270 likes | 431 Views
Dr hab. Przemysław Szczeciński, prof. nzw. PW Zakład Chemii Organicznej, pok. 132 Literatura: W. Zieliński, A. Rajca, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych. WNT.
E N D
Dr hab. Przemysław Szczeciński, prof. nzw. PW Zakład Chemii Organicznej, pok. 132 Literatura: W. Zieliński, A. Rajca, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych. WNT. R. M. Silverstein, F. X. Webster, D. J. Kiemle, Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych. PWN
ABSORPCJA PROMIENIOWANIA ELEKTROMAGNETYCZNEGO Io I CHROMOFOR Transmitancja T = I/Io Absorbancja A = lg(Io/I) = e*l * c e = molowy współczynnik ekstynkcji l = grubość warstwy [cm] c = stężenie molowe [mol/dm3]
DŁUGOŚĆ FALI ELEKTROMAGNETYCZNEJ A RODZAJ SPEKTROSKOPII 2 8 1 0 4 6 1 , 5 1 0 1 , 5 1 0 1 , 5 1 0 1 , 5 1 0 1 , 5 1 0 X n, X X X X MHz -4 -2 -6 -8 X 2 2 1 0 X 2 1 0 l, X X 2 1 0 2 1 0 m nad- rentge- mikro- wi- radiowe podczerwone Promieniowanie: fioletowe nowskie falowe dzialne EPR rentgenografia NMR w świetle widzial- Spektro- w podczerwieni strukturalna nym i UV rotacyjna skopia:
POZIOMY ENERGETYCZNE CZĄSTECZKI P o z i o m y e l. o s c . r o t . E 3 0 2 1 2 0 2 1 1 0 2 1 1 0 0 3 0 2 1 2 0 2 1 0 1 3 2 1 0 0 0 r o t . r o t . - o s c . r o t . - o s c . - e l. l m > 0 . 5 m m 8 0 0 - 2 0 0 n m 5 0 - 0 . 8
OSCYLATOR HARMONICZNY f M M A B 1 f nosc = ´ M M p 2 c A B + M M A B (MCxMC)/(MC+MC)=144/24=6 (MCxMH)/(MC+MH)=12/13=0,92
TYPY DRGAŃ GRUPY CH2 + + nożycowe d 1470 cm-1 wachlarzowe w 1350-1180 nasym 2920 cm-1 rozciągające deformacyjne w płaszczyźnie deformacyjne poza płaszczyzną _ + skręcające t 1300 cm-1 wahadłowe r 720 cm-1 nsym 2850 cm-1
DRGANIA DEFORMACYJNE H gC-H poza płaszczyznę szkieletowe
Zwiększenie liczby pasm Zmniejszenie liczby pasm Nadtony 2n, 3n,... n <600 cm-1 Pasma kombinacyjne n1+n2, n1-n2 e ~ 0 Konformery n1 = n2 = n3 Oddziaływanie międzycząsteczkowe TEORETYCZNA LICZBA PASM dla cząsteczki o n atomach = 3n – 6
SPOSOBY PRZYGOTOWANIA PRÓBKI DO POMIARU WIDM IR • Ciała stałe: Ciecze: • Roztwór -roztwór • pastylka z KBr -film • zawiesina w oleju parafinowym NaCl KCl KBr CaF2
IDEA POMIARU WIDMA IR I pryzmat próbka detektory rozpuszczalnik I 0
NAJWAŻNIEJSZE ZAKRESY W WIDMIE IR - O H X=Y finger print out-of-plane N H C H C Y C =O -1 1600 1430 1000 1800 cm 3650 2700 2300 2100 650 1680 finger print – odcisk palca out-of-plane – zakres drgań zginających wiązanie H-Csp2 polegających na ruchu atomu wodoru w kierunku prostopadłym do płaszczyzny utworzonej przez wiązania atomu węgla
WĘGLOWODORY NASYCONE 3000 1500 r n n d d as s sym sym as CH 1450 1375 wahadłowe 2962 2872 3 (CH ) 2926 2853 720 CH 1465 d 2 n>5 2 sym Gr. izopropylowa 1380 1370
ALKENY n g n =C-H C-H C=C 700 3000 1500 poza płaszczyznę cis - 730-665 3100 1660-1640 tri - 840-790 nie ma dla sym. gem - 885-895 podstawionych; mono - 905-915 słabsze dla trans 985-995 trans - 980-960 ALKINY n n C-H CC 700 2000 3000 2200-2100 3330-3260 700-600 ostre Deformacyjne C-H
ARENY g n C-H = C-H 2000 1500 700 3000 mono - 750; 700 1,2 - 750 3100 1,3 - 780; 690 1,4 - 815 cztery pasma szkieletowe o zmiennym natężeniu 1600, 1580, 1500, 1450 2000-1600 nadtony i pasma kombinacyjne drgań poza płaszczyznę; kształt charakterystyczny dla typu podstawienia
PASMA „POZA PŁASZCZYZNĘ” DLA RÓŻNEGO TYPU PODSTAWIENIA PIERŚCIENIA AROMATYCZNEGO
ALKOHOLE, FENOLE n n C-O O-H 3000 1000 1260-1000 monomer 3600 ... ... ... R - O H - O H - O H - O 3650 R R R H polimer 3300 wewnątrzcząsteczkowe wiązanie wodorowe; raczej ostre, niezależne od stężenia np. salicylany 3500
WPŁYW WIĄZANIA WODOROWEGO NA POŁOŻENIE PASMA OH W FENOLACH
AMINY 3000 1500 n n as sym I-RZĘDOWE 3500 3400 900-666 1650-1580 wachlarzowe nożycowe NH 2 NH szerokie 2 (dla próbek ciekłych) II-RZĘDOWE 3350-3310 ok. 1515 deformacyjne N-H arom. alifatyczne - b. słabe n C-N alifatyczne 1250-1010 położenie zależy od rzędowości aminy; aromatyczne rząd częstość 1340-1260
AMINY (C4H9)2NH
POŁOŻENIE PASMAnC=OW WIDMACH IR ZWIĄZKÓW KARBONYLOWYCH O O O O O M e C M e C M e C M e C M e C M e P h N M e O M e O P h 2 1719 1749 1768 1694 1662 O O O O O M e C M e C M e C M e C M e C H O H N H Cl N H M e 1714 monomer 2 1807 1760 monomer 1731 1688 monomer 1850 1800 1750 1700 1650 -1 cm
AMIDY I - RZĘDOWE I-PASMO II-PASMO n N-H n d C =O N-H 3000 1700 n n as sym 1620-1590 1690 1650 3520 3400 roztwór c. stałe II-RZĘDOWE 3000 1700 3500-3400 roztwór 1640 1680 1570-1510 roztwór c. stałe c. stałe anilidy 3330-3060 1680 1700 III-RZĘDOWE jedno pasmo niezależne od 3000 1700 stanu skupienia brak 1680-1630
KETONY 1700 1680 1715 1706 C H C C H C H C C H P h - C H =C H - C H O 3 2 5 3 2 5 O O w alkoholu ALDEHYDY n n C=O C-H 1700 3000 1730 1690 1666 1768 2900- A l d . s a l i c y l o w y 2800 2700 C = C - C H O A r - C H O C C l C H O 3 C H C H O 3 rezonans Fermiego n między drganiem C-H d a pierwszą harmoniczną (ok. 1390) Benzaldehyd C-H
KWASY n n C-O C=O 1300-1200 3000 1700 n O-H 3300-2500 920 2) 3) 4) g 1) O-H w di- i polimerach; szerokie 1) monomer 1760 2) dimer 1710 liczne maksima 3) kw. p-OH-benzoesowy 1680 O H O 4) kw. o-OH-benzoesowy 1665 O H O Kwas masłowy ESTRY 1700 1000 n C=O 1300-1000 n szerokie C-O 1730-1715 1770 AcOPh ArCO R, C=C-CO R 2 2 1750-1735 RCO R 2
BEZWODNIKI 1800 1000 n C=O g dwa pasma 1818-1750 - 1050-950 C-O asym i sym nasycone liniowe 1865-1782 cykliczne 1755-1720 nienasycone naprężone niecykliczne Bezwodnik propionowy GRUPA NITROWA n n n as sym N-O 1550 NO 1370 sprzężone i aromatyczne 2 -obniżenie l. falowej o-Nitrotoluen