INTERPRETACE INFRAČERVENÝCH SPEKTER

INTERPRETACE INFRAČERVENÝCH SPEKTER

Obecné základy nedestruktivní metoda strukturní analýzy měření přechodů mezi vibračními hladinami změna dipólového momentu během vibrace v=3 v=2 v=1 v=0 fundamentální přechod v = 1 (z v = 0 na v = 1) horký přechod v = 1 (např. z v = 1 na v = 2) svrchní přechod v > 1 (např. z v = 0 na v = 2) = overton

Obecné základy harmonický oscilátor ekvidistantně rozložené hladiny fundamentální i horký přechod mají stejnou energii degenerované hladiny nelze je odlišit anharmonický oscilátor rozdílné rozložení energetických hladin s rostoucí energií se rozdíl zmenšuje lze pozorovat fundamentální i horké přechody, overtony nejsou přesný dvojnásobek fundamenálního přechodu

Obecné základy střední infračervená oblast (cca 4 000 400 cm -1 ) zejména fundamentální přechody (občas overtony) oblast charakteristických vibrací (obvykle 4 000 13 00 cm -1 ) pásy charakterizují jednotlivé funkční skupiny oblast otisku palce (obvykle 1 300 400 cm -1 ) pásy charakterizují celou molekulu (skeletální vibrace) parametry spektra: poloha (vlnočet) maxima absorpčního pásu relativní intenzita pásu šířka pásu (v polovině jeho výšky)

Obecné základy typy vibrací: valenční (změna délky vazby) symetrická, antisymetrická, asymetrická deformační (změna vazebných úhlů) nůžková, deštníková, kývavá, vějířová, kroutivá rovinná, mimorovinná symetrická, antisymetrická, asymetrická symetrická valenční antisymetrická valenční deformační nůžková deformační kývavá obrázky z: https://orgspectroscopyint.blogspot.cz/2014/12/infrared-spectroscopy.html (30.11.2016)

methyl: 2995 2950 s n as (CH 3 ) 2895 2840 m-s n s (CH 3 ) 1470 1440 m d d (CH 3 ) 1395 1365 m-s d s (CH 3 ) methylen: Interpretace - alkany 2995 2835 cm -1 : oblast valenčních vibrací -CH 3 + -CH 2-1480 1440 cm -1 : oblast deformačních vibrací -CH 3 + -CH 2-1395 1365 cm -1 : deštníková vibrace -CH 3 (typická pro methyl), pokud je zde dublet, dochází k větvení (isopropyl stejné intenzity, tercbutyl dvojnásobná intenzita u nižšího vlnočtu) 785 720 cm -1 : kolébavá vibrace -CH 2 - (intenzivnější s delším řetězcem) 2955 2915 m n as (CH 2 ) 2880 2835 m-s n s (CH 2 ) 1480 1440 m d d (CH 2 ) 785 720 m r (CH 2 )

terminální alkeny 3095 3075 m n as (CH 2 ) 1985 1780 w 2xg (CH) 1680 1620 w-m n(c=c) 995 980 s g (CH) 915 905 s g (CH) Interpretace - alkeny 3095 3075 cm -1 : oblast valenční vibrace C=CH 2 (symetrická vibrace kolem 3000 cm -1, často se překrývá s -CH 3 /-CH 2 -) 1985 1780 cm -1 : overton mimorovinné vibrace, málo intenzivní 1680 1620 cm -1 : valenční vibrace dvojné vazby 995 905 cm -1 : mimorovninné vibrace neoznačené pásy patří vibracím methylu a methylenu (předchozí snímek) cis/trans alkeny 3095 3075 m n as (CH 2 ) 1985 1780 w 2xg (CH) 1680 1620 w-m n(c=c) 1420 1400 s d (CH) 1350 1340 m d (CH) (cis) 1325 1290 w d (CH) (trans) 980 955 s g (CH) (trans) 730 655 m g (CH) (cis)

Interpretace - alkyny 3340 3300 m n (CH) 2260 2190 (u symetrické molekuly chybí) alkyny w n (C C) R 1 -C C-R 2 (disub.) 2140 2100 w-m n (C C) -C C-H 1375 1225 w-m d (CH) 695 575 m-s d (CH) 3340 3300 cm -1 : oblast valenční vibrace C-H (terminální alkyn) 2260 2100 cm -1 : valenční vibrace trojné vazby -C C- (terminální alkyny u nižších vlnočtů, disubstituované u vyšších, symetrické vůbec) 695 575 cm -1 : deformační vibrace CH, typická hodnota 630 cm -1 neoznačené pásy patří vibracím methylu a methylenu

Interpretace - areny 3100 3000 skupina pásů 2000 1650 několik pásů areny m n (CH) + komb. přechody w overtony + komb. přechody 1625 1590 v n (C=C) 1590 1575 v n (C=C) 1525 1470 v n (C=C) 1465 1430 v n (C=C) 900 670 m-s g(ch) charakterizuje substituci 3100 3000 cm -1 : skupina pásů (alkeny pouze jeden pás), valenční vibrace CH + kombinační přechody 2000 1650 cm -1 : skupina overtonů (charakterizuje substituci) 1625 1430 cm -1 : valenční vibrace aromatického kruhu 900 670 cm -1 : mimorovinné vibrace CH mono 770 730 + 710 690 cm -1 ortho 770 735 cm -1 meta 810 750 + 900 860 cm -1 para 860 800 cm -1

Interpretace - nitrily nitrily 2270-2200 v n (C N) 2270 2200 cm -1 : valenční vibrace nitrilu kyanidová jehla Dostupné z: http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?id=b6000118&units=si&mask=80 (30.11.2016)

Interpretace - alkoholy alkoholy 3550 3230 m-s, br n (OH) 1410 1260 w d (COH) 1260-1020 s n (CO) charakterizuje typ alkoholu 3550 3230 cm -1 : valenční vibrace OH, široký pás 1410 1260 cm -1 : deformační vibrace COH, často skrytý pod dalšími vibracemi (podložení dalších vibrací) 1260 1020 cm -1 : valenční vibrace CO: Ar-OH 1260 1180 cm -1 3 OH 1205 1125 cm -1 2 OH 1125 1085 cm -1 1 OH 1085 1030 cm -1

Interpretace - aldehydy aldehydy 2830 2810 w-m n (CH) 2745 2650 w n (CH) 1740 1685 vs n (C=O) 1440-1325 m d(ch) 975 780 w g(ch) 2830 2650 cm -1 : valenční vibrace CH, tzv. Fermiho rezonance, dva pásy vzdálené přibližně 100 cm -1 1740 1685 cm -1 : valenční vibrace karbonylu, aldehydy kolem 1725 cm -1 (při konjugaci posun k nižším vlnočtům), na dvojnásobku vlnočtu je patrný slabý overton 1440 1325 cm -1 : deformační vibrace CHO Pro všechny karbonylové sloučeniny je typickým znakem silný pás 1740 1680 cm -1 Ve spektrech aldehydů se vyskytuje blízko hodnoty 1725 cm -1

Interpretace - ketony a)1740 1715 (R-CO-R) b)1700 1660 (Ar-CO-) ketony vs n (C=O) a)1325 1215 s n(cc) a)1100 m n(ccc) několik pásů b)1300 m d(c-co-c) několik pásů b)1225 1075 s n(c Ar C) 1740 1685 cm -1 : valenční vibrace karbonylu, ketony kolem 1710 cm -1 (při konjugaci posun k nižším vlnočtům, např. acetofenon 1680 cm -1 ), na dvojnásobku vlnočtu je patrný slabý overton Pro všechny karbonylové sloučeniny je typickým znakem silný pás 1740 1680 cm -1 Ve spektrech ketonů se vyskytuje blízko hodnoty 1710 cm -1.!Ketony se určí tak, že se vyloučí ostatní karbonylové sloučeniny!

Interpretace - estery estery a)1750 1725 (R-COO-R) b)1730 1705 (Ar-COO-R) vs n (C=O) 1310 1150 vs n as (COC) 1160 1050 s n s (COC) 1750 1705 cm -1 : valenční vibrace karbonylu, u esterů je vlnočet maxima blízko 1740 cm -1, na dvojnásobku je patrný slabý overton 1310 1150 cm -1 : valenční vibrace C-O-C, velmi silný pás, obvykle intenzivnější než n (C=O) 1160 1050 cm -1 : valenční vibrace C-O-C Pro všechny karbonylové sloučeniny je typickým znakem silný pás 1740 1680 cm -1 Ve spektrech aldehydů se vyskytuje blízko hodnoty 1740 cm -1

Interpretace karboxylové kyseliny karboxylové kyseliny 3300 2500 m, br n (OH) 1725 1680 vs n (C=O) 1440 1395 w d(oh) + n (CO) 1320-1210 m-s n(co) 955 915 m,br g (OH) 3300 2500 cm -1 : valenční vibrace OH, široký pás, na rozdíl od alkoholů, zasahuje pás pod 3000 cm -1 1725 1680 cm -1 : valenční vibrace karbonylu, karboxylové kyseliny kolem 1705 cm -1 (aromatické posun k nižším vlnočtům), na dvojnásobku vlnočtu je patrný slabý overton 1440 1395 cm -1 : kombinace deformační OH a valenční CO vibrace 1320 1210 cm -1 : valenční CO vibrace 955 915 cm -1 : valenční CO vibrace Pro všechny karbonylové sloučeniny je typickým znakem silný pás 1740 1680 cm -1 Ve spektrech aldehydů se vyskytuje blízko hodnoty 1705 cm -1

Interpretace aminy aminy 3450 3250 w-m n as (NH) 3450 3250 w-m,br n s (NH) 1650 1580 m-s d (NH 2 ) Ar: 1360 1250 s n(cn) R: 1090 1020 w-m n(cn) 3450 3250 cm -1 : valenční vibrace NH 2, primární aminy vykazují 2 pásy vzdálené cca 100 cm -1, sekundární jeden pás, terciární žádný 1650 1580 cm -1 : deformační (nůžková) vibrace NH 2, pouze primární aminy 900 650 cm -1 : deformační (kývavá) vibrace NH 2 R: 900 650 s,br g(nh)

Interpretace nitrosloučeniny nitroskupina 1570 1485 vs n as (NO 2 ) 1385-1320 s n s (NO 2 ) 1570 1485 cm -1 : antisymetrická valenční vibrace nitroskupiny 1385 1320 cm -1 : symetrická valenční vibrace nitroskupiny kombinační přechody (k prokázání nitroskupiny stačí dva výše zmíněné pásy)

Interpretace rychlokuchařka První nástřel: Je dobré znát kostru molekuly, pak přidávat substituenty: pásy v oblasti 3100 3000 cm -1 : areny, alkeny pásy v oblasti 3000 2850 cm -1 : alkany substituenty: široký pás, intenzivní pás 3500 3000 cm -1 : OH skupina pásy v oblasti 3400 3250 cm -1 : primární amin (2 pásy), sekundární (1 pás) velmi intenzivní pás 1750 1650 cm -1 : karbonyl je ve spektru pás OH? karboxylová kyselina jsou ve spektru další dva intenzivní pásy (vibrace CO)? ester jsou ve spektru pásy Fermiho rezonance (2830 2650 cm -1 ) aldehyd žádná z právě uvedených tří možností? keton dva silné pásy v oblasti 1570 1320 cm -1 : nitroskupina Není nutné přiřazovat naprosto všechny pásy ve spektrech. Po prvním nástřelu je ale vhodné dohledat všechny pásy pro dané funkční skupiny. Pokud tyto pásy nejsou ve spektru, pak tam nebude ta právě zjišťovaná funkční skupina. Pokud po přiřazení pásů nastřelených funkčních skupin už nejsou ve spektru další významné pásy, je interpretace skončena.

Spektra k procvičení http://old.vscht.cz/anl/cach2/ic/spektroskopieir.html http://webspectra.chem.ucla.edu//