赤外分光法は「赤外分光光度分析法」とも呼ばれる。分子吸収スペクトルの一種。物質による赤外光領域の電磁放射線の選択的吸収を用いて構造分析及び定性及び定量分析を行う力一法。被測定物質の分子は赤外線照射下で、その分子の振動、回転周波数に一致する赤外スペクトルのみを吸収する。赤外スペクトルを分析し、物質を定性的に分析することができる。化合物分子中には多くの原子団が存在する
[1]、各原子団が励起されると、特徴的な振動が発生し、その振動周波数も必然的に赤外吸収スペクトルに反映される。これにより化合物中の各種原子団を同定することができ、定量分析も行うことができる。
1.
赤外分光法の一般的な特徴
特徴性が強く、測定が速く、試料を破壊しない、試料使用量が少なく、操作が簡便で、各種状態を分析できる試料は、分析感度が低く、定量分析誤差が大きい。
2.サンプルに対する要求
①試料の純度は98%を超えるか、商業規格に適合すること
?これにより純化合物の標準スペクトルまたは商業スペクトルとの照合が容易になる
?多成分試料はあらかじめ分留、抽出、再結晶またはクロマトグラフィーで分離精製しなければならない。そうしないと、各成分のスペクトルが重なり合い、解析が困難になる
②試料は水(結晶水又は遊離水)を含まないこと
水は赤外吸収があり、ヒドロキシルピークと干渉し、吸収池の塩窓を侵食する。使用する試料は乾燥処理しなければならない
③試料濃度と厚みは適切に
zui強吸収透光度を5〜20%の間にする
3.定性分析と構造分析
赤外スペクトルは鮮明な特徴性を持ち、そのスペクトルバンドの数、位置、形状、強度は化合物によってそれぞれ異なる。そのため、赤外分光法は定性的同定と構造解析の有力なツールである
①既知物の同定
試料のスペクトルと標準品で測定したスペクトルを相対的に照らすか、あるいは文献上の標準スペクトル(例えば「薬品赤外スペクトル図集」、Sadtler標準スペクトル、Sadtler商業スペクトルなど)と相対的に照らすと、定性的である
文献上のスペクトルを使用するには、試料の物性、結晶形状、溶剤、測定条件及び使用する機器の種類はすべて標準スペクトルと同じでなければならないことに注意しなければならない
②未知物の同定
未知のものが新しい化合物でなければ、標準スペクトルはすでに収容されており、2つの方法で標準スペクトルを調べることができます。
A.標準スペクトルのバンドインデックスを用いて、標準スペクトルにおける試料スペクトル吸収バンドと同じスペクトル図を探す
B.スペクトル解析を行い、試料の可能な構造を判断する。その後、化学分類インデックスによる標準スペクトル照合確認
スペクトルを解析する前の準備:
?試料の出所を理解して可能な範囲を推定する
?溶融沸点、溶解度、屈折率、旋光率などの試料の物理定数を定性的な傍証として測定する
?元素分析及び分子量の測定に基づいて、分子式を求める
?化合物の不飽和度Ωを計算し、構造を推定し、スペクトル解析結果の妥当性を検証するためのスペクトル解析プログラムは一般的に:
A.特徴領域のzui強バンドから、未知物が含む可能性のある基を推測し、含む可能性のない基を判断する
B.指紋領域のバンドを用いて検証し、基を含む可能性のある相関ピークを探し出し、相関ピークのセットを用いて基の存在を確認する
C.簡単な化合物については、いくつかの基を確認した後、分子構造を初歩的に決定することができる
D.標準スペクトルの確認
③新規化合物の構造解析
赤外スペクトルは主に官能基の構造情報を提供し、複雑な化合物、特に新しい化合物については、赤外スペクトルだけでは問題を解決できず、紫外スペクトル、質量スペクトル、核磁気共鳴などの分析手段と相互に協力し、総合スペクトル解析を行う必要があり、サブ構造を確定することができる。
④細菌を鑑定し、細胞とその他の生体組織の構造を研究する
4.定量分析
赤外スペクトルは多くのバンドを選択でき、干渉を排除するのに有利である。?赤外光源は発光エネルギーが低い、赤外検出器の感度も低い、ε<103
?吸収池の厚さが小さく、モノクロメータのスリット幅が大きく、測定誤差も大きい
☆農薬成分、土壌表面水分、畑の二酸化炭素含有量の測定と穀物油料作物及び肉類食品中の蛋白質、脂肪及び水分含有量の測定に対して、赤外スペクトル法は比較的に良い分析方法である