Технические данные дизеля 4Ч10,5/13 — ПраймПостачСервис
Главная/
СПРАВОЧНИК
/
Дизели. Технические характеристики
/
Технические данные дизеля 4Ч10,5/13
| Параметры | Марка дизеля | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| К-962М1 | К-562М1 | К-564М1А2 | К-564М1А2 | К-167М1 | К-360М1 | К-364М1А1 | К-364М1А2 | 4ДМ13М1 | К-274М1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Мощность при нормальных атмосферных условиях, кВт(л.с.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| номинальная длительная | 29,4 (40) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| максимальная в течении одного часа | 32,4 (44) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| снимаемая со свободного конца коленчатого вала (частичный отбор мощности), не более | 7,35 (10) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Частота вращения коленчатого вала, об/мин: | 1500 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| номинальная устойчивая на холостом ходу | 700 | 700 | 700 | 700 | 500 | 700 | 700 | 700 | 700 | 700 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| на максимальной мощности | 1545 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| при реверсировании | 600…. .700 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| при частичном отборе мощности со свободного конца коленчатого вала, не более | 1250 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Направление вращения коленчатого вала, если смотреть со стороны маховика | левое | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Число цилиндров | 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Диаметр цилиндра, мм | 105 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ход поршня, мм | 130 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Порядок нумерации цилиндров | От крышки крепления агрегатов к маховику | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Параметры | Марка дизеля | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| К-962М1 | К-562М1 | К-564М1А2 | К-564М1А2 | К-167М1 | К-360М1 | К-364М1А1 | К-364М1А2 | 4ДМ13М1 | К-274М1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Порядок работы цилиндров | 1-3-4-2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Порядок работы цилиндров. Фазы газоуглу поворота коленчатого вала, град: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| открытие впускного клапана до в.м.т. | 15+5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| закрытие впускного клапана после н.м.т. | 35+5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| открытие выпускного клапана до в.м.т. | 40+5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| закрытие выпускного клапана после в.м.т. | 10+5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Угол опережения подачи топлива до в.м.т. град: | 28-32 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Масса масла, заливаемого, кг: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| в картер дизеля | 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| в ванну редуктора, не более | 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| в регулятор топливного насоса | 0,300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| в топливный насос | 0,150 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Масса воды в замкнутом контуре (в пределах дизеля), кг | 20 | 18 | 30 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Степень автоматизации | 1 | 2 | Подготовлены к автоматизации по: | — | 3 | Подготовлены к автоматизации по: | — | 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 степени | 2 степени | 1 степени | 2 степени | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Масса дизеля «сухого» без глушителя выхлопа и аккумуляторных батарей, кг | 625 | 790 | 625 | 635 | 950 | 540 | 575 | 585 | 760 | 530 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Параметры | Марка дизеля | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| К-962М1 | К-562М1 | К-564М1А2 | К-564М1А2 | К-167М1 | К-360М1 | К-364М1А1 | К-364М1А2 | 4ДМ13М1 | К-274М1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Передаточное отношение редуктора: РРП 20-2 РРП 20-3 | 1:2,037 1:3,037 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Допустимый упор вала гребного винта, кН (кгс): на переднем ходу | 10000 (1000) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| На заднем ходу | 9000 (900) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Параметры | Марка дизель-генератора | |||||||
| ДГР-25М1/ 1500П | ДГР-25М1/ 1500 | ДГА-25М1-9 | ДГА-2-24М1 | ДГА-3-24М1 | Г4ДМ13М1 | ДГМА25М1-3 | ||
| Марка дизеля в дизель-генераторе | ||||||||
| К-962М1 | К-962М1 | К-562М1 | К-360М1 | К-360М1 | 4ДМ13М1 | К-274М1 | ||
| Мощность дизель-генератора, кВт: | ||||||||
| номинальная длительная | 24,5 | 25 | 25 | 24 | 24 | 25 | 25 | |
| максимальная в течение одного часа | 27 | 27,5 | 27,5 | 26,4 | 26,4 | 27,5 | 27,5 | |
| Частота вращения коленчатого вала на номинальный мощности, об/мин | 1485 | |||||||
| Время необслуживаемой работы, ч | 24 | 24 | 24 | 200 | 200 | — | — | |
| Степень автоматизации | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 | — | 1 | |
| Масса масла, заливаемого в систему смазки, кг | 16 | 16 | 16 | 25 | 25 | 18 | 21 | |
| Масса воды, заливаемой в замкнутою систему охлаждения, кг | 20 | 20 | 20 | 67 | 67 | 47 | 30 | |
| Масса дизель-генератора «сухого», кг, не более | 1085 | 1285 | 1290 | 1200 | 1200 | 1470 | 1030 | |
| Габаритные размеры, м: | ||||||||
| длина | 1,985 | 2,000 | 1,975 | 2,800 | 2,800 | 2,660 | 2,250 | |
| ширина | 0,740 | 0,870 | 0,870 | 0,780 | 0,780 | 0,835 | 0,780 | |
| высота | 1,260 | 1,370 | 1,300 | 1,230 | 1,230 | 1,285 | 1,340 | |
Технические характеристики 4Ч 10,5/13 | НовоФлот
Технические характеристики 4Ч 10,5/13 | НовоФлот | Санкт-Петербург
| НОВОФЛОТ · СУДОВОЕ СНАБЖЕНИЕ |
| Каталог запасных частей 4Ч 10,5/13 |
| Основные технические данные дизелей 4Ч 10,5/13 |
| Модель | К-962М2 | К-562М2 | К-360М2 | К-364М2А1 К-364М2А2 | К-564М2А1 К-564М2А2 |
| Назначение | Для привода генераторов в судовых условиях | Для привода генераторов в стационарных дизель-электрических агрегатах | |||
| Мощность номинальная, кВт | 29,4 | 29,4 | |||
| Частота вращения, об/мин | 1500 | 1500 | |||
| Среднее эффективное давление, бар | 5,3 | 5,3 | |||
| Средняя скорость поршня, м/с | 6,5 | 6,5 | |||
| Удельный расход, г/кВт-ч: | |||||
| топлива на номинальной мощности | 240 | 238 | |||
| масла на угар | 2,04 | 2,04 | |||
Назначенный ресурс, час. : | |||||
| до первой переборки | 6 000 | 6 000 | |||
| до капитального ремонта | 16 000 | 16 000 | |||
| Габаритные размеры, мм: | |||||
| Длина | 1 393 | 1 285 | 1 450 | 1 323 | 1 370 |
| Ширина | 740 | 740 | 670 | 670 | 892 |
| Высота | 1 157 | 1 208 | 1 242 | 1 152 | 1 157 |
| Масса, кг | 625 | 625 | 540 | 611 | 676 |
| Поперечный и продольный разрезы 4Ч 10,5/13 |
Дизели 4Ч 10,5/13 предназначены для использования в качестве главных судовых двигателей,а также для привода генераторов, насосов, компрессоров и других механизмов. |
интерпретация спектров ЯМР C-13
В таблице группы «R» не обязательно будут простыми алкильными группами. В каждом случае к атому, показанному красным, будет присоединен атом углерода, но вполне могут быть и другие элементы, замещенные в группу «R».
Если заместитель очень близок к рассматриваемому углероду и очень электроотрицательен, это может незначительно повлиять на значения, указанные в таблице.
Например, этанол имеет пик около 60 из-за
CH 2 Группа ОН. Без проблем!
Он также имеет пик из-за группы R
CH 3 . Группа «R» на этот раз — CH 2 OH. Эффект притяжения электронов атомом кислорода немного увеличивает химический сдвиг от показанного в таблице до значения около 18.
Упрощение таблицы
Вы можете встретить упрощение вышеприведенной таблицы, которое полезно в простых случаях просто для выделения основных типов углеродных сред в соединении:
| углеродная среда | химический сдвиг (млн) |
|---|---|
| C-C | 0 — 50 |
| C-O | 50 — 100 |
| C=C | 100 — 150 |
| C=O | 150 — 200 |
Спектр ЯМР С-13 бут-3-ен-2-она
Он также известен как 3-бутен-2-он (среди многих других!)
Вот структура соединения:
Вы можете выбрать все пики в этом соединении, используя приведенную выше упрощенную таблицу.
Пик чуть ниже 200 связан с двойной связью углерод-кислород. Два пика при 137 и 129 связаны с атомами углерода на обоих концах двойной углерод-углеродной связи. А пик под номером 26 — это метильная группа, которая, разумеется, соединена с остальной частью молекулы одинарной углерод-углеродной связью.
Если вы хотите использовать более точную таблицу, вам нужно немного подумать над ней — и, в частности, побеспокоиться о значениях, которые не всегда точно совпадают со значениями в таблице!
Двойная связь углерод-кислород в пике для кетоновой группы имеет несколько более низкое значение, чем показано в таблице для кетона. Между двойными связями углерод-кислород и углерод-углерод в молекуле существует взаимодействие, которое незначительно влияет на значение. Это не то, что нам нужно подробно рассматривать в рамках данной темы.
Вы должны быть готовы найти небольшие несоответствия такого рода в более сложных молекулах, но не беспокойтесь об этом для целей экзамена на этом уровне.
Ваши экзаменаторы должны дать вам значения сдвига, которые точно соответствуют соединению, которое вам дали.
Два пика атомов углерода в двойной углерод-углеродной связи находятся именно там, где они должны быть. Обратите внимание, что они не находятся в одной и той же среде и поэтому не имеют одинаковых значений сдвига. Та, которая ближе к двойной связи углерод-кислород, имеет большее значение.
И метильная группа на конце имеет именно такое значение, которое вы ожидаете от группы, присоединенной к C=O. В таблице указан диапазон от 20 до 50, и это где-то там.
И последнее важное замечание. В молекуле четыре атома углерода и четыре пика, потому что все они находятся в разных средах. Но они не все одинакового роста. В С-13 ЯМР нельзя делать простых выводов по высоте различных пиков.
Спектр ЯМР С-13 для 1-метилэтилпропаноата
1-метилэтилпропаноат также известен как изопропилпропаноат или изопропилпропионат.
Вот структура 1-метилэтилпропаноата:
Два простых пика
В спектре есть два очень простых пика, которые можно легко идентифицировать из второй таблицы выше.
Пик при 174 обусловлен углеродом в двойной связи углерод-кислород. (Глядя на более подробную таблицу, этот пик связан с углеродом в двойной связи углерод-кислород в кислоте или сложном эфире.)
Пик на 67 связан с другим углеродом, одинарно связанным с кислородом. Таким образом, эти два пика обусловлены:
Прежде чем мы перейдем к рассмотрению других пиков, обратите внимание на высоту этих двух пиков, о которых мы говорили. Оба они обусловлены одним атомом углерода в молекуле, но имеют разную высоту. Опять же, вы не можете прочитать какую-либо достоверную информацию непосредственно по высоте пиков в этих спектрах.
Три правых пика
Из упрощенной таблицы все, что вы можете сказать, это то, что они связаны с атомами углерода, присоединенными к другим атомам углерода одинарными связями. Но поскольку пиков три, атомы углерода должны находиться в трех разных средах.
Более подробная таблица более полезна.
Вот опять структура и спектр:
Легче всего разобраться с пиком 28. Если вы посмотрите на таблицу, это вполне может быть углерод, присоединенный к двойной связи углерод-кислород. В таблице указана группа как
CH 3 CO-, но замена одного из атомов водорода простой группой CH 3 не сильно изменит значение сдвига.
Правая вершина также довольно проста. Это левая метильная группа в молекуле. Он присоединен к заведомо сложной группе R (остальной части молекулы). Это нижнее значение, указанное в подробной таблице.
Высокий пик в положении 22 должен быть связан с двумя метильными группами на правом конце молекулы, потому что это все, что осталось. Они объединяются, чтобы дать один пик, потому что они оба находятся в ровно та же среда.
Если вы смотрите на подробную таблицу, вам нужно очень хорошо подумать, на какую из сред вы должны смотреть. Не задумываясь, заманчиво выбрать R 2
CH 2 с пиками в районе 16-25.
Но ты ошибаешься!
Интересующие нас атомы углерода находятся в метильной группе, а не в R-группах. Эти углероды снова находятся в окружающей среде: R
CH 3 . R — это остальная часть молекулы.
В таблице сказано, что они должны иметь пики в диапазоне 10-15, но наш пик немного выше. Это происходит из-за присутствия рядом атома кислорода. Его электроотрицательность оттягивает электроны от метильных групп, и это немного увеличивает химический сдвиг.
Еще раз, не беспокойтесь о расхождениях. На экзамене ваши экзаменаторы должны дать вам значения, которые соответствуют пикам в спектрах.
Помните, что на этом уровне вы делаете только введение в C-13 ЯМР. На экзамене будет не так сложно!
Определение структур по спектрам С-13 ЯМР
До сих пор мы просто пытались увидеть взаимосвязь между атомами углерода в определенных средах в молекуле и создаваемым спектром. У нас есть вся необходимая информация. Теперь давайте немного усложним — но мы будем работать с гораздо более простыми примерами!
В каждом примере попытайтесь решить это самостоятельно, прежде чем читать объяснение.
Пример 1
Как вы можете сказать, просто взглянув на спектр ЯМР C-13 (и не беспокоясь о химических сдвигах), что у вас было: пропанон или пропаналь (при условии, что это были единственные варианты)?
Поскольку это изомеры, каждый из них имеет одинаковое количество атомов углерода, но существует разница между окружением атомов углерода, которая оказывает большое влияние на спектры.
В пропаноне два атома углерода в метильных группах находятся в точно таком же окружении, поэтому они дают только один пик. Это означает, что спектр пропанона будет иметь только 2 пика — один для метильных групп и один для углерода в группе C=O.
Однако в пропанале все атомы углерода находятся в совершенно другом окружении, и спектр будет иметь три пика.
Пример 2
Четыре спирта с молекулярной формулой C 4 H 10 O.
Какой из них дал приведенный ниже спектр ЯМР C-13?
Вы можете сделать это прекрасно, вообще не обращаясь к таблицам химических сдвигов.
В спектре всего три пика — это означает, что существует только три различных окружения для атомов углерода, несмотря на то, что атомов углерода четыре.
В A и B есть четыре совершенно разных окружения. Оба они дадут четыре пика.
В D всего два разных окружения — все метильные группы точно эквивалентны. D даст только два пика.
Остается C . Две метильные группы находятся в точно таком же окружении — точно таким же образом присоединены к остальной части молекулы. Они будут давать только один пик. С двумя другими атомами углерода всего будет три. Алкоголь 9.0019 С .
Пример 3
Это следует из примера 2 и также включает изомер C 4 H 10 O, но не являющийся спиртом. Его спектр ЯМР С-13 приведен ниже. Определите, какова его структура.
Поскольку мы не знаем, на какую структуру мы смотрим, на этот раз было бы неплохо взглянуть на значения сдвига.
Аппроксимации совершенно хорошие, и мы будем работать с этой таблицей:
| углеродная среда | химический сдвиг (млн) |
|---|---|
| C-C | 0 — 50 |
| C-O | 50 — 100 |
| C=C | 100 — 150 |
| C=O | 150 — 200 |
Имеется пик для углерода(ов) в одинарной связи углерод-кислород и один пик для углерода(ов) в одинарной связи углерод-углерод. Это соответствовало бы C-C-O в структуре.
Это не спирт (вам сказано об этом в вопросе), поэтому должен быть еще один углерод справа от кислорода в структуре в последнем абзаце.
Молекулярная формула C 4 H 10 O, и есть только два пика. Единственное решение этой проблемы состоит в том, чтобы иметь две идентичные этильные группы по обе стороны от кислорода.
Соединение представляет собой этоксиэтан (диэтиловый эфир), CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 .
Пример 4
Используя приведенную выше упрощенную таблицу химических сдвигов, определите структуру соединения по следующему спектру ЯМР C-13. Его молекулярная формула C 4 H 6 O 2 .
Давайте разберемся, что у нас есть.
Четыре вершины и четыре атома углерода. Никакие два атома углерода не находятся в абсолютно одинаковой среде.
Пик чуть выше 50 должен быть углеродом, присоединенным к кислороду одинарной связью.
Два пика около 130 должны быть двумя атомами углерода на обоих концах двойной углерод-углеродной связи.
Пик чуть меньше 170 соответствует углероду в двойной связи углерод-кислород.
Чтобы собрать это вместе, нужно поиграть со структурами, пока не придумаешь что-нибудь разумное.
Но вы не можете быть уверены, что получили правильную структуру, используя эту упрощенную таблицу.
В данном конкретном случае спектр был для соединения:
Если вы вернетесь к более точной таблице химических сдвигов вверху страницы, вы получите лучшее подтверждение этому. Относительно низкое значение пика двойной связи углерод-кислород указывает на сложный эфир или кислоту, а не на альдегид или кетон.
Это не может быть кислота, потому что где-то должен быть углерод, присоединенный к кислороду одинарной связью, кроме того, что находится в группе -COOH. Мы уже объяснили этот атом углерода по пику около 170. Если он было кислотой, вы бы уже израсходовали оба атома кислорода в структуре в группе -COOH.
Тем не менее, без этой информации вы могли бы придумать разумные альтернативные структуры. Если бы вы работали с упрощенной таблицей на экзамене, ваши экзаменаторы должны были бы разрешить любые допустимые альтернативы.
Вопросы для проверки вашего понимания Если это первый набор вопросов, который вы задали, пожалуйста, прочтите вводную страницу, прежде чем начать. вопроса по интерпретации C-13 ЯМР ответы |
Вам нужно будет использовать КНОПКУ НАЗАД в браузере, чтобы вернуться сюда позже.Куда бы вы хотели отправиться сейчас?
В меню ЯМР . . .
В меню инструментального анализа. . .
В главное меню . . .
© Jim Clark 2007 (изменено в августе 2014 г.)0001
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 1809
- Джим Кларк
- Школа Труро в Корнуолле
На этой странице вводный обзор того, как вы можете получить полезную информацию из спектра C-13 ЯМР.
Введение
Подробное рассмотрение трех приведенных ниже спектров ЯМР 13 C. Спектр ЯМР 13 C для этанола
Спектры ЯМР на этой странице были получены из графиков, взятых из системы базы данных спектральных данных для органических соединений (SDBS) в Национальном институте материалов и химических исследований в Японии.
Помните, что каждый пик идентифицирует атом углерода в другом окружении внутри молекулы. В этом случае есть два пика, потому что есть две разные среды для атомов углерода. Углерод в CH 9Группа 0008 3 связана с 3 атомами водорода и углеродом. Углерод в группе CH 2 присоединен к 2 атомам водорода, углероду и кислороду. Так какой пик какой?
Возможно, вы помните из вводной страницы, что внешнее магнитное поле, создаваемое ядрами углерода, зависит от электроотрицательности прикрепленных к ним атомов. Следствием этого является то, что химический сдвиг углерода увеличивается, если вы присоединяете к нему атом, подобный кислороду.
Это означает, что пик около 60 (больший химический сдвиг) связан с группой Ch3, поскольку к ней присоединен более электроотрицательный атом.
В принципе, вы должны понимать, что углерод, присоединенный к кислороду, будет иметь больший химический сдвиг. На практике вы всегда работаете с таблицами значений химического сдвига для разных групп (см. ниже).
Что делать, если вам нужно решить это? Электроотрицательный кислород оттягивает электроны от ядра углерода, делая его более уязвимым для любого внешнего магнитного поля. Это означает, что вам потребуется меньшее внешнее магнитное поле, чтобы привести ядро в состояние резонанса, чем если бы оно было прикреплено к менее электроотрицательным вещам. Чем меньше необходимое магнитное поле, тем выше химический сдвиг.
Таблица типичных химических сдвигов в спектрах ЯМР С-13
| углеродное окружение | химический сдвиг (частей на миллион) |
|---|---|
| C=O (в кетонах) | 205 — 220 |
| C=O (в альдегидах) | 190 — 200 |
| C=O (в кислотах и эфирах) | 170 — 185 |
| C в ароматических кольцах | 125 — 150 |
| С=С (в алкенах) | 115 — 140 |
| РЧ3ОН | 50 — 65 |
| РЧ3Cl | 40 — 45 |
| РЧ3Нх3 | 37 — 45 |
| Р3Ч | 25 — 35 |
| Ч4СО- | 20 — 30 |
| Р2Ч3 | 16 — 25 |
| РЧ4 | 10 — 15 |
В таблице группы «R» не обязательно будут простыми алкильными группами.
В каждом случае к атому, показанному красным, будет присоединен атом углерода, но вполне могут быть и другие элементы, замещенные в группу «R».
Если заместитель очень близок к рассматриваемому углероду и очень электроотрицательен, это может незначительно повлиять на значения, указанные в таблице. Например, этанол имеет пик около 60 из-за CH 2 Группа ОН. Без проблем! Он также имеет пик из-за группы RCH 3 . Группа «R» на этот раз — CH 2 OH. Эффект притяжения электронов атомом кислорода немного увеличивает химический сдвиг по сравнению с показанным в таблице до значения около 18. Упрощение таблицы:
| углеродная среда | химический сдвиг (частей на миллион) |
|---|---|
| С-С | 0 — 50 |
| КО | 50 — 100 |
| С=С | 100 — 150 |
| С=О | 150 — 200 |
Это может, конечно, измениться, и другие программы могут хотеть что-то подобное.
Единственный способ узнать это — проверить свою программу и последние вопросы, чтобы увидеть, есть ли у вас таблицы химических сдвигов или нет.
13 С ЯМР-спектр бут-3-ен-2-она. Он также известен как 3-бутен-2-он (среди прочего!)
Вот структура соединения:
Вы можете выбрать все пики в этом соединении, используя приведенную выше упрощенную таблицу. .
- Пик чуть ниже 200 частей на миллион обусловлен двойной связью углерод-кислород. Два пика при 137 м.д. и 129 м.д. обусловлены атомами углерода на обоих концах двойной углерод-углеродной связи. А пик под номером 26 — это метильная группа, которая, разумеется, соединена с остальной частью молекулы одинарной углерод-углеродной связью. Если вы хотите использовать более точную таблицу, вам нужно немного больше подумать об этом — и, в частности, побеспокоиться о значениях, которые не всегда точно совпадают со значениями в таблице!
- Двойная связь углерод-кислород в пике для кетоновой группы имеет несколько более низкое значение, чем показано в таблице для кетона.
Между двойными связями углерод-кислород и углерод-углерод в молекуле существует взаимодействие, которое незначительно влияет на значение. Это не то, что нам нужно подробно рассматривать в рамках данной темы. - Вы должны быть готовы найти небольшие несоответствия такого рода в более сложных молекулах, но не беспокойтесь об этом для целей экзамена на этом уровне. Ваши экзаменаторы должны дать вам значения сдвига, которые точно соответствуют соединению, которое вам дали.
- Два пика атомов углерода в двойной углерод-углеродной связи находятся именно там, где они должны быть. Обратите внимание, что они не находятся в одной и той же среде и поэтому не имеют одинаковых значений сдвига. Та, которая ближе к двойной связи углерод-кислород, имеет большее значение.
- И метильная группа на конце имеет именно такое значение, которое вы ожидаете от группы, присоединенной к C=O. В таблице указан диапазон 20 — 30, и это где то.
Между двойными связями углерод-кислород и углерод-углерод в молекуле существует взаимодействие, которое незначительно влияет на значение. Это не то, что нам нужно подробно рассматривать в рамках данной темы. И последнее важное замечание.
В молекуле четыре атома углерода и четыре пика, потому что все они находятся в разных средах. Но они не все одинакового роста. В C-13 ЯМР вы не может сделать простые выводы из высоты различных пиков.
1-метилэтилпропаноат также известен как изопропилпропаноат или изопропилпропионат.
Вот структура 1-метилэтилпропаноата:
Два простых пика
В спектре есть два очень простых пика, которые можно легко идентифицировать из второй таблицы выше.
- Пик при 174 обусловлен углеродом в двойной связи углерод-кислород. (Глядя на более подробную таблицу, этот пик связан с углеродом в двойной связи углерод-кислород в кислоте или сложном эфире.)
- Пик на 67 связан с другим углеродом, одинарно связанным с кислородом. Таким образом, эти два пика обусловлены:
Если вы посмотрите на более подробную таблицу химических сдвигов, вы обнаружите, что углерод, одинарно связанный с кислородом, имеет диапазон от 50 до 65.
67, конечно, немного выше этого.
Как и прежде, вы должны ожидать эти небольшие различия. Никакая таблица не может учесть все тонкие различия в окружении углерода в молекуле. В разных таблицах будут указаны немного разные диапазоны. На этом уровне вы можете просто игнорировать эту проблему!
Прежде чем мы перейдем к рассмотрению других пиков, обратите внимание на высоту этих двух пиков, о которых мы говорили. Оба они обусловлены одним атомом углерода в молекуле, но имеют разную высоту. Опять же, вы не можете прочитать какую-либо достоверную информацию непосредственно по высоте пиков в этих спектрах.
Три правых пика
Из упрощенной таблицы все, что вы можете сказать, это то, что они связаны с атомами углерода, присоединенными к другим атомам углерода одинарными связями. Но поскольку пиков три, атомы углерода должны находиться в 9-м положении.0610 три разных сред.
Легче всего отсортировать пик под номером 28. Если вы посмотрите на таблицу, это вполне может быть углерод, присоединенный к двойной связи углерод-кислород.
В таблице группа указана как \(\ce{CH_3CO-}\), но замена одного из атомов водорода на простую группу Ch4 не сильно изменит значение сдвига.
Правая вершина также довольно проста. Это левая метильная группа в молекуле. Он присоединен к заведомо сложной группе R (остальной части молекулы). Это нижнее значение, указанное в подробной таблице.
Высокий пик в положении 22 должен быть связан с двумя метильными группами на правом конце молекулы, потому что это все, что осталось. Они объединяются, чтобы дать один пик, потому что они оба находятся в одной и той же среде.
Если вы смотрите на подробную таблицу, вам нужно очень хорошо подумать, на какую из сред вы должны смотреть. Не задумываясь, заманчиво выбрать R 2 Ch3 с пиками в районе 16-25. Но ты ошибаешься! Нас интересуют атомы углерода в метильной группе, а не в R-группах. Эти угли снова находятся в окружающей среде: РЧ4. R — это остальная часть молекулы. В таблице указано, что они должны иметь пики в диапазоне 10-15, но наш пик немного выше.
Это происходит из-за присутствия рядом атома кислорода. Его электроотрицательность оттягивает электроны от метильных групп, и, как мы видели выше, это немного увеличивает химический сдвиг.
Определение структур по спектрам ЯМР C-13
До сих пор мы просто пытались увидеть взаимосвязь между атомами углерода в определенных средах в молекуле и полученным спектром. У нас есть вся необходимая информация. Теперь давайте немного усложним — но мы будем работать с гораздо более простыми примерами! В каждом примере попытайтесь решить это самостоятельно, прежде чем читать объяснение. Как вы могли бы сказать, просто взглянув на спектр ЯМР C-13 (и не беспокоясь о химических сдвигах), был ли у вас пропанон или пропаналь (при условии, что это были единственные варианты)?
Поскольку это изомеры, каждый из них имеет одинаковое количество атомов углерода, но существует разница между окружением атомов углерода, что оказывает большое влияние на спектры.
В пропаноне два атома углерода в метильных группах находятся в точно таком же окружении и поэтому дают только один пик.
Это означает, что спектр пропанона будет иметь только 2 пика — один для метильных групп и один для углерода в группе C=O. Однако в пропанале все атомы углерода находятся в совершенно другом окружении, и спектр будет иметь три пика.
Пример \(\PageIndex{3}\): \(C_4H_{10}O\)
Существует четыре спирта с молекулярной формулой \(C_4H_{10}O\).
Какой из них дал приведенный ниже спектр ЯМР C-13?
Вы можете сделать это прекрасно, вообще не обращаясь к таблицам химических сдвигов.
В спектре всего три пика — это означает, что существует только три различных окружения для атомов углерода, несмотря на то, что атомов углерода четыре.
В A и B есть четыре совершенно разных окружения. Оба они дадут четыре пика.
В D всего два разных окружения — все метильные группы точно эквивалентны. D даст только два пика.
Остается C. Две метильные группы находятся в точно таком же окружении — присоединены к остальной части молекулы точно таким же образом.
Они будут давать только один пик. С двумя другими атомами углерода всего будет три. Алкоголь C.
Пример \(\PageIndex{4}\):
Это следует из примера \(\PageIndex{3}\) и также включает изомер \(C_4H_{10}O\), но не алкоголь. Его спектр ЯМР С-13 приведен ниже. Определите, какова его структура.
Поскольку мы не знаем, какую структуру мы рассматриваем, на этот раз было бы неплохо взглянуть на значения сдвига. Приближения совершенно хорошие, и мы будем работать с этой таблицей:
| углеродная среда | химический сдвиг (частей на миллион) |
|---|---|
| С-С | 0 — 50 |
| КО | 50 — 100 |
| С=С | 100 — 150 |
| С=О | 150 — 200 |
Имеется пик для углерода(ов) в одинарной связи углерод-кислород и один пик для углерода(ов) в одинарной связи углерод-углерод.
Это соответствовало бы C-C-O в структуре.
Это не спирт (вам сказано об этом в вопросе), поэтому должен быть еще один углерод справа от кислорода в структуре в последнем абзаце. Молекулярная формула C 4 H 10 O, и есть только два пика. Единственное решение этой проблемы состоит в том, чтобы иметь две идентичные этильные группы по обе стороны от кислорода. Соединение представляет собой этоксиэтан (диэтиловый эфир), CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 .
Пример \(\PageIndex{5}\)
Используя приведенную выше упрощенную таблицу химических сдвигов, определите структуру соединения по следующему спектру ЯМР C-13. Его молекулярная формула \(C_4H_6O_2\).
Давайте разберемся, что у нас есть.
- Четыре вершины и четыре атома углерода. Никакие два атома углерода не находятся в абсолютно одинаковой среде.
- Пик чуть выше 50 должен быть углеродом, присоединенным к кислороду одинарной связью.
- Два пика около 130 должны быть двумя атомами углерода на обоих концах двойной углерод-углеродной связи.
- Пик чуть меньше 170 соответствует углероду в двойной связи углерод-кислород.
Чтобы собрать это вместе, нужно поиграть со структурами, пока не придумаешь что-нибудь разумное. Но вы не можете быть уверены, что получили правильную структуру, используя эту упрощенную таблицу. В этом конкретном случае спектр был для соединения:
Если вы вернетесь к более точной таблице химических сдвигов вверху страницы, вы получите лучшее подтверждение этому. Относительно низкое значение пика двойной связи углерод-кислород указывает на сложный эфир или кислоту, а не на альдегид или кетон.
Это не может быть кислота, потому что где-то должен быть углерод, присоединенный к кислороду одинарной связью, кроме того, что находится в группе -COOH. Мы уже учли этот атом углерода из пика около 170. Если бы это была кислота, вы бы уже израсходовали оба атома кислорода в структуре в группе -COOH.