1 분 이내에 IR 스펙트럼을 해석하는 방법 : 살펴 봐야 할 가장 중요한 2 가지
마지막 포스트에서 우리는 결합 진동의 개념을 간략히 소개했고 공유 결합을 볼과 스프링과 비슷하다고 생각할 수 있다는 것을 보았습니다. 스프링은 진동하고 각각은 고유 한 주파수로 “노래”합니다. , 이는 결합의 강도와 원자의 질량에 따라 달라집니다. 이러한 진동은 전자기 스펙트럼의 중간 적외선 (IR) 영역에있는 주파수를가집니다.
우리는 이것을 관찰하고 측정 할 수 있습니다. 샘플에 IR 방사선을 적용하고 방사선이 흡수되는 주파수를 측정하여 결합을 “노래”합니다. 그 결과 주어진 분자에 존재하는 결합을 식별하는 데 유용하고 빠른 도구 인 적외선 분광기 (Infrared Spectroscopy)로 알려진 기술이 탄생했습니다.
물의 IR 스펙트럼이 매우 간단하다는 것을 알았습니다. 포도당과 같은 상대적으로 복잡한 분자 (아래) 우리는 갑자기 봉우리 숲에 직면했습니다!
당신의 첫인상 그 IR에서 : 아! 어떻게 이해해야하나요?
내가 말하고 싶은 말 : 당황하지 마세요!
목차
- IR에 대한 몇 가지 일반적인 오해를 수정하겠습니다.
- “Hunt And Peck”으로 시작하는 것은 좋은 방법이 아닙니다.
- IR 분광법 : 큰 그림
- IR 스펙트럼에서 찾아야 할 두 가지 주요 사항 : “혀”와 “검”.
- 알코올 및 카르 복실 산 : 기타 세부 사항
- 카르 보닐 작용기의 IR 스펙트럼의 구체적인 예
- 덜 중요하지만 여전히 유용한 : 두 가지 더 많은 진단 영역
- 다시 검토 한 포도당 : 1 미세 분석
IR에 대한 몇 가지 일반적인 오해를 수정하겠습니다
이 게시물에서는 IR 스펙트럼에 대한 일반적인 분석이 생각보다 훨씬 간단하다는 것을 보여 드리고 싶습니다. . 사실, 무엇을 찾아야하는지 알게되면 1 분 이내에 완료 될 수 있습니다. 이유는 무엇입니까?
- 일반적으로 IR은 알려지지 않은 분자의 전체 구조를 결정하는 데 사용되지 않습니다. 예를 들어, 위의 IR 스펙트럼을보고 글루의 구조를 추론 할 수있는 살아있는 사람은 없습니다. 그것에서 cose. IR은 매우 특정한 용도로 사용되는 도구입니다.
- 모든 피크를 분석 할 필요는 없습니다! (나중에 살펴 보 겠지만 NMR의 용도는 다음과 같습니다. –)). 대신 IR은 알코올 및 카르 보닐과 같은 특정 작용기를 식별하는 데 적합합니다. 이러한 방식으로이 정보를 빠르게 산출하지 못하는 다른 기술 (예 : NMR)을 보완합니다.
이를 염두에두고 잘라내어 IR 스펙트럼 분석을 단순화 할 수 있습니다. 가장 낮은 과일을 제외한 모든 것.
500-1400 cm-1의 봉우리 숲을 보십니까? 기본적으로 모두 무시하겠습니다!
우리 목적에 가장 유용한 정보의 80 %는 스펙트럼의 두 가지 특정 영역 인 3200-3400 cm-1 및 1650-1800을 살펴보면 얻을 수 있습니다. cm-1. 또한 살펴볼 가치가있는 IR 스펙트럼 영역이 두 개 이상 더 있음을 알 수 있으므로 미지의 IR 스펙트럼에 대한 “1 차”분석을 마칩니다.
요점 : 이 게시물의 목적은 IR 스펙트럼 분석에서 시간의 우선 순위를 지정하는 방법을 보여주는 것입니다.
2. “Hunt And Peck”로 시작하는 것은 좋은 방법이 아닙니다.
알 수없는 IR 스펙트럼 (그리고 패닉이 증가하는 느낌)에 직면했을 때 일반적인 신입생은 무엇을하나요?
일반적인 범위 표인 첫 번째 도구에 도달하는 경우가 많습니다. 강사가 제공 한 IR 피크에 대해.
분석의 다음 단계는 스펙트럼을 한 쪽에서 다음으로 이동하여 모든 피크를 표에있는 숫자 중 하나와 일치시키는 것입니다. . 제가 처음 IR을 배웠을 때했던 일이기 때문에 저는 이것을 알고 있습니다. 저는 이것을 “사냥과 쪼아”라고 부릅니다.
첫 단계로 “사냥과 쪼아”를하는 유일한 사람은 사람입니다. 계획이없는 사람 (예 : “초보자”).
다음 몇 단락을 읽으면 많은 시간과 혼란을 줄일 수 있습니다.
큰 그림
IR 분광법에서 우리는 분자가 IR 방사선의 광자를 흡수하는 위치를 측정합니다. 피크는 특정 결합 진동이 발생하는 스펙트럼 영역을 나타냅니다.. 다양한 무게의 스프링이 질량과 장력에 따라 특성 주파수에서 진동하는 것처럼 결합도 마찬가지입니다.
다음은 다양한 관심 영역이 강조 표시된 4000cm -1 ~ 500cm -1의 IR 창 개요입니다.
더 압축 된 개요는 다음과 같습니다. (출처)
이 범위 내에서 집중해야 할 우선 순위가 높은 두 영역과 우선 순위가 낮은 두 영역이 있습니다. 아래에서 더 자세히 논의하십시오.
4. IR 스펙트럼에서 살펴볼 두 가지 주요 사항 : “혀”와 “검”.
새로운 IR 스펙트럼에 직면했을 때 두 가지 중요한 질문을하여 시간의 우선 순위를 정하십시오.
- 3400-3200cm 주변 지역에 넓고 둥근 봉우리가 있습니까? 1 ? 여기에서 수산기 (OH)가 나타납니다.
- 1850-1630 cm-1 주변 지역에 날카 롭고 강한 봉우리가 있습니까? 여기에서 카르보닐기 (C = O)가 나타납니다.
먼저, Jon이 설명하는 3400cm-1 ~ 3200cm-1 영역에서 수산기 피크의 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다. 아래의 피크는 모두 알코올에 속합니다. 하이드 록실 그룹 사이의 수소 결합은 OH 결합 강도에 약간의 변화를 가져와 다양한 진동 에너지를 생성합니다.이 변화는 광범위한 피크를 관찰합니다.
카르 복실 산의 일부인 하이드 록실 그룹은 조금 더 넓은 모양을 가지고 있습니다.
요점은 하이드 록실 그룹이 일반적으로 기준 소음에서 찾을 필요가 없다는 것입니다.
하이드 록실 그룹이이 영역에서 가장 일반적인 유형의 넓은 피크 인 NH 피크이지만 이 영역에도 나타날 수 있습니다 (자세한 내용은 아래 각주 참조). 그들은 더 선명한 모양을 가지며 NH 결합의 수에 따라 하나 또는 두 개의 피크로 나타날 수 있습니다.
다음, 르 1630-1800 cm-1 주변 지역에서 C = O 피크의 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다.이 피크는 거의 항상 전체 스펙트럼에서 가장 강한 피크이며 상대적으로 좁아서 다소 “검과 같은”모양을 제공합니다. .
이것은 우리의 80/20 분석을 요약합니다. 혀와 칼을 찾으세요.
If 이 게시물에서 다른 것은 배우지 않습니다.이 두 가지 유형의 피크를 인식하는 방법을 배우십시오!
IR 스펙트럼의 다른 두 영역은 직접 훈련하면 유용한 정보를 빠르게 찾을 수 있습니다.
3. 3000cm-1의 선은 alkene C–H (3000cm-1 이상)와 alkane C–H (3000cm-1 미만) 사이에 유용한 “경계”입니다. 이는 이중 결합이 존재하는지 신속하게 판단하는 데 도움이 될 수 있습니다. / p>
4. 2200cm-1 – 2050cm-1 부근의 피크는 삼중 결합이 존재한다는 미묘한 지표입니다.이 영역에는 다른 어떤 것도 나타나지 않습니다.
상식적인 알림
첫 번째, 몇 가지 분명한 조언 :
- 분자식이 주어지면 어떤 작용기를 찾아야하는지 결정됩니다. 분자식에 산소가없는 경우 OH 그룹을 찾고, 식에 질소가 부족한 경우 아민의 존재를 찾는 것이 좋습니다.
- 분명히 분자가 주어지면 불포화도를 계산합니다. 중요한 단서를 제공 할 것이기 때문입니다. 불포화도가 전혀없는 C4H10O와 같은 구조에서 C = O를 찾지 마십시오.
5. 알코올 및 카르 복실 산 : 자세히보기
알코올
Le 모든 것을 원근감있게 볼 수 있도록 구체적인 예를 살펴 보겠습니다. 아래의 스펙트럼은 1- 헥산 올입니다.
알코올의 전형적인 약 3300cm-1 정도의 하이드 록 실기 피크에 유의하십시오 (3600cm-1 부근의 날카로운 피크는 하이드 록실 피크의 일반적인 동반자입니다. 비 수소 결합 OH).
1- 헥산 올에 대해 예상했듯이 1700cm-1 주변에는 카르 보닐 피크가 없습니다. 초보자는 가능한 C = O 스트레치로 약 1450cm-1에서 단검과 같은 강한 피크에 레이블을 붙이고 싶을 수 있습니다. 그렇지 않습니다. (C-H 벤드 일 가능성이 높습니다). 변형은 매우 좁은 범위 내에서만 발생하며 1650cm-1보다 훨씬 낮은 C = O 스트레치를 볼 가능성은 매우 낮습니다. 더 많은 스펙트럼을 볼수록 이러한 판단을 더 잘 할 수 있습니다.
변형에 익숙해 지려면 다음과 같은 몇 가지 예가 더 있습니다. 다양한 알코올의 전체 IR 스펙트럼.
- Phenol
- Cyclohexanol
- 1-butanol
Carboxylic Acids
카르 복실 산의 하이드 록실 그룹은 알코올보다 훨씬 더 넓습니다. Jon은 이것을 “털이 많은 턱수염”이라고 부르는데, 이는 완벽한 설명입니다. 외모도 매우 다양합니다. 카르 복실 산의 OH 흡수는 너무 넓어 3000cm-1 미만으로 확장되어 왼손을 거의 “인계”할 수 있습니다. 스펙트럼의 일부입니다.
예 : 부 탄산.
다음은 몇 가지 예입니다. 전체 스펙트럼으로 변화를 확인할 수 있습니다.
- 벤조산,
- 펜 탄산,
- 아세트산
알코올의 OH와 카르복시산의 외관 차이는 일반적으로 진단 적입니다. 넓은 피크가 알코올 또는 카르복시산의 OH 때문인지 확실하지 않은 드문 경우에 한 가지 제안은 C = O 스트레치에 대해 약 1700cm 영역을 확인하는 것입니다. 존재하지 않는 경우 알코올을보고있을 가능성이 높습니다.
카르 보닐 작용기의 IR 스펙트럼의 구체적인 예
두 번째로 중요한 피크 영역은 대략 카르 보닐 C = O 스트레치 영역입니다. 1630-1830cm. 카르 보닐 스트레치는 날카 롭고 강합니다.
몇 개만 보면 놓칠 수 없습니다. 이 지역에는 다른 것이 없습니다.
원근감있게 말하자면, 여기 hexanal의 IR 스펙트럼이 있습니다. 1700cm-1 이후의 피크는 C = O 스트레치입니다. 존재하는 경우 C = O 스트레치는 거의 항상 IR 스펙트럼에서 가장 강한 피크이며 놓칠 수 없습니다.
C = O 스트레치의 위치는 카보 닐 작용기에 따라 약간 다릅니다. 일부 범위 (cm-1)는 아래와 같습니다.
Conjugation은 C = O 스트레치의 위치에 다소 영향을 주어 더 낮은 파수로 이동합니다.
적당한 경험 법칙 예를 들어 1500에서 강한 피크를 본다면 C = O가 아닙니다. 다른 것입니다.
덜 중요하지만 여전히 유용합니다. 두 개의 매우 진단 영역이 더 있습니다.
- 3000cm-1에서 CH 스트레치 경계
3000 cm-1은 유용한 구분선 역할을합니다. 이 선 위에는 더 높은 주파수의 C-H 스트레치가 관찰되며 sp2 하이브리드 C-H 결합에 기인합니다. 아래의 두 가지 예 : 1- 헥센 (약간 더 높은 피크에 유의) 및 벤젠
sp3- 혼성 CH 결합 만있는 분자의 경우 선은 헥산에서와 같이 3000cm-1 아래로 나타납니다. , 아래.
2. 약 2200cm-1 정도의 독특한 삼중 결합 영역
삼중 결합을 가진 분자는 사물의 웅장한 계획에서 비교적 드물게 나타나지만, 그렇게 할 때 IR에서 독특한 흔적을 보입니다.
2000cm-1에서 2400cm-1 사이의 영역은 IR 스펙트럼에서 약간의 “유령 마을”입니다.이 영역에는 거의 나타나지 않습니다.이 영역에서 피크가 보인다면 가능성있는 후보는 다음과 같습니다. 알킨 또는 니트릴과 같은 삼중 결합 탄소.
알킨 피크가 얼마나 약한 지 주목하세요. 이것은 한 가지 예외입니다. 약한 피크를 무시해야한다는 규칙입니다. 그래도주의가 필요합니다. 분자식이 주어지면 불포화도를 계산하고 최소 2 개 이상인지 확인하여 알킨이 가능한지 확인합니다.
터미널 알킨 (예 : 1- 헥신)은 또한 약 3400cm-1 정도의 강한 CH 신장을 가지고있어보다 강력한 진단을 제공합니다.
재검토 된 포도당 : 1 분 분석
OK. 우리는 이동했습니다. r IR 스펙트럼의 빠른 분석에 유용한 4 개의 영역.
이제 포도당의 IR을 살펴 보겠습니다. 무엇을 볼 수 있습니까?
다음은 두 가지 중요한 사항입니다.
또한 우리가 볼 수있는 약간의 추가 시간이 필요합니다.
- 알켄 CH 없음 (3000cm-1 이상의 피크 없음)
- 삼중 결합 영역에는 없음 (희귀하지만 여전히 확인하기 쉬운 방법)
지금 :이 스펙트럼이 분자식 C6H12O6와 함께 “알 수 없음”으로 주어 졌다면 그 구조에 대해 어떤 결론을 내릴 수 있습니까?
- 분자에는 적어도 하나의 OH 그룹 (또는 그 이상)이 있습니다.
- 분자는 C = O 그룹이 없습니다.
- 분자 * 알켄이 없을 가능성이 높습니다. 알켄이 존재하는 경우 CH가 3000cm-1 이상으로 늘어나는 것을 볼 수 있으므로 CH 결합이 없습니다.
A 1 도의 수소 결핍 (C6H12O6)을 가진 분자 (C6H12O6)이지만 C = O는없고 C = C는 없을 가능성이 높습니다.
분자에 고리가 포함되어 있다는 것이 좋은 추측입니다. 물론입니다. 그러나 IR이 무엇을 확인하는 것을 보는 것이 좋습니다. t 우리는 이미 알고 있습니다).
이것은 포도당의 IR에 대한 1 분 분석이 우리에게 말할 수있는 것입니다. 전체 구조가 아니라 몇 가지 중요한 부분이 있습니다.
오늘은이 정도면 충분합니다. 다음 게시물에서는 1 분 더 분석을 수행하고 IR 스펙트럼의 정보를 사용하여 분자 구조에 대한 결론을 도출하는 방법에 대한보다 구체적인 예를 제공 할 것입니다.
3200 영역에 대한 추가 정보 : Amines , Amides 및 Terminal Alkyne CH
우리가 3200 지역에있는 동안…. 아민 및 아미드
아민 및 아미드에는 또한이 지역에 나타나는 N-H 스트레치가 있습니다.
1 차 아민과 1 차 아미드에는 두 개의 “송곳니”가있는 반면 2 차 아민과 2 차 아미드에는 단일 피크가 있습니다.
아민 스트레치는 아미드보다 날카로운 경향이 있습니다. 스트레치; 또한 아미드는 강한 C = O 스트레치로 구별 할 수 있습니다 (아래 참조).
1 차 아민 (스펙트럼을 보려면 클릭)
- Aniline
- 벤질 아민
- 사이클로 헥실 아민
2 차 아민 :
- N- 메틸 벤질 아민
- N, N- 디 벤질 아민
- N- 메틸 아닐린
1 차 아미드
- 프로피온 아미드
- 벤즈 아미드
- 부탄 아미드
2 차 아미드
- N- 메틸 벤즈 아미드
말단 알킨 CH
말단 알킨 특징적인 CH 신장은 약 3300cm-1입니다. 아래는에 티닐 벤젠 용입니다.
- 에 티닐 벤젠
