Физико-химические методы исследования биологически активных веществ

1. Физико-химические методы исследования биологически активных веществ

2. Лекция №2 • Электронная, или УФ-спектроскопия • Закон Бера-Бугера-Ламберта • Способы изображения электронныхспектров • Взаимосвязь электронных спектров и структуры органических молекул.Хромофорыи ауксохромы. • Классификация полос поглощения

3. Закон Бера-Бугера-Ламберта Экспериментально открыт П. Бугером (1729), теоретически выведен И.Г. Ламбертом (1760), для растворов исследован А. Бером (1852) lg (I0/I) = alc А = lc П. Бугер И.Г. Ламберт а - коэффициент поглощения, константа, зависящая от , но не зависящая от концентрации; l - длина оптического пути; c - концентрация При с [моль/л], b[см], a=  - молярныйкоэффициент поглощения Величина молярного коэффициента поглощения пропорциональна вероятности определенного перехода А = lg (I0/ I) Т = I/I0 А = - lgТ А – погашение (оптическая плотность D) Т - пропускание

4. Способы изображения электронных спектров Электронные спектры поглощения записываются в виде зависимости поглощения от длины волны (Ǻ, нм) или частоты (см-1) Величина поглощения может быть выражена: процентом поглощения [(I0 – I)/ I0 · 100% ], процентом пропускания [(I/I0) · 100%], оптической плотностью D , коэффициентом молярного поглощения (ε) или его логарифмом (lgε) максгексан = 235 нм ( 5400). Области поглощения растворителей, наиболее часто используемых в УФ-спектроскопии А = 0,2 до 0,7. сведения о концентрации раствора и толщине кюветы всегда должны сопровождать выдаваемый прибором спектр А = f(λ)

5. Водный раствор комплекса мальтола и железа (III) (FeMa3 (III), 12.8 мг/л)

6. Взаимосвязь электронных спектров и структуры органических молекул Для характеристики спектральных изменений, вызванных модификацией структуры, введены специальные термины: гипсохромный сдвиг (синий сдвиг) – для смещения полос поглощения в коротковолновую область спектра; батохромный сдвиг (красный сдвиг) – для смещения полос поглощения в область длинных волн; гиперхромный эффект – увеличение интенсивности поглощения; гипохромный эффект – уменьшение интенсивности поглощения.

7. Батохромный сдвиг Гипсохромный сдвиг Гиперхромный эффект Гипохромный эффект Оптическая плотность Длинна волны, нм

8. гексан диэтиловый эфир этанол метанол вода Гипсохромный сдвиг полосы n -> p*при увеличении полярности растворителя 305 312 315 326 327l, нм Батохромный сдвиг полосы p -> p*при увеличении полярности растворителя 230 237 238 244 l, нм

9. Взаимосвязь электронных спектров и структуры органических молекул Хромофоры Хромофор -простая функциональная группа, ответственная за поглощение с характеристическими величинами  и  X - - Y спектр соединения - сумма спектральных характеристик индивидуальных хромофоров X и Y X - Y новый, хромофор с новыми спектральными характеристиками Ауксохром – функциональная группа, которая сама по себе не поглощает в близком ультрафиолете, но может влиять на поведение сопряженного с ней хромофора Типичные ауксохромы: -SH, -NH2 , -OH

10. Основные хромофорные группы

11. Электронные спектры поглощения основных классов органических соединений s→s* переходы Предельные углеводороды Соответствующие им полосы поглощения лежат в далеком ультрафиолете: ·       метан – 122 нм ·       этан – 135 нм ·       алканы - < 150 нм Насыщенные углеводороды с гетероатомами (О, S, N, галогены) s→s* и n →s* переходы В области 200 – 800 нм большинство углеводородов и их производных «прозрачны», что позволяет использовать их в качестве растворителей. Для функциональных производных эта область чуть уже: 250 – 800 нм.

12. Электронные спектры поглощения основных классов органических соединений s →s* p →p* (lmax =165 нм, emax > 104) переходы Этилены Алкильные заместители в этилене смещают p →p* полосу поглощения в красную область, и с ростом числа алкильных заместителей величина батохромного сдвига увеличивается. Соединения с сопряженными двойными связями Сопряжение проявляется в УФ-спектрах батохромным сдвигом для полосы p →p* перехода

13. d e b c 4 a 3 2 1 2 двойные связи (1,4) в сопряжении (+2*30) 3 экзоциклические двойные связи (1,4, С=О: 3*5) 5 алкильных радикалов (a,b,c,d,e: 5*5) Диеновый фрагмент (2,3 – диен в цикле: 217 + 36)

14. Электронные спектры поглощения основных классов органических соединений Карбонилсодержащие соединения n→ p*n→ s*p → p* переходы Обнаруживается в УФ-спектре по полосе n→ p*перехода. Положение чувствительно к полярности растворителя и характеру заместителей X, Y. В полярных растворителях (особенно склонных к образованию водородных связей) эта полоса смещается гипсохромно. Замена Н-атома другими заместителями X, Y также приводит к гипсохромному сдвигу.

15. Электронные спектры поглощения основных классов органических соединений Ароматические соединения В бензоле p→p* переходы Полоса бензольного поглощения На положение полосы в области 200 – 300 нм значительное влияние оказывают заместители и растворители Влияния заместителей на положение полосы поглощения ароматическим кольцом определяется характером заместителя. Заместители с I-эффектом практически не меняют вид спектра

17. > C=C - связь > C=O - связь p* - p* p* + p* p - p p + p Сопряжение > C=C-C=O p* n -> p* p* n -> p* p -> p* p -> p* np p -> p* p p

18. H CH3 C2H5O H CH3 NH2 Cl 275 204 214 235 290 295 204 214 235 275 290 295 l, нм