Sprawozdanie z badania potwierdzających tożsamość substancji Oliwa Ozonowana

Transkrypt

1 KATEDRA CHEMII ORGANICZNEJ i STOSOWANEJ Wydział Chemii Uniwersytetu Łódzkiego Łódź, ul. Tamka 12 Tel , Fax romanski@uni.lodz.pl Sprawozdanie z badania potwierdzających tożsamość substancji Oliwa Ozonowana Lp. Informacje podstawowe 1. Zleceniodawca Cywilna Spółka Inżynierska "Ekotech" 2. Nazwa substancji Oliwa Ozonowana 3. Próbka: Dostarczona przez zleceniodawcę 4. Podstawa wykonania badania Zlecenie z dnia r. 5. Metodologia badania 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, UV-Vis, HPLC, gęstość 6. Opis próbki: 6.1. Stan skupienia Ciecz 6.2. Barwa Jasnożółta 6.3. Zapach Charakterystyczny 7. Opakowanie Zastępcze 1. Metodologia Wszystkie testy wymagane do jakościowego opisu badanego związku zostały wykonane metodami spektralnymi: 1 H-NMR, 13 C-NMR, IR, UV-Vis oraz HPLC. Widma NMR zostały wykonane na aparacie BRUKER Avance III 600MHz w roztworze CDCl 3 oraz C 6 D 6, stosując jako wzorzec sygnał resztkowy. Wartości przesunięć chemicznych podano w ppm. Jest to jedno z ważniejszych z badań, gdyż daje częściową ilościową odpowiedź o składzie badanej próbki i można jednocześnie powiązać grupy atomów wodoru i węgla dla danego związku chemicznego. Widma IR wykonano na aparacie Nicolet-NEXUS FT-IR i jako nośnik zastosowano KBr (technika pastylki). Badanie to wskazuje na rodzaj wiązań chemicznych występujących w cząsteczce a szczególnie na wiązania z heteroatomami np. z azotem lub tlenem. Widma UV-Vis wykonano na aparacie SPEKORD UV-Vis w roztworze metanolu (stężenie ok. 5x10-3 %) w kuwecie 1 cm 3. Ten rodzaj badania wskazuje na układy (grupy atomów), które pochłaniają promieniowanie o długości fali w zakresie UV (poniżej ok. 400 nm) oraz Vis (w zakresie ok nm). Badanie HPLC: Wykonano analizę próbki stosując technikę HPLC (high perfoarmance liquid chromatography - wysokosprawna chromatografia cieczowa) przy użyciu kolumny typ: Eurospher C18 firmy Knauer. Jako układ eluujacy zastosowani mieszaninę 2-propanol i acetonitryl (1:1); przepływ 1ml/min. Zastosowano detektor UV-Vis (Knauer) o długości fali λ=210 nm. S t r o n a 1

2 2. Analiza jakościowa - testy identyfikujące. Sprawozdanie z badania potwierdzających tożsamość substancji H-NMR Opis: Pełne widmo 1 H-MNR dla próbki wraz z rozciągami dla istotnych stref. Opis widma: 1 H-MNR, σ: 0.91(t, J=7 Hz), (m), (m), 2, (m), (m), (dd), (dd), 5.16(t, J=6 Hz), 5.20(t, J=6 Hz), (m), (m) Opis ilustracji: Zestaw widm 1 H-MNR oraz rozciągi dla próbki wykonanych w okresie lipiec-listopad (niebieskie widmo - olej nieozonowany, od czerwonego (lipiec) do pomarańczowego (listopad) widma badanej oliwy ozonowanej) S t r o n a 2

3 Opis widm: Zestaw pełnych widm (góra) dla badanej próbki w porównaniu z oliwą przed ozonowaniem (widmo niebieskie). Pod ww. zestawem widm jest rozciąg obszaru gdzie pojawiają się nowe sygnały pochodzące z 1,2,4-trioksolanu (ozonku) w postaci tripletów przy 5.16 i 5.20 ppm Wnioski: Na podstawie załączonego widma można stwierdzić, że badana próbka zawiera triglicerydy wyższych kwasów tłuszczowych nasyconych (sygnały z zakresu ppm) i nienasyconych (sygnały przy ppm) posiadający w swojej budowie grupy. Ponadto stwierdzono obecność 1,2,4-trioksolanów (ozonków) z charakterystycznymi sygnałami przy 5.16(t, J=6 Hz), 5.20(t, J=6 Hz) ppm. Z widm wykonanych w okresie lipiec listopad 2012 wynika jednozanacznie, że w tym czasie brak jest istotnych zmian skaładu próbki, która była przechowywana w temp. pokojowej. S t r o n a 3

4 C-NMR Opis ilustracji: Pełne widmo 13 C-MNR dla próbki Opis widma: 13 C-MNR, σ: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , 68.92, 62.10, 34.19, 34.13, 34.08, 34.05, 34.03, 33.97, 32.38, 32.33, 31.92, 31.90, 31.82, 31.78, 31.52, 30.76, 30.72, 29.76, 29.71, 29.70, 29.65, 29.61, 29.52, 29.47, 29.45, 29.38, 29.36, 29.32, 29.30, 29.26, 29.18, 29.16, 29.11, 29.10, 29.09, 29.05, 28.98, 28.94, 28.91, 27.22, 27.20, 27.17, 25.63, 24.88, 24.87, 4.84, 24.80, 24.76, 23.92, 23.77, 23.69, 22.67, 22.63, 22.56, 14.08, Opis ilustracji: Zestaw widm 13 C-MNR oraz rozciągi dla próbki wykonanych w okresie lipiec-listopad (niebieskie widmo - olej nieozonowany, od czerwonego (lipiec) do pomarańczowego (listopad) widma badanej oliwy ozonowanej) S t r o n a 4

5 Opis widm: Zestaw pełnych widm (góra) dla badanej próbki w porównaniu z oliwą przed ozonowaniem (widmo niebieskie). Pod ww. zestawem widm jest rozciąg obszaru dla nowych sygnałów pochodzących od 1,2,4-trioksolanu (ozonku) w zakresie ppm Wnioski: Z widma wynikają następujące wnioski: położenie sygnałów w zakresie ppm jest charakterystyczne dla estrowej grupy karbonylowej (C=O), położenie sygnałów w zakresie ppm jest charakterystyczne dla wiązań podwójnych węgiel-węgiel (C=C), położenie sygnałów w zakresie ppm jest charakterystyczne dla atomu węgla w 1,2,4-trioksolanie (ozonku) (O-C-O). Z widm wykonanych w okresie lipiec-listopad 2012 wynika jednozanacznie brak jest istotnych zmian skaładu próbki w tym okresie. Próbka w czasie badań była przechowywana w temp. pokojowej. S t r o n a 5

6 2.3. Widmo IR Opis ilustracji: Pełne widmo IR dla próbki Opis widma (tylko najważniejsze pasma absorpcji): IR (KBr), cm -1 : 3005 (m); 2926 (s), 2854 (s)- grupy alifatyczne 1744 (s, C=O), zakres daktyloskopowy 1465 (m), 1374 (m), 1240 (m), 1163 (m), 1116 (m), 1048 (m), 723 (s) gdzie litery oznaczają intensywności: vs very strong (bardzo silne); s strong (silne); m medium (średnie); w weak (słabe) Wnioski: Widmo IR potwierdza obecność grupy oraz obecność grup alifatycznych (długie łańcuchy węglowodorowe kwasów tłuszczowych) oraz grupy karbonylowej w triglicerolu (estrowa) w badanej próbce. Pozostałe pasma mają mniejsze znaczenie identyfikacyjne. S t r o n a 6

7 2.4. Widmo UV-Vis Opis: Widma UV-Vis dla próbki Opis ilustracji: Widmo podstawowe UV-Vis UV-Vis (MeOH): λ max = 212, 230 nm Opis ilustracji: Widmo UV-Vis z dodatkiem kwasu solnego (HCl) UV-Vis (MeOH): λ max = 212, 230 nm Opis ilustracji: Widmo UV-Vis z dodatkiem zasady sodowej (NaOH) UV-Vis (MeOH): λ max = 255, ok. 225 nm Wnioski: Widma UV-Vis posiadają pasma, które dla badanej próbki wskazują jedynie, na absorpcję estrowych grup karbonylowych w triglicerolu. UV-Vis mają one małe znaczenie przy identyfikacji tej próbki. Ponadto, że w widma UV-Vis z dodatkiem kwasu solnego (HCl) i zasady sodowej (NaOH) nie ulegają zmianie, co wskazuje na brak zachodzących procesów chemicznych. S t r o n a 7

8 3. Analiza ilościowa HPLC Opis: Badanie HPLC dla próbki Opis ilustracji: Chramatogram 1 badania HPLC dla próbki oraz oliwy nieozonowanej (porównanie) Opis chromatogramu: Chromatogram porównawczy dla fazy ruchomej (acetonitryl:aceton, 1:1) kolor czarny to olej nieozonowany, kolor niebieski próbka ozonowana. Na rozciągu chromatogramu zaznaczono strzałkami nowe sygnały. Opis ilustracji: Chramatogram 2 porównawcze HPLC dla próbki oraz oliwy nieozonowanej (porównanie) S t r o n a 8

9 Opis chromatogramu: Chromatogram porównawczy dla fazy ruchomej (acetonitryl:izopropanol, 2:1). ) kolor czerwony to olej nieozonowany, kolor czarny próbka ozonowana. Na rozciągu strzałkami zaznaczono nowe sygnały Wnioski: Na podstawie badania HPLC można stwierdzić, że skład próbki badanej próbki rożni się nieznacznie od oleju nieozonowanego, co potwierdza niską zawartość 1,2,4-trioksolanów (ozonków). Ze względu na brak substancji wzorcowych nie można przypisać pojedynczych sygnałów do konkretnego triacyloglicerydu Gęstość Gęstość próbki wyznaczono metodą wagową z dokładnością ±0.005 g/cm 3. Badana próbka ma gęstość g/cm 3. S t r o n a 9

10 4. Wnioski końcowe: 4.1. Identyfikacja substancji Z widma 1 H-NMR i 13 C-MNR wynika obecność protonów związanych z obecnością grup karbonylowych (C=O), wiązań podwójnych (C=C) oraz układu (O-CH-O) pochodzącego z 1,2,4-trioksolanu, a także duża ilośc sygnałow w zakresie alifatycznym (łańcuchy węglowodorowe). Porównanie z widmami 1 H-NMR i 13 C-MNR oliwy nieozonowanej pokazuje nowe sygnały dla 1,2,4-trioksolanu (ozonku) oraz pozostałe stgnały tożsame z użytą do ozonowania oliwą. Widmo IR potwierdza obecność charakterystycznej grupy karbonylowej (C=O). Widma UV-Vis nie wnosi wiele do identyfikacji substancji z powodu braku charakterystycznych grup absorbujących w zakresie UV-Vis. Wyznaczono gęstość próbki na g/cm 3 metodą wagową Identyfikacja ilościowa komponentów Ze względu na brak substancji wzorcowych nie można przypisać pojedynczych sygnałów do konkretnego triacyloglicerydu. Badanie porównawcze HPLC dla badanej próbki i oliwy nieozonowanej wskazało obecność niewielkich ilości 1,2,4-trioksolanów (ozonków). Wykonano dodatkowo badanie 1H-NMR z dodatkiem standardu (1,1,2,2-tetrachloroetanu) w celu wyznaczenia przybliżonej zawartości 1,2,4-trioksolanów (ozonków) i obliczono ze zawartość ta wynosi ok. 3-4% z tolerancja ±1%. Ponadto analiza widm NMR nie wykazała obecności innych substancji o zawartości powyżej 1% Podsumowanie Badanie HPLC odznacza się dużą czułością (błąd pomiaru ok. 1%) wiec wyniki te mogą posłużyć do określenia rzeczywistego składu mieszaniny, pod warunkiem posiadania substancji wzorcowych. Wykonano jedynie badania porównawcze HPLC, które potwierdziło obecność nowych sygnałów dla produktów ozonowania wyjściowej oliwy. Dla porównania metoda NMR obarczona jest nieco większym błędem i dlatego może być jedynie zastosowana do oszacowania składu mieszaniny. Porównanie widm oliwy nieozonowanej i ozonowanej pozwoliło ustalić położenie nowych sygnałów dla 1,2,4-triokolanu (ozonku). Ponadto wykonana seria widm NMR dla badanej próbki od lipca do listopada pozwala wnioskować o wysokiej trwałości oliwy ozonowanej w temperaturze pokojowej w której była przechowywana. Analiza tych widm nie wykazała obecności nowych sygnałów, które mogłyby świadczyć o tworzeniu się produktów rozkładu. Wykonane badanie ze standardem pozwoliło oszacować zawartość ozonków na 3-4%. Pozostałe badania stanowią uzupełnienie charakterystyki badanej mieszaniny. W szczególności widmo IR jest swego rodzaju odciskiem palca (tak jak to jest w daktyloskopii) w zakresie liczb falowych cm -1, który dla każdej substancji organicznej jest niepowtarzalny. Osoba odpowiedzialna Dr hab. Jarosław Romański, Prof. UŁ Katedra Chemii Organicznej i Stosowanej Wydział Chemii Uniwersytetu Łódzkiego S t r o n a 10