Transcript Document

Интерпретация на ИЧ спектри
Характеристични (групови) честоти (ивици)
Определение
Условия за характеристичност
Фактори, влияещи върху характеристичните
честоти
Ивици в ИЧ спектри на някои структурни
фрагменти в органичните молукули
на алкани
на алкени
на алкини
на бензени
на алкохоли и феноли
на етери
на карбонилни съединения
на амини
Интерпретация на ИЧ спектри
Характеристични (групови) честоти (ивици)
Ивиците на дадена функционална група в
органичните съединения, честотата на които
не се променя значително при промяна на
химичното обкръжение на функционалната
група
Характеристични честоти
Характеристични (групови) честоти (ивици)
Ивиците на дадена функционална група в
органичните съединения, честотата на които
не се променя значително при промяна на
химичното обкръжение на функционалната
група
Условия за характеристичност
(Трептене на двуатомни молекули)
Кръгова честота на трептенето е равна на
 
k

където k е еластичност на връзката, а  – приведената
маса
 
m1m 2
m1  m 2
Съответно честотата и вълновото число са:
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

Условия за характеристичност
Честотата и вълновото число са:
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
1. Когато приведената маса на атомите в една
връзка от два атома, , се различава съществено
от тази на повечето двойки атоми в другите
връзки
2. Когато еластичността на връзката (силовата
константа), k, е по-голяма от тази на останалите
връзки в молекулата
Условия за характеристичност
Честотата и вълновото число са:
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
1. Когато приведената маса на атомите в една връзка от
два атома, , се различава съществено от тази на
повечето двойки атоми в другите връзки
(C-H) = 12*1/(12 + 1) = 12/13 = 0.923
(N-H) = 14*1/(14 + 1) = 14/15 = 0.933
(O-H) = 16*1/(16 + 1) = 16/17 = 0.941
 (C-C) = 12*12/(12 + 12) = 12/2 = 6.0
 (N-N) = 14*14/(14 + 14) = 14/2 = 7.0
Условия за характеристичност
Честотата и вълновото число са:
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
(C-H) = 12*1/(12 + 1) = 12/13 = 0.923
(C-C) = 12*12/(12 + 12) = 12/2 = 6.0
 (C  H )
 (C  C )

 (C  C )
 (C  H )

6
0 . 923
 2 . 55
Условия за характеристичност
Честотата и вълновото число са:
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
(C-H) = 12*1/(12 + 1) = 12/13 = 0.923
(C-C) = 12*12/(12 + 12) = 12/2 = 6.0
 (C  H )
 (C  C )

 (C  C )
 (C  H )

6
 2 . 55
0 . 923
От учебника на проф. Андреев в
частта за трептения на парафинови
въглеводороди:
2900
1155
 2.51
Условия за характеристичност
Честотата и вълновото число са:
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
2. Когато еластичността на връзката е по-голяма от
тази на останалите връзки в молекулата
 (C  C )
 (C  C )

k (C  C )
k (C  C )

2  1 . 414
Условия за характеристичност
Честотата и вълновото число са:
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
2. Когато еластичността на връзката е по-голяма от
тази на останалите връзки в молекулата
 (C  C )
 (C  C )

k (C  C )
k (C  C )

2  1 . 414
От учебника на проф. Андреев в
частта за трептения на олефинови
въглеводороди:
1660
1155
 1 . 437
Условия за характеристичност
Честотата и вълновото число са:
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
2. Когато еластичността на връзката е по-голяма от
тази на останалите връзки в молекулата
 (C  C )
 (C  C )

k (C  C )
k (C  C )

3
 1 . 5 1  1 . 225
2
От учебника на проф. Андреев в
частта за трептения на ацетиленови
въглеводороди:
2190
1660
 1 . 319
Фактори,
влияещи върху характеристичните честоти
 Вибрационно взаимодействие
 Изотопен ефект
 Електронни ефекти
 Индукционен ефект
 Мезомерен ефект
 Диполно взаимодействие
 Хибридизация, циклично напрежение
 Асоциация, ефект на разтворителя
 Фазово състояние
Фактори влияещи - съдържание
Вибрационно взаимодействие
H2 C
1645
H2
C C H3
H
C
C C H3
H2
H2 C
1647
C C H3
H2
Вибрационно взаимодействие
Вибрационно взаимодействие
Други примери:
 Валентните и деформационните трептения на CH3,
 Валентните трептения на CH2, NO2, и CO2 Валентните и деформационните трептения на C-H в
бензените
Вибрационно взаимодействие
- примери
Изотопен ефект
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
Изотопен ефект
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
(C-H) = 12*1/(12 + 1) = 12/13 = 0.923
(C-D) = 12*2/(12 + 2) = 24/14 = 1.714
 (C  H )
 (C  D )

 (C  D )
 (C  H )

1 . 714
0 . 923
 1 . 363
2973
2235
 1 . 330
Изотопен ефект
 
1
k
2

~ 
1
k
2 c

 
m1m 2
m1  m 2
(O-H) = 16*1/(16 + 1) = 16/17 = 0.941
(O-D) = 16*2/(16 + 2) = 32/18 = 1.778
 (C  H )
 (C  D )

 (C  D )
 (C  H )

1 . 778
0 . 941
 1 . 375
3687
2720
 1 . 356
Електронни ефекти
Индукционен ефект
~ 
1
k
2 c

Електронни ефекти
Мезомерен ефект
~ 
1
k
2 c

Хибридизация, циклично напрежение
~ 
1
k
2 c

Електронни ефекти
~ 
1
k
2 c

Интерпретация на ИЧ спектри
 Ивици в ИЧ спектри на някои структурни
фрагменти в органичните молукули
 на алкани
 на алкени
 на бензени
 на алкини
 на алкохоли и феноли
 на амини
 на карбонилни съединения
Валентни трептения на CH3 и CH2 групи
H
H
H
H
H
H
 AS
 AS
2 9 6 0 cm -1
H
2 9 2 5 cm -1
S
S
H
2 8 7 0 cm
-1
2 8 5 0 cm -1
H
H
Деформационни трептения на CH3 и CH2 групи
H
H
H
H
H
H
 AS
1 4 6 0 cm -1
S
1 3 8 0 cm -1
H
S
H
1 4 7 0 cm -1
Ивици на метиловите и метиленовите групи
Валентни и деформационни трептения при алканите
Ивици на изопропиловите и третбутиловите групи
Разцепване на s(CH3) при изопропиловата група
Изопропил етер
Разцепване на s(CH3) при изопропиловата група
Изопропил етер (разтеглен)
Разцепване на s(CH3) при третичната бутилова група
Третична бутилова група
Ивици на алкените и бензените
Определяне на заместването
в алкените и бензените





750-675 сm-1 двойната връзка е цис заместена
990-930 сm-1 двойната връзка е транс заместена
840-790 сm-1 двойната връзка е тризаместена
895-885 сm-1 двойната връзка е крайна, дизаместена
Ако има две ивици в интервалите: 1000-980 cm-1 (ср) и 915-905
сm-1 (с) двойната връзка е крайна, монозаместена. Често се
наблюдава първият обертон в интервала 1840-1820 сm-1.
 Ако ивиците са две в интервалите: 770-735 сm-1 и 715-690 сm-1
бензеновото ядро е моно заместено - вж. отново в интервала
3100-3000 см-1. При добра разделителна способност на апарата
се наблюдава триплет с възходящ интензитет.
 770-735 сm-1 бензеновото ядро е орто дизаместено
 815-770 сm-1 и 725-680 сm-1 бензеновото ядро е мета
дизаместено.
 860-800 сm-1 бензолното ядро е пара дизаместено
Пример за ИЧ спектър на алкен
750-675 ñm-1 äâîéíàòà âðúçêà å öèñ çàìåñòåíà
Циклокте
н
Пример за ИЧ спектър на алкен
990-930 ñm-1 äâîéíàòà âðúçêà å òðàíñ çàìåñòåíà
2-октен
Пример за ИЧ спектър на алкен
 1000-980 cm-1 (ср.) и 915-905 cm-1 (с.) двойната връзка е
крайна, монозаместена
1-децен
Пример за ИЧ спектър на монозаместен бензен
770-735 сm-1 и 715-690 сm-1 бензеновото ядро е моно заместено
Изопропилбензен
Пример за ИЧ спектър на монозаместен бензен
770-735 сm-1 и 715-690 сm-1 бензеновото ядро е моно заместено
Етилбензен
Ивици на алкините
Пример за ИЧ спектър на алкин
(≡C-H) = 3320-3380 cm-1 (по-тясна от (OH) и по-широка от (NH))
(C≡C) = 2280-2100 cm-1 (понякога е слаба при сим. замест. алкини)
g(≡C-H) = 700-600 cm-1 (понякога дублетна ивица)
2g(C-H) = ~1240 cm-1 (обертон)
Ивици на алкохоли и феноли
Пример за ИЧ спектър на алкохол
(CO-H) = 3350 cm-1 (при водородна връзка)
(H2C-OH) = 1070 - 1020 cm-1(силно-интензивна ивица)
g(C-H) = 770-735 сm-1 и 715-690 сm-1 бензеновото ядро е моно
заместено
Бензилов алкохол
Пример за ИЧ спектър на фенол
(CO-H) = 3350 cm-1 (при водородна връзка)
(H2C-OH) = 1070 - 1020 cm-1(силно-интензивна ивица)
g(C-H) = 860-800 cm-1 бензеновото ядро е пара заместено
 (C=O) =1765-1645 cm-1 за алдехиди
Ивици на алифатни и ароматни етери
Ивици на кетони, алдехиди и карбоксилови к-ни
Пример за ИЧ спектър на ароматен кетон
(C=OH) = 1775 – 1650 cm-1 (интензивна ивица)
2(C=O) = ~3350 cm-1 (обертон)
g(C-H) = 770-735 cm-1 и 715-690 cm-1 монозаместен бензен
Пример за ИЧ спектър на ароматен алдехид
(C=OH) = 1735 – 1675 cm-1 (интензивна ивица)
(H-CO) + 2b(C-H) = ~2820 и 2720 cm-1 (Ферми резонанс)
g(C-H) = 770-735 cm-1 и 715-690 cm-1 монозаместен бензен
Еквивалент на ненаситеност
(double bond equivalent)
Еквивален на ненаситеност
EH 
(2n  2)   H K
2
където n е броят на въглеродните атоми, а HK се нарича
водороден еквивалент. HK = 2 – VK, където VK е
валентността на елемента.
EH 
( 2 n  2 )   (2 - V k )
2