Интерпретация ик-спектра

Не смотря на то, как было отмечено выше, не все возможные колебания появляются в ИК-спектре. Тем не менее, спектры имеют сложную структуру, теоретическая интерпретация таких спектров крайне сложна и трудоёмка.

Для интерпретации ИК-спектров используют, так называемые, спектрально-структурные корреляции, то есть эмпирически установленные зависимости между видом спектра и структурой анализируемых веществ.

При интерпретации ИК-спектра, его условно разбивают на 2 участка:

1. область 1300-4000 см^-1 – область колебаний функциональных групп. В этой области проявляются колебания таких функциональных групп как N-H, O-H, C-O, C-H.

2. область 650-900 см^-1 – область важна тем, что здесь проявляются деформационные и скелетные колебания ароматических и гетероароматических циклов. Отсутствие интенсивных полос поглощения в этой области однозначно указывает на неароматический характер исследуемого вещества.

3. область 1300-900 см^-1 называется областью отпечатков пальцев или фингибридная область. В этой области проявляется большое число полос поглощения, которые трудно соотнести с какими-то структурными фрагментами.

Однако характер спектра в этой области строго индивидуален для каждого соединения.

В первую очередь, при интерпретации спектра обращают внимание на область функциональных групп. Частоты колебаний некоторых функциональных групп представлены ниже.

С-Н ν _с-н 2800-3000 см^-1

δ_с-н 1300-1400 см^-1

О-Н ν _О-Н 3200-3600 см^-1

δ _О-Н 1200-1300 см^-1

N-H ν _N-H 3000-3700 см^-1

δ _N-H 1500-1700 cм^-1

С-О ν _С-О 900-1300 см^-1

С=О ν _С=О 1600-1900 см^-1

Колебания С-Н связи. Положение полосы валентных колебаний С-Н 2800-3000 – это полоса является очень характеристической и малоинформативной. Низкая ее информативность обусловлена тем, что в каждой молекуле присутствует большое количество С-Н связей, обладающих близкими частотами колебаний. В результате их полосы накладываются, давая одну широкую полосу с большим количеством максимумов. Основной вывод, который можно сделать по этой полосе заключается в следующем: отсутствие интенсивной полосы поглощения в этой области указывает на отсутствие атомов водорода у sp³ гибридизованых атомов углерода.

Колебания О-Н является одним из наиболее характеристичных в ИК-спектроскопии. Участие ОН-группы в образовании межмолекулярных водородных связей приводит к тому, что в веществе возникает целый набор О-Н связей, различающихся по энергии. А это приводит к тому, что они будут иметь различные частоты колебаний. Поэтому полоса колебаний О-Н связи проявляется в широком диапазоне волновых чисел 3200-3700 см^-1 . Полосы имеют высокую интенсивность.

При разбавлении раствора анализируемого вещества до концентрации порядка 5·10^-3 вероятность образования водородных связей уменьшается, при этом полоса ассоциируемой О-Н связи исчезает, а появляется узкая полоса поглощения при 3610-3620 см^-1 соответствующая колебанию свободных О-Н групп.

Внутримолекулярная связь проявляется в виде узкой полосы поглощения в области 3500см^-1.

Колебания N-H связи. Ассоциированная N-H группа проявляется в виде широкой полосы поглощения в виде 3100-3500 см^-1. Свободная группа в виде узкой полосы поглощения в области 3300 см^-1. Важным признаком позволяющим с помощью ИК-спектра различать первичный и вторичный амин является то, что для вторичных аминов в указанной области наблюдается одна полоса поглощения, в то время как для первичных аминов таких полос две.

Валентные колебания С-О группы. Колебания этой группы проявляются в виде очень сильной полосы поглощения в области 1600-1900 см^-1. Наличие полосы поглощения в этой области однозначно указывает на карбонильный характер соединений.

В зависимости от вида заместителей полоса может смещаться в пределах этого взаимодействия. Так альдегиды и кетоны дают полосу 1710-1750 см^-1. В то время как карбоновые кислоты проявляются в области 1750-1780см^-1.

Возможности метода:

1. по характеристическим полосам поглощения позволяет установить наличие в молекуле тех или иных функциональных группировок;

2. по виду спектра в области отпечатков пальцев позволяет определять интенсивность структур.

3. при наличии ИК-спектров чистых соединений позволяет проводить качественный и количественный анализ смеси;

4. по изменению интенсивности полосы поглощения какой-либо из функциональных групп позволяет следить за ходом реакции;

5. позволяет изучать водородную связь.

Ограничение метода. ИК-спектр не дает информации относительно строение углеродного скелета молекулы.