Aromatiques
Pour les aromatiques, on a le même type de bande que pour les alcènes. On observe :
une bande d'élongation \(\textrm{=C-H}\) (\(3100-3000 \textrm{cm}^{-1}\)) si le noyau est au moins porteur d'un hydrogène.
une bande d'élongation >C=C< (1640-1600 \(\textrm{cm}^{-1}\)) de fréquence plus basse du fait de la conjugaison.
une ou deux bandes de déformation (fréquence inférieure à 910 \(\textrm{cm}^{-1}\)) qui constitue(nt) une empreinte du nombre de substituants porté par le noyau aromatique. Grâce à cette (ou ces) bande(s), il est possible de dire si le noyau est mono, di, tri, ...substitué et parfois de préciser le positionnement relatif des substituants sur le cycle.
Par rapport au benzène (référence), les aromatiques monosubstitués présentent tous :
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L'élongation \(\textrm{=C-H}\) (3100-3000 \(\textrm{cm}^{-1}\)).
L'élongation >C=C< (1640-1600 \(\textrm{cm}^{-1}\)) à fréquence basse (conjugaison).
Une bande de déformation (770-740 \(\textrm{cm}^{-1}\)) caractéristique des aromatiques porteurs de 4\(\textrm H\) adjacents présente également dans le cas des dérivés monosubstitués.
Une bande de déformation (700-690 \(\textrm{cm}^{-1}\)) caractéristique des aromatiques porteurs de 5 \(\textrm H\) adjacents (dérivés monosubstitués).
La plupart de ces spectres montrent des petites bandes situées entre 1800 et 2000 \(\textrm{cm}^{-1}\) (rose zone "finger prints" ou empreintes ) ; il s'agit des combinaisons des bandes harmoniques situées dans la zone 700 à 1000 \(\textrm{cm}^{-1}\). Chaque type de substitution conduit à une série d'harmonique spécifique, si bien que cette zone fut longtemps un outil de confirmation des choix structuraux ; depuis l'essor d'autres spectroscopies, l'intérêt de ces « finger prints » (empreintes digitales) est retombé. Nous n'utiliserons pas ces bandes pour la détermination des substitutions du noyau.
et bien entendu, les bandes attribuables au groupe aliphatique, élongation et déformation des groupes >\(\textrm{CH-}\), \(\textrm{-CH}_2\textrm-\) et \(\textrm{-CH}_3\).
Aromatiques disubstitués.
Rappel :
Ortho, méta et para sont les préfixes utilisés dans le cas des noyaux benzéniques disubstitué pour indiquer la position relative des deux substituants sur le cycle.
ortho : substituants en 1,2
méta : substituants en 1,3
para: substituants en 1,4
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Pour les aromatiques monosubstitués et disubstitués (ortho, méta et para), on peut observer :
L'élongation \(\textrm{=C-H}\) (\(3100-3000 \textrm{cm}^{-1}\)).
L'élongation >C=C<\(\) (\(1620-1580 ~\textrm{cm}^{-1}\)) à fréquence basse (conjugaison), d'intensité variable.
L'autre élongation >C=C< (\(1520-1480 \textrm{cm}^{-1}\)), d'intensité variable.
Et pour les bandes de déformations :
Une bande (\(700-690 \textrm{cm}^{-1}\)) caractéristique des aromatiques porteurs de \(5\textrm H\) (monosubstitués). Notez que cette bande est aussi parfois visible pour un composé disubstitué en méta pour lequel la bande \(3\textrm H\) à \(800-765 \textrm{cm}^{-1}\) doit être choisie préférentiellement. Une situation similaire est observée pour les composés 1, 3, 5 trisubstitués symétriques et trisubstitués 1, 2, 3.
Une bande (\(770-740 \textrm{cm}^{-1}\)) caractéristique des aromatiques porteurs de \(4\textrm H\) adjacents (donc pour les dérivés disubstitués ortho) présente également dans le cas des dérivés monosubstitués.
Une bande (\(800-765 \textrm{cm}^{-1}\)) pour \(3\textrm H\) adjacents donc observée pour les benzènes disubstitués en méta.
Une bande (\(855-800 \textrm{cm}^{-1}\)) pour uniquement \(2\textrm H\) adjacents, donc observée pour les benzènes disubstitués en para.
Une bande (\(910-835 \textrm{cm}^{-1}\)) pour \(1\textrm H\) entouré de dexu groupements, donc observée pour les benzènes disubstitués en méta.
et bien entendu, les bandes attribuables au groupe aliphatique, élongation et déformation des groupes >\(\textrm{CH-}\), \(\textrm{-CH}_2\textrm-\) et \(\textrm{-CH}_3\).
Aromatiques trisubstitués.
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Pour les aromatiques trisubstitués (1, 2, 3 ou 1, 2 , 4 ou 1, 3, 5), on peut observer :
L'élongation \(\textrm{=C-H}\) (\(3100-3000 \textrm{cm}^{-1}\)).
L'élongation >C=C< (\(1620-1580 \textrm{cm}^{-1}\)) à fréquence basse (conjugaison),
L'autre élongation >C=C< (\(1520-1480 \textrm{cm}^{-1}\)), d'intensité variable.
Et pour les bandes de déformations :
Une bande (\(800-765 \textrm{cm}^{-1}\)) pour \(3\textrm H\) adjacents donc observée pour les benzènes substitués en 1, 2, 3..
Une bande (\(855-800 \textrm{cm}^{-1}\)) pour uniquement \(2\textrm H\) adjacents, donc observée pour les benzènes disubstitués en para.
Une bande (\(910-835 \textrm{cm}^{-1}\)) pour \(1\textrm H\) entouré de dexu groupements, donc observée pour les benzènes disubstitués en méta.
Remarque :
Les fréquences des bandes diminuent avec l'augmentation du nombre d'hydrogènes adjacents
et bien entendu, les bandes attribuables au groupe aliphatique, élongation et déformation des groupes \(\textrm{>CH-}\), \(\textrm{-CH}_2\textrm-\) et \(\textrm{-CH}_3\).
En résumé :
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Selon le nombre d'hydrogènes portés par le noyau aromatiques, on peut observer :
L'élongation \(\textrm{=C-H}\) (\(3100-3000 \textrm{cm}^{-1}\)).
Une élongation \(\textrm{>C=C<}\) (\(1640-1600 \textrm{cm}^{-1}\)) à fréquence basse (conjugaison), souvent dédoublée vers 1500.
Une autre élongation \(\textrm{>C=C<}\) (\(1520-1480 \textrm{cm}^{-1}\)), d'intensité variable.
Et pour les bandes de déformations :
Une bande (\(700-690 \textrm{cm}^{-1}\)) caractéristique des aromatiques porteurs de \(5\textrm H\) (monosubstitués).v
Une bande (\(770-740 \textrm{cm}^{-1}\)) caractéristique des aromatiques porteurs de \(4\textrm H\) adjacents (donc pour les dérivés disubstitués ortho) présente également dans le cas des dérivés monosubstitués.
Une bande (\(800-765 \textrm{cm}^{-1}\)) pour \(3\textrm H\) adjacents donc observée pour les benzènes disubstitués en méta.
Une bande (\(855-800 \textrm{cm}^{-1}\)) pour uniquement \(2\textrm H\) adjacents, donc observée pour les benzènes disubstitués en para.
Une bande (\(910-835 \textrm{cm}^{-1}\)) pour \(1\textrm H\) entouré de dexu groupements, donc observée pour les benzènes disubstitués en méta.
et bien entendu, les bandes attribuables au groupe aliphatique, élongation et déformation des groupes \(\textrm{>CH-}\), \(\textrm{-CH}_2\textrm-\) et \(\textrm{-CH}_3\).
Attention :
Il est impossible de discerner le composé mono substitué du composé orthodisubstitué...
qui présentent une seule bande de déformation.
De même, les dérivés
ne sont pas identifiables par leur bande de déformation.
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Notez pour conclure, que les bandes d'élongation \(\textrm{C=C}\) sont d'intensité très variable et que la bande à \(1600 \textrm{cm}^{-1}\) peut être absente pour des composés symétriques (par exemple un composé para disubstitué à l'identique). Enfin, retenez également que si la position relative des substituants est prévisible, rien ne permet de dire si tel substituant est à côté de tel autre. L'Infrarouge a aussi ses limites et la RMN du proton ouvrira sur ce domaine bien des possibilités.