3.1.1. Гидроксидсодержащие соединения.

Гидроксогруппа приводит к появлению в спектре полос поглощения, обусловленных колебаниями связей С–О и О–Н. Наличие нескольких гидроксидных групп приводит к возникновению водородных связей как между ними, так и с другими атомами – донорами электронов, что также влияет на положение и форму полос в спектре. В ИК-спектре (рисунок 8.26) этой группе отвечает две области характеристических колебаний: 3800 – 2500 см (для связи О–Н) и 1400 - 900 см (для С–О–Н).

Рисунок 8.26. Положение и форма пика для свободных и связанных

гидроксогрупп на примере ИК-спектра пентанола-2

А – разбавленный раствор в – водородная связь не образуется;

Б – в тонком слое при наличии водородной связи.

Свободная неассоциированная ОН-группа проявляется в виде узкой полосы поглощения около 3800 см , а для спиртов и фенолов – ниже, при 3670 – 3580 см . Образование димеров и полиассоциатов приводит к понижению частоты и уширению полосы валентных колебаний. Так в спектрах спиртовых полиассоциатов и молекулярной структурно связанной воды наблюдается широкая очень интенсивная полоса поглощения при 3400 – 3200 см (рисунок 8.26). Область 1400 – 1000 см относится к скелетным С–О–Н колебаниям молекулы и плоским деформационным колебаниям связи О–Н. Полосы интенсивные, достаточно характеристичны, что позволяет использовать их для идентификации первичных, вторичных, третичных спиртов и фенолов.

3.1.2. Эфиры.

Простые эфиры – это органические соединения с общей формулой ROR, содержащие связи типа С–О–С. Радикал R – может быть как алифатическим, так и ароматическим. Валентные колебания эфирной группы существенно зависят от структуры эфира и типа радикала. Для алициклических эфиров она расположена в области 1150 – 1060 см , тогда как для ароматических и непредельных – в интервале 1270 – 1200 см . Происходит также смещение полосы валентных колебаний метильных и метиленовых групп, непосредственно связанных с атомом кислорода, и (С – Н) в эпоксигруппе.

3.1.3. Карбонилсодержащие соединения.

Наиболее известные карбонилсодержащие соединения – это карбоновые кислоты, альдегиды, кетоны и их производные, а также – сложные эфиры, которые характеризуются наличием связи С=О. Их спектры характеризуются наличием сильных полос поглощения в областях 1900 – 1580 см , обусловленных характеристическими колебаниями структур, содержащих связь С=О (рисунок 6.28). На положение и интенсивность полос влияют такие факторы, как стерический фактор, геометрия молекул, индукционные эффекты и влияние водородной связи, агрегатное состояние. Однако, для отдельных классов карбонильных соединений полосы поглощения связи С=О находятся в достаточно узком интервале частот, что позволяет их легко интерпретировать по спектрам. Например, для алифатических альдегидов – это сильная полоса в интервале 1740 – 1720 см ; ацетону, в зависимости от растворителя, соответствует поглощение в интервале 1728 – 1718 см . В спектрах карбоновых кислот всегда присутствует, помимо полосы, отвечающей валентным колебаниям С=О, еще и полоса, относящаяся к колебаниям гидроксогруппы ( 3000 см ), частота которой несколько понижена за счет влияния атома кислорода и образования водородной связи.

В присутствии электроотрицательных атомов, таких как галогены, карбонильная группа имеет очень высокое значение частоты (1815 – 1770 см ). Аналогичные закономерности характерны и для карбонильной группы циклических соединений и сложных эфиров. Так переход от 6-и членного цикла к 4-х членному приводит к повышению частоты 1700 до 1775 см .

Рисунок 8.27. Характерный спектр карбонилсодержащего соединения на

примере 1% раствора пропионовой кислоты в CCl .

(С=О) – сильная полоса при 1710 см ;

(ОН) – валентная, очень сильная полоса при 3000 см

(ОН) – деформационная, сильная полоса при 1240 см

Не менее сложны закономерности для соединений, имеющих помимо карбонильной группы, атомы серы или азота (амиды кислот). Так в спектрах амидов имеются характеристические полосы поглощения в области связи С=О, которые получили название «Амид I» и «Амид II». Полоса «Амид I» обусловлена сложными колебаниями карбонильной группы с участием связи C–N и углов С–С–О и C–N–R , а «Амид II» – деформационными колебаниями C–N (рисунок 8.28)

Рисунок 8.28. ИК-спектр хлорацетамида в KBr;

характеристические колебания на спектре относятся (см ):

к полосе «Амид I» – 1644 и «Амид II» –1615;

3350 –. валентные колебания связи C–N