12.5 : Espectroscopia IR y UV-Vis de aldehídos y cetonas

La espectroscopia infrarroja, también conocida como espectroscopia vibracional, se utiliza principalmente para determinar los tipos de enlaces y grupos funcionales en las moléculas. En aldehídos y cetonas, el enlace carbonilo (C=O) muestra una absorción de alrededor de 1710 cm^-1. La vibración del enlace C=O de un aldehído se produce a frecuencias más bajas que la de una cetona. Además de la absorción de C=O en un aldehído, el enlace aldehídico C-H también produce dos picos en el rango de 2700 a 2800 cm^-1. Esta absorción, junto con el estiramiento de C=O, es característica de un grupo aldehídico.

La conjugación reduce la densidad de electrones en el enlace C=O, reduciendo así su frecuencia de estiramiento. Las frecuencias de estiramiento de las cetonas cíclicas varían según el tamaño de sus anillos. La tensión en los anillos más grandes es menor que en las cetonas cíclicas más pequeñas. La frecuencia de estiramiento aumenta al aumentar la tensión del anillo. Por lo tanto, el anillo de ciclopropanona más pequeño y altamente tenso tiene la frecuencia de estiramiento más alta.

La espectroscopia UV-Visible emplea luz ultravioleta y visible para realizar la transición entre diferentes niveles de energía electrónica. Dos transiciones principales en compuestos orgánicos son las transiciones n a π* y π a π*. La transición π –π* es una transición más fuerte pero ocurre por debajo de 200 nm, lo que no es detectable en espectrómetros UV-Vis. La conjugación de estas moléculas con un doble enlace o un anillo aromático desplaza la longitud de onda de absorción por encima de los 200 nm. Cada doble enlace que se conjuga suma un valor de 30 nm a la longitud de onda de absorción de la molécula.

La transición n – π * es más débil que la transición π – π *. Dado que el orbital no enlazante del oxígeno y el orbital antienlazante π* del enlace C-O son perpendiculares, no se produce superposición entre estos dos orbitales. Por tanto, n–π* es una transición prohibida y ocurre con mucha menos frecuencia.