15
əmələ gətirməyən elektronları həlledici ilə hidrogen rabitəsi əmələ
gətirir.
Əmələ gəlmiş hidrogen rabitəsi karbonil qrupundakı oksigen
atomunun hidrogen rabitəsi əmələ gətirən elektronlarının
enerjisini aşağı salır. Karbonil qrupundakı oksigen atomunun
rabitə əmələ gətirməyən elektronları enerji udaraq π
*
orbitalına
keçdikdə hidrogen rabitəsi qırılır. Bu da o deməkdir ki, belə
elektronun həyəcanlanmasına hidrogen rabitəsi olmayan haldan
daha çox enerji lazım gəlir. Məsələn, bu tip üzvi birləşmələrin
nümayəndəsi olan asetonun n→π
*
keçidinin udma zolağının
maksimumunun həlledicinin təbitətindən asılılığını göstərmək
olar:
λ
max
= 279 (heptan); 277 (xloroform); 272 (etanol); 265 (su) nm
2.4. Xromoforlar
Udma maksimumu λ və ekstinksiyanın molyar əmsalı (ε)
xarakterik kəmiyyətlərlə udmaya məsul olan sadə qrupa xromofor
deyilir. Birləşməyə yaxın ultrabənövşəyi və ya görünən sahədə
seçici udma qabiliyyəti verən atom qruplaşması xromofor adlanır.
Üzvi birləşmələrdə ən çox rast gəlinən xromofor qruplar cədvəl 2-
də göstərilmişdir.
Adətən belə fərz edirlər ki, əgər molekulların tərkibində eyni
xromofor varsa, belə maddələrin oxşar spektrləri olmalıdır. Əgər
molekulda iki xromofor arasında bir tək rabitə deyil, iki və ya üç
tək rabitə yerləşirsə, onda spektr fərdi xromoforların cəmi kimi
çıxmalıdır. Əgər iki xromofor, ancaq bir tək qat rabitə ilə ay-
rılırsa, onda spektr iki fərdi xromoforların cəmi kimi çıxmır. Bu
vaxt iki sadə xromofor yeni spektral parametrli daha böyük xro-
mofor əmələ gətirirlər.
Bəzi funksional qruplar özləri yaxın ultrabənövşəyi sahədə
16
udmamalarına baxmayaraq, onlarla qoşulmuş xromoforların
vəziyyətinə təsir göstərə bilir. Belə qruplar auksoxrom adlanaraq
xromoforlara xas olan udma maksimumunu daha uzun dalğalı
tərəfə sürüşdürərək, ekstinksiyanın molyar əmsalının qiymətini
artırır. Auksoxromların nümayəndələri SH, OH, NH
2
və s., yəni
sərbəst elektron cütü olan heteroatom saxlayan qruplardır.
Cədvəl 2. Ultrabənövşəyi xromoforlar
Adı Quruluşu
λ
max
, nm
ε
Etilen
C
C
187 10000
Asetilen
C
C
175 5000
Allen
C
C
C
185 10000
Sian
N
C
340 100
Nitro
NO
2
210; 280 15000; 20
Fenil
C
6
H
5
208; 265 3000; 150
Karbonil
C
O
280 20
Azometin
C
N
190 5000
Karboksil
COOH
205 50
Disulfid
S
S
215 400
Yod
I
260 400
Azo –N=N–
~160
Nitrozo
C
N
300 100
Sulfo OSO
2
210 1500
Nitrit –N=O
219
1100
R.Vudvord qaydasına əsasən əvəzolunmuş dienlərin π→π
*
keçidlərinin udma zolaqlarının vəziyyətini öncədən demək olar.
Dalğa uzunluğunu hesablamaq üçün əsas kimi udma zolağının
dalğa uzunluğu götürülür və bu qiymətə əvəzedicinin
inkrementlərinin qiyməti əlavə edilir (cədvəl 3).
Çoxlu qoşulmuş ikiqat rabitəli molekullarda udma maksimumu
17
hər bir ikiqat –C=C– rabitəsi hesabına ~30 nm uzun dalğalı sahəyə
sürüşür. Əgər etilen üçün udma maksimumu 187 nm-sə butadien-1,3
üçün 217 nm-dir. H–(C=C)
n
–H tipli qoşulmuş polietilenlərin udma
maksimumları 4-cü cədvəldə verilmişdir.
Molekulda ikiqat rabitələrin qoşulması udma zolağını uzun
dalğalı tərəfə sürüşdürməklə bərabər, onların intensivliyini də
artırır (şəkil 5).
18
Cədvəl 3. Qoşulmuş dienlərin udmasını hesablamaq üçün inkrementlər
Qrup
İnkrement, nm
Əvəz olunmamış heteroankulyar dien
214
Əvəz olunmamış homoankulyar dien
253
Əvəzedicilər:
Əlavə qoşulmuş ikiqat rabitə 30
İkiqat rabitə yanında alkil qrup
5
Ekzotsiklik ikiqat rabitə 5
–N(Alk)
2
60
–S–Alk 30
–O–Alk 6
–Cl 5
–Br 5
Cədvəl 4. H-(C=C)
n
-H tipli polienlərin udma maksimumları
n
1 2 3 4 5 6 7 8 9
nm
,
tan
izook
max
λ
187 217 268 304 335 365 390 410 446
Şəkil 5. CH
3
–(CH=CH)
n
–COOH tipli birləşmələrdə qoşulmuş
rabitələrin zəncirinin artması zamanı uzun dalğalı zolağın sürüşməsi
və intensivliyinin artması.
19
2.5. Bəzi üzvi birləşmələrin ultrabənövşəyi
spektrlərinin xüsusiyyətləri
Əgər ultrabənövşəyi spektrdə udma maksimumu ~200 nm-
dən yuxarıda alınmırsa, bu birləşmənin tərkibində qoşulmuş
xromofor (–C=C–C=C–), aldehid qrupu
C
O
H
, keton qrupu
C
O
, benzol halqası (C
6
H
5
–), brom (Br
–
) və yod (J
–
)
olmadığını göstərir. Belə birləşmənin tərkibində flüor (F
–
), xlor
(Cl
–
), izolə edilmiş ikiqat rabitə (–C=C–), karboksil qrupu
C
O
OH
, sian qrupu
N
C
, hidroksil qrupu (HO–), tiol
qrupu (HS–), amin qrupu (H
2
N–) və s. qruplar ola bilər.
Alkanlar və tsikloalkanlar.
Tərkibində təkqat C–C rabitəsi
olan doymuş karbohidrogenlərdə
σ→σ
*
keçidləri mümkündür. Bu
keçidlərə uyğun olan udma zolaqları vakuum ultrabənövşəyi
sahədə müşahidə olunurlar. Məsələn: metan – 125 nm, etan – 135
nm və oktan – 170 nm.
Tsiklobutan, tsiklopentan və tsikloheksan 175 nm qədər
«şəffaf»dırlar, tsiklopropan isə 190 nm-də udur, bu da üçüzvlü
tsiklin bir qədər doymamışlığı ilə izah edilir.
Vakuum ultrabənövşəyi sahədə işlədikdə təcrübi çətinliklərə
görə doymuş karbohidrogenlərin analizi üçün UB-spektrosko-
piyasından istifadə edilmir. Doymuş karbohidrogenlərdən başqa
birləşmələrin UB-spektrlərini çəkdikdə «şəffaf», həlledicilər kimi
istifadə edirlər.
Alkenlər.
Doymamış karbohidrogenlər tərkiblərində bir C=C
ikiqat rabitə saxlayırlar və onun da əmələ gəlməsində qonşu karbon
20
atomlarının +
π-elektronları iştirak edir. Bu atomlar sp
2
-hibridləş-
mədədirlər və həyəcanlanmamış halda
C C
R
R
R
R
fraqmenti
müstəvi quruluşdadır. Alkenlərin ultrabənövşəyi spektrləri əsasən bu
π-elektronların xassələri ilə xarakterizə olunurlar və onların
həyəcanlanması üçün
σ-elektronların həyəcanlanmasından daha az
enerji lazımdır (
π→π
*
keçidi). Etilen sırası karbohidrogenlər
ultrabənövşəyi şüaları 180-200 nm sahəsində udurlar.
Alkil əvəz olunmuş etilenlər 172-195 nm sahəsində geniş
intensiv (10000) udma zolaqlarına malikdirlər və bu zolaqların
vəziyyəti ikiqat rabitə ətrafında alkil qruplarının miqdarından və
yerləşməsindən (sis, trans) asılıdır (cədvəl 5).
Doymamış tsiklik birləşmələrin spektrləri alkenlərin
spektrləri ilə oxşardır və udma zolağının vəziyyəti əvəzedicilərin
sayından asılıdır.
Cədvəl 5. Etilen sırası karbohidrogenlərin udma
maksimumlarının vəziyyəti
Birləşmə
λ
mak,
nm
Etilen 162
Propilen 173
1-buten 175
1-penten 177
1-heksen 179
1-okten 177
Tsiklopropen 185
Tsikloheksen 182
sis-2-buten 175
trans-2-buten 177
sis-2-penten 177
trans-2-penten 181
2-metil-1-propen 188
2-metil-1-buten 188
2-etil-1-buten 187
21
2-metil-1-penten 189
3-alkiltsiklopropen 195
Cədvəldən göründüyü kimi spektrlərin çəkilişi çətin olduğu
üçün qoşulmuş polienlərdən başqa alkenlərin quruluşunun təyini
üçün UB-spektroskopiyadan istifadə edilmir.
Butadien-1,3-ün az enerjili uzun dalğalı zolağı 217 nm-də
yerləşir. Bu elektronun π
2
-səviyyədən π
*
-səviyyəsinə aşağıdakı
sxemdə göstərildiyi kimi keçidi ilə izah edilir.
___________
π
*
4
___________
π
*
___________
π
*
3
___________
P
___________ π
*
2
___________
π
Etilen
___________ π
*
1
Butadien-1,3
Digər tərəfdən isə etilen 185 nm-dən aşağıda udur.
Spektrlərdə olan bir fərqin səbəbi sxemdə aydın ifadə olunur.
Sxemdə izolə edilmiş p-orbitalın, etilen və butadien-1,3
molekulyar orbitallarının energetik səviyyələri verilmişdir. p-
Orbitalın səviyyəsindən aşağı yerləşən molekulyar orbitallar
etilen, butadien-1,3 üçün isə rabitə əmələ gətirən orbitallardır.
Gördüyümüz kimi butadien-1,3-də olan qoşulma – yuxarı
dolmuş molekulyar orbital (YDMO) və – aşağı boş molekulyar
orbital (ABMO) arasındakı məsafəni azaldır və beləliklə, həyə-
canlanma üçün lazım olan enerji azalır. Enerjinin bu azalması
qoşulma artdıqca davam edir. Çox qoşulmuş molekullarda
YDMO və ABMO arasındakı enerji fərqi o qədər azalır ki, bu
molekullar şüanı spektriin görünən sahəsində udurlar. Başqa
sözlə, çox qoşulmuş molekullar çox vaxt rəngli olurlar. Buna
22
nümunə olaraq karotini misal göstərmək olar. Tərkibində on bir –
CH=CH– qrupu olan karotin şüanı 511 nm-də udur və sarı rəngə
boyanır.
Alkinlər.
Doymuş və etilen sırası karbohidrogenlərdə olduğu
kimi alkinlərdə də ultrabənövşəyi şüaları çətin əldə olan 200 nm-
dən aşağı diapazonda udurlar. İzoləedilmiş karbon-karbon üçqat
rabitəsi üçün bu udma π→π
*
keçidinin nəticəsidir. Buxar halında
olan asetilen 173 nm-də udma zolağına malikdir.
Asetilenə alkil əvəzləyicilərini daxil etidəkdə uzun dalğalı
sahəyə sürüşmə müşahidə edilir. Alkilasetilenlər λ
mak
=187 nm,
dialkilasetilenlər 190 nm-də olan udma zolağı ilə xarakterizə
edilirlər.
Tərkibində üçqat rabitələr saxlayan birləşmələrin –
polienlərin spektrləri çox maraqlıdır. Bu birləşmələrin fərqli
cəhəti ondan ibarətdir ki, onlar əsas halda xətti quruluşa
malikdirlər və sp-hibridləşmədə olan karbon atomlarından
ibarətdirlər. Bu sıranın ən sadə nümayəndəsi diasetilendir və onun
udma zolağı 235 nm (ε=400) müşahidə edilir. Qoşulma artdıqca
udma zolaqlarının intensivliyi artır. Altı qoşulmuş üçqat rabitə
saxlayan molekulda ε= 500000. Zolaqların intensivliyi həm də
əvəzləyicilərdən asılıdır, ancaq qoşulmuş sistemin uzunluğu
artdıqca əvəzləyicilərin təsiri azalır.
Arenlər.
Aromatik birləşmələr ultrabənövşəyi sahədə bir
neçə udma zolağı olan mürəkkəb spektrlər verirlər. Benzol və
alkilbenzollar üçün uyğun olaraq 200 nm və 250 nm-də maraq
kəsb edən udma zolaqları mövcuddur.
200 nm-də yerləşən udma zolağı xeyli intensivdir. ε<7000 və
qoşulmuş π
–
elektronunun π
*
orbitalına həyəcanlanmasına π→π
*
keçidi uyğundur. Benzol halqasında olan (I) quruluşa uyğun olan
bipolyar quruluşlar həyəcanlanmış hala öz təsirini göstərir.
23
(I)
Bu zolaq qoşulmuş dienlərin udma zolağına oxşardır. Fərqi
isə udulan şüaların dalğa uzunluğunun az olmasıdır. Bu zolaq
benzol halqasının hidrogenlərindən birini doymuş qrupla əvəz
etdikdə daha intensiv olur və spektrin uzundalğalı hissəsinə
sürüşür (cədvəl 6). Bu zaman şüanı udan xromoforun tərkibində
halqanın elektronları ilə bərabər doymamış əvəzləyicinin
elektronları da iştirak edir.
Stirol molekulunda həyəcanlanmış hal (hibrid quruluşlar –
II
a
, II
b
və onlara oxşar bipolyar quruluşlar) hibrid quruluşdan
ibarət olur:
C
CH
2
H
C
CH
2
H
(II
a
)
C
CH
2
H
(II
b
)
Cədvəl 6. Benzol xromoforunun spektrinə qoşulmuş qrupların təsiri
Adı Quruluşu
λ
mak,
nm
ε
Benzol C
6
H
6
198 8000
Stirol C
6
H
5
–CH=CH
2
244 12000
Benzaldehid C
6
H
5
–CH=O 244 15000
Bifenil C
6
H
5
–C
6
H
5
250 18000
24
Stilben C
6
H
5
–CH=CH–C
6
H
5
295
27000
Benzol halqasında tərkibində sərbəst elektron cütü olan
əvəzləyicilər ( NH
2
, OH, Cl ) olduqda ultrabənövşəyi
spektrlərdə oxşar effektlər nəzərə çarpır (cədvəl 7). Sərbəst
elektron cütləri delokallaşaraq aromatik π-elektronlar sisteminin
bir hissəsinə çevrilir. Əsas və həyəcanlanmış hallar üçün bu daha
qabarıq şəkildə nəzərə çarpır. Anilin üçün bunu hibrid quruluşa
təsir göstərən aşağıda verilmiş rezonans quruluşlarla izah etmək
olar:
NH
2
NH
2
NH
2
NH
2
Cədvəl 7. Sərbəst elektron cütü olan əvəzedicilərin
benzol xromoforuna təsiri
Adı Quruluşu
λ
mak,
,
nm
ε
Benzol C
6
H
6
198 8000
Fenol C
6
H
5
OH 210
6200
Fenolyat ionu
C
6
H
5
O
–
235
9400
Yodbenzol C
6
H
5
I 226
13000
Anilin C
6
H
5
NH
2
230
8000
Yuxarıda qeyd olunduğu kimi, ultrabənövşəyi spektrlərin
uzundalğalı hissəsində benzolun ikinci udma zolağı müşahidə
olunur. Bu zolağın intensivliyi azdır, ancaq yüksək seçmə
qabiliyyətli spektrometrlərdə bu zolağın özü bir sıra nazik piklərə
parçalanır. Çox vaxt bu zolağı «benzol zolağı» adlandırırlar (şəkil
25
6). Zolağın yeri və intensivliyi nüvədə olan əvəzedicilərin
təbiətindən asılıdır (cədvəl 7).
Bu udma zolağı benzol halqasındakı az enerjili π→π
*
keçidinə aid edilir. Bu udmanın intensivliyi azdır. Ona görə ki,
keçid halı olan π
*
-halı benzol ilə eyni elektron
simmetriyasındadır. Məlum olduğu kimi simmetrik quruluşlar
arasında keçidlər qadağan edilir. Bu halda isə keçid ona görə
mümkündür ki, benzol halqasının rəqsləri az da olsa
simmetriyanın pozulmasına gətirib çıxarır.
Şəkil 6. Benzolun heptanda udma spektri.
Cədvəl 8. Əvəzedicilərin «benzol zolağına» təsiri
Adı Quruluşu
λ
mak,
,
nm
ε
Benzol C
6
H
6
255 230
Toluol C
6
H
5
–CH
3
261 300
Stirol C
6
H
5
–CH=CH
2
282 450
Yodbenzol C
6
H
5
I 256
800
Anilin C
6
H
5
NH
2
280 1430
Fenol C
6
H
5
OH 270
1450
26
Fenolyat ionu
C
6
H
5
O
–
287 2600
Naftalinə və antrasenə bənzər çoxnüvəli aromatik
birləşmələrin spektrləri benzolun spektri ilə oxşardır, ancaq
onlarda udma zolaqları daha uzundalğalı sahələrə tərəf sürüşür.
Halogenli törəmələr.
Alkilhalogenidlərin (alkilflüoridlər
istisna olmaqla) ultrabənövşəyi spektrlərində çox zəif (ε<300)
udma zolaqları (n→σ
*
keçidi) müşahidə olunur. Alkilflüoridlərdə
flüorun bölünməmiş elektron cütlərinin orbitallarının energetik
səviyyələri C–F rabitə əmələ gətirən orbitallarından aşağıda
yerləşdiyindən flüoridlərin uzundalğalı zolaqları σ→σ
*
aid edilir.
Daha ağır halogenlərə keçdikdə udma daha uzundalğalı tərəfə
F
172 nm-də, bromlu birləşmələrin zolaqları 204 nm-də, yodlu
birləşmələrin udma zolaqları isə 257 nm-də çıxırlar. Bromlu və
yodlu birləşmələrin udma zolaqları birli törəmələrdən ikili və üçlü
törəmələrə keçdikdə uzundalğalı səmtə sürüşürlər.
Alkenilhalogenidlərin spektrlərində halogen atomunun
olması özünü iki cür göstərir. Birincisi π→π
*
keçidinin udma
zolağı əvəzedicinin induktiv və rezonans effektlərinin hesabına
sürüşür. İkincisi 144-148 nm intervalında zolaq müşahidə edilir,
bu da xlorun bölunməmiş elektron cütünün dağıdıcı orbitallara
(n→σ
*
) keçidi ilə bağlıdır.
Spirtlər və fenollar.
Doymuş alifatik spirtlər alkil
radikallarını və oksigen atomunu xarakterizə edən zolaqlara
malikdirlər. Belə ki, bu sıra birləşmələrin spektrlərində alkil
qruplarının σ→σ
*
keçidlərinə aid edilən 80 nm-də udma zolaqları
vardır.
Daha uzundalğalı sahədə (~200 nm) (n→σ
*
keçidi) geniş
udma zolağı müşahidə edilir. Bu zolağın vəziyyəti və intensivliyi
birləşmələrin məhlulda qatılıqlarından asılıdır.
Fenolların ultrabənövşəyi spektrlərində 250 nm-də incə
27
quruluşsuz adi benzol üçün udma zolağı müşahidə olunur.
Sadə efirlər.
Sadə efirlərin ultrabənövşəyi sahədə udması
çətin əldə olunan qısadalğalı hissəsində olduğundan onları
spektroskopiyanın bu növü ilə müəyyənləşdirmək olmur.
Məsələn, dimetil efirinin və tetrahidrofuranın n→σ
*
keçidləri
müvafiq olaraq 184 nm və 190 nm müşahidə edilir.
Aldehid və ketonlar.
Tərkibində karbonil qrupu saxlayan
birləşmələr də ultrabənövşəyi sahədə 150-170 və 170-200 nm iki
intensiv (ε~10000) və 270-300 nm intervalında udma zolaqları
müşahidə etdilir. Əksər hallarda axırıncı udma çox zəif (ε~15) olur.
Bu udma oksigen atomunun sərbəst elektronlarının karbonil
qrupunun π-orbitalına təsiri ilə bağlıdır (π→π
*
keçidi). 9-cu cədvəldə
bəzi aldehid və ketonların udma maksimumları verilmişdir (şəkil 7).
Cədvəl 9. Bəzi aldehid və ketonların udma maksimumları
Birləşmə
λ
mak,
,
nm
ε
Formaldehid 310
5
Asetaldehid 292
12
Aseton 279
14
Metiletilketon 277
15
Dietilketon 275
20
Siklobutanon 282
20
Sikloheptanon 292
17
Akrolein 328
20
Kroton aldehidi
320
19
Mezitil oksid
313
60
Benzaldehid 328
48
Asetofenon 319
85
Benzofenon 330
300
28
Şəkil 7. Karbonilli birləşmələrin udma spektrləri: 1 – HCHO spirtdə;
2 – CH
3
COCH
3
heksanda; 3 – CH
3
COOH heksanda; 4 – CH
3
COCl
heksanda.
α,β-Doymamış aldehid və ketonların spektrləri π→π
*
keçidinin 220-260 nm sahədə intensiv (ε~10000) və n→π
*
keçidinin 320 nm (ε~100) udma zolaqları ilə xarakterizə
olunurlar. Tsiklopentenonlar daha qısa dalğa uzunluqlarında
udurlar.
α,β-Doymamış birləşmələrin spektrləri həllediciyə və
molekula əvəzedicinin daxil olmasına çox həssasdırlar. İki
karbonil qrupu qoşulduqda bölünməmiş elektron cütlərinin
qarşılıqlı təsirindən şəkil daha da qəlizləşir. Qlioksal molekulu
450 nm (ε~5) və 268 nm (ε~6) iki udma zolağı ilə xarakterizə
olunurlar. Diasetildə udma zolaqları isə müvafiq olaraq
qısadalğalı və uzundalğalı tərəfə sürüşərək 417 nm (ε~10) və
268 nm (ε~25) müşahidə edilirlər.
7000> Dostları ilə paylaş: |