8.2.2. Общие принципы анализа ик-спектров органических соединений. Факторы, влияющие на ик-спектры.

Анализ состава и структуры органических соединений начинают с определения частот наиболее сильных полос поглощения и оценки их интенсивности – сильная, очень сильная или средняя. Затем по таблице характеристических частот выписывают возможные виды функциональных групп. При этом в одном и том же интервале могут быть расположены колебания различных, по составу, функциональных групп. Так в интервале частот 3800 – 2500 см расположены полосы поглощения, отвечающие валентным колебаниям гидроксогрупп, метильных-, метиленовых- и аминогрупп.

На следующем этапе расшифровки не только сужают интервалы частот, но и определяют положение более слабых, по интенсивности, полос поглощения, относящихся обычно к деформационным и комбинированным частотам. Выявление отдельных структурных единиц, которые обуславливают наличие характеристических полос поглощения, позволяет сделать первичное заключение о составе и структуре исследуемого соединения. На основании данных атласов, или компьютерного моделирования и с учетом брутто-формулы, делают окончательный вывод о структуре испытуемого вещества. При необходимости привлекаются другие спектральные методы (УФ, масс- и ЯМР-спектроскопия, РФА)

Рисунок 8.22 Влияние агрегатного состояния пробы на вид ИК-спектра

хлорацетона: а – жидкость; б – в твердой фазе; в – в парах.

В ходе расшифровки ИК-спектра следует учитывать целый ряд факторов, влияющих на положение и интенсивность полос поглощения. Это агрегатное состояние пробы (рисунок 8.22), полярность растворителя, изомерия молекул, стерические факторы, наличия гетероатомов, влияние матрицы и условий пробоподготовки, чувствительность прибора и разрешение оптики, скорость записи и т.д. Поэтому, нередко приходится делать контрольные записи аналогов на том же приборе и при тех же условиях, что и испытуемого образца.

8.2.3. Краткая характеристика ик-спектров отдельных классов органических веществ.

1. Углеводороды.

1.1. Предельные углеводороды (алканы).

Полосы поглощения в ИК-спектрах углеводородов обусловлены колебаниями связей С–С и С–Н. Характеристические частоты колебаний связи С–Н (метильные, метиленовые и метиновые группы) наблюдаются в 3-х областях спектра: 3000 – 2800; 1400 – 1300 и около 700 см . В области 3000 – 2800 см расположена сложная полоса, относящаяся к симметричным и антисимметричным валентным колебаниям метильных и метиленовых групп. В зависимости от длины цепочки алифатического углеводорода меняется интенсивность полос (возрастает практически линейно для метиленовых групп), а не их расположение.

Колебания связи С–С (скелетные) – малоинтенсивные; проявляются в областях 1100 – 700 см (валентные) и ниже 500 см – деформационные. По виду спектра, наличию расщепления полос можно иногда судить о структурной изомерии, наличию гемм-диметильной группы (дублет в области 1200 – 1100 см ), например в изомерах гексана (рисунок 8.23).

1.2. Циклоалканы.

Замыкание углеродной цепочки в кольцо с образованием ненапряженного цикла существенно не сказывается на положении колебаний метиленовых групп. С увеличением напряжения происходит незначительное смещение в основном частот деформационных колебаний (см. рисунок 8.4).

Рисунок 8.23. Вид ИК-спектров изомеров гексана.

а – н-гексан; б – 2-метилпентан.