Пример. Идентификация (установление соответствия) веществ

Идентификация (установление соответствия) веществ

Метод ИК спектроскопии эффективно применяется для доказательства идентичности соединений по совпадению их спектров, снятых в одинаковых условиях. В области 7-11 мкм (1430 - 910 см^-1) практически всех органических соединений содержится большое число полос поглощения, отвечающих различным деформационным колебаниям, а также валентным колебаниям связей С-С, С-О и С-N. Эту часть спектра часто называют областью «отпечатка пальцев», или «фингерпринта». Иногда близкие по строению соединения имеют сходные полосы поглощения в области 2,5-7 мкм (4000-1430 см^-1), но их спектры почти всегда различны в области фингерпринта. Поэтому абсолютное совпадение спектров двух веществ, в том числе и в этой области, свидетельствует об идентичности этих соединений.

На практике для идентификации какого-либо вещества необходимо записать его ИК спектр, а затем сравнить со спектром так называемого заведомого препарата, то есть вещества, которое предположительно является тем же самым, что и определяемое. Для чистоты эксперимента желательно иметь заведомый препарат и записать его спектр на том же приборе и в тех же условиях, что и спектр определяемого вещества. При отсутствии такой возможности можно использовать спектр известного вещества (в том числе из справочной литературы), записанный ранее, но в идентичных условиях. Например, в режиме on line на сайте www.sigma-aldrich.com можно найти ИК спектры около 60000 органических соединений.

Научно-исследовательской группой разработан новый метод получения терпенового спирта, пинан-2-ола, путем восстановления гидроперекиси пинана диметилсульфидом.

Для идентификации выделенного и очищенного перегонкой пинан-2-ола снят его ИК спектр и сравнен со спектром заведомого образца, который имеется в лаборатории и является коммерческим, произведенным в промышленных масштабах восстановлением гидроперекиси пинана сульфидом натрия.

Чистота заведомого образца ранее подтверждена методом газо-жидкостной хроматографии, а строение доказано с помощью ИК, ЯМР ¹Н и ¹³С спектроскопии.

Совпадение обоих спектров позволило установить идентичность синтезированного по новому методу пинан-2-ола известному.

Идентификация веществ с помощью ИК спектроскопии широко используется на практике. Она применяется при контроле качества выпускаемой продукции, на входном контроле сырья, при проверке достоверности товаров, пересекающих границы государств (таможенный контроль), в криминалистике и других сферах.

Таблица 1

Характеристика поглощения света различными группами
в инфракрасной области*

Группа	Диапазон длин волн, мкм	Интенсив­ность	Диапазон частот, см^-1
А. КОЛЕБАНИЯ СВЯЗЕЙ С-Н
1. Валентные колебания C–H
а. Алканы	3,88-3,51	с-ср	2962-2853
б. Алкены
монозамещенные (винил)	3,29-3,32 3,23-3,25	ср ср	3040-3010 3095-3075
дизамещенные
цис	3,29-3,32	ср	3040-3010
транс	3,29-3,32	ср	3040-3010
гем	3,23-3,25	ср	3095-3075
тризамещенные	3,29-3,32	ср	3040-3010
в. Алкины	~3,03	с	~3300
г. Ароматические	~3,30	пер	~3300
2. Деформационные колебания C–H
а. Алканы
C–H	~7,46	сл	~1340
–CH2–	6,74-6,92	ср	1485-1445
–CH3	6,80-7,00 7,25-7,30	ср с	1470-1430 1380-1370
гем-диметил	7,22-7,25 7,30-7,33	с с	1385-1380 1370-1365
трет-бутил	7,17-7,22 7,33	ср с	1395-1385 1365
б. Алкены
монозамещенные (винил)	10,05-10,15 10,93-11,05 7,04-7,09	с сс	995-985 915-905 1420-1410
дизамещенные
цис	~14,5	с	~690

Таблица 1 (продолжение)

транс	10,31-10,42 9,64-9,72	с ср	970-960 1310-1295
гем	11,17-11,30 7,04-7,09	с с	895-885 1420-1410
тризамещенные	11,90-12,66	с	840-790
в. Алкины	~15,9	с	~630
г. Ароматические,тип замещения
пять соседних атомов водорода	~13,3 ~14,3	пер, с пер, с	~750 ~700
четыре	~13,3	пер, с	~750
три	~12,8	пер, ср	~780
два	~12,0	пер, ср	~830
один атом водорода	~11,3	пер, ср	~880
Б. ВАЛЕНТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ КРАТНЫХ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ СВЯЗЕЙ
а. Алкены
несопряженные	5,95-6,17	пер	1680-1620
монозамещенные (винил)	~6,08	ср	~1645
дизамещенные
цис	~6,03	ср	~1652
транс	~5,97	ср	~1675
гем	~6,05	ср	~1653
тризамещенные	~5,99	ср	~1669
тетразамещенные	~5,99	ср	~1669
Диены	~6,06 ~6,25	сл сл	~1650 ~1600
б. Алкины
монозамещенные	4,67-4,76	ср	2140-2100
дизамещенные	4,42-4,57	пер, сл	2260-2190
в. Аллены	~5,1 ~9,4	ср ср	~1950 ~1060
г. Ароматические	~6,25 ~6,33 ~6,67 ~6,90	пер, пер, ср ср	1600 1580 1500 1450

Таблица 1 (продолжение)

В. КОЛЕБАНИЯ КАРБОНИЛЬНОЙ ГРУППЫ
1. Кетоны
а. Насыщенные ациклические	5,80-5,87	с	1725-1705
б. Насыщенные циклические:
6-членные (и большие) циклы	5,80-5,87	с	1725-1705
5-членные циклы	5,71-5,75	с	1750-1740
4-членные циклы	~5,63	с	~1775
в. a,b-Ненасыщенные ациклические	~5,94-6,01	с	~1685-1665
г. a,b-Ненасыщенные циклические
6-членные (и большие) циклы	5,94-6,01	с	1685-1665
5-членные циклы	5,80-5,85	с	1724-1708
д. a,b,a`,b`-Ненасыщенные циклические	5,99-6,01	с	1670-1663
е. Арильные	5,88-5,95	с	1700-1680
ж. Диарильные	5,99-6,02	с	1670-1660
з. a-Дикетоны	5,78-5,85	с	1730-1710
и. b-Дикетоны (енольные)	6,10-6,50	с	1640-1540
к. 1,4-Хиноны	5,92-6,02	с	1690-1660
л. Кетены	~4,65	с	~2150
2. Альдегиды
Насыщенные алифатические	5,75-5,81	с	1740-1720
а. Карбонильные валентные колебания:
a,b-ненасыщенные алифатические	5,87-5,95	с	1705-1680
a,b,g,d-ненасыщенные алифатические	5,95-6,02	с	1680-1660
Ароматические	5,83-5,90	с	1715-1695
3. Сложные эфиры
а. Насыщенные ациклические	5,71-5,76	с	1750-1735
б. Насыщенные циклические:
d-лактоны (и большие циклы)	5,71-5,76	с	1750-1735
g-лактоны	5,62-5,68	с	1780-1760
b-лактоны	~5,5	с
в. Ненасыщенные:
тип виниловых эфиров	5,56-5,65	с	1800-1770
a,b-ненасыщенные и арильные	5,78-5,82	с	1730-1717
a,b-ненасыщенные d-лактоны	5,78-5,82	с	1730-1717
a,b-ненасыщенные g-лактоны	5,68-5,75	с	1760-1740
b,g-ненасыщенные g-лактоны	5,56	с

Таблица 1 (продолжение)

г. a-Кетоэфиры	5,70-5,75	с	1755-1740
д. b-Кетоэфиры (енольные)	~6,06	с	~1650
4. Карбоновые кислоты
а. Карбонильные валентные колебания:
насыщенные алифатические	5,80-5,88	с	1725-1700
a,b-ненасыщенные алифатические	5,83-5,92	с	1715-1690
ароматические	5,88-5,95	с	1700-1680
б. Валентные колебания связанных гидроксилов, несколько полос	3,70-4,00	сл	2700-2500
в. Валентные колебания карбоксильного аниона	6,21-6,45 7,15-7,69	с с	1610-1550 1400-1300
5. Ангидриды
а. Насыщенные, циклические	5,41-5,56 5,59-5,75	с с	1850-1800 1790-1740
б. a,b-Ненасыщенные и ароматические, ациклические	5,47-5,62 5,65-5,81	с с	1830-1780 1770-1720
в. Насыщенные, 5-членные циклы	5,35-5,49 5,56-5,71	с с	1870-1820 1800-1750
г. a,b-Ненасыщенные, 5-членные циклы	5,41-5,56 5,47-5,62	с с	1850-1800 1830-1780
6. Галогенангидриды
а. Фторангидриды	~5,41	с	~1850
б. Хлорангидриды	~5,57	с	~1795
в. Бромангидриды	~5,53	с	~1810
г. a,b-Ненасыщенные и ароматические	5,61-5,72 5,72-5,82	с с	1780-1750 1750-1720
7. Амиды
а. Карбонильные валентные колебания:
Первичные амиды
твердые или в концентрированном растворе	~6,06	с	~1650
разбавленные растворы	~5,92	с	~1690
Вторичные амиды
твердые или в концентрированном растворе	5,95-6,14	с	1680-1680
разбавленные растворы	5,88-5,99	с	1700-1670

Таблица 1 (продолжение)

Третичные амиды, твердые или в растворе	5,95-6,14	с	1670-1630
Циклические d-лактамы, разбавленные растворы	~5,95	с	~1680
Циклические g-лактамы, разбавленные растворы	~5,88	с	~1700
конденсированные с другим циклом, разбавленные растворы	5,71-5,88	с	1750-1700
Циклические b-лактамы, разбавленные растворы	5,68-5,78	с	1760-1730
конденсированные с другим циклом, разбавленные растворы	5,62-5,65	с	1780-1700
Мочевины
ациклические	~6,02	с	~1660
циклические
6-членные	~6,10	с	~1640
5-членные	~5,84	с	~1720
Уретаны	5,75-5,92	с	1740-1690
Имиды
ациклические	~5,85 ~5,88	с с	~1710 ~1700
циклические
6-членные циклы	~5,85 ~5,88	с с	~1710 ~1700
a,b-Ненасыщенные
6-членные циклы	~5,78 ~5,99	с с	~1730 ~1670
5-членные циклы	~5,65 ~5,88	с с	~1770 ~1700
a,b-Ненасыщенные
5 членные циклы	~5,59 ~5,85	с с	~1790 ~1710
б. Валентные колебания N–H
Первичная, свободная группа; две связи	~2,86 ~2,94	ср ср	~3500 ~3400
Первичная, связанная группа; две связи	~2,99 ~3,15	ср ср	~3350 ~3180
Вторичная, свободная группа; одна связь	~2,92	ср	~3430

Таблица 1 (продолжение)

Вторичная, связанная группа; одна связь	3,0-3,2	ср	3320-3140
в.Деформационные колебания N-H
Амиды
Первичные, разбавленные растворы	6,17-6,29	с	1620-1590
Вторичные, разбавленные растворы	6,45-6,62	с	1550-1510
Г. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ
а. Валентные колебания O-H
Свободные группы O-H	2,74-2,79	пер, у	3650-3590
Связанные межмолекулярной Н-связью (меняющаяся при разбавл.)
соединения с одним мостиком	2,82-2,90	пер, у	3550-3450
полимерная ассоциация	2,94-3,13	с, ш	3400-3200
Связанные внутримолекулярной Н-связью (не меняющаяся при разбавл.)
соединения с одним мостиком	2,80-2,90	пep, y	3570-3450
хелатные соединения	3,1 - 4,0	сл, y	3200-2500
б. Деформационные колебания O-H и валентные колебания С-O
Спирты
первичные	~9,5 ~7,4-7,9	с с	~1050 1350-1260
вторичные	~9,1 7,4-7,9	с с	~1100 1350-1260
третичные	~8,7 7,1-7,6	с с	~1150 1410-1310
Фенолы	~8,3 7,1-7,6	с с	~1200 1410-1310
Д. ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ
Валентные колебания С-O-С
Группа С-O-С в алифатических и циклических эфирах	8,7-9,3	с	1150-1070
Группа =С-O-С в ароматических, винильных соединениях	7,8-8,3 9,3-9,8	с с	1275-1200 1075-1020
Группа Салиф.-ОСН3 Группа Саром.-ОСН3	3,5-3,6 3,5	сл. сл.	2830-2815

Таблица 1 (продолжение)

Е. АМИНЫ
а. Валентные колебания N-H
Амины
свободные первичные; две связи	~2,86 ~2,94	ср ср	~3500 ~3400
свободные вторичные; одна связь	~2,86-3,02	ср	3500-3310
Имины (=N–H), одна связь	2,94-3,03	ср	3400-3300
Соли аминов	3,2-3,3	ср	3130-3030
б. Деформационные колебания N-H
Амины
первичные	6,06-6,28	с-ср	1650-1590
вторичные	6,06-6,45	сл	1650-1550
Соли аминов	6,25-6,35 ~6,67	с с	1600-1575 ~1500
в. Колебания C-N
Амины ароматические
первичные	7,46-8,00	с	1340-1250
вторичные	7,41-7,81	с	1350-1280
третичные	7,36-7,64	с	1360-1310
Амины алифатические	8,2-9,8 ~7,1	сл сл	1220-1020 ~1410
Ж. НЕНАСЫЩЕННЫЕ АЗОТИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
а. Валентные колебания CºN
Насыщенные алкилнитрилы	4,42-4,46	ср	2260-2240
a,b-Ненасыщенные алкилнитрилы	4,47-4,51	ср	2235-2215
Арилнитрилы	4,46-4,50	ср	2240-2220
Изоцианаты	4,40-4,46	ср	2275-2240
Изоцианиды	4,50-4,83	ср	2220-2070
б. Валентные колебания C=N– (имины, оксимы)
Алкильные производные	5,92-6,10	пер	1690-1640
a,b-Ненасыщенные соединения	6,02-6,14	пер	1660-1630
в. Валентные колебания –N=N–, азосоединения	6,14-6,35	пер	1630-1575
г. Валентные колебания –N=C=N–, диимиды	4,64-4,70	с	2155-2130
д. Валентные колебания N3, азиды	4,63-4,72 7,46-8,48	с сл	2160-2120 1340-1170

Таблица 1 (окончание)

е. Колебания C–NO2, нитросоединения
ароматические	6,37-6,67 7,30-7,70	с с	1570-1500 1370-1300
алифатические	6,37-6,45 7,25-7,30	с с	1570-1550 1380-1370
ж. Колебания O–NO2, нитраты	6,06-6,25 7,70-8,00	с с	1650-1600 1300-1250
з. Колебания С–NO, нитрозосоединения	6,25-6,67	с	1600-1500
и. Колебания O–NO, нитраты	5,95-6,06 6,15-6,21	с с	1680-1650 1625-1610
З. ГАЛОИДНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ
Валентные колебания групп
C–F	7,1-10,0	с	1400-1000
C–Cl	12,5-16,6	с	800-600
C–Br	16,6-20,0	с	600-500
C–I	~20	с	~500
И. СЕРОСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Валентные колебания групп
S–H	3,55-3,92	с	2600-2550
C–S	8,33-9,52	с	1200-1050
S=O
сульфоксиды	9,35-9,71	с	1070-1030
сульфоны	8,62-8,77 7,41-7,69	с с	1160-1140 1350-1300
сульфиты	8,13-8,70 7,00-7,41	с с	1230-1150 1430-1350
сульфонилхлориды	8,44-8,59 7,30-7,46	с с	1185-1165 1370-1340
сульфонамиды	8,48-8,77 7,41-7,69	с с	1180-1140 1350-1300

Таблица 2

Полосы поглощения в областях 2000 - 1665 и 900 - 675 см^-1
ИК спектров замещенных бензолов

2000 1665 см^-1	Степень замещения	900-675 см^-1
	Моно-	770 - 735, 710 - 685 см^-1
	Ди-(орто-)	760 - 745 см^-1
	Ди-(мета-)	790 - 770, 725 - 685 см^-1
	Ди- (пара-)	830 - 800 см^-1
	Три- (1,2,3-)	800-770, 720-685 см^-1
	Три- (1,3,5-)	865-810, 730-675 см^-1
	Три- (1,2,4-)	900-860, 860-800 см^-1
	Тетра- (1,2,3,4-)	810-800 см^-1
	Тетра- (1.2,4,5-)	870-855 см^-1
	Тетра- (1,2,3,5-)	850-840 см^-1
	Пента-	870 см^-1
	Гекса-	‑
5,0 6,0 мкм

Дата добавления: 2014-12-27