Б.Н. Тарасевич - ИК спектры основных классов органических соединений (справочные материалы)

Тарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химииМГУ имени М.В. Ломоносова, химический факультет,кафедра органической химии.доц. Тарасевич Б.Н.ИК спектры основных классов органическихсоединений.Справочные материалы.Москва 20122Тарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химииВведениеВ настоящее время в области спектрометрическойидентификации органических соединений сложиласьпарадоксальная ситуация.

С одной стороны в интернете, на дисках ив рамках программного обеспечения ИК спектрометров существуютдоступные для пользователей массивы справочных данных в видеИК спектров. В этих условиях роль такого, казалось бы архаичногоинструмента, как таблицы должна сойти на нет. Однако, этого непроисходит. Справочные таблицы незаменимы в процессе освоенияметода ИК спектроскопии при решении учебных задач, табличнымиданными пользуются неспециалисты при эпизодическом обращениик ИК спектрам.

Поисковые и экспертные системы зачастую выдаютрезультат в виде нескольких альтернативных структур иокончательный выбор осуществляется пользователем сиспользованием таблиц или литературных данных.При интерпретации ИК спектров важно обращать вниманиене только на положение максимумов характеристических полос, нои на их интенсивности, форму, расположение относительно другихполос. Нижеприведённые таблицы снабжены рисунками схематическими изображениями характеристических участковспектров отдельных классов органических соединений ифрагментами ИК спектров реальных соединений, что на наш взгляддолжно помочь при интерпретации. Автор будет благодаренчитателям за пожелания и замечания.При составлении настоящих таблиц автор использовалследующие известные издания:1.

Э.Преч, Ф.Бюльманн, К.Аффольтер, Определение строенияорганических соединений, изд. “Мир”, “БИНОМ лабораториязнаний”, М.,2006;2. Л.Беллами, Инфракрасные спектры сложных молекул, ИЛ,М.,1963;3. Л.Беллами, Новые данные по ИК спектрам сложныхмолекул, изд. “Мир”, М.,1971;4. К.Накамото, ИК спектры и спектры КР неорганических икоординационных соединений, изд. “Мир”, М., 1991;Обозначения и сокращенияarаscombhalipoopshstsyэкспс.ср.пер.сл.оч.

сл.шир.ароматическое колебаниеантисимметричное колебаниекомбинационная частотагалогенплоскостное колебание (in plane)внеплоскостное колебание (out of plane)плечо полосы (shoulder)валентное колебание (streth)симметричное колебаниеэкспериментдеформационное колебаниескелетное колебаниечастота, валентное колебаниесильная полосаполоса средней интенсивностиполоса переменной интенсивностислабая полосаочень слабая полосаширокая полосаТарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химииОглавлениеВведение………………………………………………………………………………………………………………….……………...2Колебания связей С-Н в алканах……………………………………………………………………………………….………………4Алкены…………………………………………………………………………………………………………………….……………..5Кумулированные двойные связи……………………………………………………………………………………….………………8Алкины………………………………………………………………………………………………………………….………………..9Ароматические соединения……………………………………………………………………………………………………….…...11Спирты и фенолы……………………………………………………………………………………...…………….………………….12Простые эфиры, эпоксиды, перекиси………………………………………………………………………………...……………….14Альдегиды и кетоны……………………………………………………..……………………………………………………………..16Карбоновые кислоты…………………………………………………………………………………………………………………...19Сложные эфиры и лактоны…………………………………………………………………………………………………………….21Производные карбоновых кислот……………………………………………………………...……………………………………...23Амиды кислот, пептиды, лактамы, уретаны( карбаматы)…………………………………………………………………………...25Аминокислоты, белки………………………………………………………………………………………………………………….28Амины, имины и их соли………………………………………………………………………………………………………………29Непредельные азотсодержащие соединения…………………………………………………………………………………………31Соединения, содержащие связи азот-кислород………………………………………………………………………………………33Гетероциклические cоединения……………………………………………………………………………………………………….36Галогенпроизводные органических соединений……………………………………………………………………………………..37Серосодержащие функциональные группы…………………………………………………………………………………………..39Металлоорганические соединения.

Металлоалканы…………………………………………………………………………………41Частоты валентных колебаний (см-1) связей углерод-углерод и металл-углерод в винильных и ацетиленовыхметаллоорганических соединениях……………………………………………………………………………………………………42Частоты валентных колебаний (см-1) связей металл-углерод N(МС) и металл-галоген N(МX) вметаллгалогенидных соединениях……………………………………………………………………………...…………….……….43Частоты колебаний связей металл-кольцо n(MK) в циклопентадиенильных комплексах МСр2 (D5d или D5h)………….………..44Частоты колебаний (см-1) металл-кольцо n(MK) в дибензольных комплексах МPh2………………………………….……….….44Частоты колебаний (см-1) С=О и М-С в моноядерных карбонилах металлов…………………………………….………………..44Соединения бора………………………………………………………………………………………………………………………..45Фосфорорганические соединения……………………………………………………………………………………………………..46Кремнийорганические соединения……………………………………………………………………………………………………48Неорганические ионы и молекулы…………………………………………………………………………………………………….50Влияние изотопического замещения на частоты колебаний………………………………………………………………………...5234Тарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химииAlkКолебания связей С-Н в алканахПоглощение в циклических алканах.Поглощение в алканах.СТРУКТУРНЫЕФРАГМЕНТЫВОЛНОВЫЕ ЧИСЛА СМ -1(ДЛИНА ВОЛНЫ МКМ)2ТИПЫ КОЛЕБА-НИЙ,(ИНТЕНСИВ-НОСТИ)31-CH3КОММЕНТАРИИ42975-2950 (3,36-3,39)2885-2860 (3,47-3,50)1470-1435 (6,80-6,97)1385-1370 (7,22-7,30)as с.s (с.)as (ср.)s (с.)Для присоединённых к гетероатомам СН3 групп:O-CH3 2830-2815 см-1, N-CH3 2820-2730 см-1C-CH3 1375 см-1, N-CH3 1426 см-1, O-CH3 1455 см-1,P-CH3 1299 см-1, S-CH3 1325 см-1-CH2-2940-2915 (3,40-3,45)2870-2845 (3,49-3,52)1480-1440 (6,76-6,94)as (c.)s (c.), (ср.),СН2 ножничное(CH2)x720-740 (13,89-13,50), (ср.),СН2 маятниковоеИногда дублет в твердом состоянии (полиэтилен).-CH2- вциклопропане3080-3040 (3,25-3,29)1020-1000 (9,80-10,0)as (cр.)скелетное (ср.)То же для эпоксисоединений., (ср.),, (ср.),Две полосы примерноравной интенсивности.C(CH3)2-C(CH3)31385-1370 (7,22-7,30)1370-1365 (7,30-7,33)1145 (8,73), 1179(8,55)1395-1385 (7,17-7,22)1365 (7,33)В случае –СН2-СО- проявляются в виде сильных узких полосвобласти 1400-1440 см-1Две полосы с отношениеминтенсивностей примерно 1:2.5Тарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химииПример.

ИК спектр дизельного топлива (смесь углеводородов).Пример. ИК спектр декалина.C=CАлкены.Поглощение в алкенах.HRC=CH2Валентные колебания связей С-Н в алкенах3095-3010 (3,29-3,32)В эту область попадают валентные колебания С-Нas ср.2975 (3,37)ароматических, гетероароматических, малых циклов,s ср.3040-3010 (3,29-3,32)галогенированных алкильных групп.C-H ср.6Тарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химииRR’C=CH23095-3075 (3,23-3,25)C-H ср.HRC=CR’H3040-3010 (3,20-3,32)C-H ср.цисHRC=CR’H3040-3010 (3,29-3,32)C-H ср.трансДеформационные колебания связей С-Н в алкенах и типы замещения при двойных связяхHRC=CH21850-1800 (5,41-5,56)1420-1410 (7,04-7,09)1300-1290 (7,69-7,75)995-985 (10,05-10,15)915-905 (10,93-11,05)RR’C=CH21800-1750 (5,56-5,62)1420-1410 (7,04-7,09)895-885 (11,17-11,30)HRC=CR’Hцис-1420-1400 (7,04-7,14)730-665 (13,70-15,04)HRC=CR’Hтранс-1310-1290 (7,63-7,75)980-960 (10,20-10,42)RR’C=CR’’HОбертонCH плоскоеCH плоскоеCH неплоскоеCH неплоскоеКонцевая винильная группа.Частоты плоских колебаний попадают в область С-Си С-Н в насыщенных соединениях, они имеютпониженную по сравнению с неплоскими колебаниямиинтенсивность.ОбертонCH плоскоеКонцевая метиленовая группа.CH плоскоеCH неплоскоеCH плоскоеCH неплоскоеCH неплоскоеТризамещение при двойной связи, слабая полоса.850-790 (11,76-12,66)Наиболее характеристичными являются полосы неплоских деформационных колебаний в области 1000 – 650 см-1.C=CВалентные колебания связей С=C в алкенахC=C несопряж.1680-1620 (5,95-6,17)пер.Как правило малоинтенсивная полоса.HRC=CH21645-1640 (6,08-6,10)ср.Концевая винильная группа.RR’C=CH21660-1640 (6,02-6,10)ср.Концевая метиленовая группа.HRC=CR’H цис-1665-1635 (6,01-6,12)ср.HRC=CR’H транс-1675-1665 (5,97-6,00)ср.Интенсивность понижается при увеличении симметрии молекулы, всимметричных структурах полоса может отсутствовать.RR’C=CR’’H1675-1665 (5,97-6,00)пер.Тризамещение при двойной связи.7Тарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химииRR’C=CR’’R’’’ДиеныПолиеныС=С, соряженная сфениломС=С, соряженная сС=ОF2C=C1690-1670 (5,92-5,99)1650 (6,06)1600 (6,25)1650-1580 (6,06-6,33)сл.Тетразамещение при двойной связи.Две полосы, интенсивность полосы ~1650 см-1 повышена.

В трансбутадиене-1,3 одна полоса asС=С ~1600 см-1.Широкая полоса.~1625 (~6,16)с.Повышенная интенсивность, может наблюдаться полоса 1590 см-1.1660-1580 (6,02-6,33)с.Повышенная интенсивность.-В группе –НС=СН-СF3 влияния F не наблюдается.При присоединении к С=С Cl, Br, I частота С=С, соответственно,понижается: 1610, 1605, 1593 см-1.~1750 (5,71)Пример. ИК спектр линейного алкена.Пример. ИК спектр несопряжённого диена- (R)-лимонена.Пример. ИК спектр сопряжённого диена– пентадиена-1,3.Валентные колебания С=С связей в циклических олефинахПоглощение в циклических алкенах.C=C8Тарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химии1640 см-11566 см-11611 см-1H2CH2C1730 см-11646 см-1H2CH2C1678 см-11650 см-11657 см-11651 см-1=C=C, С=С=ХКумулированные двойные связиC=C=СС=С=СН2(аллены)1970-1950 (5,08-5,13)1060 (9,43)850 (11,76)C=C=O (кетены)2150 (4,65)1120 (8,93)2349,3 (4,256)as ср.ср.С-Н ср. (с.)(с.)as (оч.с.)~2000 (~5,00) (с.) (оч.с.) (оч.с.)Алифатические.Ароматические.N=C=O(изоцианаты)2155-2130 (4,64-4,70)2145 (4,66), 2115(4,73)2275-2260 (4,39-4,42)1390-1350 (7,19-7,41)as (с.)Положение не зависит от сопряжения.Не имеет практического применения.N=C=S(изотиоцианаты)-N3(азиды)2140-1990 (4,67-5,26)2130-2140 (4,70-4,90)2160-2120 (4,63-4,72)1350-1180 (7,41-8,48)О=С=О, СО2С=C=N(кетенимины)N=C=N(карбодиимиды)s (сл.)(с.) (с.)as (с.)s (ср.)Дублет 1930-1970 при концевом положении и приприсоединении электроотрицательных групп.Веерные колебания =СН2, для концевых групп.Атмосферный углекислый газ, используется для градуировки.Алифатические.Ароматические.

Другие полосы: 1090 см-1 (с.), 930 см-1 (с.)9Тарасевич Б.Н., МГУ имени М.В.Ломоносова, химический факультет, кафедра органической химииRHC=N+=NRR’C=N+=N(диазосоединения)2050-2035 (4,88-4,92)2030-2000 (4,93-5,00) (с.) (с.)Если R карбонильная группа, 2100-2080 см-1,Если R карбонильная группа, 2075-2050 см-1Пример. ИК спектр 1,2-пентадиена.ИзотиоцианатыПример.