ик спектроскоп
.pdf
24. На основании расшифровки ИК спектра сделайте заключение о подлинности субстанции парацетамола.
NH CH3
O
HO
683 
712 
796 807 836
1172 1225 
1242 1259 1327 1370 1435 1505 1563 1609 1625 1651
2589 
2667 
2716 
2795 
2881 
2931
3109 3161
3323
1
23.JDX
100 |
95 |
90 |
85 |
80 |
75 |
70 |
65 |
60 |
55 |
|
|
|
%Transmittance |
|
|
|
|
||
|
1000 |
|
|
|
|
||
|
|
||
|
1500 |
|
|
|
|
||
|
|
||
|
2000 |
-1) |
|
|
|||
|
|||
|
2500 |
Wavenumber (cm |
|
|
|
||
|
|||
|
3000 |
|
|
|
|
||
|
|
||
|
3500 |
|
|
|
|
||
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31
5. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.Какой вид электромагнитного излучения приводит к появлению колебательных спектров поглощения?
2.На какие части делят спектральный ИК диапазон и какую аналитическую информацию можно получить, работая в этих диапазонах?
3.Какие молекулы способны давать колебательные спектры?
4.От чего зависит число возможных колебаний молекулы?
5.Что такое а) валентные; б) деформационные колебания?
6.Каким уравнением описывается частота валентных колебаний в идеальном случае?
7.Укажите факторы, влияющие на величину частоты колебаний.
8.Изобразите и опишите основные узлы современных ИК спектрометров.
9.Какие источники излучения используют в ИК спектрометрах при работе с ближним, средним, дальним ИК диапазонами?
10.Каково назначение монохроматоров? В чем преимущества работы
сузкой полосой излучения?
11.Приведите требования, предъявляемые к пробоподготовке в ИК спектроскопии.
12.Что такое характеристические и нехарактеристические частоты?
13.Какие колебания проявляются в области «отпечатков пальцев»? Каково аналитическое значение этой области? Колебания каких функциональных групп расположены в этой области?
14.Назовите основные групповые частоты в ИК спектроскопии.
15.Каким образом с использованием метода ИК спектроскопии проводят идентификацию фармацевтических субстанций?
32
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.Преч, Э. и др. Определение строения органических соединений. / Э. Преч, Ф. Бюльманн, К. Аффольтер. — М. : Мир, 2006.
2.Пентин, Ю. А.. Физические методы исследования в химии. / Ю. А. Пентин, Л. В. Вилков. — М. : Мир, 2003.
3.Браун,Д.идр.Спектроскопияорганическихвеществ./Д.Браун,А. Флойд, М. Сейнзбери. — М. : Мир, 1992.
4.Бахшиев, Н. Г. Введение в молекулярную спектроскопию. — Л. :
Химия, 1987.
5.Иоффе, Б. В. Физические методы определения строения органических соединений. / Б. В. Иоффе, Р. Р. Костиков, В. В. Разин. — М. : Высш.
школа, 1984.
6.Смит, А. Прикладная ИК-спектроскопия. — М. : Мир, 1982.
7.Драго, Р. Физические методы в химии, в 2-х т. — М. : Мир, 1981.
8.Беллами, Л. ИК спектры сложных молекул. — М. : Мир, 1963.
9.Беллами, Л. Новые данные по ИК спектрам сложных молекул. —
М. : Мир, 1971.
10.Наканиси, К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. — М. : Мир, 1965.
11.Сильверстейн, Р. и др. Спектрометрическая идентификация органических соединений. / Р. Сильверстейн, Г. Басслер, Т. Морил. — М. :
Мир, 1977.
33
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица 1
Характеристические частоты поглощения алканов, алкенов и ароматических соединений
Тип соединения |
Волновое число, см-1 |
Интенсивность* |
Тип колебания |
||||||
|
Алканы |
|
|
с |
νаs(СН3) |
||||
|
—СН3 |
|
2960 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
2870 |
с-ср |
νs(СН3) |
|
|
|
|
|
|
|
1460 |
c |
δаs(СН3) |
|
|
|
|
|
|
|
1375 |
ср |
δs(СН3) |
|
>СН2 |
|
2925 |
с |
νаs(СН2) |
||||
|
|
с |
νs(СН2) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
2850 |
||
|
|
|
|
|
|
|
1465 |
ср |
δаs(СН2) |
|
Алкены |
|
|
|
|
||||
|
=СН2 |
|
3080 |
сл |
νаs(СН2) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
3015—2975 |
ср |
νs(СН2) |
|
|
|
|
|
|
|
1660—1640 |
ср |
ν(С=С) |
|
=СН— |
|
3020 |
сл |
ν(С—Н) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
1670 |
ср |
ν(С=С) |
R |
C |
|
|
C |
R |
3020 |
ср |
ν(С—Н) |
|
H |
|
|
H |
||||||
|
|
|
|
|
1665—1655 |
ср |
ν(С=С) |
||
H |
C |
|
|
C |
R |
3020 |
сл |
ν(С—Н) |
|
R |
|
H |
1680—1670 |
сл |
ν(С=С) |
||||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Алкины |
|
3310—3200 |
ср |
ν(С—Н) |
||||
|
RC≡СR’, |
|
|||||||
|
RC≡СH |
|
2160—2100 |
сл |
ν(С≡С) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ароматические |
3070—3030 |
сл |
ν(С—Н) |
||||||
|
циклы |
|
1600—1580, 1500—1450 |
ср |
ν(С—С) кольца |
||||
|
|
|
|
|
|
|
890—675 |
с |
δ(С—Н) |
* с — сильная, ср — средняя, сл — слабая, ш — широкая полоса
34
Таблица 2
Характеристические частоты поглощения спиртов, фенолов и их эфиров
|
|
|
|
|
Тип соединения |
Волновое |
Интенсивность |
|
Тип колебания |
число, см-1 |
|
|||
|
|
|
|
|
Алифатические |
|
|
|
|
спирты (мономеры) |
|
|
|
ν(О—Н) |
первичные |
3635 |
сл |
|
|
|
1045 |
с |
|
ν(С—О) |
|
1350—1250 |
ср |
|
δ(О—Н) |
вторичные |
3625 |
сл |
|
ν(О—Н) |
|
1100 |
с |
|
ν(С—О) |
|
1350—1250 |
ср |
|
δ(О—Н) |
третичные |
3615 |
сл |
|
ν(О—Н) |
|
1150 |
с |
|
ν(С—О) |
|
1410—1310 |
ср |
|
δ(О—Н) |
|
|
|
|
|
Ароматические |
|
|
|
|
спирты |
|
|
|
|
Ar—OH |
3600 |
сл |
|
ν(О—Н) |
|
1200 |
с |
|
ν(С—О) |
|
1410—1310 |
ср |
|
δ(О—Н) |
Спирты |
|
|
|
|
димеры |
3600—3500 |
сл |
|
ν(О—Н) |
полиассоциаты |
3400—3200 |
сл, ш |
|
ν(О—Н) |
|
|
|
|
|
Простые эфиры |
|
|
|
|
R—O—R’ |
1150—1100 |
c |
νas(C—О—C) R – алкил |
|
|
1275—1200 |
c |
ν (C—О—C) R – арил |
|
|
1075—1020 |
c |
as |
ν (C—О—C) |
|
|
|
|
s |
35
Таблица 3
Характеристические частоты поглощения групп, содержащих азот
|
|
|
|
|
|
Тип соединения |
Волновое |
Интенсивность |
Тип колебания |
||
число, см-1 |
|||||
|
|
|
|
||
Алифатические и |
|
|
|
||
ароматические |
|
|
|
||
амины |
|
|
|
||
первичные RNH2 |
3500 |
сл |
ν (NH ) |
||
|
|
3400 |
сл |
νаss(NH22) |
|
|
|
1230—1030 |
ср |
ν(C—N) |
|
|
|
1640—1560 |
с |
δ(N—Н) |
|
вторичные R2NH |
3350—3310 |
сл |
ν(N—Н) |
||
|
|
1230—1030 |
ср |
ν(С—N) |
|
|
|
1580—1490 |
сл |
δ(N—Н) |
|
третичные R3N |
1230—1030 |
ср |
ν(С—N) две полосы |
||
Имины =NH |
3400—3300 |
сл |
ν(N—Н) |
||
|
|
1590—1500 |
ср |
δ(N—Н) |
|
|
|
1670 |
ср, ш |
ν(С=N) R – алкил |
|
|
|
1640 |
ср |
ν(С=N) R – арил |
|
Соли аминов |
3000—2000 |
с, ш |
ν(N—Н) несколько полос |
||
RNH3+, R2NH2+, |
|||||
R |
NH+ |
1600—1575 |
ср |
δ(N—Н) |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Нитрилы |
|
|
|
||
R—С≡N |
2260—2200 |
с-ср |
ν(С≡N) |
||
|
|
|
|
||
Нитрозосединения |
|
|
|
||
R—N=O |
1600—1500 |
c |
ν(N=O) |
||
|
|
|
|
||
Нитросединения |
|
|
|
||
R—NO2 |
1570—1550 |
c |
νas(NO2) |
||
|
|
1360—1320 |
c |
νs(NO2) |
|
|
|
870—830 |
ср |
ν(C—N) |
|
|
|
|
|
||
Оксимы |
|
|
|
||
R2С=N—OH |
3650—3500 |
cл |
ν(O—H) |
||
|
|
1685—1650 |
cл |
ν(C=N) |
|
|
|
960—930 |
с |
ν(N—O) |
|
|
|
|
|
|
|
36
Таблица 4
Характеристические частоты поглощения соединений, содержащих карбонильную группу
|
Тип соединения |
Волновое число, см-1 |
Интенсивность |
Тип колебания |
||
|
Кетоны |
|
|
|
|
|
|
R—CO—R’ |
1720 |
с |
ν(С=О) R – алкил |
||
|
Альдегиды |
1690 |
с |
ν(С=О) R – арил |
||
|
|
|
|
|
||
|
R—СНО |
2720 |
ср |
ν(C—H) |
||
|
|
1725 |
с |
ν(С=О) |
||
|
Кислоты |
|
|
|
|
|
|
R—COOH |
3550 |
ср |
ν(O—H) мономер |
||
|
|
3000—2500 |
|
ν(O—H) димер |
||
|
|
1760 |
с |
ν(С=О) мономер |
||
|
Соли карбоновых кислот |
1710 |
с |
ν(С=О) димер |
||
37 |
|
|
|
|
||
R—COO- |
1610—1550 |
с |
νas(COO-) |
|||
|
||||||
|
|
1450—1400 |
c |
ν |
(COO-) |
|
|
Сложные эфиры, лактоны |
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
R—СОOR’ |
1760—1710 |
с |
ν(С=О) |
||
|
|
1300—1050 |
c, ш |
ν(O—C—O) две полосы |
||
|
Ангидриды |
|
|
|
|
|
|
(RСО)2О |
1830—1775 |
с |
νas(С=О) |
||
|
Амиды |
1770—1715 |
с |
νs(С=О) |
||
|
|
ср |
ν(N—H) свободная форма |
|||
|
R—СОNH2 |
3520, 3400 |
||||
|
|
3200—3050 |
ср |
ν(N H) ассоциированная форма |
||
|
|
1650 |
с |
амид I свободная форма |
||
|
|
1690 |
с |
амид I ассоциированная форма |
||
|
|
1600 |
с |
амид II свободная форма |
||
|
|
1640 |
с |
амид II ассоциированная форма |
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5
Характеристические частоты поглощения групп, содержащих серу
Тип соединения |
Волновое число, см-1 |
Интенсивность |
Тип колебания |
Тиолы |
|
|
|
R—SH |
2600—2550 |
сл |
ν(S—H) |
|
915—800 |
c |
δ(S—H) |
|
800—600 |
ср |
ν(C—S) |
|
|
|
|
Сульфоксиды |
|
|
|
R—SO—R’ |
1060—1040 |
с |
ν(S=O) |
|
|
|
|
Сульфоны |
|
|
|
R—SO2—R’ |
1360—1300 |
c |
νas(SO2) |
|
1170—1140 |
c |
νs(SO2) |
Сульфокислоты |
|
|
|
RSO3H |
1250—1150 |
c |
νas(SO2) |
|
1100—1000 |
c |
νs(SO2) |
Содержание
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
1.Теоретические основы инфракрасной спектроскопии . . .4
2.Аппаратура и техника записи ик спектров . . . . . . . .8
2.1.Устройство и принцип действия ИК спектрометров . . . 8
2.2.Источники инфракрасного излучения
и принципы детектирования . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3. Условия съемки ИК спектров . . . . . . . . . . . . 11
3. Применение ик спектроскопии для идентификации, определения чистоты и установления строения органических соединений . . . . . . . . . . . . . . . .13
3.1. Характеристические частоты.
Рекомендации по интерпретации ИК спектров . . . . . . .13
3.2.Отнесение полос поглощения . . . . . . . . . . . . 14 отдельных функциональных групп . . . . . . . . . . . .14
3.3.Идентификация фармацевтических субстанций . . . . .16
4. Практические работы . . . . . . . . . |
. |
. |
. . . . . 18 |
|||||
4.1. Примеры решения задач . . . . . . . |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
18 |
4.2. Задачи для самостоятельной работы . . |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
. |
20 |
5. Вопросы для самоконтроля . . . . . . . . . . . . . .32 Рекомендуемая литература . . . . . . . . . . . . . . . 33
Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34
КАФЕДРА АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Ю. А. Скорик, А. С. Березин, А. А. Екимов
Методические рекомендации по самостоятельному изучению темы
«ИНФРАКРАСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ»
Зав. издательством О. Л. Олейник
Редактор О. Л. Олейник
Компьютерная верстка М. П. Деминой
Печать Н. В. Андриановой
Сдано в набор 01.02.12. Подписано к печати 14.03.12. Формат 60 × 901/16. Бумага тип. Гарнитура «Таймс». Печать ризограф.
Печ. л. 2,5. Усл. печ. л. 2,5. Заказ 1017. Тираж 300 экз.
Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия,
197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, 14