IR スペクトルとは 分子に波数 4000 – 400 cm-1 の赤外線をあて，その吸収の様子を調べる分析法 光のもつエネルギー E (J) は E = hn = hc/l = 100hcn と書け，波数 4000 – 400 cm-1 の赤外線の光子は E = 7.95 x 10-20 – 7.95 x 10-21 J のエネルギーをもつ。これは、分子の振動 (結合の伸縮、結合角の変角) 運動の励起を行う程度のエネルギーである。 h: プランク定数。6.626 x 10-34 Js n: 光の振動数 (Hz) c: 光速度。3.0 x 108 m/s l: 光の波長 (m)。l = c/n。 n: 波数。I cm の長さに含まれる波の数。n = 100/l = 100n/c ~ ~ ~
IR スペクトルからわかること 分子の中にどのような構造・官能基があるか 構造・官能基の種類に応じて「特性吸収帯」と呼ばれる吸収がある。 メチル基：2960，2870 cm-1 (C-H 伸縮) アルコール水酸基：3400-3200 cm-1 (O-H 伸縮) この吸収を手がかりにして分子内の構造・官能基を推定する。 ただし、実際の IR チャートではこれらの吸収が重なり合って現れ、かなり複雑となるので、IR チャートだけから分子の構造を特定することは現実的ではない。 また、官能基の種類はわかっても、官能基の数まではわからない。
特性吸収帯 C-H 伸縮 (Csp-H > Csp2-H > Csp3-H) ~ CºC 伸縮 C=C 伸縮 n (cm-1) = 10000/l (mm) C-H 面外変角 C-C 伸縮 (1200 – 800 cm-1) は かなり弱い
主な特性吸収の出るところ
調和振動子モデル ~ A-B 結合の伸縮振動の波数 nA-B (換算質量) C-H: 12C-1H 12C-2D 13C-1H fCºC > fC=C > fC-C fC=O > fC-O etc f: 結合の強さ
アルケンの置換様式と特性吸収 C-H 面外変角 (< 900 cm-1) の吸収帯に注意 左右対称になると弱い吸収 内部アルキンの C C も弱い
IR チャートの例：2-ペンタノン
IR チャートの例：ベンジルアルコール
太いピークと鋭いピーク
IR チャートの例：ヘプタン酸