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结构研究Propylamide通过傅立叶变换红外光谱法使用化学计量学的应用程序

*通信:

Zeyede Aregahegn埃塞俄比亚的农业研究所的研究,2003年邮政信箱,亚的斯亚贝巴,埃塞俄比亚,电话:+ 251973123790;电子邮件:zeyedearegahegn@gmail.com

文摘

溶剂效应和样品浓度影响的结构性变化propylamide调查了傅立叶变换红外光谱测量使用主成分分析。吸收峰观察到更高频率和强度比苯当使用氯仿和二氯甲烷。研究表明propylamide浓度在苯形成高度的协会。转移的构成从苯,氯仿和二氯甲烷溶剂,来自协会的分子强度降低自协会更青睐的非极性溶剂。光谱的propylamide苯和二氯甲烷的混合物的增量乐队以及电荷强度效应(蓝移)是观察在增加介质的极性(电荷效应)。

关键字

Propylamide;溶剂效应;傅立叶变换红外光谱法;化学计量学;主成分分析

介绍

酰胺的功能是一种常见的功能小分子或复杂的合成或自然现有的在生活中无处不在(1]。酰胺的反应与他们的结构和互变异构平衡(方案1)。因此,它可能是有用的,以确定他们的光谱行为在不同条件下为了研究他们的互变异构的分布2]。Propylamide可以形成酰胺imidol互变异构体(3,4]。尽管烯醇是热力学不稳定物种羰基与他们同分异构体相比,他们中的一些人有一个足够长的寿命,能够检测到一些辅助方法(5,6]。

有一些报告在文献中关于keto-enol互变现象,例如,Reichardt和Welton7,8)解释说,解散β-dicarbonyl化合物的溶剂低极性,cis-enolic形式的比例增加,而极性溶剂取代平衡向diketo形式。根据Reichardt Welton [8],烯醇含量减少,当溶剂极性增加是由于分子间作用力,和烯醇形式是最极两种互变异构体的分子内氢键减少因为取向斥力,这使得稳定的烯醇的形式,但取向斥力是diketo未还原的形式。在酰胺方面,很少有出版物的调查发现amide-imidol互变现象。

互变异构体能够改变从一个阶段显然建立结构到另一个地方,然后再当原始条件恢复令人不安。结构的变化意味着属性的变化。分子内氢键是治理结构的主要因素和β-ketoamides keto-enol互变异构的解决方案,建立内部氢键是可能的在几个互变异构的形式(5]。

红外光谱学是最古老的之一,完善的实验技术分析多肽和蛋白质的二级结构和方法方便,非破坏性,需要较少的样品制备,可以用在各种条件下(4]。傅里叶变换红外(ir)光谱学是一种快速、敏感和准确的方法用于确定是哪一个蛋白质含量在食品(9],被用作通用仪器分析样品的品种因其能识别官能团的化合物,如羟基、羰基、胺、酯。傅里叶变换红外(ir)光谱学极大地提高了红外光谱质量和最小化获得数据所需的时间(10]。

有不同的化学计量学方法用于分析化学数据。主成分分析(PCA)是一种数据还原法用于dy多元数据较少的尺寸和我们的目标是调整数据,这样大量的原始变量与相对较少的因素可以概括或捕获最大可能的组件或变化从原始变量的信息。PCA是一个最重要的和强大的化学计量学中的方法以及在其他领域的知识11]。主成分分析可能是最广泛的多元化学计量学技术,因为多元化学测量的重要性,它被许多人认为是技术,最重要的是改变了数据分析的化学家的观点(2]。

光谱数据的测量,主成分分析可以执行数学分解光谱数据,减少数据的维度的高度复杂的化学系统较少的分数和主成分(pc)或载荷,有效地进行光谱的所有重要信息(7]。

实验

化学药品和试剂

研究propylamide的结构通过红外光谱、propylamide(98%,阿尔法蛇丘,英国)被用作样品在红外光谱测量的实验。苯(99%,BDH化工有限公司,普尔,英格兰)、氯仿(99%到99.4%,Sigma-Aldrich,德国)和二氯甲烷(99.9%,Sigma-Aldrich德国)被用作一种溶剂对红外光谱测量没有任何进一步净化。

装置

烧杯(100毫升),容量的玻璃瓶(100毫升)和平衡(精度0.0001 g)是用于样品制备。propylamide的红外光谱被记录在珀金埃尔默谱65红外光谱与光谱分辨率光谱仪1厘米¹在光谱范围3350厘米¹到3550厘米¹。

程序

为了研究溶剂极性的影响的结构propylamide (PA),两种策略,即浓度效应(PA的浓度变化的影响在纯溶剂)和溶剂极性效应(效果改变两个溶剂的二元混合物的成分)。

浓度的影响:两组数据测量,使用氯仿和苯作为溶剂。稀释8个样本准备每组的0.005,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06和0.07 g (PA溶解在10毫升溶剂(对应于0.5,1,2,3,4,5,6和7毫克/毫升PA,分别)。傅立叶变换红外光谱仪器的光谱数据测量纯溶剂作为背景。

溶剂极性效应:两组样本4毫克/毫升PA在二元混合物中两种溶剂(苯(Bz) +氯仿(CF)和苯+ dicloromethane (DCM))准备为了分析光谱中的极性效应。在这些样本中,二氯甲烷和氯仿,苯的比例介于0%至100%之间Bz (w / w)和增量的10%。20克的混合溶剂所需的比例是由重量。10毫升用移液器吸取和混合与40毫克PA在密封的瓶子。瓶子是搅拌和加热到40°C,以确保完整的解散。每个样本获得的傅立叶变换红外光谱测量使用剩余的解决方案背景。

结果与讨论

浓度的影响

图。1显示了PA的红外光谱在不同纯溶剂(苯、Bz;氯仿、CF和二氯甲烷,DCM)不同propylamide的浓度。浓度效应分析的光谱区是3350厘米¹到3550厘米¹,对应于h伸缩振动模式。

光谱,三个乐队可以区分:一个乐队在较低频率(带我),一个乐队在更高频率(乐队II)最后三分之一乐队接近带二世和流离失所的低频率(乐队III)。后者乐队成为一个肩膀在CF和扩张型心肌病或浓度低足够了。通常,带我和二世被分配到h对称和不对称的拉伸,分别。乐队三世也分配给协会通过氢键结构的酰胺。这是与我们的结果一致,因为乐队三方面的相对强度带I或II很大程度上取决于PA浓度。Maxima不同波段的观测所示表1。

表1:光谱的最大拉伸频率propylamide三溶剂。

当丙酰胺的浓度增加,增加所有波段的吸收带。两支乐队在更高浓度的观察增加的预期。

当我们看到的最大吸光度propylamide三溶剂、低吸光度在苯被观察到。在氯仿吸收高于Propylamide Propylamide苯但不到Propylamide二氯甲烷(吸光度Propylamide DCM在CF > > Bz)每个吸收带。

乐队三世对乐队的相对强度I和II随着PA的浓度增加而增加。这是一个明显迹象,说明第三带对应于一个聚合结构(暗)青睐的PA分子介质时更高。见图。1聚合带(带III)甚至高于乐队二世在7毫克/毫升与降低浓度逐渐降低,直到一个小肩膀在0.5毫克/毫升。这表明协会的高度溶剂。然而,随着中可以看到图1 b。和图1 c。第三,B和明显较弱。这显然是表明之间的聚合形成酰胺分子很弱时使用CF或DCM溶剂相比使用。聚合的形成变得更高当使用更集中。这是因为协会变得更高当使用高集中PA样本。当使用Bz协会就高于其他两个溶剂。这是由于氯CF和DCM抵制形成协会与其他极性分子(PA)因为Cl的位置。吸收峰也朝着更高的频率比苯当使用氯仿。这表明propylamide在苯溶剂的吸收是对低能源(红移),是向更高能源(蓝色转变)在氯仿中极性溶剂。

溶剂极性效应

光谱测量记录的范围从3350厘米¹到3550厘米¹解决4毫克/毫升PA的两种二元混合物的溶剂:+商务+ CF +商务+ DCM,成分包括整个区间。这项研究的结果发表在图。2。

光谱纯苯的PA,正如预期的那样,由乐队I和II NH的对称和非对称拉伸₂和乐队三世,协会通过氢键。在将溶剂的成分从Bz CF或DCM,乐队三世的强度降低自协会更青睐的非极性溶剂。

此外,PA的混合物的光谱+商务+ DCM乐队I和II强度的增加以及电荷效应(蓝移)是观察从10% DCM和转移变得更增加介质的极性。混合物的光谱PA的情况+商务+ CF有所不同。没有这样的电荷效应观察CF高达60%,但60%和80%之间的转变CF明显更大的CF之间再次下降80%和100%。

可以看出,约3408厘米¹对称拉伸带氨基和不对称延伸约3525厘米¹。在高百分比的苯、一个新乐队出现在较低的频率比乐队II可以解释为总量据的形成方案2。

你可能认为在非极性溶剂,如苯、propylamide分子内氢键的形成比工作时喜欢用极性溶剂如氯仿。光谱的形状都是相同的但也有一定的差异:图。3一起显示,第一光谱的PA(0.5毫克/毫升)苯(蓝色)和氯仿(红色)图3 b。一起显示,第一光谱(7毫克/毫升)在苯(蓝色)和PA氯仿(红色)。propylamide的乐队在氯仿出现在高强度和频率高于propylamide苯。这是一个象征,在氯仿协会较低,那么一个可以解释带的强度约3484厘米¹较低(图3 b。)在CF。

propylamide吸收带的纯氯仿非常强烈和强相比其他光谱获得从propylamide溶剂和纯苯的混合物。吸收峰强度的差异可能是由于协会当使用不同的溶剂,不同极性的差异。在这种情况下,协会在酰胺分子可能弱时使用氯仿溶剂比使用纯苯和苯的混合物与氯仿。因为有一些吸收峰的大小差异,这可能是一个迹象,这种转变是源于不同的同分异构体。

类似的吸收峰位置观察到在这两种情况下,即在Bz与DCM CF +商务的混合物。在二氯甲烷比例更高,吸收峰强和激烈。这种情况类似于PA的吸收光谱Bz和CF的混合物。这可能是由于这两个溶剂的原因,氯仿和二氯甲烷有类似的极性。可能存在的互变异构的均衡方案3。

在分析面临的主要问题图。1和2是难以识别影响的红外光谱分别协会和互变现象。第三乐队出现在所有的光谱掩盖了一些细节,可以互变异构平衡的存在。同时,协会的形状乐队的原因是不同的在不同的溶剂的性质还不清楚,债券是未知的,以及不同电荷效应的起源。为了找出答案,战略遵循将是基于化学计量学方法进行统计分析。

统计分析

数据处理通过化学计量学工具MATLAB 7.8 (MATLAB R2009a)。主成分分析(PCA),进行MATLAB 7.8,主要用于数据简化识别少数因素解释的方差中观察到大量清楚地看到变量。红外光谱在3350厘米之间¹和3550厘米¹每个样品出口,使用MATLAB分析了子例程。三个光谱数据矩阵D₁D₂D₃维度(8光谱×441个波数)是由安排浓度效应研究的光谱记录。和其他两个数据矩阵,D₄和D₅的维度(光谱×441个波数11日)被安排了溶剂极性效应研究的光谱记录。

为了分析imidol的存在并不能使用聚合MCR-ALS的形成。自积极组织光谱中都是相同的,不可能分析的存在imidol使用的分析进化乐队的nh -哦拉伸。该战略将基于主成分分析。有可能分析变异的来源解释方差D₁D₂D₃。PC1是通过奇异值分解)的数据矩阵,D₁D₂D₃。表2显示相关的特征值百分比计算和方差计算每个电脑为每个数据矩阵。

表2:光谱数据的特征值计算百分比计算和方差的propylamide纯溶剂。

第一个电脑收集最高的可变性在所有情况下,propylamide在纯溶剂的浓度有关。随后电脑占较少程度的方差。如果特征值太小,相关因素实验噪声但有时他们有重要的信息。我们可以通过检查加载向量。这些结果显示图。4。

第二个人电脑的百分比差异很小,但加载向量是不相关的噪声。他们相关联的变化乐队,因为他们有时变化的迹象。随着propylamide的浓度增加,乐队渐屈线强度的变化在相反的方向。第二个来源的变化可以相关协会的过程。

但在CF和DCM的解决方案的情况下,代表乐队拉伸频率划分的两座山峰。都是负相关在PC2乐队在3392厘米¹和3497厘米¹在3479厘米¹和3513厘米¹相关的分子间氢债券。事实表明,存在一个以上的化学结构胺相关的代表。这可能解释为imidol也能形成氢键的存在。生物的爸爸解释说只有0.01%的方差。有广泛的乐队3368厘米左右¹和3487厘米¹这可能是分子间化学键的特征通过哦。加载向量在CF propylamide显示感染高峰在3392厘米¹和3513厘米¹这可能是北半球拉伸酰胺的光谱。电脑分析的矩阵propylamide与氯仿和苯的混合物在苯与二氯甲烷的混合物,特征值所示表3。

表3:光谱数据的特征值计算百分比计算和方差的propylamide溶剂的混合物。

图。5,展示了电脑的4毫克/毫升的混合物的propylamide Bz CF(矩阵D3)和Bz与DCM(矩阵D4)的混合物。光谱变化为中等极性的变化相关联。根据图。5,增加极性不太强烈的关联。PC1方差(94.23%),加载向量与乐队之间的负相关与更高的贡献。它可以解释如下。当极性增加,乐队的强度约3505厘米¹和3387厘米¹增加而减少约3442厘米¹和3523厘米¹。

加载向量的分析图。5相关的其他三个电脑,PC2 PC4,解释方差的11.75%和0.35% +商务+ CF,热晕和DCM(5.57%和0.11%表1)。他们表现出相对较高的贡献已经被认为是乐队和其他的负贡献。它可以解释为imidol组在平衡与酰胺组的存在和形成相关的结构。

结论

运用主成分分析(PCA)的角度,研究变化的红外光谱吸收峰的测量propylamide在纯溶剂和混合溶剂的不同浓度的样品和溶剂的极性。Propylamide共存的平衡,他们的优势是高度依赖于溶剂。propylamide分子之间形成的聚合是很弱的时候使用CF或DCM溶剂相比使用。在非极性溶剂,如苯、propylamide分子内氢键的形成比工作时喜欢用极性溶剂如氯仿。光谱强度和拉伸频率的propylamide Bz不到在其他两个溶剂(CF和DCM)。在将溶剂的成分从Bz CF或DCM,来自协会的分子强度降低,这表明协会更青睐在非极性溶剂。PCA也能够发现不同的化学环境中当PA在极性溶剂,可由于存在imidol互变异构体。

确认

作者感谢埃塞俄比亚农业研究所,为本研究提供资金支持。

引用

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