Решение задачи: Определение структуры углеводорода C8H14 по УФ-спектру

Задача №3 Дано: Формула углеводорода: \( C_8H_{14} \) Параметры УФ-спектра: \( \lambda_{max} = 243 \) нм, \( \lg \varepsilon = 4,4 \) Решение: 1. Определим степень ненасыщенности (число двойных связей или циклов) для соединения \( C_8H_{14} \). Для предельного углеводорода (алкана) с 8 атомами углерода число водородов должно быть \( 2n + 2 = 2 \cdot 8 + 2 = 18 \). Недостаток водорода составляет \( 18 - 14 = 4 \) атома, что соответствует 2 единицам ненасыщенности (две двойные связи, одна тройная связь или комбинации с циклами). 2. Анализ УФ-спектра. Поглощение в области \( 243 \) нм с высокой интенсивностью (\( \lg \varepsilon = 4,4 \), что означает \( \varepsilon \approx 25000 \)) характерно для сопряженных диенов. Для определения структуры сопряженного диена воспользуемся правилами Вудворда-Физера. Базовое значение для гетероаннулярного (в разных циклах) или ациклического диена составляет \( 214 \) нм. Базовое значение для гомоаннулярного (в одном цикле) диена составляет \( 253 \) нм. Так как наше значение \( 243 \) нм находится между ними, проверим структуру сопряженного диена с заместителями. 3. Рассмотрим структуру 1,1'-бициклогексенил (или аналогичные системы). Однако формула \( C_8H_{14} \) указывает на наличие 8 атомов углерода. Наиболее вероятная структура — это 1,2-диметилциклогексен или сопряженный диен в кольце. Проверим структуру: 1-винилциклогексен-1. База (диеновая система в кольце): \( 217 \) нм Экзоциклическая двойная связь: \( +5 \) нм Заместители при двойной связи (алкильные группы или части кольца): \( 3 \times 5 = 15 \) нм Итого: \( 217 + 5 + 15 = 237 \) нм (близко к 243). Более точное совпадение дает структура 2,3-диметил-1,3-циклогексадиена или аналогичного сопряженного диена с алкильными группами. Для системы 1,3-бутадиена с четырьмя алкильными заместителями: База: \( 214 \) нм 4 алкильных заместителя: \( 4 \times 5 = 20 \) нм Итого: \( 234 \) нм. Однако, значение \( 243 \) нм и формула \( C_8H_{14} \) (которая соответствует двум кольцам или кольцу и двойной связи) лучше всего описывают 1,1'-бициклобутенил или, что более вероятно для учебных задач, 1-винилциклогексен с дополнительными смещениями. Наиболее подходящим строением, отвечающим \( \lambda = 243 \) нм, является 1,2-диметиленциклогексан (экзо-диен): База (диеновая система): \( 214 \) нм Две экзоциклические двойные связи: \( 2 \times 5 = 10 \) нм Два алкильных заместителя (кольцо): \( 2 \times 5 = 10 \) нм Итого: \( 214 + 10 + 10 = 234 \) нм. С учетом погрешностей и влияния растворителя, искомое вещество — сопряженный диен. Учитывая \( C_8H_{14} \), это может быть 2,3-диэтил-1,3-бутадиен или 1,2-диметиленциклогексан. Но наиболее часто в задачах с \( \lambda = 243 \) нм подразумевается структура типа 4-метилпента-1,3-диена с дополнительными группами, но здесь жестко 8 углеродов. Ответ: Углеводород \( C_8H_{14} \) представляет собой сопряженный диен. Наиболее вероятная структура — 1,2-диметиленциклогексан или 1-винил-2-метилциклопентен.