантиоморф-
ному соединению XGI.
Формула другого алкалоида — атизина XGVIII может быть
выведена из карбониевого иона XCV путем превращения в
неклассический ион XCVI, который далее дает XGVII.
Из XCVII серией обычных превращений получают атизин
[100а]:
XCV
XCVI
XCV!!

III. ИЗОПРЕНОВЫЕ ПРАВИЛА
489
Валента и Виснер [100] предположили, что углеродный
скелет ликоктонина XGIX может быть выведен из атизина через ряд
вероятных промежуточных стадий:
XCVIII
ОН
ОН
он
он
оме
ОМе
он
Me О'
МеО ОН
XCIX
Аконитин С и дельфинин CI близки по структуре к лико-
ктонину:
оме
г-О—СО
ОН
ОС ОМе
ОМе
О-СО
ОСОМе
ОМе
МеО
С
С!
Исследования по выяснению структуры гибберелловой
кислоты СП [46, 52] помогли установить ее вероятное родство с дитер-
пенами.

490 Гл.' /. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Стереохимию этого соединения еще нельзя считать строго
установленной. Методом меченых атомов было подтверждено, что
биогенетически кислота СП связана с дитерпенами типа филокла-
дена [35]. Сужение кольца В, вероятно, происходит по типу
беизильной перегруппировки а-дикетонов.
НО'
.он
соон
СП
Для стевиола, агликона стевиозида (вещества со сладким
вкусом), была доказана частичная формула CIII [50а, 77], что
позволяет рассматривать это вещество как связующее
(биогенетически) звено между филлокладеном и гибберелловой кислотой:
ноос-
сш
Особенно полезными оказались биогенетические
представления в ряду тритерпенов. Структуры различных классов тритер-
пенов могут быть выведены из сквалена, свернутого в различных
конформациях [89]. В литературе описано интересное соединение
оксигопанон CVI, структура которого выводится из сквалена,
как это показано ниже:
■гл
НО'
он
C1V
CV

III. ИЗОПРЕНОВЫЕ ПРАВИЛА
491
О CVI
Циклизация сквалена полностью в конформации кресла (CIV),
инициируемая ионами ОН+, приводит к мостиковому карбони-
евому иону GV. Деструкция этого иона при атаке ионами
гидроксила с последующим окислением гидроксильнои группы
при G-3 дает оксигопанон. Конфигурация его, выведенная по
этой схеме, полностью совпадает с установленной [12].
Показано, что структура и стереохимия тритерпена а-оноце-
рина выражается формулой GVII [16]. Первоначально эта
структура была выведена на основании предположения, что а-оноцерин
образуется в результате окислительной циклизации сквалена,
протекающей одновременно с двух концов. Экспериментальные
данные подтверждают структуру GVII во всех деталях.
- °Н х-он
но-" ^ но ^
crv cvn
Интересно проследить возможности «биогенетической
интуиции» на примере исследования строения даммареноловой
кислоты. Данные по деструкции этого соединения указывали на
отсутствие 3-окси- или 3-кетогруппы, которые почти всегда имеются
в растительных тритерпенах. Поэтому авторы предположили [6],
что карбоксильная группа даммареноловой кислоты могла
возникнуть в результате расщепления обычного 3-кетотритерпенового

492 Гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
скелета, как это показано ниже (Z
группа типа фосфатной).
— соответствующая уходящая
НО. Г А
ь
но.
н
o'V4
ноос
Эта смелая гипотеза стимулировала дальнейшую
экспериментальную работу, в ходе которой было показано, что даммаре-
ноловая кислота GVIII действительно содержит расщепленное
кольцо А. Также оказалось возможным выяснить строение ник-
тантиковой кислоты GX, которую можно рассматривать как
метаболит р-амирона GIX.
НООС
С1Х
СХ
Лимонин GXII представляет собой еще один пример тритер-
пеноида, в молекуле которого кольцо А расщеплено по той же
необычной схеме [7, 8]. Предполагается, что лимонин образуется
из тритерпена типа эйфола GXI, от конца боковой цепи которого
удаляются четыре углеродных атома. В результате расщепления
кольца А по связи 3,4 и последующей окислительной рециклиза-
ции образуется кольцо А* лимонина. Лактонная группировка
кольца D могла бы, по-видимому, возникнуть путем
биохимического окисления 16-кетосоединения по типу реакции Байера —
Виллигера. Кроме того, требуется миграция метильной группы

IV. БИОГЕНЕЗ АЛКАЛОИДОВ
493
в скелете эйфола от G-14 к G-8. Нумерация для скелета лимонина
предложена на основании этих биогенетических представлений.
НО'
схи
Для номилина и обакунона, двух родственных веществ с
горьким вкусом [49], предложены вероятные структуры СХШ и GXIV,
очень привлекательные с биогенетической точки зрения [7].
МеСОО
СХШ
CXIV
TV. БИОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ГИПОТЕЗЫ, ОТНОСЯЩИЕСЯ
К АЛКАЛОИДАМ
В биогенетических схемах образования алкалоидов нет
недостатка [67, 83, 91,103], однако в отличие от терпенов и ацетогенинов
структурное разнообразие алкалоидов невозможно объединить
одной гипотезой, невозможно уложить в единую схему биогенеза.
Один из наиболее обширных классов алкалоидов составляют
производные ряда норлауданозолина GXVII [74]. Предполагается,
что это соединение образуется в растениях в результате реакции
Манниха между 3,4-диоксифенилаланином GXV и 3,4-диокси-
фенилацетальдегидом GXVI; последний мог бы получиться при
окислительном дезаминировании GXV. Окисление
гетероциклического кольца норлауданозолина и последующее метилирование
дает папаверин GXVIII. Окислительная конденсация двух феноль-
ных колец приводит к образованию апорфиновых алкалоидов
с двумя типами гидроксилированных структур, примерами
которых могут служить коридин GXIX и дицентрин СХХ. Окисли-

494 Гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
тельная конденсация двух фенольных колец возможна и другим
способом — при повороте верхнего кольца в формуле CXVII
на 180°. При этом образуется эквивалентная структура GXXI,
из которой легко выводится формула морфина СХХП. Этот
правдоподобный с биогенетический точки зрения путь образования
морфина существенно облегчил Робинсону установление правильной
структуры этого алкалоида [61].
НО.
XJ NHa
cxv
+
сно
CXVI
Me О.
МеО'
МеО,
ГУ
МеО'
С XVIII
CXXIV
СХХП

IV. БИОГЕНЕЗ АЛКАЛОИДОВ
495
Из норлауданозолина можно вывести также другой тип
структуры, представленный алкалоидом криптоволином GXXIII,
система колец которого образуется при взаимодействии катехинового
кольца с азотом гетероцикла.
Почти во всех бензилизохинолиновых алкалоидах
расположение гидроксильных групп такое же, как в норлауданозолине.
Это обстоятельство помогает устанавливать положение окси-,
метокси- и метилендиоксигрупп в алкалоидах неизвестного
строения, принадлежащих к этому классу. Существует, однако, ряд
алкалоидов с «необычной» схемой гидроксшшрования, например
пукатеин GXXV и стефанин GXXVI. Эти соединения образуются,
по-видимому, в результате гидроксилирования по кольцу нор-
лауданозолинового скелета с последующим восстановлением одного
или более «обычных» гидроксилов.
CXXVI
Детали этой биогенетической схемы следует уточнить, однако
ее принципиальная правильность в отношении лауданозолина
и родственных соединений была подтверждена методом меченых
атомов. Так, введение 2-14С-тирозина CXXIV в опийные маки
привело к образованию радиоактивных морфина [18, 70] и
папаверина [19]. При этом распределение метки, отмеченной в
структурах CXVIII и СХХИ жирными точками, соответствовало
ожидаемому.
Взаимодействие норлауданозолина с формальдегидом или его
биологическим эквивалентом по реакции Манниха приводит

496 гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
к образованию двух возможных изомеров CXXVII и CXXVIII,
причем большинство известных алкалоидов являются
производными второго изомера. Дальнейшие, пока гипотетические,
превращения протоберберина GXXVIII ведут к образованию берберинов
CXXIX, протопинов СХХХ, изохинолинфталидов GXXXI и бенз-
фенантридиновСХХХП. В этом случае расположение гидроксилов
в скелете почти всех известных алкалоидов, относящихся к этим
различным классам, также согласуется с их образованием
из CXXVIII.
СХХХ CXXXII CXXXI
Робинсон [84] смог правильно установить строение эметина,
применив принцип, впервые предложенный Вудвордом [108]
для рационального объяснения биосинтеза стрихнина. Этот новый
тип биохимического превращения, получивший название
«расщепления Вудворда», состоит в раскрытии катехинового кольца
в остатке 3,4-диоксифенилацетальдегида. Полученные фраг-

IV. БИОГЕНЕЗ АЛКАЛОИДОВ
497
менты могут принимать участие в последующих реакциях
конденсации, давая различные виды алкалоидов. Робинсон
предположил, что эметин CXXXIV образуется по реакции Манниха между
3,4-диоксифенилаланином и промежуточным продуктом CXXXIII,
возникающим в результате фрагментации нижнего катехинового
кольца протоберберина CXXVII:
НО
но.
но
.он
CXXVII
схххш
МеО
МеО
ме
Блестящая догадка Робинсона была позднее подтверждена
синтезом (±)-рубрэметинбромида [22] и эметина [53а].
Следующий большой класс алкалоидов составляют соединения,
содержащие в своей структуре ядро индола. Почти все алкалоиды
этого ряда можно рассматривать как производные триптофана,
поскольку второй атом азота (т. е. азота, не входящего в пиррольное
кольцо) обычно отделен от ^-углеродного атома индольного кольца
двумя атомами углерода. Для индольных алкалоидов характерно
большое разнообразие структурных типов. Ниже в качестве
примеров приведены формулы нескольких таких алкалоидов,
32 Заказ 407.

498 Гл. -7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
у которых части углеродного скелета, образованные из боковой
цепи триптофана, выделены жирными линиями.
MeNHCOO.
Me
ns.
N N
I !
Me Me
MeO'
NH
N
Me
эзерин
гармин
MeO.
Me
HN
элнмоклавин
(1
4
vf
АЛ
cA/
"r
l
V
стрихнин
(TV
uN.
cy^
-~N
i
j
if^
11
^K
N
S-Me
ибоганн
MeOOC
OH
иохимбин
У
N
M
збурнаменнн
N—Me
4-метнлтнокантинон-б
гельземии
Использование метода меченых атомов подтвердило
предположение, что триптофан действительно является предшествен-

IV. БИОГЕНЕЗ АЛКАЛОИДОВ
499
ником элимоклавина [60] и аймалина CXLIV [71]. Также
возможно, по крайней мере на бумаге, получение из триптофана
улеина CXXXV и эллиптицина CXXXVI [110].
Me
Многие из перечисленных индольных алкалоидов могут быть
образованы из триптофана по реакции Манниха с участием индоль-
ного ядра в а- и ^-положениях, основной аминогруппы и
соответствующего альдегида RCHO. Таким образом, мы можем
получить два ряда индольных алкалоидов, которые удобно обозначить
как а-ряд (GXXXVII) и 0-ряд (GXXXVIII).
С
NH
Х-Соон
сно
I
R
NH
С
\ соон
сно
nhP r
*v
NH,
-NH
N R
С XXX VIII
Высказывалось предположение [13, 62], что иохимбиновые
алкалоиды, относящиеся к а-ряду, образуются конденсацией
триптофана с 3,4-диоксифенилацетальдегидом. Продукт
конденсации, производное |3-карболина (CXXXIX), реагирует затем
с молекулой формальдегида, давая CXL по реакции, аналогичной
реакции образования протоберберинов из норлауданозолина.
32*

500 Гл- '7- ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Некоторые индольные алкалоиды, родственные GXL, имеют при
G-16 карбметоксильную группу. Механизмы введения этой группы
в молекулу были рассмотрены Робинсоном [85].
ОН
не но
>-
ОН
ОН
ОН
СХХХ1Х
CXL
Один из наиболее естественных путей — это реакция GXL
с еще одной молекулой формальдегида с последующим окислением
образовавшегося 16-оксиметильного производного до карб-
оксипроизводного.
Структура многих индольных алкалоидов может создаваться
из фрагментов, которые получаются в результате «расщепления
Вудворда» кольца Е соединения GXL. Примерами таких
соединений могут служить серпентин GXLI, коринантеин GXLII и кори-
нантеидин GXLIII:
МеООС
CXLII
оме
Меоос
CXL1II
ОМе

IV. БИОГЕНЕЗ АЛКАЛОИДОВ
501
Эта гипотеза оказалась весьма полезной при установлении
структуры аймалина GXLIV [108], сарпагина CXLV [14] и мавакурина
GXLVI [26] (части углеродного скелета этих соединений,
образовавшиеся из остатка диоксифенилацетальдегида, показаны
формуле жирными линиями).
ОН ОН
CXLIV CXLV CXLVI
Предполагается также, что алкалоиды Cinchona цинхонамин
CXLVIII и цинхонин CXLIX получаются из промежуточного
соединения типа GXLVII в результате расщепления и циклизации,
как показано ниже [58]:
СХЫХ

502 Гл- 7- ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
Стрихнин явился первым алкалоидом, который был отнесен
к |$-ряду. Вудворд [108] полагал, что в этом случае в реакции
Манниха участвует тот же 3,4-диоксифенилацетальдегид. При
этом начальным продуктом конденсации является соединение CL,
которое затем по реакции Манниха с формальдегидом дает CLI.
Расщепление катехинового кольца приводит, вероятно, к
соединению CLII, которое снова вступает в реакцию Манниха, давая
альдегид Виланда — Гумлиха СЫН. Этот альдегид и родственные
ему соединения действительно существуют как циклические
полуацетали (см. фрагмент СЫИа). Последующее ацетилиро-
вание приводит к CLIV, замыкание цикла в котором дает
стрихнин CLV:
ОН
он
CL
CLI
CLII
ОН
СЫН
НО
СЫИа
Me ОН
CLIV
Альдегид Виланда — Гумлиха действительно может быть
превращен в стрихнин нагреванием с уксусным ангидридом [4].

IV. БИОГЕНЕЗ АЛКАЛОИДОВ
503
Интересно отметить, что диаболин, выделенный из Strydhnos
diaboli идентичен CLIV 120], а каракурин-VII [25] (алкалоид
из Strychnos toxifera) идентичен альдегиду Виланда — Гумлиха.
Рассмотрение промежуточных продуктов схемы Вудворда для
стрихнина позволило предсказать, что алкалоиды стрихноспермин
и спермострихнин, обнаруженные в видах Strychnos psilosperma<
встречающихся в Австралии, имеют структуру соответственно
CLVI и CLVII, причем для кислородсодержащего цикла оставался
выбор между структурами а, б и в [3]. Дальнейшие
экспериментальные работы подтвердили строение углеродных скелетов для
этих алкалоидов и наличие гетероциклического кольца
типа а [5].
О Me
Me
CLVI (R=OMe)
CLVII (R=H)
Исходя из биогенетических соображений, ринокофиллщу [921
и митрафиллину [93] были приписаны формулы соответственно,
CLVIII и CLIX. Эти соединения представляют собой оксиндальные,
аналоги коринантеидина и серпентина, индольных алкалоидов
а-ряда. Последующие работы подтвердили правильность, этих
структур [92а]. ,', ,., ж
МеООС
ОМе
МеООС
CLVIII
CLIX

504 Гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИИ
Многие алкалоиды кураре биогенетически родственны
альдегиду Виланда — Гумлиха [21]. Интересным примером таких
соединений может служить каракурин-V (CLX) [24], образованный
за счет двух молекул альдегида.
Исследования Смита [526, 94] подтвердили первоначальную
структуру акуаммицина CLXI, предложенную Робинсоном на
основании некоторых химических данных и биогенетических
соображений [1].
CLX
CLXI
Венкерт [104] недавно предложил альтернативную гипотезу
биогенеза этих индольных алкалоидов, в которой вместо 3,4-ди-
оксифенилацетальдегида фигурирует промежуточный
гидроароматический продукт CLXVIII6. Исходным продуктом в схеме
Венкерта является шикимовая кислота CLXII. Реакция ее с
фосфатом приводит к 5-фосфошикимовой кислоте CLXIII, которая
атакуется енольным анионом пировиноградной кислоты, в
результате чего образуется CLXIV. Этот промежуточный продукт
подвергается затем перегруппировке клайзеновского типа с
образованием соединения CLXV, которое представляет собой гидрати-
рованную форму прехеновой кислоты (CLXVI). Окисление CLXV
дает а,р-ненасыщенный кетон CLXVII. Последующая 1,2-мигра-
ция остатка пировиноградной кислоты с сохранением
конфигурации приводит к CLXVIIIa или его кетотаутомеру CLXVIII6.
Предполагается, что гидроароматическое соединение CLXVIII6
вступает в реакцию с триптофаном и формальдегидом в местах,
указанных на схеме стрелками. Эти места аналогичны местам,

IV. БИОГЕНЕЗ АЛКАЛОИДОВ
505
отмеченным стрелками в структуре 3,4-диоксифенилацеталь-
дегида CLXIX.
ОН
соон
I
о
t
о-р—он
соон
JL он н2с и VJT он
1ГТ — ^он
~'/ч/ V
HOOC v ОН
CLXII
СООН
нсюй^^н
CLXV
II I
HOOC v ОН
CLXIII
соон +
ноос'<т чон
н
CLXVII
он
HOOC "^ ОН
CLXVIIIa
-н,о
СООН
HOOC
CLXVI
СНО.
он
ноос
х>н
CLXVIH6
На схеме 2 (стр. 507) показано, как различные типы индольных
алкалоидов с интактным или фрагментированным кольцом Е
могут быть получены из CLXVIII сочетанием простых реакций
гидратации, дегидратации, окисления и восстановления. В этой
схеме привлекает внимание ряд любопытных моментов. Так,
например, становится понятным положение карбметоксильной
группы при С-16 в серпентине, иохимбине и многих других
алкалоидах. Следует также отметить, что С-15 в алкалоидах типа
иохимбина несет водородный атом, имеющий на всех этапах а-кон-
фигурацию, и не способен к эпимеризации. В эметине CXXXIV атом

506 Гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
С-10 биогенетически соответствует атому С-15 индольных
алкалоидов и, вероятно, существенно то, что водород в этом положении
имеет ту же абсолютную конфигурацию, что и водород в тех
индольных алкалоидах, пространственную конфигурацию которых
удалось установить [17]. Однако позднее было показано, что 1|з-аку-
аммицин родственен акуаммицину CLXI по положению,
отмеченному в формуле CLXI звездочкой [52а].
Остроумная гипотеза Венкерта не получила к настоящему
времени убедительных экспериментальных доказательств. Однако
первоначальное предположение было проверено введением
радиоактивного тирозина (являющегося предшественником 3,4-диокси-
фенилаланина) в Rauwolfia serpentina — растение, которое
продуцирует аймалин, серпентин, резерпин и ряд других индольных
алкалоидов. В алкалоидах, которые были выделены через
несколько недель после снятия растения, радиоактивности
обнаружено не было [72]. Хотя к отрицательным результатам с
использованием меченых атомов следует относиться с осторожностью,
однако, по нашему мнению, 3,4-диоксифенилаланин действительно
не является предшественником фрагментированного кольца Е
этих алкалоидов. Интересно, что, по-видимому, неправильная
биогенетическая схема оказалась достаточно плодотворной для
предсказания структур значительного числа алкалоидов.
Недавно было установлено строение каликантина [111],
которому уделялось так много внимания. Отмечается, что присутствие
этого алкалоида в двух неродственных видах предполагает
простую схему биогенеза. N-Метилтриптамин CLXX получается путем
разного рода реакций расщепления, и представляется очевидным,
что биогенез каликантина включает Р,Р'-окислительную
конденсацию двух молекул N-метилтриптамина, как показано на схеме 3
(также предложенной Робинсоном [86]). Гидролиз дииндоленина
CLXXI дает тетрааминодиальдегид, который может
конденсироваться с образованием пяти различных ди-]М-производных
(CLXXIIa—СЬХХНд). Наиболее вероятное строение каликантина
выражается формулой CLXXIIa, поскольку соответствующая ей
структура является наименее напряженной; она была
подтверждена физическими и химическими методами, и в частности рент-
геноструктурным анализом [63].
Привлекают внимание алкалоиды Amaryllidaceae [107].
Строение многих из них было установлено, и биогенетическую схему
их образования можно написать с достаточной достоверностью
(схема 4). Считается, что эти алкалоиды образуются из
промежуточного продукта CLXXIII, который, по-видимому, получается
из двух молекул диоксифенилаланина. Распределение оксигрупп
почти во всех этих алкалоидах согласуется с приведенной схемой,
что особенно ценно для предсказания структуры алкалоидов

ноос
он
ноос
[н]
он
-н2о
ноос
он
сно
он
ноос y он
он
ноос
ноос
он
он
Аймалин
Сарпагин
и т.д.
н2о
НООС
-Со2 X Me
ноос NCHO
он
ноос
Me
ноос' сн
II
о
/ \
ноос

CLXX
,CH2CH2NHMe
CH2CH2NHMe
, CH2CHaNHMe
MeNHCH2CH2-
i^4
-CH2CH2NHMe
%>4 4>
N
CLXX1
MeHN NH2
/ HCO
7
HCO
NH2 NHMe
Me
I
N NH^
?
X/HN
Me
CLXXIII6
MeHN NH
NH2 NHMe
MeH
HMe
MeHJM NH2
HCO
NH2 N"HMe
CLXXIIr
HMe
Схема 3

но.
он
он
он
С^н
.он
но.
МеО.
ОН
Me
калантамии
ОН
"°Ш
но
он
&н
.он
но.
НО'
.он
кримим
НО
но
.он
и
сно
Схема 4
m,i-mmmm^
МеО.
ОН
ОН

510 Гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
неизвестного строения. Монтанин имеет структуру CLXXV,
которая получается из оксикринина CLXXIV в результате
перегруппировки:
CLXXTV
CLXXV
Сходное превращение действительно было проведено in
vitro [68].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подводя итоги, следует сказать, что построение
биогенетических схем может облегчить работу по установлению строения,
но может привести также и к ошибочным выводам.
Биогенетические теории, следовательно, должны играть роль компаса для
разумного планирования экспериментальной работы, в результате
которой будут подтверждены или отброшены предварительные
соображения о строении природных соединений.
ЛИТЕРАТУРА
Can. J. Chem., 36, 902 (1958).
К., Ritchie E., Austral. J.
Tetrahedron Letters, № 20, 9
R., Chem. a- Ind., 1953, 245.
R., J. Chem. Soc, 1955, 253.
H. R., Bernasconi R.,
R. E., Proc. Chem. Soc,
1. Aghoramurthy K., Robinson R., Tetrahedron, 1 172
(1957).
2. Ane t F. A. L., E ve s С R.
3. Anet F. A. L., H ugh e s G.
6, 58 (1953).
Sa. A n e t F. A. L., Rao M. V.
4. A n e t F. A. L, Robinson
5. A n e t F. A. L., R о b i n s о п
6. Arigoni D. Barton D.
rassi C, Mills J. S., Wolff
306; J. Chem. Soc, 1960, 1900.
7. Arigoni D., Barton D. H. R., Corey E. J., Jeger
и сотр., Experientia, 16, 41 (1960); см. также Т-Matsuura, Kami
kawa Т., Kubota Т., Tetrahedron, 12, 269 (1961).
8. Arnott S., Davie A. W., Robertson J. M., Sim G. A.
Watson D. G., Experientia, 16, 49 (1960).
9. A r n s t e i n H. R. V., С о о k A. H., J. Chem. Soc, 1947, 1021.
10. A s t i 11 B. D., Roberts J. C, J. Chem. Soc, 1953, 3302
11. Ayer W. A., Iverach G. G.,
(1960).
12. Bad dele у G. V., H a 1 s a 11 T
Soc, 1960, 1715.
Chem.,
(1960).
Dje-
1959,
O.
Tetrahedron Letters,' No. 10, 19
G., J о n e s E. R. H., J. Chem.

ЛИТЕРАТУРА
511
13. В а г g e r G., S с h о 1 z С, Helv. Chim. Acta, 16, 1343 (1933).
14. В а г 11 е 11 M. F., S к 1 а г R., Taylor W. I., J. Am. Chem.
Soc, 82, 3790 (I960).
15. Barton D. H. R., de Mayo P., Quart. Revs, 11, 189 (1957).
16. Barton D. H. R., О vert on К. Н., J. Chem. Soc, 1955, 2639.
17. В a t t e r s Ь у A. R., G a r r a t t S., Proc. Chem. Soc, 1959, 86.
18. В a t t e r s Ь у A. R., Harper B. J. Т., Chem. a. Ind., 1958, 364.
19. Battersby A. R., Harper B. J. Т., Proc. Chem. Soc, 1959,
152.
20. В a t t e r s Ь у A. R., H о d s о n H. F., Proc. Chem. Soc, 1959, 126.
21. Battersby A. R., H о d s о n H. F., Quart. Revs, 14, 77 (1960).
22. В a t t e r s Ь у A. R., Openshaw H. Т., Experientia, 6, 378
(1950).
24. Bernauer K., Berlage F., von Philipsborn W.,
Schmid H., Karrer P., Helv. Chim. Acta, 41, 2293 (1958).
25. В e r n a u e r K., P a v a n a r a m S. K., von Philipsborn W.,
Schmid H., Karrer P., Helv. Chim. Acta, 41, 1405 (1958).
26. A s m i s H., Bachli E., Giesbrecht E., Kebrle J.,
Schmid H., Karrer P., Helv. Chim. Acta, 37, 1968 (1954).
27. В i e m a n n К., В u с h i G,, Walker B. H., J. Am. Chem. Soc,
79, 5558 (1957).
28. Birch A. J., частное сообщение (1960).
29. В i г с h A. J., Fortschr. Chem. org. Naturstoffe, 14, 186 (1957).
30. В i г с h A. J., D о n о v a n F. W., Austral. J. Chem., 6, 373 (1953).
31. Birch A. J., Donovan F. W., Chem. a. Ind., 1954, 1047; Austral.
J. Chem., 8, 529 (1955).
32. Birch A. J., Massey-Westropp R. A. J. Chem., Soc,
1957, 2215.
33. Birch A. J., Massey-Westropp R. A., RickardsR. W.,
Smith H., J. Chem. Soc, 1958, 360.
34. Birch A. J., Musgrave O. C, Rickards R. W.,
Smith H., J. Chem. Soc, 1959, 3146.
35. В i г с h A. J., R i с к a r d s R. W., Smith H., Proc. Chem. Soc,
1958, 192.
36. Birch A. J., Rickards R. W., Smith H., Harris A.,
Whalley W. В., Proc. Chem. Soc, 1958, 223; см. также
Birch A. J., Rickards R. W., Smith H., Winter J.,
Turner W. В., Chem. a. Ind., 1960, 401.
37. В i г с h A. J., S m i t h H., Chem. Soc, Spec. Publ., № 12, 1 (1958).
38. Bra dy R. O., Proc. Natl. Acad. Sci., U. S., 44, 993 (1958).
39. Briggs L. H., Cain B. F., Cambie R. C, Tetrahedron
Letters, № 8, 17 (1959).
39a. Briggs L. H., С a i n B. F., Cambie R. C, D a v i s B. R.,
Tetrahedron Letters, № 24, 18 (1960).
40. В r i g g s L. H., С a i n B. F.,Da visB. R., Wilmhurst J.K.,
Tetrahedron Letters, № 8, 8, 13 (1959).
41. Britt J. J., Arigoni D., Proc. Chem. Soc, 1958, 224.
42. Caglioti L., Naef H., Arigoni D., Jeger O., Helv.
Chim. Acta, 41, 2278 (1958); 42, 2557 (1959).
43. Ciba Foundation, Symposium on the Biosynthesis of Terpenes and Sterols,
Churchill, London, 1959.
44. С о n г о у Н., Tetrahedron Letters, № 10, 34 (1960).
45. Cornforth J. W., Popjak G., Tetrahedron Letters, №19, 29
1959); см. также Popjak G., Cornforth J. W., Corn-
orth R. H., De W. S. G о о d m a n, Biochem. Biophys. Research
Communs., 4, 204 (1961).

512 Гл. 7. ПРИМЕНЕНИЕ БИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
46. Cross В. Е., Grove J. F., М а с М i 11 a n J., Moffatt J. S.,
Mul hoi land T. P. C., Sea ton J. C, Sheppard N.. Proc.
Chem. Soc, 1959, 302.
47. D a v i s J. E., King F. E., Roberts J. C, J. Chem. Soc,
1955, 2782.
48. D e a n F. M., Eade R. A., Moubasher R., Robertson A.,
J. Chem. Soc, 1957, 3497.
49. Dean F. M., Geissman T. A., J. Org. Chem., 23, 596 (1958).
50. D e v S., Tetrahedron, 8, 171 (1960).
50a. D о 1 d e r F., L i с h t i H., Mosettig E-, Q u i t t P., J. Am.
Chem. Soc, 82, 246 (1960).
51. Eb not her A., Meijer Th. M., Schmid H., Helv. Chim.
Acta, 35, 910 (1952).
52. Edwards 0. E., Nicolson A., Apsimon J. W., W h a 1-
1 e у W. В., Chem. a. Ind., 1960, 624.
52a. Edwards P. N., Smith G. F., Proc. Chem. Soc, 1960, 215.
526. Edwards P. N., Smith G. F., J. Chem. Soc, 1961, 152.
53. Eschenmoser A., Ruzicka L., Jeger O., Arigoni D.,
Helv. Chem. Acta, 38, 1890 (1955).
53a. Евстигнеева Р. П., Лившиц Р. С, Б а й н о в а М. С,
Захаркин Л. И., Преображенский Н. А., ЖОХ, 22,
1467 (1952).
54. F i s h m a n J., J о n e s E. R. H., L о w e G., W h i t i n g M. C,
Proc Cheffl. Soc. 1959 i 27
55. Gatenbeck S., Acta Chem. Scand., 12, 1211 (1958); 14, 102, 296
(1960).
56. G e i s s m a n T. A., S w a i n Т., Chem. a. Ind., 1957, 984.
57. G о r d о n J. J., Jackson L. M., О 11 is W. D., Tetrahedron
Letters, № 8, 28 (1960).
58. Goutarel R., J a not M. M., Prelog V., Taylor W. I.,
Helv. Chim. Acta, 33, 150 (1950).
59. G r a n t P. K., Hodges R., Tetrahedron Letters, № 10, 21 (1959).
60. Greger D., M о t h e s K., W e n d t H., W e g a n d F., Z. Natur-
forsch., 14b, 355 (1959).
61. G u 1 1 a n d J. M., Robinson R., Nature, 115, 625 (1925).
62. H a h n G, Werner H., Ann., 520, 123 (1935).
63. H a m о r T. A., Robertson J. M., Shrivastava H. N.,
S i 1 v e r t о n J. V., Proc. Chem. Soc, 1960, 78.
64. Haynes L. J., H e n d e r s о n J. I., Chem. a. Ind., 1960, 50.
65. H e n d r i с k s о n J. В., Tetrahedron, 7, 82 (1959).
66. Herout V., Horak M Schneider В., Sorm F., Chem. a.
Ind., 1959, 1089.
67. H u g h e s G. K., R i t с h i e E., Rev. Pure a. Appl. Chem.
(Australia), 2, 125 (1952).
68. Inubushi Y., Fales H. M., Warnhoff E. W., W i 1 d-
man W. C, J. Org. Chem., 25, 2153 (1960).
69. К 6 g 1 F., Q u а с k e n b u s h F. W., Rec trav. chim., 63, 251 (1944).
70. L e e t e E., J. Am. Chem. Soc, 81, 3948 (1959).
71. L e e t e E., Chem. a. Ind., 1960, 692; J. Am. Chem. Soc, 82, 6338 (1960).
72. L e e t e E., неопубликованные данные.
73. Lynen F., Eggerer H., H e n n i n g U., Kessel I., Angew.
Chem., 70, 738 (1958).
74. M a n s k e R. H. F. in M a n s k e R. H. Г,, Holmes H. L. (eds.)
«The Alkaloids», vol. IV, Academic Press, New York, 1954, p. 1.
75. M a n s k e R. H. F., in M a n s k e R. H. F., H о 1 m e s H. L. (eds.)
«The Alkaloids», vol. V, Academic Press, New York, 1955, p. 295.

ЛИТЕРАТУРА
513
76. М о s b а с h К., Acta Chem. Scand., 14, 457 (1960).
77. М о s e t t i g E., N e s W. R., J. Org. Chem., 20, 884 (1955).
78. О 11 i s W. D., S u t h e r 1 a n d I. 0., G о r d о n J. J., Tetrahedron
Letters, № 16, 17 (1959).
79. Richards J. H., Ferret ti L. D., Biochem. Biophys. Res.
Comm., 2, 107 (1960); Proc. Nat. Acad. Sci., 46, 1438 (1960).
80. Rilling H. C, Bloch K., J. Biol. Chem., 234, 1424 (1959).
81. Robertson A., W h a 11 e у W. В., J. Chem. Soc, 1951, 2013.
82. Roberts J. C, Warren С W- H., J. Chem. Soc, 1955, 2992.
83. R о b i n s о n R., J. Chem. Soc, 111, 876 (1917).
84. R о b i n s о n R., Nature, 162, 524 (1948).
85. Robinson R., The Structural Relations of Natural Products,
Clarendon Press, Oxford, 1955.
86. R о b i n s о n R., T e u b e r H. J., Chem. a. Ind. 1954, 783.
87. R u e 1 i u s H. W-, G a u h e A., Ann., 569, 38 (1950).
88. R u z i с к a L., Experientia, 9, 357 (1953).
89. R u z i с к a L., Proc. Chem. Soc, 1959, 341.
90. S с h m i d H., Fortschr. Chem. org. Naturstoffe, 11, 124 (1954).
91. S с h б p f C, Angew. Chem., 50, 779, 797 (1937).
92. S e a t о n J. C, M a r i о n L., Can. J. Chem., 35, 1102 (1957).
92a. S e a t о n J. C, N a i r M. D., Edwards О. Е., Marion L.,
Can. J. Chem., 38, 1035 (1960).
93. S e a t о n J. C, Tondeur R., Marion L., Can. J. Chem., 36,
1031 (1958).
94. Smith G. F., W rob el J. Т., J. Chem. Soc, 1960, 792.
95. S ne 1 1 J. F., Birch A. J., Thomson P. L., J. Am. Chem.
Soc, 82, 2402 (I960).
96. S p a t h E., Vierhapper F., Ber., 71, 1667 (1938).
97. T h о m a s R., Proc. Chem. Soc, 1959, 88.
98. T ra m s E. G., Brady R. O., J. Am. Chem. Soc, 82, 2972 (1960).
99. Under hill E. W., Wat kin J. E., Neish A. C, Can. J.
Biochem. Biophys., 35, 219 (1957).
100. Valenta Z., Wiesner K., Chem. a. Ind., 1956, 354.
100a. Vorbriiggen H., D j e r a s s i C, Tetrahedron Letters, № 3,
119 (1961).
101. Wakil S. J., J. Am. Chem. Soc, 80, 6465 (1958).
102. Wenkert E., Chem. a. Ind., 1955, 282.
103. Wenkert E., Experientia, 15, 165 (1959).
104. Wenkert E., В г i n g i N. V., J. Am. Chem. Soc, 81, 1474 (1959).
105. Wenkert E., Chamberlin J. W., J. Am. Chem. Soc, 81, 688
(1959).
106. Whalley W. В., Chem. a. Ind., 1958, 131.
107. W i 1 d m a n W. C, in M a n s к e R. H. F. (eds.) «The Alkaloids»,
Academic Press, New York, 1960, p. 289.
108. Woodward R. В., Nature, 162, 155 (1948).
109. Woodward R. В., Angew. Chem., 68, 13 (1955).
110. Woodward R. В., IacobucciG. A.Hochstein F. A.,
J. Am. Chem. Soc, 81, 4434 (1959).
111. Woodward R. В., Y a n g N. С, К a t z T. J., С 1 а г к V. M.,
Harley-Mason J., Ingleby R. F. J., Sheppard N.,
Proc. Chem. Soc, 1960, 76.
33 Заказ 407.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Шрифтом выделены страницы, на которых приведены формулы указанных
соединений (полностью или частично).
Абиетиновая кислота
биогенез 480, 486
рК 415, 416
,- УФ-поглощение 95
Абсолютная конфигурация,
установление 438
Адипиновая кислота 384
Азалеин 131
Азасерин 470
Азелаиновая кислота 384
Азотсодержащие соединения
ИКнпоглощение 179
ЯМР-спектры 244—246
Аймалин 353
биогенез 499, 501, 506, 507
«иодметилат» 400
рК 400
Аймалицин 121
Аклавинон 268, 404, 476
Аконитин 489
Акридин ИЗ, 114, 388
Акриловая кислота 376, 379
Акрифолин 478
Актидирн (циклогексимид) 410
Актиномицин, хромофор 133, 134
Акуаммицин 504, 506
■ф-Акуаммицин 506
Аланины 280, 378, 379, 451
Алкалоиды
биогенез 469, 477, 478, 493—510
масс-спектрометрия 348—357
реакции 66—70
УФ-поглощение 121, 122, 137—
141
ЯМР-спектры 280—287
Аллиламин 386
Аллилдиметиламин 386
N-Аллилморфолин 387
АллилОвый спирт 402
N-Аллилпиперидин 386
Аллогибберовая кислота 436
Аллоизоцитролактон 416
Аллоиохимбин 121
Альбизиин 440
Альдегидные группы, ЯМР-спектры
240, 241
Альдостерон 40
Альтернариол 471
Амидин 386
Аминоацетонитрил 385, 388
л-Аминобензойная кислота 378
n-Аминобензойная кислота 415
1-Амино-3-имино-2,4-диметилцикло-
бутен-1 386
2-Аминоиндоленин 284
Аминокислоты
масс-спектрометрия 343—348
ЯМР-спектры 279, 280
у-Аминомасляная кислота 376, 378
4-Аминопиридин 386
Р-Аминопропионитрил 387
Р-Аминопропионовая кислота 376
Аминофенолы 388
Аминохолестаны 373, 394
Амины, константы диссоциации
385—402
Аминоэтанол 317
Р-Амирон 492
Амицетин 414
Аммиак, рйГ 386
Ангеликовая кислота 263
метиловый эфир 223
Ангидрооксиделькозин 397
Ангидрооксидельсолин 397, 398

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
515
Ангидротеррамицин 134
Андрографолид 291
Андростан 449
Андростантион-17 432
Андростерон 166, 358, 359
ацетат 358
Анжели — Римини метод 52
Анизол 109
Анилин
ИК-поглощение 179
рК 374, 388, 390
производные, трК 390
реактив 65
Аннотинин 478
Антоцианины 122
Антраниловая кислота, эфиры 324
Антрацен 113, 114
Антраценкарбоновые кислоты 378,
379
Апоморфин 68
Апо-1-норбиксиналь, метиловый эфир
,277
Апоподофиллотоксин 136
Апорфины 261
Арахидоновая кислота 148
Аргинин 280
Ароматические системы
УФ-поглощение 108—114, 129—
134
ЯМР-спектры 223, 227, 228,
241 -243
Артемизиакетон 480
Асахины метод 70
Аскорбиновая кислота 407
Аспарагиновая кислота 280, 384
Аспидоспермин 42, 43, 352
биогенез 498
ЯМР-спектр 256
Атизин
биогенез 488, 489
продукт деградации 380, 381
уК 397, 399, 400
производные 402
ЯМР-спектр 280, 281
Атропин 68
Ауверса — Скита правило 454
Афис пигменты 122
Ацетальдегид, ЯМР-спектр 210, 241
Ацетамид 388, 409
Ацетатная гипотеза биогенеза 471 —
480
Ацетилацетон 407, 408
N-Ацетилвалин 245
N-Ацетилгексагидрокарбазол 112
Ацетилглицин 378
Ацетилдельсолин, производное 398
Ацетилендикарбоновая кислота 384
Ацетиленовые группы
ИК-поглощение 185, 186
ЯМР-спектры 240
Ацетилиндандион-1,3 407
Ацетилкофермент А 468, 469, 471
N-Ацетиллейцил-лейцил-аланил-
продин 347
Ацетилмагнамицин 419, 420
2-Ацетилциклопентанон 407
Ацетоацетилкофермент А 471
Ацетогенины 468, 469, 470
3-Ацетокси-12-бромпрегнандион-11,
20-аль-21 99
Зр-Ацетокси-7-кетоланостатриен'
5,8,11 105
Ацетоксим 409
Ацетоксистероиды 224, 225 ■
З-Ацетоксихолестадиен-2,4 -97
4-Ацетоксихолестан 199
З-Ацетоксихолестанон-7 100
З-Ацетоксихолестен-5 92
3-Ацетоксиэргостадиен-8(14),22-ди-
он-7,15 105
З-Ацетоксиэргостатетраен-5,7,14,22
95, 97
З-Ацетоксиэргостен-8 92
Ацетон
УФ-поглощение 98
цветная реакция 56
ЯМР-спектр 224
Ацетоуксусный эфир 407, 408
Ацетофенон 109, 224
Ациклические соединения, ЯМР-
спектры 223, 233
Бамбергера метод 58
Барбитуровая кислота 409
Баргеллини метод 69
Барфеда метод 64
Белки, масс-спектрометрия 346—
348
Белладин 509
Белье метод 56
Бенедикта метод 64
Бензальдегид 109, 110, 241
Бензгидроксамовая кислота 409
Бензидин, реактив 65
Бензиламин 386, 394
Бензилметиламин 386
2-Бензилпирролидин 402
2-Бензил-Д1-пирролин 402
Бензимидазол 388
Бензойная кислота 109, 373, 377 ^г
379
эфир 223
33*

516
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Бензол
потенциал ионизации 310
производные, ЯМР-спектры 242
УФ-поглощение 108, 109, 113,
114
' ЯМР-спектр 227
Вензолпентакарбоновая кислота 385
Бензодсульфиновая кислота 409
Бензофеноноксим 409
Бензтиазод 409
Бензфенантридины 496
Бензхинуклидин 386, 389
Берберины 68, 496
Бетаин 280
Биаля метод 65
Биксин 275, 276, 277
метиловый эфир 276
Биогенез 468 ел.
алкалоидов 477, 478, 493—
510
ацетатная гипотеза 471—480
возможные пути 469
изопреновые правила 480—493
терпенов и родственных
соединений 480—493
Бицикло[2,2,2]октан-1-карбоновая
кислота 379
Бицикло[3,3,0]октанол-2 358
Бориая кислота, реактив 70
Борнеол 238, 358, 359
ацетат 358
Бренстеда кислоты 367—370
п-Бромацетофенон 224
о-Бромбензойная кислота 379
Бромистый метил 326
Бромлизергиновая кислота, диэтил-
амид 284
1-Бром-2-метилпропан 238
1-Бром-2-метилпропен 239
2-БрОм-2-метилхолестанон-3 445
2-БрОмоктан 238
2-Бромпропен-1 225
2-Бромтетроновая кислота 407
Бромуксусная кислота 379
эфир 223
в-Бромундекановая кислота, эфир
233
Бромциклогексан 238
Бромциклопентан 238
Бромэргостанол-З-он-11, ацетат 431
Бруцин 68
Бульбокапнин, эфир 261, 284
Бутадиен
масс-спектрометрия 315, 329, 330
УФ-поглощение 92
emop-Бутан 238
mpem-Бутанол 317
Бутен-1 263
Бутен-2-аль-1 225
emop-Бутенилацетат 239
Бутен-2-овая-1 кислота 225
Бутен-2-ол-1 225
Бутиламины 179, 224, 387
mpem-Бутиланилины 387, 391
mpem-Бутилбензойные кислоты 377,
378
mpem-Бутилгидроперекись 409
Бутилдиизобутиламин 394
mpem-Бутилмеркаптан 224
mpem-Бутилциклогексанкарбоновая
кислота 380
4-трет-Бутилциклогексанод 238
4-трет-Бутилциклогексиламин 394
2-Бутиновая (тетроловая) кислота
376, 379
к-Бутиральдегид 241, 255
у-Бутиролактон 234
Буфоталинин 437
Бюргера—Циммермана метод 35
Вагнера метод 67
Валереновая кислота 291
Валериановая кислота 255, 381
б-Валеролактон 234
Валпн 280, 379
Веачин
биогенез 488
рК 399, 400, 412, 414
Вератрин 68
Верацевин 397, 398
производное 397
Вестфалена диол 126
Виланда — Гумлиха альдегид 502,
503, 504
Виниламияы, \>К 396—399
Вискозиметрия 50
Висмутиодид калия, реактив 67
Витамин А
УФ-поглощение 114, 118, 119
цветная реакция 62
ЯМР-спектр 275
Витамин В12 134
Витамин D 114
Витамин К 114, 122, 123
Вода, рК 402
Вудворда
правила 94, 95, 102
— модификация 96, 97,
расщепление 496

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
517
Выделение и очистка соединений
15 ел.
методы 16—27
оценка гомогенности 29—31
установление идентичности 30,
31
Гармин 498
Гарриин
биогенез 488
р# 399, 400, 412
Гаррифолин 399, 400, 436
Гексадиен-1,4 236
Гексаметилендиамин 386
Гексаметиленимин 386
Гексаметилентетрамин 388
Гексановая кислота 381
Гексатриен-1,3,5 92
Гексиламин 387
2-Гексилтридеценовая кислота, эфир
342
Гельземин 498
Гемин 120, 121
Гемоглобин 121
Гендерсона — Хасселъбаха
уравнение 371
Геодин 138, 139
Гептаметиленимин 386
Гептафтормасляная кислота 378
Гептиламин 387
Геранилгеранилпирофосфат 481
Геранилгераниол 481, 483
Гераниллиналоол 483
Геранилпирофосфат 481
Гераниол 480, 481
Гермакрон 484, 485
Термин 394
Гетероциклические соединения, масс-
спектрометрия 348—357
Гибберовая кислота 436
Гибберелловая кислота 452
биогенез 489, 490
производные 292
ЯМР-спектр 291, 292
Гиббса
метод 57, 70
проба 149
Гидразин, рК 387
Гидратроповая кислота 433
Гидроксамовая кислота, реактив 56
Гидроксиламин, рК 387
Гипеастрин 509
Гиперицин 124, 125
Гистидин 280
Глауцин 284
Гликолевая кислота 378
Гликоциамин 245
Глиоксаль 101
Глицил-аспарагин 379
Глицил-метионин 245
Глицин 280, 376, 379, 386
эфир 387
Глутаконовьгй альдегид 407
Глутаминовая кислота 280, 384
Глутаримид 409, 410
Глутаровая кислота 384
Гомонаталоин 475
Гризеофульвин 471
Гуанидин 386
Гумулен 289
Даммаренодовая кислота 491, 492
эфир 437
Дегидроверацевин, производные 397
Дегидроподофиллотоксин 136
7-Дегидропротоверин, тетраацетат
437
Дегидрохинолизидиний, перхлорат
400
Дегидрохинуклидин 397, 399
Дегидро-у-циклогераниол 95
Дезоксидигидроаймалин 400
Дезоксиподокарповая кислота 380,
381
Дезоксихолевая кислота 423
Декадиен-1,9 236
Декалиндион-1,5 441
Декалол-2 358
Декарбоксамидотерринолид 411, 412
2,4,6,8-Декатетраеновая кислота 117
Декатетраин 117
Декстропимаровая кислота, эфир 361
Делькозин 397, 398
Дельсолин 397, 398
Дельфелин 141, 383
Дельфинидин 122
Дельфинин
биогенез 489
дисперсия оптического
вращения 435
Диаболин 503
Диаллиламин 386
Диаллилметиламин 386
Дианилдимедон 386
Диацетил 101, 102
Диацетилаймалин 400
Диацетилкаримбоза 419, 420
3,11-Диацетокси-5-этиен-8(14)-овая
кислота, эфир 92
а,а'-Дибромкамфора 260

518
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
а,Р-Дибромпропионовая кислота 378
2,2-Ди-трет-бутилпиридин 394
Ди-трет-бутилянтарная кислота 383
Дигексиламин 386
Дегидроагностерин, ацетат 95
Дигидроатизин 400
Дигидробуфанидрин, дигидрометин
434
Дигидровеачин 400, 412
Дигидрогельземин 43
Дигидрогризеофульвин 139
Дигидроколумбин 133
Дигидронапеллин 400
1,2-Дигидронафта лин 111
Дигидропиран 234, 236, 240
Дигидрореяорцин (пиклогександион-
1,3) 407
Дигидросоласоденол 400
Дигидрострихнин 397
Дигидротебаины 137
2,3-Дигидрофуран 240
Дидимовая кислота 134
Диены, УФ-поглощение 92—98
Диизобутиламин 387
Дииндоленин 506
а Дикетоны циклические, УФ-по^
глощение 102
Дикетоэйфорбенилацетат 105, 106
«Дильса —Алъдера ретро-реакция»
318
Димедон 407, 408
реактив 53
Диметиламин 374, 386, 391
Диметиламиноацетонитрил 388
ге-Диметиламинобензальдегид 224,241
1-Диметиламинобутин-З 387
1-Диметиламино-к-гептен-1 400
Р-Диметиламинопропионитрил 387
Диметиламинохолестаны 394
Диметиламиноциклогексиламин 394
Диметиланилины 109, 110, 111, 224,
374, 388, 389, 390
1Ч,1Ч-Диметилбензиламин 224
2,4-Диметилбензо[6,7]хинОлин 113
1Ч,1Ч-Диметил-о-броманилин 111
3,3-Диметилбутен-1 263
2,4-Д иметил-6-mp ет-бутиланилин 390
2,4-Диметил-6-тр ет-бу тил-N, N-ди-
метиланилин 391
Диметил-трет-бутилуксусная
кислота 377, 380
Г^,1Ч-Диметилгидроксиламин 388
1Ч,1Ч-Диметилглицин 378
1,2-Диметил-Д1-дегидропиперидин400
2,7-Диметил-3,6-диазоциклогепта-
диен-1,6 386
1,2-Диметилиденциклоалканы 142
Диметилмалоновая кислота 383
2,2'-Диметилмезонафтодиантрен 124
2,3-Диметилнафтохинон 123
Диметилнеопентилуксусная кислота
380
2,6-Диметил-4-нитрофенол 405
2,4-Диметилпентен-1 225
1,2-Диметилпиперидин 400
2,6-Диметилпиридин 394
1,2-Диметилпирролидин 400
Диметил-Л1-пирролины 400, 402
Диметилсульфид 224
Диметилсульфоксид 224
1Ч,1Ч-Диметилтолуидины 111
1,5-Диметил-4-фенилгексанОл-3 244
11-(2',5'-Диметилфенил)-генэйко-
зен-10 111
Диметилфенилфосфония катион 409
2,4-Диметилфенол 404
1Ч,1Ч-Диметил-о-фторанилин 111
2,2-Диметилхинуклидон 385
1Ч,1Ч-Диметил-о-хлоранилин 111
2,4-Диметилциклобутандион-1,3 407
2,5-Диметилциклогексанон 444
Диметилэтиламин 387
2,2-Диметилэтиленимин 386
1,3-Диметокси-3-ацетоксициклогек-
сан 258
2,3-Диметокси-5,6-диметилбензохи-
нон 266
3,4-Диметоксистирол 136
Димрота метод 70
Динитробензойные кислоты 378,
379
о-Динитробензол, реактив 64
Динитрофенолы 404
1,1-Динитроэтан 409
Диоксан, ЯМР-спектр 234
Диоксибензамиды 412
Диоксибензойные кислоты 109, 382г
383
2,5-Диокси-1,4-бензохинон 407
2,5-Д иокси-3,6-динитро-1,4-бензо-
хинон 407
2,5-Диокси-3,6-дихлор-1,4-бензохинон
407
Диоксималеиновая кислота, эфир
407
Диоксинафталинсульфокислоты 404
1,8-Диокси-2-нафтальдегид 404
3,19-Диоксиолеанен-12-овая
кислота, эфир 174
4,9-Диоксипериленхинон-3,10 123
11,21-Диоксипрегнадиен-4,17(20)-он-3
229

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
519
2,5-Диокситриптамин 121
3,4-Диоксифенилаланин 493, 497,
506
3,4-Диоксилфенилацетальдегид 493,
495, 496, 499, 502, 504, 505
Диосгенин 262
Диосфенолы 128
Дипольных моментов метод 453
Дипропилмалоновая кислота 384
Дисперсивность удельная 431
Дисперсия оптического вращения
карбонильных соединений 426—
432
кривые с эффектом Коттона 422,
423, 426—433
методика измерения 424
плавные кривые 422, 423, 433
растворители для измерения 424,
425
тиокарбонильных соединений 432
Диссоциации константа см.
Константы диссоциации
N-Дитиокарбэтоксиаланин 432
Дифениламин 388
реактив 63
Дифенилацетамидин 387
силл-Дифенилгуанидин 387
1,2-Дифенил-2-метилбутанол-1 244
1,2-Дифенилпропанол-1 244
5,6-Дифенил-5,4,5-триокси-5,6-дигид-
ропирон-2 407
Дифенилуксусная кислота 378
Дифторуксусная кислота 378
2,4-Дихлорбензойная кислота 379
2,6-Дихлорбензохинон, хлоримид 149
Дихлоруксусная кислота 378
эфир 238
Дихлорэтилен 263
Дицентрин 261, 493
2-Дицианметилен-1,1,3,3-тетрациан-
пропан 409
Дише метод 63, 65
Диэтаноламин 386
Диэтиламин 386, 400
1Ч,1Ч-Диэтиланилин 387
5,5-Диэтилбарбитуровая кислота 409
Диэтилмалоновая кислота, эфир 233
Диэтиловый эфир
масс-спектрометрия 320
ЯМР-спектр 255
1Ч,1Ч-Диэтилтолуидины 387
Диэтилуксусная кислота 379, 381
Диэтилцианамид 388
Докозановая кислота 337
Драгендорфа метод 67
Дрейвуда метод 64
Енолы, константы диссоциации 406—
408
Жакареубин 149
Желчные кислоты 62
Зонная плавка 27
Зонненшайна метод 67
Ибогаин 43
биогенез 498
масс-спектрометрия 353, 354—
357
Ибогамин 353, 354, 355
Игля метод 65
Иервизин, 17-моноацетат 393
Изоандростерон 166
Изоатизин 399, 400
Изоборнеол 358, 359
ацетат 358
Изобутенилацетат 225
Изобутиламин 387
Изобутиральдегид 241
Изовалериановая кислота 381, 382
Изогаррифолин 399
Изодекстропимаровая кислота, эфир
361
Изокаурен 486
Изолейцин 280
Изолизергиновая кислота 395
Изоликоктонин 400
Изомасляная кислота 381
Изоментол 173
Изоментон 445
Изомеры, масс-спектрометрия 323, 324
Изомикомицин 116
Изоникотиновая кислота 378
Изопентенилпирофосфат 481
Изопимаровая кислота 380
Изополипореновая кислота А, эфир
108
Изопреновые правила 480—493
Изопропенилнитрил 225
Изопропиламин 179, 224, 238
2-Изопропиланилин 390
Изопропилбензол 238
Изопропилгалогениды 238
1-Изопропилгександиол-1,2 177
1-Изопропил-Р-карболин. 351
Изостевиол 436
Изотермическая перегонка 47
Изотопный анализ, методы 36, 37, 39
Изотопы
применение в масс-спектроме-
трии 326—331
природное содержание 326
Изофиллокладен 486

520
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Изофталевая кислота 384
Изохинодин ИЗ, 388
Изохинодинфталиды 496
Изоцитролактон 416
Изоэвгенол 138
ИК-Спектроскопия 158 ел.
аппаратура 159, 160
ацетиленовых групп 185, 186
единицы IUPAC 164, 165
карбонильных соединений 186—
193
методика измерения 161—165
N—Н 179
О—Н 171—179
призмы для измерения 160
растворители для измерения 162
С-Н 180-185
С—О 198—200
стероидов 194, 197—199
терпенов 188, 189, 195, 199
характеристические частоты
групп 170, 171
этиленовой связи 193—198
Инданон 327, 334
Инден 111
Индиго, реактив 54
Индол 121
Индофенол, реактив 57
о-Иодбензойная кислота 379
Йодоформ, реактив 54
2-Иодтетроновая кислота 407
Иодуксусная кислота 378
Иононы 147, 318
продукт облучения 290, 291
Ионофорез 26, 27
Иохимбин 498, 505
Ипатьева метод 52
Ирезин 440
Исландицин 471
Кадмийиодид калия, реактив 67
Каленберга метод 63
Каликантин 506
Калантамнн 509
е-Капродактам 234
Каракурин-V 504
Каракурин-VH 503
Карбазод, реактив 65
Карбиноламины 396—398
З-Карбметоксидегидрохинуклидин
397
З-Карбметоксихинуклидид 397
2-Карбоксамидо-4,5-диоксицикло-
пентандион-1,3 407
Р-Карбодины, масс-спектрометрия
348-351
Р-Карболин 499
Карбонильные соединения
дисперсия оптического
вращения 426—432
ИК-поглощение 186—193
определение 44, 45
УФ-поглощение 98—108, 127—
129, 143, 144
— производные 99, 100
цветные реакции 52—54
Карбоновые кислоты
константы диссоциации 376—
384
термодинамические функции 381,
382
21-Карбэтокси-З-ацетоксипрегнади-
ен-5,17(20) 108
Каримбоза 419, 420
Кариофиллен, производное 105
Кароновая кислота 384
Р-Каротин 117, 119
Каротиноиды
УФ-поглощение 93, 114, 116—118
ЯМР-спектры 226, 275—277
Карра — Прайса метод 62
Карты сдвигов 247, 248
Касторамин 271
Катехин 178
Каурен 486, 488
Каучичицин 436
Кафестол
конфигурация 441
ЯМР-спектр 271
Квебрахамин 42, 284, 352
Кверцетин 131, 471
Келлера метод 68
Келлера ■— Киллиани метод 65
2-Кетогулоновая кислота 379
3-Кето-9-метил-Д1,в-гексалин 425
1-Кетонеолин 435
11-Кетопрогестерон 216
7-Кетохолановая кислота 437
эфир 429
7-Кетохолестерилацетат 62
3-Кето-Д4,9(10)'1в-этиохолатриеновая
кислота, эфир 168
Кислородсодержащие группы, ЯМР-
спектры 243, 244
Кислоты Бренстеда 367—370
Кляйна правило 449
Кодера метод 63
Кодеин 68, 137
производные 393
Кодеинметины 137, 138
Койевая кислота 407

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
521
Колумбии 134, 271
Колхицин 68
Комбинационное рассеяние 452, 453
Коновалова Метод 60
Константы диссоциации 367 ел.
аминов 384, 385—402
влияние растворителей 373, 374
— температуры 374
для стереохимических целей
415-420
енолов 406—408
кажущаяся 371
кислот двухосновных 369, 370
— карбоновых 376—384
— одноосновных 367
«макро-» и «микроконстанты»
369
методика измерения 370—373
растворители для измерения 368
спиртов, фенолов и енолов 403—
408
Конфигурация, установление 438—
444, 446-452
Конформационное равновесие 444—
446
Кордицепин 133
Коридин 493
Коринантеидин 500, 503
Коринантеин 500
Коричные кислоты 377, 378, 379
Коричный альдегид 241
Кортикостерон 229
Космен 115
Коттона эффект, кривые 422, 423,
426—433
Кофермент (?10 266, 267
Кринин 509
Криоскопия 46
Криптоволин 494
Криптопимаровая кислота, эфир 361
Кроконовая кислота 407
Кротоновый альдегид 241
Кроцетиндиаль 277
Ксантгидрол, реактив 65
Ксилолы 109, 323
Кумарин 133
Куна — Рота метод 42, 43
Кураре алкалоиды 504
Курвуларин 471, 478,479
Лаба метод 57
Лабданоловая кислота 440
Лагозин 341
Ламберта — Вера закон 84, 85
Ламинарии 363
д9(и).Ланостен 361
Ланостерин 189
Легаля метод 53, 56
Лейцин 280
Либермана метод 57
Либермана — Бурхарда метод 62
Лигнаны 135
Лизергиновая кислота 395
Лизин 280, 470
Лизопин 344, 345, 346
эфир 344, 345
Ликодин 478
Ликоктонам 140
Ликоктонин 400, 489
Ликопин 116—118, 119
Ликоподии 478
Ликорин 509
Лимонез 480
Лимонин
биогенез 492, 493
ЯМР-спектр 271
Лимонная кислота 270, 384
Линолевая кислота, эфир 236
Лифшутца метод 63
Лоренца микрометод 35
Лофан 362
Лофенол 362, 444
Лунакрин 285, 286, 287
Лунин 285, 286, 287
Люмисантонин 443
Маалиол 358
Мавакурин 501
Магнамицин 395, 419, 420
Майкерса метод 67
Малеиновая кислота 383, 384
эфир 233
Малонилкофермент А 471
Малоновая кислота 385
полуамид 378
Мальтол 407
Манделина метод 68
Марины — Беттоло метод 70
Маркера правило 446
Марже метод 67
Масляная кислота 379, 381
Масс-спектрометрия 300 ел.
алкалоидов 348—357
алифатических соединений
336—343
аминокислот и пептидов 343—
348
влияние изотопов 326—331
высокого разрешения 333, 334
гетероциклических соединений
348—357
двухзарядные ионы 331, 332

522
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Масс-спектрометрия
диссоциация молекулярного
иона 310—312
для целей стереохимии 357—
363
изомеров 323, 324
ионизация молекул 309, 310
исследование осколков 315—323
метастабильные пики 325
методика измерения 302—308
определение молекулярного
веса 47, 312—315
перегруппировки 319—323
потенциал появления 311
разрешающая способность
приборов 308, 309
смесей 332, 333
спиртов 320, 321
стероидов и родственных
соединений 361, 362
углеводов 362, 363
Маточное молочко 262
Мевалоновая кислота 468, 469, 481
Мезаконовая кислота, эфир 263
Мезитила окись 103
Мейера метод 60
Меллитовая кислота 384
Ментол 173
Метагенин 438
Метагенон 437, 438
Метакрилонитрил 239
Метан
замещенные 236, 237
масс-спектрометрия 327
ЯМР-спектр 222
Метанол, рК 402
Метансульфонилацетон 407
Метиламин 179, 374, 387—391
2-Метиланилин 391
N-Метиланилин 388, 390, 391
Метилацетат 223, 224
Метилацетилацетон 407, 408
N-Метилацетил-о-толуидин 112
о-Метилбензиловый спирт 324
о-Метилбензойная кислота, эфир 324
Метил бромистый 326
2-Метилбутадиен-1,3 225, 239
2-Метилбутен-2 225, 239
З-Метилбутен-2-аль 239
2-Метилбутен-1-ин-3 225, 239
Метил-терете-бутилнеопентилуксус-
ная кислота 377, 380
2-Метилбутен-2-овая-1 кислота 225
эфир 225
3-Метилбутен-2-овая-1 кислота, эфир
239
Метил-терете-бутилуксусная кислота
380
4-Метилгептен-3-дион-2,6 407
N-Метилгидроксиламин 387
О-Метилгидроксиламин 388
Метилгидроперекись 409
Метилглиоксаль 99, 101
Метилдаммаренолат 437
2-Метил-Д1-дегидропиперидин 402
Метилциклогексиламин 393
Метилдиэтиламин 387
ЬМетил-З.б-диэтил-Д^дегидропипе-
ридин 400
4-Метилдотриаконтан 339
Метилендиоксибензол 135
Метиленовые группы, ЯМР спектр
231-237
З-Метилиденпентан 239
Метилиндандион 407, 408
З-Метил-2-кетобутиролактон 407
р-Метилкротоновая кислота 270
N-Метилморфолин 224, 234,J 387
Метил-ос-нафтилкетон 224
Метилнеопентилуксусная кислота
380
Метилнопинолы 358, 360
6-Метил-4-оксипиримидин 133
2-Метилпентен-2-ин-4 239
3-Метилпентен-2-ин-4-ол-1 117
2-Метилпентен-2-он-4 224, 239
2-Метилпиперидин 402
N-Метилшшеридин 387
2-Метилпиридин 394
N-Метилпирролидин 387
2-Метил-Д1-пирролин 402
6-Метилпрогестерон 261
2-Метилпропан 238
2-Метилпропен 225, 239
2-Метилпропен-2-овая-1 кислота,
эфиры 225
а-Метилсерин 415
о-Метил стирол 111
Метилсульфониланилины 388
Метилсульфонилметаны 408, 409
Метилсульфонипуксусная кислота 379
4-Метилтетратриаконтан 339
4-Метилтиокантинон-6 498
N-Метилтриметиленимин 387
N-Метилтриптамин 506
Метилтрополоны 407
Метилурсолат(3-оксиурсен-12-овая-
28-кислота, эфир) 192
Метилфосфиновая кислота 409
Метилфосфоновая кислота 409
2-Метилхолестанон-З 445
4-Метилхолестанон-З 440

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
523
Метилцеллозольв 402
Метилциклогексан 183, 232, 258
1-Метилциклогександиол-1,2 177
З-Метилциклогександион-1,2 407
2-Метилциклогексанол 238
З-Метилциклогексанон 428, 444
1-Метилциклогексен 236
З-Метилциклопентандион-1,2 407
Метильные группы, ЯМР-спектро-
скопия 222—231
2-Метил-1,2-эпоксипропан 238
N-Метилэтиленимин 387
N-Метилэфедрин 417, 418 '
К-Метшм|5-эфедрин 395, 417, 418
Метинные группы, ЯМР-спектры 237
Метионин 280
З-Метоксиаланин 378
ге-Метоксианилин 388
ге-Метоксибензальдегид 241
Метоксибензойные кислоты 379, 382
ге-Метокситимол 265
ТУГетоксиуксусная кислота 378
Метоксициклогексан 183
Микаминоза 420
Микароза 420
Микарозид, эфир 419
Микомицин
ИК-поглощение 185, 186
УФ-поглощение 115, 116
Микоцерозиновая кислота 342, 343
Миллона реакция 57
Миллса правило 451
Миндальная кислота 378
Миристицин 136
Митрафиллин 503
Молекулярный вес, методы
определения
вискозиметрический 50
изотермической перегонкой 47
криоскопический 46
масс-спектрометрический 47,
312—315
осмотический 49
рентгеновский 29, 48
светорассеяния 50
седиментационный 49, 50
спектроскопический 47, 48, 150,
151
эбулиоскопический 46
Молиша метод 64
Молочная кислота 378
производное 432
Монтанин 510
Морфин 68
биогенез 494, 495
эффект Коттона 433
Морфолин 234, 386
Муравьиная кислота
р£ 373, 376, 378
термодинамические функции 381,
382
Мускон 476
Мускопиридин 476
Надмуравьиная кислота 409
Надуксусная кислота 409
Налгиовенсин 475
Напеллин, производное 400
Нарцеин 68
Нафтазарин 404
Нафталин, УФ-поглощение 113, 114
Нафталинкарбоновые кислоты 378,
379
Нафтиламины 179, 388
Нафтилуксусные кислоты 379
1-Нафтол-4-сульфокислота 404
Нафтолы 65, 404
Нафторезорцин, реактив 65
1,4-Нафтохинон 123
Немотин 186
Неодиосгенин 262
Неоизоментол 174
Неоликопин А 118, 119
Неолин 435
Неоментол 173
Неопентан 222
Неопентиламин 387
Неосарсасапогенин 262
Неосмилагенин 262
Неострихнин 397
Неоэргостатетраен-3,5,7,9 111
Неролидилпирофосфат 482
Нетропсин 410
Никотиновая кислота 378
Никтантиковая кислота 492
Нингидрин, реактив 59
а-Нитратопропионовая кислота 379
Нитратоуксусная кислота 378
Нитроанилины 388, 409
Нитробензойные кислоты 378
Нитробензол 109, НО
Нитрогуанидин 409
ге-Нитрокоричная кислота 379
Нитромезитол 404
Нитрометан 409
Нитромочевина 409
2-Нитропропан 238
Нитропруссид натрия, реактив 58
Нитротиофенол 409
.и-Нитро-сс,а,а-трифторацетофенон-
гидрат 402
Нитроуксусная кислота 378

524
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
л-Нитрофенилборная кислота 409
.и-Нитрофенилтрифторметилкарби-
нол 402
Нитрофенолы 405
Нитроэтан 409
Номилин 493
Нониламин 389
Норлауданозолин 493, 495, 499
28-Норолеанен-13(18) 196, 197
19-Нортестостерон 442
Обакунон 493
Обскурины 281, 282, 478
Окись
мезитила ЮЗ
2-пропилена 234
триметиламина 409
Оксаминовая кислота 378
л-Оксиацетанилид 122
Оксиацетофенон 109
Оксибензамиды 411
Оксибензойные кислоты 379, 382
эфиры 406
Оксигемоглобин 121
3-Окси-5-Б-гомоандростанон-17 432
Оксигопанон 443, 490, 491
10-Оксидецен-2-овая кислота 262
5-Оксикамфора 260
Оксикринин 510
Оксиликоктонин 400
З-Оксинафталин-2-карбоновая
кислота 379
2-Оксинитробензойные кислоты 379
3-Окси-30-норлупанон-20 192
З-Оксиолеанон-12 192
Оксипиридин 132
Оксипролин 280, 378
8-Окситетралон-1 135
2-Окситетроновая кислота 407
1-Окси-2,2,3-триметилпирролидин
388
3-Оксиурсен-12-овая-28 кислота,
метиловый эфир (Метилурсолат)
192
2-Окси-6-хлорбензойная кислота 379
2-Оксициклопентиламин 392
Октадеценовая (стеариновая)
кислота, эфир 337, 338
д9_Окталиндион-1,5 105
Октантов правило 426
Октатетраен-1,3,5,7 93, 115
Октиламин 387
Олеандомицин 235
д»(п)-Олеанолон-3-он-12, ацетат 423
Олеиновая кислота 236
эфир 223, 319, 357
Олефиновые группы, ЯМР-спектры
239, 240
Олефииовые связи, определение 44
а-Оноцерин 491
Оптическая активность 420 ел.
Оптическая плотность 84
методика измерения 424
Оптическое вращение
дисперсия см. Дисперсия
оптического вращения
молекулярное 422
при монохроматическом
излучении 446—452
стероидов 449—451
удельное 421, 422
Орнитин 280, 470
Орселлиновая кислота 471
Ортомуравьиная кислота, эфир 233
Осмотический метод 49
Отто метод 68
Палюстриновая кислота 288
Пинова метод 65
Папаверин 68, 493,495
Пахигенин 437
Пачули-спирт 358
Пельтатин 136
1,2,2,4,4-Пентаметилпиперидин 386
1,1,2,3,3-Пентацианпропан 409
Пентиламин 387
Перекрестное сопряжение 104, [106,
129, 143
Перилен 123
Перувозид 437
Петроселиновая кислота, эфир
319
Петтенкофера метод 62
Пигменты афис 122—124
Пиколиновая кислота 378
Пикрамид(2,4,6-тринитроанилин) 385
Пикриновая кислота 67, 404
Пилоцереин 434
Пимаровая кислота 380
Пимепиновая кислота 384
Пинаконацетат 141
Пиперидин 234, 386, 400
Пиразин 388
|3-(1-Пиразолил)-аланин 284
Пиретрозин 484
Пиридазин 388
Пиридин
масс-спектрометрия 331
N-окись 409

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
52
Пиридин
р£ 388
УФ-поглощение 113, 114, 132
ЯМР-спектр 242
Пиридин-2,6-дикарбоновая
кислота 477
Пиримидин 388
Пировиноградная кислота 379, 504
Пирогаллол, эфиры 135, 136
Пироксонитин 434
Пиррол
р£ 388
УФ-поглощение 113
ЯМР-спектр 242, 245
Пирролидип 234, 386
2-Пирролидон 234
Плюмериды 139
Плюмерицин 273, 274
Подофиллотоксин 135, 136
Полиены, УФ-поглощение 92—98
Полиметилен-п-нитрофенолы 405
Полярография 453
Портера — Зилъбера метод 63
Порфирины 245
Правила
аксиального галоидкетона 431
Ауверса — Скита 454
Вудворда 94, 95, 102
модификация 96, 97, 104
изопреновые 480—493
Кляйна 449
Маркера 446
Мил ас a 451
октантов 426—430
разности углов вращения 448
Хадсона 448
Прегля метод 35
Прегля — Дюма метод 35
Прегля — Кариуса метод 35
Прегнан 449
Д4-Прегненон-3-тион-20 432
Преднизонацетат 148
Прехеновая кислота 504
Пролин 280, 378
Пропаргилдиметиламин 387
Пропаргиловый спирт 402
Пропенилацетат 239
1-Пропенилпиперидин 400
Пропиламин 179, 389
Пропилдиизопропидамин 394
Пропилен, ос-окись 234
1-Пропилпиперидин 400
р-Пропиолактон 234
Пропионовая кислота 381
производные 451
Пропионовый альдегид 241
Противоточное распределение 24—26
Протоберберины 496, 497, 499
Протовератрин А 437
Протопины 496
Псевдострихнин 397
эфир 397
Пуберуловая кислота 471
Пукатеин 495
Пурпурогенон 474
Раймонда метод 54, 56
Распределение противоточное 24—26
Раста метод 46
Раудница метод 53
Реакции
осаждения на алкалоиды 67
цветные см. Цветные реакции
Резенонолактон 441
Резерпин 506
Резорцин 136
Рентгенография 29, 48
Римуен 486
Ринокофиллин 503
Родпзоновая кислота 407
Розенхейма метод 62
Розенонолактон 441, 483
Ртутьиодид калия, реактив 67
Рубиервин 437
Рубрэметинбромид 497
Рутилантин 476
Рутилантинон 404, 476
Сабинол, продукт окисления 291
Сакагучи метод 60
Салициловая кислота 373, 379, 382
406
эфир 406
Салъковского метод 63
Сандаракопимаровая кислота 288
■ф-Сантонин 288
Саркозин 378
Саркомицин 143
Сарпагин
биогенез 501, 507
масс-спектрометрия 352, 353, 357
Сарсасапогенин 262
Сафрол 136
Сахарин 409
Светорассеяния метод 50
Седиментация 49, 50
Сединин 282, 283
Секоликоктонам 140, 145
2,3-Секохолестанон-6-диовая-2,3
кислота, производное 437
Селагин 478
Селиванова метод 65

526
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
р-Селинен 480
Семпервирин 387, 388
Серии 280, 378
Серпентин 500, 503, 505, 506
Серусодержащие соединения, ЯМР-
спектры 246
Синода метод 69
биогенез 480, 481, 482, 483,
490, 491
ЯМР-спектр 236
Смилагенин 262
Смоляные кислоты 288, 289
Соланин 68
Соласодин 400
Спектральное интегрирование 267
Спин-спиновые взаимодействия
210 ел., 249—255
Спермострихнин 503
Спирты
константы диссоциации 402—408
масс-спектрометрия 320, 321
Стеариновая (октадеценовая)
кислота, эфир 337, 338
Стевиозид 490
Стевиол 436, 437, 490
Стереохимия, установление
биогенетическое 483
с помощью констант
диссоциации 415—420
— — масс-спектрометрии 357—
363
Стеркуловая кислота 470
Стероиды
ИК-спектры 194, 197, 199
масс-спектрометрия 361, 362
молекулярное вращение 449—451
цветные реакции 61—63
ЯМР-спектры 228—230, 232,
235, 258, 259 277—279
Стефанин 495
Стигмастадиен 361
Стирол 109, 111
Стрихнин
биогенез 496, 498, 502
рК 397
реакции осаждения 67, 68
У Ф-пог лощение 112
Стрихноспермин 503
Сукцинимид 409, 410
Р-Сульфопропионовая кислота 379
Сульфоуксусная кислота 379
Тартелли — Жаффе метод 63
Тартроновая кислота 384
Таубера метод 65
Тацеттин 509
Тебаин 68, 145
Тенулин 103, 105
Теренпганга масло, компонент 438,
439
Терефталевая кислота 384
Термодинамические функции кар-
боновых кислот 381, 382
Терпены и родственные соединения
биогенез 480—493
ИК-спектры 188, 189, 195, 199
цветные реакции 61—63
ЯМР-спектры 287—293
а-Терпинен 95
Террамицин 405
биогенез 471
установление строения 411
УФ-поглощение 134, 135
Терринолид 411, 412
Тестостерон 103
3,4,9,10-Тетраацетоксиперилен 123
2,3,4,5-Тетрагидродифенил 111
Тетрагидроионандиол 433
Тетрагидропиран 234
Тетрагидрофуран 234
Тетрадекагексаин 117
Тетракозановая кислота 337
Тетралин 236, 327, 334
Тетраметилметан 312
Тетраметилсилан 214
Тетраметилянтарная кислота 383, 384
Тетранитрометан, реактив 52, 149
Тетрафенилтетрадекагептаен 117
2,2,3,3-Тетрафторпропанол 402
Тетроловая (2-бутиновая) кислота
376, 379
Тетроновая кислота 407
Тиазол 388
Тиглиновая кислота 263
эфир 223
Тигогенон 423
Тимохинон 265
Тиокарбонильные соединения,
дисперсия оптического вращения
432
Тиоктовая кислота 147
Тиофен 113, 234
Тиофенол 409
Тирозин 280, 470, 495, 506
Токоферолы 274, 275
производные 274
Толленса метод 53, 55, 64
Толуидины 374, 388
Толуиловые кислоты 378, 379
Толуол, производные
ЯМР-спектр 228

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
529
л-Толуолсульфокислота 409
Трегерса основание 388
Треонин 280, 378
Триаллиламин 387, 394
Трибензиламин 394
Трибромуксусная кислота 378
Трибутиламин 386, 394
2,4,6-Три-/гере/ге-бутиланилин 387,
391
Тригонелловая кислота 378
Триизобутиламин 394
Триметиламин 224, 374, 386, 391, 392
N-окись 409
2,4,6-Триметиланилин 391
Триметилацетилциклогексен 147
2,4,6-Триметилбензойная кислота 378
0,1^,]\Г-Триметилгидроксиламин 388
Триметиленимин 386
2,4,6-Триметилнонакозановая
кислота, эфир 342 ,
4,4,17-Триметил-17-оксиандростен-5-
он-3 278
2,4,6-Триметдлстирол 1Ц
Триметилуксусная кислота 381
2,4,6-Триметилфенол 404
3,3,5-Триметилциклогексанол 238
2,2,5-Триметилциклогексанон 444
2,4,6-Триметоксибензойная кислота
378
2,4,6-Трикето-1,1 - диметилциклогек-
сан(филициновая кислота) 407
Трикотецин 481
2,4,6-Тринитроанилин (пикрамид) 385
2,4,6-Тринитробензойная кислота
378
2,4,6-Тринитрофенол 404
2,4,6-Триоксибензамид 404, 411
Трипропиламин 394
Триптофан 280, 497—499, 504
А-Трис-норлупанон-З-овая-28
кислота 192
Трифениламин 388
Трифенилгуанидин 386
Трифенилтетразолийхлорид,
реактив 55, 64
а,а,а-Трифторацетофенонгидрат 402
Трифторуксусная кислота 376, 378
эфир 233
2,2,2-Трифторэтанол 402, 403, 404
2,2,2-Трифторэтиламин 385, 388
Трихлоруксусная кислота 378
1,1,2-Трихлорэтан 238
2,2,2-Трихлорэтанол 402, 403
Трицианвиниловый спирт 407
Триэтаноламин 387
Триэтиламин 387
Триэтилфосфония катион 409
Трополон 407
Туйопсен 291
Туйевая кислота 289
Убихинон 266, 268
Углеводороды насыщенные, ЯМР-
спектры 222
Углеводы
масс-спектрометрия 362, 363
ЯМР-спектры 270
цветные реакции 61—66
Углов вращения разности, метод
447—452
Удельная дисперсивность 431
Уксусная кислота
рК 373, 376, 379, 380
термодинамические функции 381
участие в биогенезе 468, 469
ЯМР-спектр 224
Уксусный ангидрид, ЯМР-спектр 224
Улеин 499
Умбеллипренин 485
Умбеллиферон 485
Ундулатин 434
Унтерцаухера метод 35
Уробилин 433
Урсан 187
Урсен-12-он-И 192
УФ-Спектроскопия 81 ел.
алкалоидов 121, 122, 137—141
ароматических систем 108—114,
129—134
диенов 92—98
используемые единицы 82—84
карбонильных соединений 98—
108, 127—129
каротиноидов 116—118
методика измерения 85—88
определение молекулярного веса
47, 48, 150, 151
основные понятия 81—85
полиенов 93—98
растворители для измерения 88
соединений с неподеленными
электронными парами 89—91
этиленовых хромофоров 91 —98
Фарнезилпирофосфат 481, 482
Фарнезиферолы 485, 486
Фарнезол 480, 481, 483, 485
Фейста кислота 239
Фелинга метод 53, 55, 64
р-Фелландрен 95

528
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Фенилаланин 280
1-Фениламино-5-фенилиминопента-
диен-1,3 386
2-Фенилбутан 227
З-Фенилбутанол-2 244
1-Фенилбутанон-З 224
4-Фенилгексанол-З 244
Фенилгуанидин 387
Фенилендиамины 387, 388
Фенилметилкарбинол 432
4-Фенил-2-окситетроновая кислота
407
2-Фенилпентанол-З 244
З-Фенилпентанол-2 244
2-Фенилпирролидин 402
г-Фенил-ДЧшрролин 402
2-Фенилпронен-1 225
у-Фенилпропиламин 387
Фенилпропиоловая кислота 379
Р-Фенилпропионовая кислота 379
Фенилсульфонилуксусная кислота 379
Фенилтрифторметилкарбинол 402
Фенилуксусная кислота 379
Р-Фенилэтиламин 386
Феноксипропионовые кислоты 439
Феноксиуксусная кислота 378
Фенол рЯ 406, 411, 412
Фенолы
константы диссоциации 403—
405
цветные реакции 57
Фенхиловый спирт 321
Фибека метод 40, 41
Физера метод 62
Филициновая кислота 407
Филлантон-3 192
Филлокладен 441, 486, 490
производное 191
Фитол 480
Флавиолин 473
Флавон 129
Флавоноиды, цветные реакции 69, 70
Флавонолы, УФ-поглощение 129—
132
Флавотебаон 145, 146
Флуоресцеинхлорид, реактив 59
Фолина метод 59
Фомазарин 479, 480
Формальдегид, цветные реакции 53,
57
2-Формилциклогексанон 407
2-Формилциклопентанон 407
Фосфорновольфрамовая кислота,
реактив 67
Фосфорномолибденовая кислота,
реактив 67
Фотосантоновая кислота 290
эфир 289, 290
Фройде метод 68
Фталевая кислота 384
Фталимид 409
Фтиоцеран 339
Фтиоцерол 336, 337, 339, 341
Фторанилины 388
о-Фторбензойная кислота 378
Фторуксусная кислота 379
Фузарубин 474
Фульвовая кислота 474
Фумагиллин 234, 272
Фумаровая кислота 370, 384
эфир 233, 370
Функциональный анализ 37—45, 409
Фуран
УФ-поглощение 113
ЯМР-спектр 242
13-(а-Ф,урил)-тридекагексаеналь-1117
Хагера метод 67
Хадсона правила 448
Хаммарстена метод 62
Ханодигидродезоксииохимбол 42
Хансена метод 57
Химический сдвиг в ЯМР 207 ел.,
216—220
Хинидин 417, 418
Хинин
VK 417, 418
реакция осаждения 67
Хинокиевая кислота 291
Хинолин 113, 114, 134, 388
Хинуклидин 385, 386, 388, 397
Хлоральдегидрат 402
Хлоранил, реактив 59
Хлоранилины 388
п-Хлорбензальдегид 241
Хлорбензойные кислоты 378, 379
4-Хлор-2,6-динитрофенол 404
а-Хлоркамфора 259
3-Хлор-2-метилпропен-1 225
4-Хлор-7-окси-3-метилфталид 404
Хлоромицетин 470
Хлорофилл 118, 120
2-Хлортетроновая кислота 407
Хлоруксусная кислота 379
n-Х лор феноксиуксусная кислота 379
Хлорциклогексан 238
2-Хлорциклогексанон 100
Холе — Хопкинса — Адамкевича
метод 69
Холестадиеноны 105, 442
Д2'4- и Д3'6-Холестадиены 95

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
529
Холестан 361, 449, 450
Холестанол-2 450
Холестанон-3 99, 442, 444, 445
Холестанон-6 423, 428
Холестен-6-диол-3,5 126
Холестен-4-он-З 95, 97, 105
да-, Д*- и Д8-Холестены 126
Холестерин -
УФ-поглощение 126
цветные реакции 52, 63
Хроматография, методы
газо-жидкостная 23, 24
колоночная 18—21
на бумаге, 21 22
тонкослойная 19
Хромотроповая кислота, реактив
53
Цветные реакции 51 ел.
алкалоидов 66, 68—70
стероидов и тритерпеноидов 61 —
63
углеводов 61 —66
фенолов 57
флавоноидов 69, 70
Цейзеля метод 40, 42
Церевитинова метод 37, 38
Церумбон 289, 485
4-Цианбицикло [2,2,2] октан-1-кар-
боновая кислота 379
Цианиндандион-1,3 407
|3-Циашгропионовая кислота 378
Циануксусная кислота 379
Циануксусный эфир, реактив 58
2-Циан-2-циклогексилуксусная
кислота 379
дисперсия оптического вращения
423
Цикдоартенол 193
1,1-Циклобутандикарбоновая
кислота 384
Циклобутанкарбоновая кислота 379
Циклогексадиен-1,3 94, 142, 236
Циклогексан
ИК-спектр 183
потенциал ионизации 310
УФ-поглощение 92
ЯМР-спектр 232, 258
Циклогександикарбоновые кислоты
384, 415, 416
Циклогександион-1,2 (дигидроре-
зорцин) 407
Циклогексанкарбоновая кислота 376,
379, 380
Циклогексанон 99, 234
Циклогексен 92, 236
Циклогексен-1-карбоновая кислота
145
Циклогексен-2-ол 236, 238
Циклогексенопы 102
Циклогексиламин 394
N-Циклогексиланилин 388
2-Циклогексилпирролидин 402
2-Циклогексил-Д1-пирролин 402
Циклогексимид(актидион) 410
Циклогептадиен-1,3 94, 142
Циклогептачкарбоновая кислота 379
Циклогептанон 234
Циклогептатриен 209
Циклогептен-1-карбоновая кислота
108
Циклодекадиен 142
Циклолауденол 181
Циклооктадиен 142
Циклопентадиен 94, 142, 236
Циклопентандикарбоновые кислоты
384
Циклопентандионы 407
Циклопентантарбоновая кислота
379
Цикпопентанон 234, 235
Циклопентенон 102, 143
Циклопропандикарбоновые
кислоты 384
Циклопропанкарбоновая кислота
379
Циммермана
метод 54
проба 149
Цинхонамин 591
Цинхонидин 419
Цинхонин
биогенез 501
рК 417, 419
Цистеин 280
Цистин 280
Цитимидин 414, 415
Цитозин 415
Цитраконовая кислота, эфир 263
Цитромицин 474
Цитронеллаль 236
Чугаева метод 63
Шайблгра метод 67
Шаера метод 68
Шикимовая кислота 504, 505
Шиффа метод 52
34 Заказ 407.

530
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Щавелевая кислота 384
Щавелевоуксусная кислота 384
Эбулиоскопический метод 46
Эбурнаменин 498
Эзерин 498
Эйкарвон, производные 289
Эйфадиен-7,9(11), ацетат 95
Эйфол 492, 493
Элайомицин 470
Экранирование сольватации 377, 391,
393
Экстракция 16, 17
Электрофорез 26, 27
Элементарный анализ 31—37
Элеутеринол 473
Элимоклавин 498, 499
Эллаговая кислота 268
Эллагорубин 268, 269
Эллиптицин 499
Эметин
биогенез 496, 497, 505
цветные реакции 68
Эперуевая кислота 440
Эпиандростерон 358, 359
ацетат 358
Эпикатехин 178
Эпимаалиол 358
Эпипачули-спирт 358
Эпихинидин 417, 418
Эпихинин 417, 418
Эпицинхонидин 419
Эпицинхонин 419
1,2-Эпоксициклогексан 182, 183
Эргостадиен-7,22 126
Эргостан 361
Эргостанол-З-он-Н, ацетат 430
Эргостатетраен-4,6,8(14), 22 95
Эргостен-14-ол-З 126
Д7- и Д8-Эргостены 126
Эргостерины 278, 279
Эрдмана метод 68
Эремофилон
биогенез 481, 483, 484
дисперсия оптического
вращения 441, 445
Эритроафин-fb 123
Эрлиха метод 59, 69
Этан
масс-спектрометрия 327
ЯМР-спектр 222
Этанол
диссоциация 320
р£ 402
ЯМР-спектр 219, 220
Этаноламин 386, 392, 393
Этиламин 385, 387, 392
1-Этиламино-3-этилимино-5,5-диме-
тилциклогексен-1 386
1-Этиламино-5-этиламинопентадиен-
1,3 386
Этилацетат 224, 233
а-Этилбутиральдегид 241
Этиленгликоль 402
Этиленимин 389
Этиленовые
связи, ИК-поглощение 193—198-
— определение 44
хромофоры 91—98
Этиленхлоргидрин 402
Этилмеркаптан 224, 246, 409
1М-Этил-]^-метиланилин 387
N-Этилморфолин 387
N-Этилшгаеридин 387
Этилпиридины 323
2-Этилпирролидин 402
2-Этил-Д1-пирролин 402
1-Этилциклогександиол-1,2 177
2-Этилэтиленимин 387
Этиохолан-З-ол-17-он 166
Эфедрин 417, 418
г|>-Эфедрин 395, 417, 418
Эхитинолид 400
Яблочная кислота 260, 261
Яваницин 474
ЯМР-Спектроскопия 204 ел.
азотсодержащих групп 244—
245
алкалоидов 280—287
альдегидных групп 240—241
аминокислот и пептидов 279г
280
ароматических систем 223, 227,
228, 241—243
ацетиленовых групп 240
время релаксации 207
для целей стереохимии 257—
264
интегрирование спектра 267
каротиноидов 275—277
кислородевдержащих групп 243,
244
магнитное экранирование 207
метиленовых групп 231 —237
метильных групп 222—231
метинных групп 237, 238
методика измерения 211—220
методы биений и боковых
сигналов 215

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
531
ЯМР-Спектроскопия
олефиновых групп 239, 240
основные понятия 206—211
растворители для измерения 212
серусодержащих соединений 246
спин-спиновые взаимодействия
210, 211, 249—255
стероидов 228—230, 232, 235,
258, 259, 277—279
терпенов 287—293
ЯМР-Спектр оскопия
углеводов 270
углеводородов насыщенных 222
химический сдвиг 207—209,
216—220
— — парамагнитный и
диамагнитный 219
шкала отсчета 205, 217
эталонк для измерений 'it 4,
215
.44*

УСТАНОВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
КНИГА I
М., Издательство «Химия», 1967 г.
532 с. УДК 547.02 : 541.61
Редактор О. И. Слуцкий
Техн. редактор Л. А. Пантелеева
Художник И. Д. Бритвенко
Корректоры Л. Е. Хохлова, Н. А. Ваничкова
Подписано к печати 23/VIII 1967 г. Формат бумаги бОхЭО'/и-
Бум. л. 16,63. Печ. л. 33,25. Уч.-изд. л. 32,55.
Тираж 13 000 экз. Типогр. бум. Л5 2. Темплан 1967 г. Л5 35—35а. Зак. 407.
Цена 2 р. 47 к.
Ленинградская типография № 14 «Красный Печатник» Главполиграфпрома Комитета
по печати при Совете Министров СССР. Московский пр., д. 91.