赤外・紫外可視分光法

赤外分光法は、振動吸収を介して官能基を同定する一方、紫外可視分光法は共役系および電子系を調査し、これらを合わせることで有機分子の機能に関する迅速な情報が得られます。

Definition

赤外分光法は分子結合の振動に起因する吸収を測定し、紫外可視分光法は電子遷移に起因する吸収を測定します。どちらもスペクトル特性を官能基および共役と関連付けます。

Scope

このトピックでは、振動（赤外）吸収と特性基振動、指紋領域、紫外可視分光法における電子遷移、共役が吸収波長に与える影響、および発色団の基礎について扱います。

Core questions

• 赤外吸収は、カルボニル基やヒドロキシル基などの官能基をどのように同定するのでしょうか？
• なぜ共役が拡張されると、紫外可視吸収はより長波長にシフトするのでしょうか？
• これら2つの技術は、分子についてどのような相補的な情報を提供するのでしょうか？

Key theories

振動（赤外）特性基振動

各結合の種類は、結合強度と原子質量によって決定される特性周波数で赤外線を吸収するため、スペクトルによって存在する官能基が明らかになります。

電子遷移と共役

紫外可視吸収は、分子軌道間の電子の励起に起因します。共役が増加すると、遷移エネルギーが低下し、吸収が長波長側にシフトします。

Mechanisms

赤外光子は、双極子モーメントを変化させる結合の振動モードを励起します。その結果生じる吸収帯、特に指紋領域より上の診断領域の吸収帯は、官能基を特定します。紫外可視光子は、結合性または非結合性軌道から反結合性軌道へ電子を励起し、エネルギーギャップ、ひいては最大吸収波長は、共役発色団が拡張されるにつれて減少します。

Clinical relevance

赤外および紫外可視分光法は、医薬品の同定と定量、および純度モニタリングに日常的に使用されています。紫外可視吸収は、臨床および製薬研究室における多くの定量的アッセイの基礎となっています。

History

コブレンツによる20世紀初頭の赤外吸収のカタログは、振動帯と化学構造の間の関連性を確立し、市販分光計の成熟により、赤外および紫外可視分光法は日常的な有機分析の標準的なツールとなりました。

Key figures

• William Coblentz
• Arthur Adamson

Seminal works

• pavia2015
• silverstein2014

Frequently asked questions

IRスペクトルの指紋領域とは何ですか？

指紋領域とは、赤外スペクトルの低周波数部分であり、複雑で分子に特有な振動パターンが現れる領域です。バンドごとに割り当てるのは困難ですが、非常に特徴的であり、2つのサンプルが同じ化合物であることを確認するのに役立ちます。

なぜ有色化合物は可視光を吸収するのですか？

化合物が有色に見えるのは、その共役電子系が可視領域の光を吸収するのに十分なほど小さなエネルギーギャップを持っているためです。透過または反射される補色波長がその化合物の色を決定します。