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 = hn = hc/l = 100hcn と書け，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 n: 光の振動数 (Hz) c: 光速度。3.0 x 108 m/s l: 光の波長 (m)。l = c/n。 ~ n: 波数。I cm の長さに含まれる波の数。n~ = 100/l = 100n/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 C-H 伸縮 (Csp-H > Csp2-H > Csp3-H) ~n (cm-1) = 10000/l (mm) CC 伸縮 C=C 伸縮 C-C 伸縮 (1200 – 800 かなり弱い cm-1) は C-H 面外変角主な特性吸収の出るところ官能基領域 O-H N-H 4000 Csp-H Csp2-H Csp3-H 3000 指紋領域 C C C N C-D C=O C=N C=C 2000 C-O C-N C-C 1000 C-H 面外伸縮領域 =C-H C H 調和振動子モデル A-B 結合の伸縮振動の波数 n~A-B 1 ~ n = 2c C-H: 1 1 1 + = m MA MB f m (換算質量) 1 1 1 + = m MC MH 1 1 + = 1 12 1 + 12 = 12 13 = 12 = 1.08 1 1 1 + = m MC MD 1 1 + = 2 12 1+6 = 12 7 = 12 = 0.58 1 1 1 + = m M13C MH 1 1 + = 1 13 1 + 13 = 13 14 = 1.08 = 13 12C-1H 12C-2D 13C-1H f: 結合の強さ fCC > 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 1 ~ n = 2c A mA f m f B mB c: 光速度 f: 結合の強さ (力の定数) m: 換算質量 1 1 1 + = mA mB m 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