Interested Article - Таблица характеристических частот в инфракрасной спектроскопии

Интерпретация инфракрасных спектров проводится с использованием понятия характеристических частот . В отличие от простейших двухатомных молекул, в многоатомных молекулах колебания не относятся лишь к одной связи или группе атомов, напротив, все атомы молекулы находятся в движении, хотя бы в самом небольшом. Однако было экспериментально установлено, что присутствие в молекуле определённых функциональных групп приводит к возникновению поглощения излучения характеристической частоты. Влияние остальной части молекулы при этом обычно не превышает 5 %. Это наблюдение даёт возможность с высокой долей вероятности отнести ту или иную полосу поглощения к конкретной функциональной группе, присутствующей в молекуле .

Подобный подход основан на экспериментальных наблюдениях и происходит из тщательного сравнения многих спектров .

Класс вещества	Группа	Диапазон поглощения, см ^–1	Интенсивность	Комментарии
Алканы и алкильные фрагменты	C–H вал.	3000—2840	переменная	За пределами обычного диапазона проявляются валентные колебания C–H для простых метиловых эфиров (2850—2815), других простых эфиров (2880—2830), оксирана и азиридина (3050—3000), аминов (2820—2780), циклопропана и циклогексана (3100—3050, 3035—2995).
	CH ₃ деф.	1470—1430 1395—1365 1250—800	средняя средняя переменная	Полосы поглощения в области 1250—800 практического значения не имеют.
	CH ₂ деф.	1475—1450 770—720	средняя средняя
	C–D вал.	2200—2080
Алкены	=CH ₂ вал.	3095—3075	средняя	Часто несколько полос.
	=CH вал.	3040—3010	средняя	Часто несколько полос.
	=CH деф.	1420—1290 ( плоск. ) 1005—675 ( внеплоск. )	—	Внеплоскостные колебания практического значения не имеют.
	С=С вал.	1690—1635	переменная	Для транс -дизамещённых алкенов — 1690—1665 слабой интенсивности, для цис -изомеров — 1665—1635. Для три- и тетразамещённых алкенов находится в области 1690—1650 и часто отсутствует. Частота понижается при сопряжении с другой С=С-связью (1650, 1600), тройной связью (1600), нитрильной группой (1620), карбонильной группой (1630), бензольным кольцом (1630).
Алкины	≡C–H вал.	3340—3250	сильная	В той же области находятся полосы валентных колебаний O–H и N–H.
	C≡C вал.	2260—2100	слабая	Для терминальных алкинов колебания тройной связи проявляются в низкочастотном конце данного диапазона. В симметричных структурах полоса часто отсутствует.
	≡C–H деф.	700—600	сильная	При 1370—1220 проявляется широкий и слабый обертон этого колебания.
Алициклические соединения	C–H вал.	3090—2860	сильная
	H–C–H деф.	1470—1430	слабая
	C=C деф.	1780—1610	переменная
Ароматические углеводороды	C–H вал.	3080—3030		Часто наблюдается набор полос. В эту же область попадают валентные колебания связей C–H в алкенах.
	C–C	1625—1575, 1525—1475	средняя	Часто по две полосы.
	комбинационная	2000—1650	очень слабая	По характеру поглощения в данной области устанавливают тип замещения ароматического кольца.
	C–H деф.		переменная сильная	Внеплоскостные полосы поглощения используются для определения типа замещения в ароматических соединениях.
Фторорганические соединения	C–F вал.	1400—1000	сильная	Часто наблюдается более одной полосы за счёт наличия поворотных изомеров .
	S–F вал.	815—755	сильная
	P–F вал.	1110—760
	Si–F вал.	980—820
	B–F вал.	1500—800
Хлорорганические соединения	C–Cl вал.	1100—1020, 830—<600	сильная
	C–Cl деф.	400—280	средняя
	P–Cl вал.	<600
	Si–Cl вал.	<625
	B–Cl вал.	1100—650
Броморганические соединения	C–Br вал.	1080—1000, 700—500	сильная
Броморганические соединения	C–Br деф.	350—250	средняя
Иодорганические соединения	C–I вал.	650—450	сильная	Две или более полос.
Иодорганические соединения	C–I деф.	300—50	средняя
Спирты и фенолы	O–H вал.	3650—3200	переменная	Полосы поглощения гидроксильных групп , связанных водородными связями , имеют увеличенную ширину и смещены в более низкочастотную область (3550—3450) по сравнению со свободными (3650—3590).
	O–H деф. плоск.	1450—1200	средняя	Практическая значимость отсутствует.
	C–O вал.	1260—970	сильная	Первичные спирты: 1075—1000, вторичные спирты: 1125—1000, третичные спирты: 1210—1100, фенолы: 1275—1150.
	O–H деф. внеплоск.	<700	средняя	Практическая значимость отсутствует.
Простые эфиры и ацетали	C–O–C вал. асим.	1310—1000	сильная	Иногда полоса расщепляется на 3, 4 или 5 компонент.
Простые эфиры и ацетали	C–O–C вал. сим.	1055—870	сильная	Иногда несколько полос.
Пероксиды	O–O–H вал.	3450—3200	переменная
	C–O–O вал.	1200—1000	сильная
	O–O вал.	1000—800	средняя или слабая	Отнесение ненадёжно.
Амины	NH ₂ вал.	3500—3300	переменная	Первичные амины дают в этой области две узкие полосы. При образовании водородной связи частота колебаний уменьшается, а полосы уширяются. Иногда свободная и связанная водородными связями формы наблюдаются одновременно.
	NH вал.	3450—3300	переменная	Вторичные амины дают лишь одну полосу. При образовании водородной связи частота колебаний уменьшается, а полосы уширяются. Иногда свободная и связанная водородными связями формы наблюдаются одновременно.
	NH ₃ ⁺ , NH ₂ ⁺ , NH ⁺ вал.	3000—2000	средняя	Широкая, высокоструктурированная полоса.
	NH ₂ деф.	1650—1590, 850—700	средняя или слабая
	NH деф.	1650—1550, 850—700	слабая
	NH ₃ ⁺ , NH ₂ ⁺ , NH ⁺ деф.	1600—1460	средняя	Часто наблюдается более одной полосы. Для алифатических аминов полоса слабая.
	C–N вал.	1400—1000	средняя	Практическое значение отсутствует.
Нитросоединения и нитрозосоединения	NO ₂ вал. асим.	1660—1490	очень сильная
	NO ₂ вал. сим.	1390—1260	сильная
	N=O вал.	1680—1450 (мономеры), 1420—1250 (димеры)	очень сильная
	C–N вал.	≈850 (алиф. нитрозосоединения), ≈1100 (аром. нитрозосоединения)
Имины и оксимы	C=N вал.	1690—1520	обычно сильная
	O–H вал.	3600—2700	сильная
	O–H деф.	1475—1315		Практическое значение отсутствует.
Азосоединения	N=N вал.	1500—1400	очень слабая	Отсутствует в высокосимметричных соединениях.
Нитрилы и изонитрилы	C≡N вал.	2260—2240	средняя или сильная
Диазосоединения	N ⁺ ≡N вал.	2310—2130	средняя	Частота зависит от аниона.
Диазосоединения	C=N ⁺ =N вал.	2050—2010	очень сильная
Цианаты и изоцианаты	OC≡N вал.	2260—2130	средняя или сильная
	C–O вал.	1200—1080	сильная
	N=C=O вал. асим.	2280—2230	сильная
	N=C=O вал. сим.	1450—1380	слабая
Тиоцианаты и	SC≡N вал.	2170—2130	средняя
	C–S вал.	750—550		Часто две полосы.
	N=C=S вал. асим.	2200—2050	очень сильная	Обычно две полосы, резонанс Ферми
	N=C=S вал. сим.	950—650
Тиолы и сульфиды	S–H вал.	2600—2540	слабая
	S–H деф.	915—800	слабая	Практическое значение отсутствует.
	C–S вал.	710—570	слабая	Практическое значение отсутствует.
	S–S вал.	≈500	слабая	Практическое значение отсутствует.
Сульфоксиды и сульфоны	S=O вал.	1225—980	сильная	Иногда несколько полос.
	SO ₂ вал.	1420—1000	очень сильная
	S–O вал.	870—690	переменная
Альдегиды	C–H комб.	2900—2800, 2780—2680	слабая	Резонанс Ферми.
Альдегиды	C=O вал.	1765—1645	сильная	Алифатические альдегиды дают полосу при 1740—1720 см ^–1 . При наличии сопряжения частота колебания понижается: ароматические альдегиды (1710—1685), α,β-ненасыщенные альдегиды (1695—1660). Для α-галогенальдегидов эта частота выше (1765—1730).
Кетоны	C=O вал.	1775—1650	сильная	Алифатические кетоны дают полосу при 1715 см ^–1 . Сопряжение смещает полосу в сторону более низких частот (ароматические кетоны: 1690, α,β-ненасыщенные кетоны: 1675). α-Дикетоны поглощают при 1720 см ^–1 , β-дикетоны — при 1720 и 1650 см ^–1 (кетоформа и енольная форма соответственно).
Карбоновые кислоты	COO–H вал.	3550—2500	переменная	В сильно разбавленных растворах проявляется узкая полоса при 3550—3500 см ^–1 . При образовании водородных связей частота понижается, а полоса уширяется.
Карбоновые кислоты	C=O вал.	1800—1650	сильная	Свободные группы поглощают при 1800—1740 см ^–1 , при наличии водородных связей частота понижается до 1740—1650 см ^–1 . α,β-Ненасыщенные карбоновые кислоты: 1715—1690 см ^–1 , ароматические карбоновые кислоты: 1700—1680 см ^–1 .
Сложные эфиры	C=O вал.	1790—1650	сильная	Алифатические сложные эфиры поглощают при 1750—1735 см ^–1 , при сопряжении эта частота понижается (α,β-ненасыщенные сложные эфиры: 1730—1710, ароматические сложные эфиры: 1730—1715). α-Галогенпроизводные поглощают при 1790—1740 см ^–1 .
Сложные эфиры	C–O вал.	1330—1050	сильная	Две полосы: полоса антисимметрического колебания с более высокой частотой и полоса симметрического колебания с меньшей частотой.
Амиды	N–H вал.	3500—3100	средняя	В первичных амидах две полосы.
	C=O вал. (амид I)	1740—1630	сильная
	N–H деф. и N–C=O вал. (амид II)	1630—1510	сильная	Полоса отсутствует в лактамах.
Ангидриды карбоновых кислот	C=O вал.	1870—1770, 1800—1720	сильная	Полосы симметричного и асимметричного колебания соответственно.
Ангидриды карбоновых кислот	C–O–C вал.	1300—900	сильная	Несколько полос.
Галогенангидриды карбоновых кислот	C=O вал.	1820—1750 вал.	сильная	Характерна для хлорангидридов. Для бромангидридов или иодангидридов при более низкой частоте.
	C=O вал.	1900—1870 вал.	сильная	Фторангидриды.
	C–Hal вал.	1200—500		Фторангидриды — 1200—800, хлорангидриды — 750—500, бромангидриды — 700—500, иодангидриды — 600—500.
Кремнийорганические соединения	Si–H вал.	2250—2090	средняя
	Si–H деф.	1010—700	сильная	Обычно две широкие полосы.
	Si–O вал.	1100—1000, 900–<600
	Si–C вал.	850—650
	Si–N вал.	1250—830
	Si–F вал.	980—820
	Si–Cl вал.	<625
Фосфорорганические соединения	P–H вал.	2440—2275	слабая или средняя
	PO–H вал.	2700—2650	слабая	Очень широкая полоса.
	POH комб.	2300—2250	слабая	Очень широкая полоса.
	P–O вал.	1260—855
	P=O вал.	1300—960	сильная
	P=N вал.	1500—1170
	P–C вал.	800—700	различная	Практическое применение отсутствует.
	P–H деф.	1090—910	сильная
Борорганические соединения	B–H вал.	2640—2200	сильная
	B–O вал.	1380—1310	очень сильная
	B–OH вал.	3300—3200		Очень широкая полоса.
	B–N вал.	1550—1330	очень сильная
	B–C вал.	1240—620	сильная	Для очень несимметричных молекул две полосы.
	B–F вал.	1500—800
	B–Cl вал.	1100—650

Примечания

↑ Бранд Дж., Эглинтон Г. Применение спектроскопии в органической химии = Applications of Spectroscopy to Organic Chemistry / Пер. с англ. М. Ю. Корнилова и В. А. Чуйгука, под ред. Ю. Н. Шейнкера. — М. : Мир, 1967. — С. 127—135.

Литература

Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных = Structure Determination of Organic Compounds. Tables of Spectral Data / Пер. с англ. Б. Н. Тарасевича. — Бином. Лаборатория знаний, 2006. — С. 251—318. — 1500 экз. — ISBN 5-94774-572-0 .