А. Алканы

ИК-спектры отдельных классов органических соединений.

12.1.1. Общие представления.

Частота (волновое число) колебания отдельных связей и функциональных групп органических соединений сильно зависит от строения (см. раздел 11.7 лекции № 11), что позволяет проводить функциональный анализ, т.е. не только идентифицировать функциональную группу (например, карбонильную >С=О), но и определять класс органических соединений, в молекулы которых она входит (кетоны, альдегиды, сложные эфиры, карбоновые кислоты и т.п.).

Для такого анализа состалены таблицы, упрощенные варианты которых даны в табл. 12.1 и 12.2. В табл.12.1 сведены интервалы волновых чисел валентных колебаний основных функциональных групп, что и позволяет их идентифицировать. В табл.12.2 помимо волновых чисел функциональных групп для разных классов и даже типов соединений даны также и соответствующие значения для их деформационных колебаний. Это позволяет подтвердить определение функциональных групп и установить класс, в молекулы которого эти группы входят.

12.1.2. Предельные углеводороды.

С-Н колебания здесь наблюдаются в трех областях: 3000 – 2800, 1400 – 1300 и около 700 см^-1.

В области 3000 – 2800 наблюдаются характеристичные валентные колебания, причем, для групп СН₃ и СН₂ наличествуют и симметричные (n_s), и антисимметричные (n_as) колебания, которые всегда имеют место, если группы содержат два или больше эквивалентных атома, как это показано на схеме 12.1

Схема 12.1. Валентные колебания групп СН₃ и СН₂:

Поскольку силовые постоянные асимметричных колебаний выше, чем для симметричных колебаний, то и частоты (волновые числа) для первых выше, чем для вторых.

Метиновая группа С-Н у третичного углерода имеет относительно слабую полосу поглощения около 2890 см^-1, которая перекрывается интенсивными полосами поглощения групп СН₃ и СН₂.

Поглощение в области 1450 - 1300 см^-1 и около 700 см^-1 обусловлены деформационными колебаниями С-Н связей.

Таблица 12.1. Валентные колебания основных функциональных групп

Фунция Волновое число, см^-1 Фунция Волновое число, см^-1

-О-Н* 3600 – 2800, ш -CºN 2300 – 2000

-N-H ** 3500 – 3300 -CºC- 2300 – 2000

ºC-H 3300 ± 10 C=C=C 1970 – 1950 ****

=C-H 3100 – 3010 1060, сл

-C-H 3000 – 2800 N=C=О 2275 – 2240

В том числе: C=O 1900 – 1580

-СН₃*** 2975 – 2950 C=C 1680 – 1500

2885 – 2860 C=N

-CH₂- 2940 – 2915 Арома- 1600 ± 25

2870 – 2845 тические 1580 ± 10

-CH< 2900 – 2875 С=С 1500 ± 25

C-H в О=СН 2900 – 2820 1450 ± 10

альдегида 2775 – 2700 N=O 1680 – 1430

-S-H 2600 – 2550 NO₂ 1650 – 1500

C-O 1250 – 1000, c 1390 – 1250

N-O в N-оксиде: SO₂ 1350 – 1300

Алифатика 970 – 950 1160 – 1120

Ароматика 1300 – 1200 S=O 1060 – 1040

* В спиртах и фенолах признаков образования водородных связей два:

Сдвиг волновых чисел в сторону меньших значений,

Уширение полос (см. раздел 11.9.5).

В карбоновых кислотах колебания О–Н, валентные: мономер 3525±25, ср;

димер 3300 – 2500, ш, расщепляется на несколько полос. Деформационные колебания для любой формы находится в области 955 – 890, ш.

** В аминах признаком образования водородных связей является сдвиг полосы

поглощения колебаний -N-H в сторону меньших значений.

*** Для СН₃-О оба колебания снижены на 50 см^-1, для СН₃–N понижается

только волновое число n_s симметричных колебаний до 2820 – 2760.

**** Расщепляется в случае концевого положения кумулированной связи..

Сокращения: с – сильная, ср – средняя, сл – слабая, пер – переменная,

ш – широкая, у – узкая, об – обертон, х – характеристическая полосы.

Таблица 12.2. Поглощение функциональными группами

Группа, тип колебания см^-1 Группа, тип колебания см^-1

А. УГЛЕВОДОРОДНЫЕ ХРОМОФОРЫ

Валентные колебания С-Н (n)

а. Алкени RCH=CHR 3040 – 3010, ср

RCH=CH₂, n(СН) 3040 – 3010, ср R₂C=CHR 3040 – 3010, ср

n_as(СН₂) 3095 – 3010, ср б.Ароматические

n_s(СН₂) 2975, ср углеводороды 3050 ± 30, пер

R₂C=CH₂ 3095 – 3075, ср в.Фуран, тиофен 3170 – 3050

Деформационные колебания (d)

СН 1340, сл СН₃ 1175 – 1165, с

СН₂ 1485 – 1445, ср С 1170 – 1140, с

СН₃ 1470 – 1430, ср СН₃ 840 – 790, с

1380 – 1370, с СН₃ 1395 – 1385, ср

(СН₃)₂С 1385 – 1380, с СН₃ С 1365, с

1370 – 1365, с СН₃ 1255 – 1245, с

1250 – 1200, с

Дата добавления: 2014-01-20