Пример 1. Да се определи структурата на съединението с брутна формула С₆Н₁₄, инфрачервеният спектър на което е представен на фигура 1.

Фигура 1. ИЧ спектър на съединение с брутна формула С₆Н₁₄, заснет в течен слой.

От елементния състав следва, че съединението не притежава еквиваленти на ненаситеност (т.1.0.0), т.е. на фигура 1 е представен спектърът на един парафин. (От първата лекция от формулата за еквивалента на ненаситеност следва, че той е равен на нула)

При това положение първоначалният оглед на спектъра е излишен и единственият смисъл на интерпретацията е изясняване дали парафинът е с нормална или разклонена верига. Инфрачервеният спектрален анализ е неподходящ за решаване на тази задача. Ние обаче ще извършим системно разглеждане от чисто методични съображения.

В интервала 3000-2800 cm^-1 (т.2.0.0) се наблюдава силно интензивни ивици, породени от вибрациите на валентните С-Н връзки при sp³-хибридни С атоми.

За да установим на какви характеристични групи принадлежат тези С-Н трептения изучаваме областта на деформационните трептения на спектъра. Ивицата при 1461 cm^-1 (т.2.1.0) е породена от трептенията n(СН₂) (и евентуално на СН₃) група. Записваме до тук доказаното:

Едно допълнително потвърждение за наличие на СН₂ групи е ивицата на махалното трептене, което се проявява обикновено при 725 cm^-1 (т.2.1.1) в случаи, когато броят на последователно свързаните СН₂ групи в нецикличен въглеводород е четири или повече. Ако техният брой е по-малък от четири, тази ивица се отмества високочестотно до около 775-780 cm^-1. В анализирания спектър има ивица при тази стойност. Това запомняме, за да го използуваме при окончателното "конструиране" на съединението.

При 1380 cm^-1 се наблюдава ивица, която заедно с ивицата 1461 cm^-1 показва, че съединението има СН₃ групи (т.2.2.0). При това ивицата не е разцепена в дублет, което ще рече (т.2.2.1), че съединението не притежава изопропилови или третични бутилови групи.

Въз основа на данните до тук можем да дадем отговор на въпроса на кой от изомерите на хексана принадлежи спектърът от фигура 1. За целта записваме всички възможни изомери:

Пример 2. Да се определи структурата на съединението с брутна формула С₈Н₆, инфрачервеният спектър на което е представен на фигура 2.

Фигура 2. ИЧ спектър на съединение с брутна формула С₈Н₆, заснет в течен слой.

Данните от елементния анализ показват, че съединението е въглеводород с шест еквивалента на ненаситеност (т.1.0.0).

Високата степен на ненаситеност ни насочва към вероятно присъствие на бензеново ядро /4 ЕН/ и тройна или две двойни връзки, без при това да отхвърляме съществуващите по принцип други възможности (например за въглерод със спрегнати двойни и тройни връзки).

При първоначалния бърз оглед на спектъра се установява, че присъствуват ивици в трите основни интервала: 3700-3200 cm^-1, 3100-3000 cm^-1 и 2300-2000 cm^-1. Веднага прави впечатление, че липсва ивица в интервала 3000-2800 cm^-1 (вероятно отсъствие на С-Н връзки от мастната верига) и интензивна между 1800 cm^-1 и 1600 cm^-1, което отхвърля възможността за наличие на С=О и С=N връзки (което е отнапред известно от брутната формула) и поставя под съмнение присъствието на С=С връзка (т.3.1.0); последното трябва обаче да се докаже. Слабо интензивните ивици, които се наблюдават в интервала 2000-1660 cm^-1, са характерни за бензеново ядро. Следователно беглият анализ на спектъра, съобразявайки се само с най-общите характеристични интервали, показва, че съединението притежава бензеново ядро и тройна връзка. С това задачата е практически решена, тъй като въглеводородът има само осем въглеродни атома. Нека сега извършим по-подробен анализ.

Ивицата при 3320 cm^-1 почти сигурно може да се отнесе към валентното С-Н трептение при тройна СєС връзка (т.4.1.0). Това се потвърждава от ивицата при 2110 cm^-1, съответствуваща на валентното CєC трептение (т.4.0.0), както и от g(C-H), проявяващо се като специфично уширен дублет 622 / 667 cm^-1 (т.4.1.1).Ивицата при 1248 cm^-1, съответствува на обертона на последното (2g). С това първият структурен елемент е доказан. Записваме:

Слабата до средно интензивна ивица със сложен характер при 3100 cm^-1 може по принцип да се дължи на n(C-H) трептения от бензеновото ядро, двойна връзка или силно напрегнат цикъл (т.3.0.0). В резултат на предварителния оглед направихме извод, че почти сигурно присъствува бензеново ядро. За неговото доказване правим анализ на ивиците в интервала 1600-1440 cm^-1. Най-характерни са ивиците при 1488 cm-1 и 1598 cm^-1, по-интензивна - първата (т.3.2.0), както и тази при 1444 cm^-1. Наличието на допълнителна ивица при 1574 cm^-1 показва, че бензеновото ядро е вероятно спрегнато с кратна връзка. За да установим типа на заместване на ядрото анализираме ивиците на спектъра в интервала 900-650 cm^-1, както и тези  между 2000 и 1660 cm^-1. Наблюдаваните две ивици при 691 cm^-1  и при 757 cm^-1 /т.3.2.1/, и рисунъка на обертонните ивици между 2000 и 1666 cm^-1, показват че бензеновото ядро е монозаместено. Връщаме се към валентните С-Н трептения (при монозаместените бензенови производни се проявяват като триплет при около 3100 cm^-1). В анализирания от нас спектър въпросните ивици притежават именно такава форма. От изложеното до тук следва, че съединението е монозаместено бензеново производно. Записваме този структурен елемент:

и "конструираме" формулата на съединението: C₆H₅CєC-H -фенилацетилен.

Предположението за възможно присъствие на С=С връзка отпада автоматично, но още и по следните съображения:

1/ отсъствуват други ивици за g(C-H) трептения между 1000-675 cm^-1  (т.3.1.1);

2/ отсъствуват ивици за n(C=C) трептения в интервала 1680-1640 cm^-1 (т.3.1.0) и

3/ ивиците на g(C-H) трептенията при олефините са обикновено по-интензивни от тези на g(C-H) на ароматните въглеводороди.

Останалите неотнесени ивици в спектъра на изследваното съединение в интервала 1100-900 cm^-1 се дължат на равнинните С-Н трептения в бензеновото ядро и не се използуват за целите на идентификацията.

1.  Г. Андреев. Молекулна спектроскопия, Изд. ПУ “П. Хилендарски”, Пловдив, 1999.

Автор: Проф. дхн Георги Андреев