Infra Rouge

De formule \(\textrm{R-CO-X}\), leur spectre présente une vibration d'élongation >C=O à fréquence plus élevée que pour un >C=O conjugué. Quant à la vibration \(\textrm{=C-X}\), elle ne présente pas une grande particularité.

Mis à part les bandes attribuables aux groupements alkyles \(\textrm R\) et \(\textrm{R'}\), les anhydrides \(\textrm{R-CO-O-CO-R'}\) sont les composés qui se distinguent le mieux de la famille des composés carbonylés.

Ils présentent deux bandes d'élongation >C=O entre 1850 et 1725 \(\textrm{cm}^{-1}\) séparés par environ \(65 \textrm{cm}^{-1}\) (0,2 \(\mu\textrm m\)). La conjugaison du >C=O, cas par exemple des anhydrides aromatiques, entraîne un glissement des bandes vers des fréquences plus basses. La bande de fréquence basse est moins intense pour les anhydrides linéaires. C 'est l'inverse pour les anhydrides cycliques. Accompagnant ces deux élongations >C=O, l'élongation \(\textrm{=C-O-C=}\) donne une bande intense entre 1250 et 1000 \(\textrm{cm}^{-1}\).

Mis à part les bandes attribuables aux groupes alkyles \(\textrm R\) et \(\textrm{R'}\), les esters présentent une bande d'élongation >C=O vers \(1740 \textrm{cm}^{-1}\) (1), plus basse s'il y a conjugaison (2), nettement plus haute 1885-1820 \(\textrm{cm}^{-1}\) s'il s'agit de lactones (3). Les élongations \(\textrm{=C-O}\) et \(\textrm{C-O}\) se situent entre 1250 et 1000 \(\textrm{cm}^{-1}\).

Notez que :

• pour les formiates, \(\textrm{H-COO-R}\), la bande \(\textrm{=C-O}\) est à 1180 \(\textrm{cm}^{-1}\),

• pour les acétates,\( \textrm{CH3-COO-R}\), la bande \(\textrm{=C-O}\) est à 1250 \(\textrm{cm}^{-1}\).

Ces fréquences sont très caractéristiques pour ces familles d'esters.

Dans le cas des lactones, selon les valeurs de n : 1, 2, ... la vibration d'élongation de >C=O vers 1885-1820 \(\textrm{cm}^{-1}\) est élevée pour n = 1 (cycle tendu), moins grande pour n = 2 et redevient "normale" à partir d'un cycle à 6 chaînons.

Mis à part les bandes attribuables au groupe alkyle R les acides présentent une bande d'élongation >C=O très intense vers \(1760  \textrm{cm}^{-1}\) pour la forme monomère, vers 1710 \(\textrm{cm}^{-1}\) pour la forme dimère.

La forme dimère est habituellement observée (pour les acides en solution). Par rapport aux autres composés carbonylés, la conjugaison affecte nettement moins la fréquence du >C=O . Les acides sont très FACILEMENT reconnaissables à cause de la bande d'élongation \(\textrm{O-H}\), véritable "patate" due aux liaisons hydrogènes, située entre 3340 et 2500 \(\textrm{cm}^{-1}\).

La bande d'élongation\( \textrm{=C-O}\) apparaît vers \(1250  \textrm{cm}^{-1}\).Son intensité est du même ordre de grandeur que celle de la bande \(\textrm{OH}\). On observe une bande de déformation \(\textrm{OH}\) d'intensité moyenne vers 950-910 \(\textrm{cm}^{-1}\).Une autre bande de déformation \(\textrm{OH}\) se trouve vers \(1430  \textrm{cm}^{-1}\) mais elle est souvent noyée dans les bandes de déformations des \(\textrm{-CH}_2\textrm-\).

Mis à part les bandes attribuables au groupe alkyle R, les aldéhydes présentent une bande d'élongation >C=O vers \(1725  \textrm{cm}^{-1}\) (1),plus basse s'il y a conjugaison (2). L'hydrogène attaché au carbonyle présente deux bandes d'absorption vers 2900-2800 et 2800-2700 \(\textrm{cm}^{-1}\). La première bande peut être masquée par les bandes des \(\textrm{C-H}\) aliphatiques mais elle est parfois très distincte.

C'est le cas par exemple pour les aldéhydes aromatiques tels que les dérivés du benzaldéhyde. Ce dédoublement de la bande d'élongation \(\textrm{C-H}\) est due à une interaction antre la vibration d'élongation et l'harmonique de la déformation située vers \(1400  \textrm{cm}^{-1}\), cette interaction est dite « résonance de Fermi ».

Retenez que cette « seconde » bande est parfois bien visible ! La présence de la bande vers \(2740  \textrm{cm}^{-1}\), fine et d'intensité moyenne, constitue une empreinte de la présence d'une fonction aldéhyde.

Mis à part les bandes attribuables aux groupes alkyles R et R', les cétones donnent une bande d'élongation >C=O qui se situe en général vers \(1710  \textrm{cm}^{-1}\). Cette fréquence diminue par effet de conjugaison (2) alors qu'elle augmente pour les cétones à petits cycles (3) de taille inférieure à 6 chaînons.

De tous les composés carbonylés que nous avons vu, les cétones sont les moins faciles à détecter.

Ce n'est qu'en ayant éliminé les autres fonctions carbonylées : aldéhyde, acides, esters, anhydrides, etc, que le choix de l'attribution du carbonyle à une cétone pourra être arrêté.

Un cas particulier est à retenir : celui des \(\beta\)-dicétones qui existent sous forme céto-énolique et donnent un spectre très caractéristique quand on observe le phénomène de chélation.