Глава очередная,

[andresol]

в которой Энн выделяет неизвестный продукт, мы не можем установить его структуру, а в итоге загадка разрешается

На прошлой неделе у нас произошла поучительная история. Постдокша Энн, работающая по тому же проекту, что и я, выделила неизвестный продукт. Реакция была весьма запутанная, и я пока не хотел бы раскрывать все детали, но начиналось все с двух молекул гекс-3-ина, которые после гидроборирования висели двумя виниловыми остатками на атоме бора, и последующего окисления пероксидом водорода в щелочной среде. Реакция по ¹¹B NMR шла медленно. Ожидаемый гексан-3-он Энн так и не выделила, но зато после колонки она получила около 10 мг какого-то нового соединения, содержащего в углеродном спектре 12 сигналов. Протонник выглядел чистым, и нельзя сразу сказать, чтобы выглядел загадочным: большинство сигналов друг с другом не перекрывались. Тем не менее было решительно невозможно сказать, что это такое и как оно получилось из гекс-3-ина.

Энн, конечно, у нас постдок, то есть по званию самая старшая, но в расшифровку спектра были подключены Шенченг, Эверетт и, наконец, я, то есть вся компания, занимающаяся карбен-боранами.

Из 12 углеродных сигналов было заключено, что гекс-3-ин непостижимым образом димеризовался. Причем четыре сигнала резонировали в слабом поле (>120 м.д.). Протонник (а Энн сняла еще и ¹H-¹H COSY) позволял вычленить следующие структурные фрагменты: две разных этильных группы СH₃CH₂–; –CH₂–CH(–CH₂–)–CH₂O–, возможно перекрывающуюся с этилами + протоны в CH2O были диастереотопными; всего было четыре метиленовых CH₂ группы в районе 1.2–1.6 м.д., то есть не рядом с двойной связью; и наконец, два протона в неожиданно слабом поле при 7.5–8 м.д., расщепляющие друг друга в странные мультиплеты (выглядело как типичный спектр второго порядка), но не имеющие согласно COSY прямых взаимодействий с другими протонами молекулы. Энн предположила фрагмент R₂C=CH–CH=CR₂. Несимметрично 2,5-замещенный фуран? Не похоже по хим. сдвигам. И вообще, почему не просто два дублета? Для ароматического кольца, как мне казалось, было маловато и слабопольных протонов, и слабопольных углеродов, да и как оно вообще могло тут образоваться?

В общем, все данные были как на ладони, но никак не хотели складываться в общую картину. Я попытался подойти к проблеме с противоположной стороны, почертить механизмы окислительного сочетания или какой-нибудь альдольной конденсации двух шестиуглеродных фрагментов. Разрушить симметрию было достаточно просто, но куда упрятать два метила CH₃ из четырех имеющихся и как ввести столь бурное разветвление в цепь?

В итоге, подумав над структурой минут двадцать, я посоветовал Энн накапливать данные: ИК, масс-спектр, снять HMBC и вообще протонник на 700 MHz, чтобы все сигналы разошлись, а потом (Энн обмолвилась, что вещество показывает тенденцию к кристаллизации) можно все добить рентгеном, а сейчас ломать голову рано, раз первоначальный штурм ничего однозначного не принес. Под конец я успокоил Энн, что хотя у нас нет возможности посмотреть ответ в конце книжки, данная история может иметь не более трех вероятных исходов: 1) результат окажется невоспроизводимым, а потому не таким интересным, и мы так никогда и не установим структуру; 2) мы установим структуру, и она окажется настолько простой и очевидной, что нам станет стыдно; 3) мы установим структуру, и она окажется настолько сложной и неожиданной, что нам останется только развести руками и, возможно, написать статью.

– Эх, – согласилась с моим анализом Энн. – Жаль, что сегодня нет профессора Каррана.

Я отнесся к этому замечанию скептически, так как вряд ли Карран станет сидеть и двадцать минут разбирать спектр непонятно чего, пока не будут накоплены все аналитические данные. Но надо вам сказать, что профессор в тот день действительно куда-то пропал. Обычно он по средам всегда на месте, так как в 10 утра у него класс, но в ту среду проводился третий промежуточный экзамен, а стало быть Карран мог повесить организацию и проверку экзамена на аспирантов-помощников и временно исчезнуть в неизвестном направлении. Он даже не пришел на встречу группы, где постдок Мантош доложил свои PhD исследования по кукурбитуриловым аддуктам.

Так вот возможности пойти и спросить начальство у Энн в среду не было, и вместо этого она сняла ИК спектр. Тот явственно показал отсутствие спиртового гидроксила OH и присутствие карбонила C=O при 1729 см^-1. Сложного эфира? Для такого карбонила у нас нашелся бы сигнал в углероднике при, кажется, 167 м.д. Но что делать с оставшимися тремя слабопольными сигналами? Из них уже не сложишь две несимметричные двойные связи. Но к этому моменту я для себя решил, что уже достаточно думал над этим формально не моим соединением и что пока все равно ничего не ясно.

Вечером следующего дня нашу карбен-борановую команду поджидала встреча с Карраном, который откуда-то благополучно вернулся и вновь заседал в своем кабинете. Незадолго до назначенного часа Энн сообщила мне, что они с Эвереттом получили масс-спектр. У нас с прошлого лета на факультете стоит LC-MS инструмент, который позволяет аспирантам и постдокам самим добывать масс-спектры низкого разрешения без помощи профессиональных масс-спектрометристов, которые теперь сосредоточились на HRMS. Так вот масс-спектр того продукта показал «удвоенную» массу, то есть формула неизвестного соединения выходила C₂₄H₃₈O₄. Я, между прочим, накануне мимоходом высказывал мысль, что это может быть нечто симметричное, образовавшиеся из четырех молекул гексина, но развивать мысль не стал, так как ситуация казалась маловероятной.

Наконец, наступил час research meeting’а. Мы по очереди докладывали накопленные за неделю результаты, а Карран по обыкновению раздавал дальнейшие инструкции и советы. Дошла очередь и до Энн. Она начала с описания реакции, процесса выделения и так далее. Но стоило ей положить перед Карраном протонник неожиданного продукта, еще не раскрывая всех наших предположений, как профессор, ни на секунду не задумываясь, нарисовал формулу и заявил:
– Спектр диоктил фталата. Он используется в tygon’овых шлангах для придания им гибкости.

На наши изумленные возгласы он добавил:
– Не подумайте, что я настолько умный, что сразу структуру установил. Этот диоктил фталат кто-нибудь обязательно раз в два-три года выделяет. Так что его спектр я вижу раз в десятый и опознаю безошибочно.

Вопрос был снят с повестки дня. Сработало мое предположение за номером 2. Конечно, в тот момент пришла пора удивляться, почему никто из нас не дошел до этой структуры. Ну, во-первых, у нас не было такого опыта, как у профессора Каррана. Я лично никогда этого фталата не выделял, но теперь, похоже, на всю жизнь его спектр запомнил. Во-вторых, уж очень сильна была логическая связь между двенадцатью углеродами в исходном соединении и двенадцатью углеродными сигналами в «продукте». Тем более, что наличие внушительной алифатической части казалось разумным. В-третьих, все же масс-спектр подоспел тогда, когда у меня уже пропало первоначальное желание разбираться, что же это такое, и мои мысли были крепко забиты ложными построениями.

Как бы то ни было, мораль у случившийся истории далеко не одна. У меня вот тоже в запасниках оказалось соединение, структуру которого не смог установить даже Карран. Над ним мы еще поработаем. А у Энн, кроме описанного конфуза, оказался другой обнадеживающий результат, который рано или поздно приведет к статье.

Comments

[whiskymaker.blogspot.com (from livejournal.com)]

Я так и подумал, что это пластификатор)

[andresol.livejournal.com]

Я теперь тоже буду такую возможность рассматривать. Но остается вопрос, как он туда попал в таких заметных количествах. Пятно по УФ было очень яркое - грех не выделить.

[d-s-p.livejournal.com]

Хорошая история. У меня была похожая, когда лиганд из катализатора забрался в молекулу продукта. А вообще у нас есть парень, который разгадывает почти все соединения по единственному протоннику :)

[andresol.livejournal.com]

Да, надо все держать в голове: лиганды, реагенты, растворители. Я даже рассматривал возможность включения хлора или азота, так как реакционная смесь промывалась раствором NH4Cl. А вот о пластификаторах не подумал.

А вообще, я бы не отказался, если бы компьютер мог разгадывать структуры соединений (хотя бы создавал список распознанных фрагментов) по протонникам и вообще из спектров ЯМР. В масс-спектрах такое есть, что инструмент предлагает похожие соединения из базы.

[velta-1.livejournal.com]

В масс-спектрах такое есть, что инструмент предлагает похожие соединения из базы.==

Извините, только сейчас по цепочке на вас вырулила.

Вы, наверное, знакомы с историей про курящую свинью? Когда дошло до масс - как-то она сразу вспомнилась.

Некая дама снимала масс, и к нужним пикам постоянно примешивались 2 контаминанта (не кератин, на что было проверено сразу). При прогоне по базе инструмент сообщил, что один контаминант - это белок из pig, а второй - из tobacco.
Да, - изрек спектрометрист: "похоже, что эксперимент ставила курящая свинья..."
(Что очень задело даму, ибо она действительно покуривала. Вот только свиньи и не хватало.)

[andresol.livejournal.com]

Нет, истории про курящую свинью я раньше не слышал. Но масс-спектрометры известны выведением свиней на чистую воду. Когда наш факультет покупал новый LC-MS, представитель "Шимадзу" рассказала поучительную историю о том, как у них в testing facility некая свинья съела что-то жирное и замусолила пальцами все, что только можно, и соответствующие сигналы удалось прогнать с хроматограмм только через несколько недель.

[ph-below-7.livejournal.com]

Ещё можно было попробовать сделать то же самое с октином или децином. ;)

Я один раз выделил циклооктандиол из реакции с 9-BBN, правда сам догадался.

[andresol.livejournal.com]

Одним из моих предложений было повторить реакцию с другим алкином и посмотреть, воспроизводится или нет. К счастью, быстро разобрались без дополнительных экспериментов.

[arby3ik.livejournal.com]

У меня тоже был опыт выделения диоктилфталата, правда профессор сразу по протоннику его опознал и гаданий не было. К тому же типу случайных неизветсных веществ можно отнести производные силиконовой смазки, случайно попавшей в реакцию.

[andresol.livejournal.com]

Хорошо, что знающий профессор попался. Смазка обычно отдельно не выделяется, а вылезает в спектрах "чистых" продуктов, за что я ее крайне не люблю и стараюсь поменьше использовать.

[sash-2003.livejournal.com]

У нас в Аризоне спектры подобных бяк висели на вытяжках "во избежание". Помогало :)

[andresol.livejournal.com]

А какие еще бяки бывают, кроме растворителей, смазки, ингибиторов радикалов и пластификаторов?

[chemma-volkova.livejournal.com]

Как здорово, что можно столько физ-хим исследований за несколько дней провести!
А у нас ИК два раза в неделю, чтобы сделать COSY надо вообще отдельно с оператором договариваться и не один день ждать, за масс-спектром ехать в другое место...

Успехов в работе всей вашей группе!

[andresol.livejournal.com]

ИК - вообще не проблема, так как теперь факультетский прибор стоит в соседней от меня комнате. Приходи и снимай в свое удовольствие. Больше 5 минут на спектр не надо. А доступность ЯМР для рядовых пользователей - чуть ли самое бросающееся в глаза преимущество западных университетов над российскими.