赤外分光法
- IR 分光計をオンにし、それをウォーム アップを許可します。
- インストラクターから未知のサンプルを入手し、文字およびサンプルの外観を記録します。
- バック グラウンドのスペクトルを収集します。
- 金属のヘラを使用して、プローブの下でサンプルの少量を配置します。
- 所定の位置にロックされるまでプローブをねじる。
- 未知の試料の IR スペクトルを記録します。
- 良い品質を得るため必要に応じて繰り返しスペクトル。
- 機能グループの存在を示す吸収周波数を記録します。
- アセトンでプローブをクリーンアップします。
- 分光計の電源を切ります。
- 得られたスペクトルを分析します。図 3は、未知のサンプルのための可能な候補者を示しています。未知のサンプルの可能性の識別を状態します。
図 3。未知の可能性のアイデンティティを示す図。
ソース: Vy 雅洞と偉陳、化学、カリフォルニア大学アーバイン校、カリフォルニア州部
この実験は現在の functional group(s) を識別することによって未知の化合物のアイデンティティを明らかにする赤外線 (IR) 分光法 (振動分光法とも呼ばれます) の使用を示します。IR スペクトル…
- IR 分光計をオンにし、それをウォーム アップを許可します。
- インストラクターから未知のサンプルを入手し、文字およびサンプルの外観を記録します。
- バック グラウンドのスペクトルを収集します。
- 金属のヘラを使用して、プローブの下でサンプルの少量を配置します。
- 所定の位置にロックされるまでプローブをねじる。
- 未知の試料の IR スペクトルを記録します。
- 良い品質を得るため必要に応じて繰り返しスペクトル。
- 機能グループの存在を示す吸収周波数を記録します。
- アセトンでプローブをクリーンアップします。
- 分光計の電源を切ります。
- 得られたスペクトルを分析します。図 3は、未知のサンプルのための可能な候補者を示しています。未知のサンプルの可能性の識別を状態します。
図 3。未知の可能性のアイデンティティを示す図。
赤外線(IR)分光法は、共有結合の特性評価に使用される手法です。
特定の種類の共有結合を持つ分子は、IR放射を吸収し、結合を振動させる可能性があります。IR分光光度計は、どの周波数が吸収されるかを測定できます。これは一般に、特定の周波数でサンプルを介して透過する赤外線放射の割合のスペクトル(波数)で表されます。このタイプのスペクトルでは、ピークはその周波数での透過光の減少を表すため、反転します。
吸収される周波数は、結合の同一性と電子環境に依存し、各分子に特徴的なスペクトルを与えます。ただし、各タイプの結合は、特定の周波数範囲内のIR放射を吸収し、共通のピーク形状と吸収強度を持ちます。したがって、ピークを特定の結合に割り当てることができ、IRスペクトルから未知の化合物を同定することができます。
このビデオでは、未知の有機化合物のIR分光法による特性評価と、有機化学におけるIR分光法の他のいくつかのアプリケーションを紹介します。
2つの原子間の共有結合は、質量m1とm2の2つの物体をつなぐばねとしてモデル化できます。この「ばね」には共振周波数があり、この場合、これは、同じ周波数で結合の振動を励起するために必要なエネルギーの量に対応する光の周波数ですが、振幅はさらに大きくなります。
結合の共振周波数は、結合の強度と長さ、関与する原子の同一性、および環境に依存します。例えば、共役型ボンドは非共役型ボンドとは異なる周波数範囲で振動します。
共振周波数は、分子内の原子の振動パターンである振動モードにも依存します。赤外分光法で観察される最も一般的な振動モードは、伸張と曲げです。線形分子は3Nから5つの振動モードを引いたもの(Nは原子の数)を持ち、非線形分子は3Nから6つの振動モードを引いたものを持っています。
IR分光光度法は、主に干渉計を介して広域スペクトル光源を照射することによって行われ、干渉計は任意の時間にいくつかの波長を除くすべての光をブロックし、サンプル上に照射します。IR検出器は、各干渉計設定の光強度を測定します。目的の周波数範囲でデータが収集されると、フーリエ変換によって認識可能なスペクトルに処理されます。
サンプルは、装置の構造に応じて、気体、液体、または固体にすることができます。標準的な検出器では、気体と液体をIR透過窓のあるセルに入れ、固体を油に懸濁するか、臭化カリウムを含む透明なペレットに押し込みます。次に、IR光はサンプルを介して検出器に向けられます。
固体および液体サンプルの別の方法は、減衰全反射率(ATR)です。この方法では、純粋なサンプルを結晶表面と接触させて配置します。次に、IR光は結晶の下側で検出器に反射され、吸収された周波数はより弱く反射されます。サンプルは光が通過しないため、最初に処理する必要はありません。
IR分光法の原理を理解したところで、FTIR装置のATRサンプリング技術を使用して未知の有機化合物を同定する手順を見ていきましょう。
特性評価手順を開始するには、FTIR分光計をオンにし、ランプを動作温度まで温めます。
ATRクリスタルがきれいであることを確認してください。次に、サンプルが配置されていない状態で、分光計ソフトウェアを使用してバックグラウンドスペクトルを記録します。
次に、未知の有機化合物の固体サンプルを取得し、その外観に注意してください。きれいな金属ヘラを使用して、サンプルを結晶表面に慎重に置きます。あるいは、液体サンプルの場合、ピペットを使用してサンプルを結晶表面に移します。
プローブを慎重にねじ込み、サンプルを結晶表面に固定するために所定の位置にロックします。
次に、未知のサンプルの少なくとも1つのIRスペクトルを収集します。データ収集が終了し、バックグラウンドが減算されたら、ソフトウェアの解析ツールを使用してピークの波数を特定します。
分光計で終了したら、サンプルを取り出し、プローブをアセトンで洗浄します。スペクトルを保存し、ソフトウェアを閉じて、分光計の電源を切ります。
この実験では、未知のサンプルは、それぞれが5つの特徴的なIRピークを持つ10の有機化合物の1つである可能性があります。未知のものの位相と視覚的外観に基づいて、8つの可能性が排除される可能性があります。
未知の化合物からのスペクトルは、3,300波数領域の近くに広いピークを示しており、-OHまたは-NHの伸縮吸収を示しています。右のピークは、炭素-炭素二重結合と炭素酸素結合の存在を示しています。残りの2つの化合物のうち、1つだけが-OH基を持っているため、化合物はフェノールです。
IR分光光度法は、生物学や化学の分野で広く使用されている特性評価ツールです。いくつかの例を見てみましょう。
この手順では、ATR法で実施されたFTIR分光法を使用して、顕微鏡成分を装置に導入することにより、組織のIR吸光度画像を取得しました。画像内の各ピクセルには対応するIRスペクトルがあり、優れた空間分解能で組織の分子組成を決定することができました。組織画像を異なる周波数で表示して、組織全体の分子タイプの分布を視覚化することもできます。
タンパク質中のペプチド基の分子振動は、タンパク質の立体配座変化の影響を受けます。数十ナノ秒の時間分解能を持つステップスキャンFTIRでタンパク質サンプルをモニタリングすることにより、吸光度スペクトルの変化を通じてタンパク質のダイナミクスをモニタリングできます。データは、個々のスペクトルとして、またはピークの同定とさらなる分析のための強度、周波数、および時間の3Dプロットとして表示できます。
JoVEのIR分光法の紹介をご覧になりました。これで、IR分光法の基本原理、有機化合物のIR分光法の手順、および有機化学でIR分光法がどのように使用されるかのいくつかの例に精通しているはずです。ご覧いただきありがとうございます!
Chapters in this video
0:04
Overview
1:31
Principles of IR Spectroscopy
4:20
Characterization of Organic Compounds by ATR-IR Spectroscopy
5:37
Data Analysis
6:26
Applications
7:43
Summary
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