Предлагаемая читателю книга Р. Шрайнера, Р. Фьюзона, Д. Кёртина и Т. Моррилла «Идентификация органических соединении» издается на русском языке во второй раз. Первое издание книги, написанной Шрайнером и Фьюзоном, было переведено на русский язык и выпущено Издательством иностранной литературы в 1950 г. под названием «Систематический качественный анализ органических соединений» и долгое время пользовалось признанием химиков-органиков, встречающихся в своей практике с проблемой идентификации неизвестных органических веществ. Однако за тридцать лет со времени выхода в свет этой книги произошли весьма значительные изменения в методическом оснащении органической химии. Помимо классических методов исследования состава смесей и строения индивидуальных веществ, сохраняющил и поныне свое значение, появились такие мощные методы, как масс-спектрометрия органических соединений, методы спектроскопии ядерного магнитного резонанса на протонах, ядрах углерода- 13, фтора, фосфора, бора и других. Обычными даже для рядовой органической лаборатории стали приборы для спектрометрии в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.
Особое значение для органической химии имело бурное развитие методов анализа и разделения вещества, базирующихся на принципах хроматографии, открытой выдающимся русским ученым М. С. Цветом. Совершенно исключительное значение этого открытия для развития экспериментальной техники во всех направлениях химической науки ныне признается научной общественностью всего мира. Развитые на его основе методы газожидкостной, тонкослойной и жидкостной хроматографии высокого разрешения внесли поистине революционные преобразования в мир химической лаборатории, позволяя в считанные часы решать такие исследовательские задачи, которые раньше требовали многих лет упорного труда.
Эти выдающиеся достижения экспериментальной техники, одна-' Ко, не умаляют значения химических методов изучения вещества, Что требует развития у новых поколений исследователей соответствующего химического мышления, позволяющего ученому творчески сочетать возможности физико-химических методов с особенностями химического поведения изучаемых веществ,
Задачу систематического подхода к этой проблеме и решает предлагаемая читателю книга.
В ней поставлена задача систематического подхода к проблеме идентификации неизвестного или нового органического соединения на основе комплексного изучения его физических и химических свойств. Основное назначение книги — служить учебным пособием для студентов высших учебных заведений, полезным при изучении курса органической химии и при переходе к выполнению самостоятельных исследовательских задач. В соответствии с этим и отобраны вопросы, освещаемые в книге. Авторы последовательно описывают процесс выяснения строения нового или неизвестного органического вещества, начиная с простейших операций определения чистоты химического соединения, его физических констант и молекулярной формулы и кончая выявлением природы присутствующих функциональных групп и установлением тонких особенностей пространственного строения молекулы.
На всех этапах процесса установления строения органического соединения предполагается применение наиболее передовых методов исследования, таких, как газовая и жидкостная хроматография, масс-спектрометрия, ИК- и УФ-спектрометрия, ядерный магнитный резонанс на протонах и ядрах углерода-13.
Однако добрая треть посвящена химическим методам идентификации органических соединений, несущих те или иные функциональные группы. Этот раздел охватывает все наиболее важные классы органических веществ, показывая широкие возможности чисто химических методов изучения молекулярной структуры.
В целях систематизации анализа в книге используется аналитическая классификация органических соединений, основанная на различиях их растворимости в воде, органических растворителях и в водных растворах щелочей и кислот, согласно которой все вещества подразделены на шесть основных групп. Более детальная классификация позволяет разделить все многообразие органических веществ на одиннадцать групп. Хотя такой подход к систематизации анализа, может быть, и не оптимальный, он, тем не менее, создает основу для планомерного, целенаправленного поиска в почти необъятном море органических соединений.
Большое внимание в книге уделено вопросам определения чистоты вещества и разделения смесей нескольких соединений. Для советских химиков будет интересным и полезным описание простого и весьма эффективного метода хроматографического разделения веществ в сухих колонках. Этот метод, достаточно широко применяемый во многих зарубежных лабораториях, относительно мало известен в СССР.
Большинство -методов и приемов, применяемых для идентификации органических соединений, проверены авторами книги в многолетней практике преподавания в высшей школе и описаны с достаточной полнотой. Во многих случаях авторы не ограничи-
ваются описанием практических приемов работы и приводят ряд теоретических сведений, изложенных на достаточно высоком
уровне.
С точки зрения преподавателя органической химии в высшей школе очень полезны также приведенные в книге примерные учебные планы, формы отчетов о лабораторных работах, задачи и упражнения, списки литературных источников и многочисленные таблицы свойств органических соединений. Последние могут также оказать существенную помощь и в работе квалифицированных химиков-органиков в исследовательских лабораториях.
Будучи руководством практического характера, данная книга содержит подробные сведения о технике безопасности при работе в химической лаборатории. Даются сведения о мерах первой по* мощи при ожогах, травмах, отравлениях. Имеются достаточно подробные списки ядовитых веществ, а также противоядий и спо* собы их применения. Большое внимание к вопросам лабораторной техники безопасности несомненно является достоинством обсуж* даемой книги.
Все перечисленные особенности книги Позволяют надеяться, что настоящее пособие будет интересным и полезным достаточно широкому кругу читателей-химиков, студентов и аспирантов в высших учебных заведениях, в научно-исследовательских учреж-дениях и в аналитических лабораториях промышленных пред*
приятии.
Б. Руденкд
Содержание
Предисловие редактора перевода .............
• . о
Предисловие авторов ...................
• о
Предисловие авторов к первому изданию......... ,«
Глава 1. Введение .............. ,_
...... to
1.1. Идентификация органических соединений, ранее описанных в химической литературе................. jg
1.2. Взаимосвязь изучения методов идентификации органических соединений с научными исследованиями в области органической химии....................... 16
1.3. Некоторые указания для студентов и преподавателей . ..." 17
1.4. Техника безопасности в химической лаборатории и меры оказания первой помощи................... 21
1.5. Взрывоопасность простых эфиров............ 27
Глава 2. Идентификация неизвестных веществ........... 29
2.1. Введение..................... 29
2.2. Предварительные исследования............. 29
2.3. Физические константы................ 30
2.4. Определение молекулярной массы............ 31
2.5. Определение молекулярной формулы веществ....... 32
2.6. Оценка растворимости................ 32
2.7. Анализ методом ИК- и ЯМР-спектроскопии........ 33
2.8. Классификационные реакции.............. 34
2.9. Получение производных............... 36
2.10. Смеси....................... 39
2.11. Представление результатов исследования неизвестного вещества 40
Отчет по форме № 1................ . 40
Отчет по форме № 2................. 42
Отчет по форме № 3................. 44
Глава 3. Предварительное исследование, оценка чистоты и определение физических свойств органических соединений ......... 47
3.1. Предварительное исследование............. 47
3.1.1. Физическое состояние.............. 47
3.1.2. Цвет..................... 47
3.1.3. Запах.................... 48
3.1.4. Проба на горючесть............... 4°
3.1.5. Выводы и их применение............. 49
3.2. Тонкослойная хроматография............. «~
3.3. Определение физических свойств............ 54
3.3.1. Температура плавления............. '*•*¦.
3.3.2. Температура кипения.............. °*
3.3.3. Плотность................... "З
3.3.4. Показатель преломления жидкостей......... 2-
3.4. Газовая хроматография................• 'Я;
3.5. Определение молекулярной массы........... Ж)
3.5.1. Осмометрия в паровой фазе............ ffi;
3.5.2. Масс-спектрометрия............... "Ж
Глава 4. Определение молекулярной формулы......... - • И>
4.1. Качественный элементный анализ...........' {Ж
4.1.1. Сплавление органических соединений........' мК"
4.1.2. Опоелеление металлов и доугих неорганических элементов|№
4.2.1. Метод сожжения и другие сходные методы анализа . . 1С8
4.2.2. Определение молекулярной формулы с помощью метода масс-спектрометрии................111
Глава 5. Классификация органических соединений по растворимости, спектрам ядерного магнитного резонанса и инфракрасным спектрам 116
5.1. Растворимость...................116
5.1.1. Растворимость в воде, водных кислотах, водных основаниях и в эфире................116
5.1.2. Растворимость в органических растворителях.....136
5.2. Анализ органических соединений с помощью инфракрасных спектров......................138
5.3. Анализ органических соединений методом ядерного магнитного резонанса......................152
5.4. Выводы......................159
Глава 6. Определение функциональных групп и установление структуры
изучаемых соединений.................161
6.1. Спирты......................166
6.1.1. Многоатомные спирты..............182
6.2. Альдегиды (RCHO) и кетоны (RCOR)..........185
6.2.1. Полифункциональные карбонильные соединения .... 209
6.2.2. Ацетали и кетали................209
6.3. Алканы (парафины).................215
6.4. Алкены (олефины).................217
6.5. Алкины (ацетилены).................230
6.6. Алифатические галогениды...............233
6.7. Амины......................251
6.8. Аминокислоты...................273
6.9. Ароматические соединения..............281
6.10. Арилгалогениды...................294
6.11. Углеводы и сахара (сахариды).............299
6.12. Карбоновые кислоты.................305
6.12.1. Ангидриды кислот...............313
6.12.2. Галогенангидриды кислот............317
6.12.3. Амиды кислот.................320
6.12.4. Соли карбоновых кислот.............328
6.13. Сложные эфиры...................333
6.14. Простые эфиры...................346
6.15. Эпоксиды.....................355
6.16. Прочие соединения..................366
6.17. Соединения, содержащие азот (нитросоединения, нитрилы) . . 366
6.17.1. Нитросоединения................366
6.17.2. Нитрилы...................375
6.18. Органические соединения серы.............383
6.18.1. Меркаптаны...................385
6.18.2. Сульфиды..................390
6.18.3. Дисульфиды..................391
6.18.4. Сульфоксиды.................392
6.18.5. Сульфоны..................393
6.18.6. Сульфиновые кислоты.............393
6.18.7. Сульфоновые кислоты (сульфокислоты).......395
6.18.8. Сульфонилхлориды (сульфохлориды)........398
6.18.9. Сульфонамиды (сульфамиды)...........399
6.18.10. Эфиры сульфоновых кислот (сульфонаты).....401
6.18.11. Сульфаты.......... ......402
6.19. Фенолы......................402
Глава 7. Разделение органических веществ ..........
• f
7.1. Введение.....................
7.1.1. Предварительное исследование смеси.......\ '¦'
Форма отчета.................... *'•
Предварительное исследование смеси.........
7.2. Перегонка и сублимация.............
7.2.1. Перегонка.................
7.2.2. Сублимация................
7.2.3. Перегонка с паром..............|
7.3. Перекристаллизация.................' '
7.4. Хроматография..................[
7'.4.1. Введение и общие замечания..........'
7.4.2. Жидкостная хроматография..........,
7.4.3. Хроматография в сухих колонках..........
7.4.4. Жидкостная хроматография высокого разрешения . . .
7.4.5. Газовая хроматография..............
7.5. Разделение оптических изомеров............
Глава 8. Специальные методы характеристики органических веществ . . ,
8.1. Оптическое вращение.................
8.1.1. Приготовление раствора..............
8.1.2. Заполнение поляриметрической трубки........
8.1.3. Работа с поляриметром..............
8.1.4. Описание полученных результатов..........
8.2. Ультрафиолетовая спектроскопия.............
8.2.1. Идентификация функциональных групп по положению максимумов поглощения...............
8.2.2. Использование модельных соединений........
8.2.3. Принцип аддитивности...............
8.2.4. Влияние геометрии молекулы на ультрафиолетовые спектры
поглощения..................
8.2.5. Более тонкие корреляции структуры с ультрафиолетовыми спектрами...................
8.2.6. Поглощение монофункциональных соединений.....
8.3. Дисперсия оптического вращения............
8.3.1. Правило октантов................
8.4. Ядерный магнитный резонанс углерода-13.........
8.4.1. Химический сдвиг................
8.4.2. Мультиплетность сигналов.............
8.4.3. Интенсивность сигналов..............
8.5. Лантаноидные сдвигающие реагенты...........
Глава 9. Установление структуры: методы определения и упражнения
Примеры ....................... .
Часть 1. Установление структуры соединений, описанных в лите-'
ратуре.......................•.;
Часть II. Определение структуры соединений, не описанных ранее
в химической литературе.................¦
Установление молекулярных формул..........'Ц
Примеры задач на определение молекулярных формул . . . «j
Часть III. Задачи..................Ц
Серия 1.....................''"к
Серия 2.....................1
Серия 3.....................;|
Серия 4.....................|
Серия 5.....................I
Серия 6......................551
Серия 7......................552
Серия 8......................553
Серия 9......................554
Серия 10......................555
Серия 11......................557
Серия 12......................558
Серия 13......................560
Серия 14.......................562
Серия 15......................564
Глава 10. Литература по органической химии............567
10.1. Введение и построение главы.............567
10.2. Органическая химия . ..............568
10.2.1. Beilstein...................568
10.2.2. Руководства по технике лабораторных работ. Вводный курс.....................568
10.2.3. Руководства по технике лабораторных работ. Повышенный курс...................568
10.2.4. Механизмы химических реакций..........568
10.2.5. Теория молекулярных орбиталей.........569
10.2.6. Правила орбитальной симметрии.........570
10.2.7. Физическая органическая химия.........570
10.2.8. Качественный анализ органических соединений .... 570
10.2.9. Реакции и реактивы..............571
10.2.10. Спектроскопия (спектрометрия)..........571
10.2.11. Стереохимия.................572
10.2.12. Синтезы...................573
10.3. Аналитическая химия.................573
10.4. Биохимия.....................574
10.5. Общая химия....................575
10.6. Неорганическая химия.................575
10.7. Физическая химия..................576
10.8. Химическая литература................576
Приложение I. Таблицы, удобные для использования в органической лаборатории .........................577
Приложение П. Оборудование и реактивы для лаборатории.......587
Приборы.........................588
Оборудование для индивидуального рабочего стола...... . . 588
Общее лабораторное оборудование..............588
Специальное лабораторное оборудование ............ 588
Отдельные предметы оборудования и реактивы, получаемые во временное пользование от руководителя или из хранилища......588
Реактивы в лабораторных шкафах...............589
Органические соединения ..................589
Неорганические соединения ................. 591
Другие соединения, реактивы и растворы............591
Реактивы, которые хранятся в вытяжном шкафу.........592
Особые реактивы.....................593
Неизвестные соединения..................593
Приложение III. Таблицы производных...............594
Приложение IV. Токсичность органических соединений.........667
Предметный указатель......................675
Цена: 300руб.
