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 = h = hc/ = 100hc

とととと波数 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　　　 : 光の振動数 (Hz)　　　 c: 光速度。 3.0 x 108 m/s　　　 : 光の波長 (m) 。 = c/ と　　　 : 波数。 I cm の長さに含まれる波の数。 = 100/ = 100/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

(cm-1) = 10000/ (m)~

C-H 伸縮 (Csp-H > Csp2-H > Csp3-H)

CC 伸縮 C=C 伸縮

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

4000 3000 2000 1000

O-HN-H

Csp-HCsp2-H Csp3-H

C CC NC-D

C=OC=NC=C

官能基領域 指紋領域C-H 面外伸縮領域

=C-HC-OC-NC-C C H

調和振動子モデル

A-B 結合の伸縮振動の波数 A-B~

=2c1 f

m~

MA MB

1 1+

m1

= ( 換算質量 )

C-H: MC

1 1+

m1

=

121 1

+= 1

121 + 12

=

1213

=

MH

= 1.08

MC

1 1+

m1

=

121 1

+= 2

121 + 6

=

127

=

MD

= 0.58

M13C

1 1+

m1

=

131 1

+= 1

131 + 13

=

1314

=

MH

= 1.08

12C-1H 12C-2D 13C-1H

f: 結合の強さ fCC > fC=C > fC-C

fC=O > fC-O

etc

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

O

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

=2c1 f

m~ c: 光速度

f: 結合の強さ (力の定数)m: 換算質量

A Bf

mA mB

m1

= mA

1mB

1+

c: 光速度で一定。m: 原子 A, B が決まれば決まる。

f が一定値をとればピークは細くなりf がいろんな値をとればピークは太くなる

O-H, N-H など水素結合できる官能基のピークは太くなる

IR チャートの例：ヘプタン酸