3.2. Азотсодержащие соединения

Азот может связывать различное число протонов, непосредственно присоединяться к атому углерода, образовывать не только одинарные, но и двойные и тройные связи. Колебания групп, содержащих атом азота, как правило, характеристичны. Это амины, имины, нитро-, нитрозо-, азо- и диазогруппы, нитрильная группа, а также ароматические соединения, содержащие атомы азота. Рассмотрим особенности ИК-спектров азотсодержащих соединения на примере аминов и нитросоединений.

3.2.1 Амины и амиды

Основные полосы поглощения аминов (кроме третичных) относятся к колебаниям связей N–H, которые проявляются в областях 3500 – 3000 см (валентные); 1650 – 1500 см и 1360 – 1000 см – деформационные (рисунок 8.29). Частота чувствительна к образованию водородных связей и в первичных аминах – двойная. Валентные колебания связи C–N проявляются ниже 1200 см .

Гидроксогруппа усложняет интерпретацию полос аминов, так как появление водородной связи повышает частоту деформационных колебаний. Первичные амины имеют широкую сильную полосу деформационных колебаний при 900 – 650 см . Соли аминов сильно отличаются по спектру от исходных веществ, так как солеобразование приводит к сильному смещению полос деформационных колебаний.

Рисунок 8.29 ИК-спектр втор-бутиламина.

Амиды характеризуются наличием структурной группировки (O=C–N), как например в ROCNH . Групповые характеристические частоты в них не постоянны, но в первичных амидах хорошо различимы сильные полосы поглощения «Амид I» и «Амид II» (рисунок 8.28). Колебания связи (С=О) расположено в интервале 1630 – 1700 см . Такое понижение частоты карбонильной группы обусловлено влиянием атома азота, который проявляется на спектре поглощением, относящимся к связям (СN); (NH) и (СNH) (это полосы поглощения около 1400; 3300 и 1250 см соответственно).

3.2.2. Нитросоединения.

Группа NO входит в состав нитросоединений, ковалентных нитратов и нитроаминов. В спектрах этих соединений имеется две очень сильных полосы поглощения в интервалах 1650 – 1500 и 1390 – 1250 см , соответствующих антисимметричным и симметричным валентным колебаниям связи N–O. Частоты обеих полос, по сравнению с алифатическими производными, для третичных и ароматических нитросоединений понижаются до 1548 – 1520 и 1360 – 1344 см . Изменение частоты также происходит и в присутствии атомов галогенов, сопряжения двойных связей, с увеличением числа NO групп и т.д.

3.2.3. Нитрильные гуппы.

Валентные колебания связи С N проявляются в области 2240 – 2260 см и имеют малую интенсивность. Отсутствие других полос поглощения в этой области позволяет использовать их для интерпретации нитрилов.

3.3. Серосодержащие соединения

По ИК-спектрам можно идентифицировать соединения, содержащие связи SO , S–H, S=O. Полосы, обусловленные колебаниями C–S и S–S, практического значения не имеют, так как интенсивность их мала, а положение обусловлено структурой молекулы и может перекрываться более сильными полосами. Обычно по ИК-спектрам выявляют такие соединения, как меркаптаны и тиофенолы, сульфоксиды, Сульфоны, сульфиты и сульфаты, а также сульфохлориды.

В спектрах простых меркаптанов имеется четкая полоса в интервале 2600 – 2550 см , относящаяся к связи S–H.

Сульфоксиды определяются по интенсивному поглощению, относящемуся к характеристическим колебаниям $=O в области 1060 – 1040 см . В сложных эфирах и диалкилсульфатах повышается до 1120 – 1200 см .

Сульфоны имеют характеристичные колебания в интервалах 1160 – 1120 см и 1350 – 1300 см , относящиеся к симметричным и антисимметричным валентным группы SO .

Сульфокислоты и их соли определяются по симметричным и антисимметричным валентным группы SO в интервале 1260 – 1150 и 1080 – 1010 см , что значительно ниже, чем у сульфонов. Солеобразование влияет на положение полос незначительно.