14.7 : Spektroskopia pochodnych kwasu karboksylowego

Spektroskopia w podczerwieni wykorzystywana jest przede wszystkim do określania rodzajów wiązań i grup funkcyjnych. W pochodnych kwasu karboksylowego typową absorpcję wiązań karbonylowych obserwuje się w okolicach 1650–1850 cm^-1. W przypadku estrów absorpcję obserwuje się przy około 1740 cm^-1, natomiast halogenki kwasowe wykazują absorpcję przy około 1800 cm^-1. Inna pochodna kwasowa, bezwodniki kwasowe, wykazuje absorpcję dwóch grup karbonylowych około 1760 cm^-1 i 1820 cm^-1, wynikającą z symetrycznych i niesymetrycznych drgań karbonylu.

W przypadku nitryli, rozciąganie polarnego wiązania potrójnego węgiel-azot powoduje silną absorpcję przy wyższej częstotliwości, około 2200 cm^-1. Dla porównania, rozciąganie karbonylu amidu zachodzi z niższą częstotliwością, około 1660 cm^-1, co można przypisać efektowi koniugacji. Koniugacja w związkach karbonylowych powoduje delokalizację elektronów π, indukując częściowy charakter wiązania pojedynczego. W rezultacie wiązanie wymaga mniej energii do rozciągnięcia i pochłania przy niższych częstotliwościach.

Co ciekawe, zmniejszanie rozmiaru pierścienia w pochodnych cyklicznych zwiększa odkształcenie pierścienia, zwiększając w ten sposób częstotliwość absorpcji karbonylu.

Widma ^1H NMR pochodnych kwasu karboksylowego wykazują pik około 10–12 ppm dla silnie osłoniętych protonów kwasowych, a pik dla protonów węgla α obserwuje się około 2–2,5 ppm. W widmach ^13C NMR węgiel karbonylowy wykazuje wyraźny pik w okolicach 160–185 ppm. Absorpcję węgla nitrylowego obserwuje się przy niższej częstotliwości.