Способ для исследования вещества, разделённого газовым хроматографом, методами газовой электронографии, ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса

Изобретение относится к определению пространственной геометрической структуры свободной молекулы в газовой фазе. Предлагается способ определения пространственной геометрической структуры свободной молекулы в газовой фазе, величины межъядерных расстояний, валентных углов и амплитуд колебаний ядер атомов в этой молекуле методом газовой электронографии, в котором газовый образец разделяется газовым хроматографом, проходит через молекулярный сепаратор, а затем поступает в газовый электронограф (ГЭ), через систему напуска с регулируемым напускным вентилем, поток газа взаимодействует с электронным лучом, в результате получают электронограмму, выходящий из системы напуска анализируемый газ поступает в трубку, которая разделяется на две: одна из них ведёт в спектрометр ЯМР, а другая в спектрометр ЭПР, при этом для соединения ГЭ со спектрометрами ЯМР и ЭПР внутри ГЭ при помощи системы вакуумных насосов сохраняется вакуум на уровне 10^-5 мм Нg, а в трубке, куда попадает анализируемый газ после взаимодействия с электронным лучом, давление этого газа поддерживается напускным вентилем ГЭ на уровне порядка 10^-2 мм Нg, результаты анализа образца методами ГЭ, ЯМР и ЭПР запоминаются общим компьютером, а затем обрабатываются по общей программе, учитывающей результаты работы трёх методов. Техническим результатом является возможность получения в одном эксперименте сведений о пространственной структуре молекулы и ее фрагментов, об элементном составе и электронной структуре образца. 1 ил.

 

Изобретение относится к структурной химии, а именно, к способу определения пространственной геометрической структуры свободной молекулы в газовой фазе методом газовой электронографии (ГЭ) с одновременным определением её элементного состава, структуры некоторой части её фрагментов методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и её электронной структуры методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Предварительно газовый образец разделяется газовым хроматографом, проходит через молекулярный сепаратор, а затем поступает в ГЭ. Здесь через обычную систему напуска с регулируемым напускным вентилем, поток газа взаимодействует с электронным лучом и получают электронограмму по стандартной методике. Выходящий из системы напуска анализируемый газ поступает в трубку, которая разделяется на две: одна из них ведёт в спектрометр ЯМР, а другая в спектрометр ЭПР. Обе трубки снабжены вентилями для регулирования давления анализируемого газа.

Из области техники известны устройства, в которых анализируемый газ разделяется газовым хроматографом (ГХ) перед вхождением в газовый электронограф (ГЭ) [1]. Недостатком таких устройств является невозможность одновременно иметь сведения о структуре молекулы, о её элементном составе, структуре отдельных её фрагментов и её электронной структуре.

Технический результат настоящего изобретения заключается в получении в одном эксперименте сведений как о пространственной структуре молекулы образца, так и о структуре некоторых её фрагментов, её элементном составе и электронной структуре. Эти сведения от спектрометров ЯМР и ЭПР особенно важно учитывать при исследовании методом ГЭ больших многоатомных органических молекул, где возникает много трудностей [2]. Подробности использования методов ЯМР и ЭПР в структурных исследованиях даны, например, в [3].

Соединение газового электронографа со спектрометрами ЯМР и ЭПР реализуется так же, как ГЭ соединяется с масс-спектрометром [4], т. е. внутри ГЭ сохраняется вакуум на уровне 10^-5мм Нg (обеспечивается системой вакуумных насосов), а в трубке, куда попадает анализируемый газ после взаимодействия с электронным лучом, давление этого газа поддерживается напускным вентилем ГЭ на уровне порядка 10^-2 мм Нg.

. Результаты анализа образца методом ГЭ (пространственная геометрическая структура свободной молекулы, величины межъядерных расстояний, валентных углов, амплитуд колебаний атомов), методом ЯМР (элементный состав, состав и структура некоторых фрагментов молекулы), методом ЭПР (электронная структура органических, неорганических, комплексных радикалов, ион-радикалов) запоминаются общим компьютером, а затем обрабатываются по общей программе, учитывающей результаты работы трёх методов.

Блок схема предлагаемого устройства приведена на Рис.1. Она состоит из последовательно соединённых блоков. Блок 1 – смеситель, в который одновременно подаётся исследуемый газовый образец и газ-носитель. Блок 2 – ГХ, в который вводится смесь газов из блока 1 и который разделяет смесь газов на его составляющие. Блок 3 – молекулярный сепаратор, который отделяет большую часть газа-носителя от разделённого ГХ газа-образца. Блок 4 – ГЭ, который выдаёт основной результат предлагаемого устройства: пространственную геометрическую структуру молекулы анализируемого образца, величины межъядерных расстояний в этой молекуле, величины валентных углов в ней и величины амплитуд колебаний атомов в молекуле. Блок 5 – спектрометр ЯМР, который даёт состав и структуру некоторых фрагментов молекулы (химический сдвиг), её элементный состав. Блок 6 – спектрометр ЭПР, который даёт электронную структуру молекулы (наличие в ней одного или нескольких неспаренных электронов), что влияет на результаты анализа ГЭ. Блок 7 – компьютер, который управляет работой каждого блока, запоминает результаты работы каждого блока и обрабатывает эти результаты по общей программе, учитывающей результаты работы каждого блока и которая выдаёт конечный результат.

Литература: 1. Ewbahk J. D., et. al. Real-time data acquisition for gas electron diffraction. Review Scientific Instruments,1984, v.55, № 10, р.1598-1603.

2. Л.В. Вилков, В.С. Мастрюков, Н.И. Садова. Определение геометрического строения свободных молекул. Л.: Химия, 1978, с. 38 – 39.

3. Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Резонансные и электрооптические методы. М.: Высшая школа, 1989, с. 31 – 38, 68 – 73.

4. Треммел Я. И. и др. Присоединение квадрупольного масс-спектрометра к электронографу. ПТЭ, 1978, № 4, с. 51-252.

Способ определения пространственной геометрической структуры свободной молекулы в газовой фазе, величины межъядерных расстояний, валентных углов и амплитуд колебаний ядер атомов в этой молекуле методом газовой электронографии, отличающийся тем, что газовый образец разделяется газовым хроматографом, проходит через молекулярный сепаратор, а затем поступает в газовый электронограф (ГЭ), через систему напуска с регулируемым напускным вентилем, поток газа взаимодействует с электронным лучом, в результате получают электронограмму, выходящий из системы напуска анализируемый газ поступает в трубку, которая разделяется на две: одна из них ведёт в спектрометр ЯМР, а другая в спектрометр ЭПР, при этом для соединения ГЭ со спектрометрами ЯМР и ЭПР внутри ГЭ при помощи системы вакуумных насосов сохраняется вакуум на уровне 10^-5 мм Нg, а в трубке, куда попадает анализируемый газ после взаимодействия с электронным лучом, давление этого газа поддерживается напускным вентилем ГЭ на уровне порядка 10^-2 мм Нg, результаты анализа образца методами ГЭ, ЯМР и ЭПР запоминаются общим компьютером, а затем обрабатываются по общей программе, учитывающей результаты работы трёх методов.