Вопрос 62 Методы абсорбционной спектроскопии. Электронные спектры. Хромато-масс спектроскопия, использование в химико-токсикологическом анализе.

Методы абсорбционной спектроскопии – спектроскопический метод, при использовании которого измеряют поглощение излучения при прохождении через образец в зависимости от частоты или длины волны.

Спектральные области поглощения:

Область спектра	Ультрафиолетовая область	Видимая Область	Инфракрасная область
			ближняя	средняя	дальняя
Длина волны, нм	185-380 нм	380-750 нм	750-2500 нм	2500-25 000 нм	—
Волновое число, см-1	—	—	13300 – 4000	4000 – 400	400-10
Тип поглощения	Электронное		Вращательное, колебательное, деформационное		Молекулярное вращение

1. Инфракрасная спектроскопия: область электромагнитного спектра, которая охватывает интервал «4000-250 см». Совокупность всех полос поглощения, образующая ИК-спектр данного соединения, однозначно определяет его индивидуальность, используется для определения подлинности лекарственного (токсического) вещества и подтверждает его нахождение в извлечениях из объектов химико-токсикологического анализа.

При оценке полученных спектров извлечений из объектов важно знать, какие групповые частоты связаны с наличием в молекуле исследуемого соединения определенных функциональных групп. Такие частоты называются характеристическими.

Также возможно параллельно анализировать стандартный образец. Совпадение полос поглощения в обоих спектрах свидетельствует об идентичности веществ. Если отсутствует стандартный образец, то пользуются сборниками спектров (атласами), в которых приводятся спектры веществ и точные условия приготовления пробы для анализа.

2. Спектрофотометрия в УФ-области спектра – метод анализа, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения, обусловленного электронными переходами: σ-σ*, η-σ*, π-π*, η-π* (переходы перечислены в порядке уменьшения энергии, необходимой для их осуществления)

Различные электронные переходы в молекулах веществ требуют неодинаковой энергии, а поэтому полосы поглощения располагаются при разных длинах волн.

Наибольшей энергии требует σ-σ* переход. Он связан с возбуждением внутренних электронов и соответствует поглощению в дальней УФ-области

Эти переходы не регистрируются в рабочем диапазоне спектрофотометра.

Полосы, соответствующие переходам η-π* и π-π*, характерны для гетероциклических соединений с сопряженными связями, проявляются в области ~ 250-300 нм и имеют большую интенсивность. К этой группе можно отнести соединения, содержащие бензольное кольцо.

Использование УФ-спектрофотометрии в химико-токс. анализе осложняется присутствием в извлечении примесей эндогенных соединений, что особенно проявляется при анализе трупного материала, подвергшегося гнилостным изменениям.

Эндогенные соединения создают так называемое «фоновое поглощение», искажают характер спектра поглощения исследуемого соединения.

Для устранения влияния фонового поглощения в различных методиках используют индивидуальные способы очистки, как на первом этапе изолирования (при настаивании объекта с полярным растворителем), так и на втором этапе (после экстракции токсических веществ органическим растворителем из водной фазы).

3. Масс-спектроскопия, масс-спектральный анализ – метод анализа веществ путем определения массы (чаще отношения массы к заряду m/z) и относительного количества ионов, получаемых при ионизации исследуемых веществ

С помощью этого метода можно:

• Измерить точную молекулярную массу органического соединения

• Рассчитать элементный состав

• Установить химическое и пространственное строение

• Изотопный состав

• Провести качественный и количественный анализ сложной смеси

При ионизации орг. молекулы образуется ион, в котором далее происходят процессы гетеро- и гемолитического разрыва связей с образованием осколочных ионов, которые также подвергаются дальнейшему распаду.

Совокупность всех направлений распада составляет характерную для каждого орг. соединения схему фрагментации. Если масс-спектр прост, схема фрагментации сводится к одному пути распада.

Полученный масс-спектр сравнивают со спектром из каталога. Это быстрый, простой способ структурного анализа и идентификации веществ.

В настоящее время используется сочетание хроматографического и масс- спектрометрического методов. Этот метод получил название хроматомасс-спектрометрии. С помощью хроматографии происходит разделение смеси на отдельные компоненты c помощью масс-спектрометрии проводят обнаружение и количественное определение разделенных веществ смеси.

Хроматомасс-спектрометры выпускаются в двух вариантах – в комбинации с газовым или газожидкостным хроматографом (соответственно ГХ или ГЖХ) для анализа веществ, находящихся в газовой фазе или в комбинации с высокоэффективным жидкостным хроматографом для анализа труднолетучих, полярных и термолабильных веществ.

Если в лаборатории имеется только комплект ГХ–масс-спектрометр, то при анализе малолетучих (барбитураты и др.), полярных соединений и их метаболитов (опиаты и др.) для использования метода необходима дериватизация исследуемых веществ (превращение их в хим. соединение с похожей хим. стр-рой)

Дериватизация позволяет исключить потери веществ из-за низкой летучести или сильной полярности. При анализе полярных соединений за счет дериватизации вещества превращаются в менее полярные и более летучие.

Для дериватизации используют реакции различных типов, в основном это:

• Ацетилирование: R-O-H → R-O-CO-CH3;

• Ацилирование: R-OH → R-O-CO-C2F5;

• Силилирование: R-OH → R—О—Si(CH3)3.