Материал: спектр и фотометр

Самый маленький в мире ИК-Фурье спектрометр ALPHA необычно удобен для проведения ежедневных исследований в лабораторных условиях. Автоматическая установка, удобное в работе программное обеспечение и система быстрой замены модулей QuickSnap™ позволит проводить надежный и точный ИК-Фурье анализ, который Вы ожидаете от компании Bruker.

Недорогой ИК-Фурье спектрометр небольшого размера 22см x 30 см, вес около 7 кг.

Удобное программное обеспечение: помощник сопровождает Вас на протяжении всего анализа.

Универсальность: система быстрой замены модулей QuickSnap™ для работы в режимах пропускания и отражения.

RockSolid™: стабильные, высокоточные результаты достигаются с помощью запатентованного интерферометра.

Превосходные характеристики

Интерферометр RockSolid™ ИК-спектрометра ALPHA – запатентованная разработка Bruker Optics, которая используется во многих спектрометрах Bruker. Благодаря высокой стабильности интерферометра, ИК-анализ возможно осуществлять как в лабораторных, так и в промышленных условиях. ALPHA сочетает в себе высокоточные и воспроизводимые результаты, и поскольку спектрометр нечувствителен к вибрации, то его можно разместить практически где угодно, можно переносить с места на место и использовать без какой-либо предварительной настройки. ALPHA обеспечивает превосходную чувствительность, воспроизводимость и стабильность. Компоненты спектрометра непрерывно тестируются для получения гарантированно качественных спектров. Благодаря высокой точности возможен перенос методов со спектрометра на спектрометр для дальнейшего использования и развития методов.

1.4.3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

1.4.3.1. С-Н. Валентные колебания С-Н при насыщенном углеродном атоме проявляются в области 2800-3000 см-1. Эти полосы характеристичны, но малоинформативны, так как в веществе обычно осуществляются разные колебания С-Н, которые, кроме того, могут взаимодействовать между собой. Отдельные полосы колебаний накладываются друг на друга, образуя в области 2800-3000 см-1 полосу, имеющую отдельные слабо выраженные максимумы. Для определения структуры вещества эти полосы могут оказаться полезными только в том случае, если в соединении

36

мало атомов водорода, как, например, в полигалогеналканах. Отсутствие полос в данной области является убедительным доказательством отсутствия в веществе атомов водорода при насыщенных углеродных атомах.

Деформационные колебания δС-Н, расположенные в. области 13501470 см-1, мало характеристичны, но обычно могут быть обнаружены в спектре при 1375, 1450, 1465 см-1.

Достаточно характеристичным считается поглощение двух метильных групп при одном углеродном атоме (геминальное замещение), образующее два близких максимума (дублет) примерно равной интенсивности в области 1370-1385 см-1.

При анализе соединений, меченных дейтерием, весьма характеристичной является полоса νС-D 2100-2160 см-1, расположенная в области, где практически отсутствуют другие полосы.

C=C. В соединениях с изолированной двойной связью ν С=С находится при-1600-1680 см-1. В циклических системах, особенно в напряженных, значение этой частоты несколько ниже. Частота колебаний двойной связи заметно повышается с ростом степени её замещённости, например:

В ИК-спектрах симметрично замещенных алкенов (неполярная двойная связь) ν проявляется полосой ничтожно малой интенсивности, как, например, в спектрах соединений (I) и (III); для несимметрично замещённой двойной связи (например, в соединении (II) эта полоса достаточно интенсивна. Заметим, что любая двойная связь дает мощную (обычно наиболее интенсивную в спектре) линию.

О наличии в веществе двойной связи дополнительно может свидетельствовать характеристическая полоса νC=H, расположенная в области

3000-3100 см-1.

Деформационные колебания δС=Н могут быть полезны для определения конфигурации заместителей при двойной связи для цuс-изомеров они расположены в области 650-750 см-1, а для транс-изомеров – в области

960-970 см-1.

Таким образом, на основании данных колебательных спектров может быть обнаружено присутствие в веществе изолированной двойной связи и сделаны определенные выводы о характере ее замещения.

37

Полоса νC=D весьма характеристична (2200-2300 см-1) и позволяет уверенно отличить атом дейтерия, находящийся при двойной связи, от атома D при насыщенном углеродном атоме.

1.4.3.2. Сопряженные диеновые системы в области 1500-1650 см-1

имеют две полосы, соответствующие двум типам валентных колебаний – синфазному и антифазному, например:

В целом полосы колебаний диеновых систем в ИК-спектрах значительно более интенсивны по сравнению с полосами изолированных двойных связей, особенно, если диеновая система имеет трансоидную конфигурацию. В ИК-спектре более активно колебание νasC=C, тогда как в спектре симметричных диенов (например, бутадиена) интенсивность полосы νsC=C может быть исчезающее мала.

При введении в диеновую систему алкильных заместителей значения частот νsC=C и νasC=C закономерно повышаются.

Таким образом, наличие в веществе диеновой системы относительно легко определяется по данным колебательных спектров. При сопряжении двойной связи с ароматическим ядром частота ее колебания смещается в низкочастотную область (на ~ 30 см-1), при этом интенсивность поглощения повышается.

1.4.3.3. Ароматические системы. Валентные колебания С-С-связей бензольного ядра дают полосы умеренной интенсивности при 15851600 см-1 и 1400-1500 см-1, что делает их неудобными для идентификации, так как эта область близка к колебаниям νС=С. Колебания νс-н аренов лежат в области 3020-3100 см-1; обычно они проявляются в виде группы полос средней интенсивности, несколько большей, чем у поглощающих в той же области ν=СН алкенов (см., например, спектр толуола;

рис. 15).

В спектрах ароматических соединений имеются интенсивные полосы неплоских деформационных колебаний С-Н в области 650-900 см-1. Эта область дает некоторые возможности для определения числа и расположения заместителей в ароматическом ядре, а также взаимного расположения бензольных колец в полиядерных ароматических соединениях. Как правило, отсутствие сильных полос в области 650-900 см-1 свидетельствует об отсутствии в веществе ароматического ядра.

38

Рис. 15. ИК-спектр толуола.

Для установления положения заместителей в ароматическом ядре иногда используют область 1650-2000 см-1, где проявляются исключительно слабыми полосами обертоны и тоны более сложного происхождения. Полосы в этой области в зависимости от характера замещения имеют различный контур. Надежность данного признака невелика, и, кроме того, эта область полностью перекрывается при наличии в веществе карбонильной группы.

Колебательные спектры важнейших гетероциклических систем имеют много общего со спектрами производных бензола: так, для фурана, тиофена, пиррола и пиридина νС-Н 3010-3080 см-1 и ν С-С (кольцо): 13001600 см-1, причем положение полосы νс-с существенно зависит от типа гетероцикла и характера замещения. В данной области может появиться от двух до четырех полос. Ниже приводятся основные частоты в спектрах важнейших гетероциклов (в см-1):

Для гетероциклических систем, как и для производных бензола, характерна область δсн 600-800 см-1.

Таким образом, наличие ароматической системы в веществе может быть обнаружено с помощью колебательных спектров.

1.4.3.4. С≡С. Наличие в соединении тройной связи относительно легко определяется по данным колебательных спектров, так как полоса νС≡С 2100-2250 см-1 расположена в области, где другие полосы практически отсутствуют. Для алкинов-1 частота этой полосы 2100-2140 см-1, для дизамещенных алкинов – 2190-2250 см-1. В ИК-спектрах эта полоса обычно имеет умеренную интенсивность, однако при симметричном замещении ее интенсивность может стать исчезающе малой.

39

В ИК-спектре алкинов-l обычно удается обнаружить узкую полосу ν≡СН 3260-3330 см-1, обладающую умеренной интенсивностью.

1.4.3.5. С–Х. Полосы связи углерод–галоген (Х) располагаются в низкочастотной области спектра (490-780 см-1), но обычно они довольно легко определяются вследствие высокой интенсивности:

Полезность этих полос при идентификации соединений весьма ограничена, так как о присутствии галогена в молекуле известно заранее из данных элементного анализа или масс-спектра. Полосы νС–F, попадая в область скелетных колебаний νС-С (730-1400 см-1), практически не поддаются определению.

1.4.3.6. О–Н. Валентное колебание νОН, одно из наиболее характерных для ИК-спектра, образует интенсивную полосу в области 3200-3600 см-1. Положение и характер полосы зависят от степени участия гидроксильной группы в водородной связи. Водородная связь изменяет силовую постоянную связи О-Н и, следовательно, приводит к уменьшению частоты колебаний.

Вчистой жидкости и в концентрированных растворах гидроксильная группа участвует в межмолекулярной водородной связи; такая группа характеризуется широким (3200-3600 см-1) интенсивным максимумом поглощения, как это видно из рисунка 16. В гидроксилсодержащих соединениях возможно внутримолекулярная водородная связь, например в цис-диолах, в гидроксиальдегидах или гидроксикетонах.

Вразбавленных растворах в четыреххлористом углероде с концентрацией ≤ 0,005 моль/л образование межмолекулярных водородных связей практически полностью исключено. В ИК-спектрах таких растворов гидроксильная группа проявляется узкой интенсивной полосой, но для несвязанной гидроксильной группы эта полоса расположена в области 3610-3620 см:-1, тогда как для ОН-группы, образующей внутримолекулярную связь, в области значительно меньших частот: ~3500 см -1. Колебания

несвязанного гидроксила νОН в фенолах проявляются с ещё большей интенсивностью, чем в спиртах, но имеют меньшую частоту (3600-3615 см-1).

40