Интерпретация инфракрасных спектров проводится с использованием понятия характеристических частот. В отличие от простейших двухатомных молекул, в многоатомных молекулах колебания не относятся лишь к одной связи или группе атомов, напротив, все атомы молекулы находятся в движении, хотя бы в самом небольшом. Однако было экспериментально установлено, что присутствие в молекуле определённых функциональных групп приводит к возникновению поглощения излучения характеристической частоты. Влияние остальной части молекулы при этом обычно не превышает 5 %. Это наблюдение даёт возможность с высокой долей вероятности отнести ту или иную полосу поглощения к конкретной функциональной группе, присутствующей в молекуле[1].
Подобный подход основан на экспериментальных наблюдениях и происходит из тщательного сравнения многих спектров[1].
За пределами обычного диапазона проявляются валентные колебания C–H для простых метиловых эфиров (2850—2815), других простых эфиров (2880—2830), оксирана и азиридина (3050—3000), аминов (2820—2780), циклопропана и циклогексана (3100—3050, 3035—2995).
CH3деф.
1470—1430 1395—1365 1250—800
средняя средняя переменная
Полосы поглощения в области 1250—800 практического значения не имеют.
Внеплоскостные колебания практического значения не имеют.
С=С вал.
1690—1635
переменная
Для транс-дизамещённых алкенов — 1690—1665 слабой интенсивности, для цис-изомеров — 1665—1635. Для три- и тетразамещённых алкенов находится в области 1690—1650 и часто отсутствует. Частота понижается при сопряжении с другой С=С-связью (1650, 1600), тройной связью (1600), нитрильной группой (1620), карбонильной группой (1630), бензольным кольцом (1630).
В той же области находятся полосы валентных колебаний O–H и N–H.
C≡C вал.
2260—2100
слабая
Для терминальных алкинов колебания тройной связи проявляются в низкочастотном конце данного диапазона. В симметричных структурах полоса часто отсутствует.
≡C–H деф.
700—600
сильная
При 1370—1220 проявляется широкий и слабый обертон этого колебания.
Полосы поглощения гидроксильных групп, связанных водородными связями, имеют увеличенную ширину и смещены в более низкочастотную область (3550—3450) по сравнению со свободными (3650—3590).
Первичные амины дают в этой области две узкие полосы. При образовании водородной связи частота колебаний уменьшается, а полосы уширяются. Иногда свободная и связанная водородными связями формы наблюдаются одновременно.
NH вал.
3450—3300
переменная
Вторичные амины дают лишь одну полосу. При образовании водородной связи частота колебаний уменьшается, а полосы уширяются. Иногда свободная и связанная водородными связями формы наблюдаются одновременно.
NH3+, NH2+, NH+вал.
3000—2000
средняя
Широкая, высокоструктурированная полоса.
NH2деф.
1650—1590, 850—700
средняя или слабая
NH деф.
1650—1550, 850—700
слабая
NH3+, NH2+, NH+деф.
1600—1460
средняя
Часто наблюдается более одной полосы. Для алифатических аминов полоса слабая.
Алифатические альдегиды дают полосу при 1740—1720 см–1. При наличии сопряжения частота колебания понижается: ароматические альдегиды (1710—1685), α,β-ненасыщенные альдегиды (1695—1660). Для α-галогенальдегидов эта частота выше (1765—1730).
Алифатические кетоны дают полосу при 1715 см–1. Сопряжение смещает полосу в сторону более низких частот (ароматические кетоны: 1690, α,β-ненасыщенные кетоны: 1675). α-Дикетоны поглощают при 1720 см–1, β-дикетоны — при 1720 и 1650 см–1 (кетоформа и енольная форма соответственно).
В сильно разбавленных растворах проявляется узкая полоса при 3550—3500 см–1. При образовании водородных связей частота понижается, а полоса уширяется.
C=O вал.
1800—1650
сильная
Свободные группы поглощают при 1800—1740 см–1, при наличии водородных связей частота понижается до 1740—1650 см–1. α,β-Ненасыщенные карбоновые кислоты: 1715—1690 см–1, ароматические карбоновые кислоты: 1700—1680 см–1.
↑ 12Бранд Дж., Эглинтон Г. Применение спектроскопии в органической химии = Applications of Spectroscopy to Organic Chemistry / Пер. с англ. М. Ю. Корнилова и В. А. Чуйгука, под ред. Ю. Н. Шейнкера. — М.: Мир, 1967. — С. 127—135.
Литература
Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных = Structure Determination of Organic Compounds. Tables of Spectral Data / Пер. с англ. Б. Н. Тарасевича. — Бином. Лаборатория знаний, 2006. — С. 251—318. — 1500 экз. — ISBN 5-94774-572-0.
