Tổng Quan về Các Đồng Phân Hóa Học

Tổng quan về Các Đồng Phân Hóa Học. (hiếm) (công thức đươc vẽ bằng chemoffice) Đồng phân là những hợp chất hữu cơ có cùng công thức phân tử nhưng khác nhau về cấu trúc, do đó tính chất vật lí và hóa học, sinh học khác nhau. Đồng phân : cấu tạo, lập thể. Trong đó đồng phân lập thể gồm: cấu dạng , cấu hình (đồng phân hình học, quang học)...

Tổng quan Đồng Phân Đồng phân hợp chất hữu có công thức phân tử khác cấu trúc, tính chất vật lí hóa học, sinh học khác Đồng phân Đồng phân cấu tạo (phẳng) Đồng phân lập thể Đồng phân cấu dạng (quay) Đồng phân cấu hình Đồng phân hình học Đồng phân quang học Đồng phân phẳng Nếu chất đồng phân khác cấu trúc phẳng gọi đồng phân phẳng Loại đồng phân thường gặp dạng sau: - Đồng phân mạch cacbon, nghĩa khác cách xếp mạch cacbon Ancol n-butylic - ancol isobutylic Đồng phân vị trí nhóm chức Các hợp chất có nhóm chức khác phân bố vị trí nhóm chức 2- butanol - 1- butanol Đồng phân nhóm chức CH3CH2CH2-OH Chức ancol - chức ete Đồng cách chia đoạn mạch nhóm chức Acetat n-propyl butylrat metyl Đồng phân không gian hay đồng phân lập thể: Những hợp chất hữu có công thức phân tử có tính chất khác khau phân bố nhóm không gian khác gọi đồng phân không gian (lập thể) Những đồng phân có xếp khác không gian gọi đồng phân cấu hình a Đồng phân hình học: Sự phân bố khác mặt phẳng (π hay mặt phẳng vòng) xuất hiên phân tử có phận cứng nhắc cản trở quay tự nguyên tử, nguyên tử liên kết nguyên tử phận cứng nhắc phải khác gọi đồng phân hình học Nếu hai nhóm giống hay gần giống phía mặt phẳng gọi đồng phân cis, khác phía đồng phân trans Cis- 2-buten trans- 2-buten Cis- dicopropan trans- diclopropan Trong trường hợp không dùng danh pháp cis-trans dùng danh pháp chung Z- E (dựa vào tính cấp nguyên tố) (Z)- 2-brom-1-nitropropen (E) – 2-brom- 1-nitropropen So sánh tính chất đồng phân hình học (cis-trans): + Khoảng cách hai nhóm : cis < trans + Moment lưỡng cực : cis > trans, nhóm có tính chất điện tử ngược cis < trans + Nhiệt độ nóng chảy: cis < trans (mối liên hệ không chặt chẽ) b Đồng phân cấu dạng (quay) : Đồng phân cấu dạng đồng phân có nhóm quay xung quanh liên kết C – C so với nhóm khác Các đồng phân khác lượng phân tử,thường không bền, tồn riêng biệt nhiệt độ thấp – 230 độ C, phân tử tồn dạng hỗn hợp đồng phân quay, tách thành đồng phân riêng rẽ Đồng phân cấu dạng dạng khác không gian một cấu hình Trong ý tới đồng phân có lượng cao gọi đồng phân che khuất đồng phân có lượng thấp gọi đồng phân xen kẽ (gauche, anti hay trans) Xen kẽ (gauche) che khuất Độ bền cấu dạng phụ thuộc vào tương tác nhóm thế, dạng xen kẽ bền dạng che khuất Hợp chất vòng no 3, cạnh đồng phân cấu dạng liên kết trục a (axial) liên kết biên e( equatorial) c Đồng phân quang học: Những hợp chất có cấu trúc tính chất vật lí hóa học giống khác khả quay mặt phẳng ánh sáng phân cực hoạt tính sinh học gọi đồng phân quang học Ánh sáng dao động trường điện từ Ánh sáng phân cực dao động mặt phẳng định (phân cực) Ánh sáng phân cực qua số hợp chất hữu làm mặt phẳng phân cực quay góc  chất hoạt động quang hoạt Một trung tâm cacbon liên kết với bốn nhóm khác gọi C bất đói xứng trung tâm không tùng ảnh vật gương (chiral) Hai đồng phân làm quay mặt phẳng phân cực quay ngược chiều gọi đối quang Các trường hợp xuất đồng phân quang học: + Khác đồng phân cấu tạo + Các nhóm khác đồng vị + Đồng phân quang học không chứa C bất đối Đồng phân allene Đồng phân cản quay Các hệ danh pháp sử dụng cho đồng phân quang học: D – L, R – S áp dụng cho công thức chiều Newman Fisher Đối với hệ chứa nhiều C bất đối xứng (2R,3R)- (2S,3S)Erythro-aldotetrose (2R,3S)- (2S,3R)- threo-aldotetrose Hệ có C bất đối tương đương Trong đồng phân meso độ quay cực C bất đối triệt tiêu không tính quang hoạt (2R,3R)- tactric acid (2S,3S)- tactric acid meso-tatric acid Sự hình thành hai sản phẩm đối quang gọi racemic hóa Sự racemic mọt phần hay hoàn toàn Khi trộn lượng hai ngịch quang ta thu racemic hay gọi racemat Tính chất vật lí racemat không giống tính chất đối quang tinh khiết Racemat kết tinh đường thông thường Phần II So sánh GC với GC-GC GC-GC phương pháp sắc ký khí đa chiều kỹ thuật phụ trợ mạnh mẽ bao gồm kỹ thuật sắc ký nhằm tách mẫu sở sử dụng phối hợp cột tách (mắc nối tiếp) với dung lượng độ chọn lọc khác Dù tối ưu hóa pp sắc kí đơn chiều (một cột tách kép mắc song song) không đạt kết áp dụng phương pháp sắc kí đa chiều Một số kỹ thuật thường sử dụng : kỹ thuật thổi ngược (backflushing), kỹ thuật bẫy lạnh để làm giàu mẫu (coldtrapping for sample enrichment), kỹ thuật tắt (by-passing), kỹ thuật cắt trung tâm (heart-cutting),… *Về cấu tạo: GCxGC có cấu tạo phức tạp GC thông thường, tùy thuộc vào kỹ thuật áp dụng mà có cấu tạo khác - Cơ thiết bị sử dụng cho GC thông thường chuyển sang cho GCxGC cải tạo thêm gồm hai cột tách với pha tĩnh khác nhau, sử dụng khóa chuyển nhiều chiều, phải lắp thêm lò phụ máy điều nhiệt phụ,v.v… - Cột thứ có chiều dài đường kính,bề dày tương tự cột tách GC thông thường, pha tĩnh thường polydimetylsiloxane methyl/phenyl siloxane Cột thứ hai có kích thước nhỏ với pha tĩnh khác - Detector phần lớn thực FID số nghiên cứu sử dụng µ-ECD, AED SCD - Trung tâm hệ thống GCxGC hệ thống modulator (điều biến), nhìn chung thiết kế có hai loại : điều biến nhiệt hai dạng nóng (tăng nhiệt) lạnh (giảm nhiệt)- thường áp dụng điều biến vale (khóa chuyển) Một số kỹ thuật sắc kí áp dụng vào GCxGC + Kỹ thuật bẫy lạnh để làm giàu mẫu (cold trapping), dung phổ biến để tách vết khí mẫu nước,kk… + Kỹ thuật tuần hoàn nhằm kéo dài cột tách không cần phải thổi ngược, có khóa chuyển sáu chiều + Kỹ thuật cắt trung tâm (heart-cutting), tối thiểu ba cột tách cột gọi cột trung tâm *Về nguyên lí hoạt động: Tùy vào kỹ thuật áp dụng mà có nguyên lí riêng nhìn chung GCxGC có đặc điểm sau: - Các cấu tử cần quan tâm tách cột thứ sau tách chi tiết cột thứ hai Giữa hai cột có khóa chuyển Khi cấu tử cần quan tâm rời khỏi cột thứ để vào cột thứ hai bắt đầu xoay khóa thay đổi đường khí mang hệ thống sắc kí cho cấu tử cần quan tâm tiếp tục vào tách cột thứ hai vào dectector - Injector kỹ thuật tiêm mẫu nguyên tắc áp dụng cho GCxGC - Peak rửa giải GCxGC hẹp (150-40 ms) - Không phải chạy đẳng nhiệt mà theo chương trình nhiệt độ cho cột thích hợp cột tách *Ưu nhược điểm: Ưu điểm: - Một nhóm cấu tử cần quan tâm thực hỗn hợp ban đầu tách tối ưu Tiết kiệm thời gian phân tách, không cần phải chờ đợi đến tất cấu tử rữa giải khỏi cột hoàn toàn - Hiệu suất phân tách cao, có nhiều kỹ thuật sắc kí áp dụng vào GCxGC đem đến hiệu tối ưu - Số lượng chất phân tách lớn mẫu phức tạp Nhược điểm: - So với GC thông thường GCxGC cấu tạo thiết bị phức tạp hơn, cần trình độ chuyên môn cao để vận hành - Chi phí cao *Phạm vi ứng dụng - GCxGC áp dung trường hợp mẫu hỗn hợp phức tạp có chứa nhiều cấu tử với khác biệt lớn nồng độ, độ bay phân cực - GCxGC ứng dụng nhiều lĩnh vực khả phân tách mạnh so với GC thông thường Một số lĩnh vực ứng dụng : thực phẩm, nước hoa, sức khỏe, khoa học pháp y…Đặc biệt bật thú vị với ứng dụng sau: + Phân tích dầu khí dung môi thơm, dầu hỏa , dầu thô…hàng ngàn hợp chất + Phân tích môi trường GCxGC có sức mạnh hẳng GC thông thường + Phân tích chất dễ bay trông không khí, số tới sử dụng GCxGC nồng độ thấp phức tạp mẫu + Tách hỗn hợp phức tạp hc Clo PCBs,PCDD,PCDF… lĩnh cực phân tích môi trường mà thách thức nhiều năm… Và nhiều ứng dụng mãnh mẽ khác GCxGC [...]... tử với sự khác biệt rất lớn về nồng độ, độ bay hơi hoặc phân cực - GCxGC được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực vì khả năng phân tách rất mạnh của mình so với GC thông thường Một số lĩnh vực ứng dụng : thực phẩm, nước hoa, sức khỏe, khoa học pháp y…Đặc biệt nổi bật và thú vị với những ứng dụng sau: + Phân tích về dầu khí như dung môi thơm, dầu hỏa , dầu thô…hàng ngàn hợp chất + Phân tích môi trường GCxGC...- Một nhóm các cấu tử cần quan tâm thực sự của hỗn hợp ban đầu được tách tối ưu Tiết kiệm được thời gian phân tách, không cần phải chờ đợi đến khi tất cả các cấu tử được rữa giải khỏi cột hoàn toàn - Hiệu suất phân tách cao, có nhiều kỹ thuật sắc kí áp dụng vào GCxGC đem đến hiệu quả tối ưu - Số lượng chất phân tách rất lớn mặc dù mẫu phức tạp Nhược điểm: -... , dầu thô…hàng ngàn hợp chất + Phân tích môi trường GCxGC có sức mạnh hơn hẳng GC thông thường + Phân tích các chất dễ bay hơi trông không khí, một số không được biết tới cho đến khi sử dụng GCxGC vì nồng độ thấp và phức tạp của mẫu + Tách hỗn hợp phức tạp của các hc Clo như PCBs,PCDD,PCDF… một lĩnh cực phân tích môi trường mà đã thách thức nhiều năm… Và còn nhiều ứng dụng mãnh mẽ khác của GCxGC