Спектральные характеристики алканов

Приступая к изучению каждого нового класса соединений, мы всегда будем знакомиться с его спектральными характеристиками, поскольку методы спектроскопии являются основными при идентификации органических соединений. Для идентификации любого органического вещества химик обязан описать его наиболее важные спектральные свойства.

ИК-спектроскопия

В ИК-спектрах линейных алканов отчетливо проявляются полосы поглощения, соответствующие валентным и деформационным колебаниям С—Н. В ИК-спектре додекана (рис. 10.4) интенсивные полосы при 2953 и 2870 см-1 принадлежат антисимметричным Уд^СНз) и симметричным vs(CH3) колебани-

ИК-спектр додекана СН (тонкая пленка чистой жидкости)

Рис. 10.4. ИК-спектр додекана С12Н26 (тонкая пленка чистой жидкости)

ям метальных групп, а полосы при 2922 и 2853 см-1 — антисимметричным vas(CH2) и симметричным vs(CH2) колебаниям метиленовых звеньев. Слабая полоса при 1464 см-1 принадлежит ножничным деформационным колебаниям групп 6(СН2) (1), а еще менее интенсивная полоса 724 см-1 — крутильным деформационным колебаниям групп 6(СН2) (2).

ИК-спектр изооктана (2,2,4-триметилпентана) (рис. 10.5) имеет более сложный вид. Я надеюсь, что вы понимаете, в чем здесь дело. Вы помните, конечно, что в ИК-спектроскопии активны те колебания, которые связаны с изменением дипольного момента молекулы, и интенсивность полосы поглощения тем боль-

ИК-спектр изооктана СН

Рис. 10.5. ИК-спектр изооктана С8Н18 (тонкая пленка чистой жидкости) ше, чем сильнее меняется при колебании дипольный момент. Например, в ИК-спектре этана отсутствует полоса поглощения, соответствующая валентному колебанию v(CC). Молекула симметрична, и это колебание не приводит к изменению дипольного момента. Симметрична и молекула додекана. Изменения дипольных моментов при валентных колебаниях связей С—С малы, и эти колебания не проявляются или проявляются в виде очень слабых полос в низкочастотной области 1250—1140 см-1. В спектре додекана этих полос нет. Молекула изооктана не имеет элементов симметрии, а поэтому в его ИК-спектре полосы v(CC) проявляются. В высокочастотной области спектра присутствуют интенсивные полосы валентных колебаний v(CH). Положения основных полос поглощения в спектрах алканов приведены в таблице 10.3.

Таблица 10.3. Полосы поглощения в ИК-спектрах алканов

Структурный

фрагмент

Волновые числа, см-1

Тип колебаний, интенсивность

СН3

  • 2975-2950
  • 2885-2860
  • 1470-1435
  • 1385-1370

vas(CH), сильн. vs(CH), сильн. 6as(CH2), среди. 6S(CH2), сильн.

сн2

  • 2940-2915
  • 2870-2845
  • 1480-1440

Vgj. (CH), сильн. vs(CH), сильн. 6(СН2), среди, ножничное

(СН2)„

720-740

6(СН2), среди, маятниковое

—с—с—

1250-1140

v(CC), слаб.

Область ИК-спектра от 1500 см-1 и ниже называют «областью отпечатков пальцев». В ней нельзя провести отнесение полос поглощения к отдельным колебаниям, но вид спектра каждого индивидуального органического соединения в этой области совершенно уникален. Машиночитаемые базы данных содержат ИК-спектры сотен тысяч органических соединений, и исследователь всегда имеет возможность сравнить с ними спектр своего соединения. Во многих случаях это позволяет сразу провести идентификацию.

Характерной особенностью спектров линейных алканов является наличие «пустой области» от 2700 до 1500 см-1. В этом диапазоне частот они прозрачны. Именно в этой области находятся полосы поглощения многих важных функциональных групп. Поэтому часто спектры органических соединений измеряют, смешав образец с вазелиновым маслом, которое и представляет собой смесь алканов нормального строения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >