フーリエ変換赤外線 (FTIR) は、研究者にとって重要な分析技術の1つです。このタイプの分析は、液体、溶液、ペースト、粉末、フィルム、繊維、気体の形態のサンプルの特性評価に使用できます。この分析は、基板表面上の材料の分析にも使用できます。他のタイプの特性解析と比較すると、FTIR は非常に人気があります。この特性分析は非常に迅速で、精度も高く、感度も比較的高いです。
FTIR分析手順では、サンプルを赤外線（IR）に接触させます。その後、IR放射はサンプル内の分子の原子振動に影響を及ぼし、エネルギーの特定の吸収および/または透過を引き起こします。そのため、FTIRはサンプルに含まれる特定の分子振動の測定に役立ちます。
FTIR分析について詳細に説明するための多くの手法が報告されています。しかし、ほとんどの論文では、FTIR結果の読み方や解釈の仕方について詳細に報告されていませんでした。実際、初心者の科学者や学生にとって詳細に理解する方法は避けられません。
このレポートは、有機材料中のFTIRデータを読み取り、解釈する方法について説明することを目的としていました。その後、分析結果を文献と比較しました。単純な有機材料から複雑な有機材料までをレビューすることも含め、FTIRデータの読み方を段階的に説明しました。
2.1。FTIR 分析結果のスペクトル。
FTIR分析から得られる主なアイデアは、FTIRスペクトルの意味を理解することです（図1のFTIRスペクトルの例を参照）。このスペクトルは、「吸収対波数」または「透過率対波数」データの結果になります。本稿では、「吸収」についてのみ説明します。 対波数」曲線。
つまり、赤外スペクトルは、遠赤外スペクトル (<400 cm -1)、中赤外スペクトル (400-4000 cm-1)、近赤外スペクトル (4000-13000 cm-1) の3つの波数領域に分けられます。中赤外スペクトルはサンプル分析で最も広く使用されていますが、遠赤外スペクトルと近赤外スペクトルも分析されたサンプルに関する情報を提供する役割を果たします。この研究は、中赤外スペクトルにおけるFTIRの分析に焦点を当てました。
中赤外スペクトルは、次の 4 つの領域に分かれています。 (i) 単結合領域 (2500-4000 cm-1) (ii) 三重結合領域 (2000-2500 cm-1) (iii) 二重結合領域 (1500-2000 cm-) 1)、および (iv) フィンガープリント領域 (600-1500 cm-1)。 IR スペクトルの概略図は図 1 に、各官能基の特定の周波数を表1 に示します。
フィギュア 1.中赤外スペクトル領域
2.2。段階的な分析手順。
FTIR を解釈するには次の 5 つのステップがあります。
ステップ1：IRスペクトル全体の吸収帯の数の識別。サンプルのスペクトルが単純な（吸収バンドが5つ未満）場合、分析される化合物は単純な有機化合物、質量の小さい分子量、または無機化合物（単純塩など）です。ただし、FTIR スペクトルの吸収帯が 5 つを超える場合、サンプルは複雑な分子である可能性があります。
ステップ2：シングルボンド領域（2500〜4000センチメートル-1）を特定します。この領域には複数のピークがあります。
（1）3650〜3250cm-1の範囲の広い吸収帯で、水素結合を示しています。このバンドは、水和物 (H2O)、ヒドロキシル (-OH)、アンモニウム、またはアミノが存在することを裏付けています。ヒドロキシル化合物の場合は、その後に以下の周波数でスペクトルの存在が続くはずです。 1600—1300、1200—1000、800—600 cm-1。ただし、3670cm-1と3550 cm-1の吸収領域で急激な強度の吸収が見られると、化合物にアルコールやフェノールなどの酸素関連基が含まれるようになります（水素結合がないことがわかります）。
(2) 3000cm-1以上の細い帯で、不飽和化合物または芳香環を示す。例えば、体内に吸収があるかどうか 波数が3010～3040 cm-1の間であれば、単純な不飽和オレフィン系化合物の存在が確認されます。
(3) 3000cm-1以下の細い帯状で、脂肪族化合物が見られる。例えば、長鎖線状脂肪族化合物の吸収帯は 2935と2860 cm-1で確認されています。結合の後には 1470 から 720 cm-1 の間のピークが続きます。
（4）アルデヒドの特定のピークは2700〜2800cm-1の間です。
ステップ3: 三重結合領域 (2000～2500cm-1) の特定たとえば、2200 cm-1にピークがある場合、それはCCの吸収帯でなければならず、ピークの後には通常、1600-1300、1200-1000、800〜600 cm-1の周波数で追加のスペクトルが存在します。
ステップ4：二重結合領域（1500-2000 cm-1）の識別：二重結合は、カルボニル（C = C）、イミノ（C = N）、およびアゾ（N = N）基にすることができます。
(1) カルボニル化合物の場合は1850-1650センチメートル-1
（2）1775 cm-1を超えると、無水物、ハロゲン化酸、ハロゲン化カルボニルなどの活性カルボニル基、またはラクトンなどの環カルボニル炭素または有機炭酸塩になります。
(3) 1750～1700 cm-1の範囲で、ケトン、アルデヒド、エステル、カルボキシルなどの単純なカルボニル化合物を指します。
（4）1700 cm-1未満では、アミドまたはカルボキシレート官能基に反応します。
(5) 他のカルボニル基との共役があると、二重結合や芳香族化合物のピーク強度が低下します。 そのため、アルデヒド、ケトン、エステル、カルボン酸などの共役官能基が存在すると、カルボニルの吸収頻度が下がる可能性があります。
(6) 不飽和結合（二重結合、三重結合）の場合は1670～1620cm-1で、具体的には1650cm-1のピークが二重結合炭素またはオレフィン系です 化合物 (C = C)。C = C、C = O などの他の二重結合構造や芳香環との一般的な共役では、吸収帯が強かったり強かったり強かったりすると、強度周波数が下がります。不飽和結合を診断するときには、3000cm-1以下の吸収量もチェックする必要があります。吸収帯が3085と3025 cm-1とわかっている場合は、C-Hを対象としています。通常、C-Hは3000cm-1以上の吸収率を示します。
（7）1650〜1600 cm-1の強度が強く、二重結合または芳香族化合物を形成します。
(8) 1615センチから1495センチメートル-1の間で、芳香環に反応する。それらは1600〜1500cm前後に2組の吸収帯として現れました。これらの芳香環の後には、通常、3150〜3000cm-1の領域に弱から中程度の吸収が見られます（C-Hストレッチの場合）。単純な芳香族化合物の場合、2000〜1700cm-1の間に、強度の弱い複数のバンドの形でいくつかのバンドが見られます。また、芳香環吸収帯（1600/1500cm-1の吸収周波数で）、つまり850〜670 cm-1の領域に単一または複数の吸収帯が見られる中程度の吸収強度のC-H曲げ振動にも対応しています。
ステップ 5: フィンガープリント領域の識別 (600-1500 cm-1)
通常、この領域は具体的でユニークです。表 1 の詳細情報を参照してください。しかし、いくつかの識別情報が見つかります。
（1）マルチバンド吸収の場合は1000〜880 cm-1の間で、1650、3010、および3040 cm-1に吸収バンドがあります。
（2）C-H（面外曲げ）の場合は、次のような特性を示す1650、3010、3040 cm-1の吸収バンドと組み合わせる必要があります。 複合不飽和。
（3）ビニル関連化合物については、ビニル端子（-CH=CH 2）を識別するための約900〜990cm-1、トランス非飽和ビニール（CH=CH）の場合は965〜960 cm-1、シングルビニル（C=CH 2）の二重オレフィン結合は約890cm-1です。
（4）芳香族化合物については、単一で強い吸収帯はオルトで約750cm-1、パラで約830cm-1です。
テーブル 1.官能基とその定量化周波数。
公開文献から抜粋:DOI-http://dx.doi.org/10.17509/ijost.v4i1.15806
1。はじめに
フーリエ変換赤外線 (FTIR) は、研究者にとって重要な分析技術の1つです。このタイプの分析は、液体、溶液、ペースト、粉末、フィルム、繊維、気体の形態のサンプルの特性評価に使用できます。この分析は、基板表面上の材料の分析にも使用できます。他のタイプの特性解析と比較すると、FTIR は非常に人気があります。この特性分析は非常に迅速で、精度も高く、感度も比較的高いです。
FTIR分析手順では、サンプルを赤外線（IR）に接触させます。その後、IR放射はサンプル内の分子の原子振動に影響を及ぼし、エネルギーの特定の吸収および/または透過を引き起こします。そのため、FTIRはサンプルに含まれる特定の分子振動の測定に役立ちます。
FTIR分析について詳細に説明するための多くの手法が報告されています。しかし、ほとんどの論文では、FTIR結果の読み方や解釈の仕方について詳細に報告されていませんでした。実際、初心者の科学者や学生にとって詳細に理解する方法は避けられません。
このレポートは、有機材料中のFTIRデータを読み取り、解釈する方法について説明することを目的としていました。その後、分析結果を文献と比較しました。単純な有機材料から複雑な有機材料までをレビューすることも含め、FTIRデータの読み方を段階的に説明しました。
2。FTIR スペクトルを理解するための現在の知識
2.1。FTIR 分析結果のスペクトル。
FTIR分析から得られる主なアイデアは、FTIRスペクトルの意味を理解することです（図1のFTIRスペクトルの例を参照）。このスペクトルは、「吸収対波数」または「透過率対波数」データの結果になります。本稿では、「吸収」についてのみ説明します。 対波数」曲線。
つまり、赤外スペクトルは、遠赤外スペクトル (<400 cm -1)、中赤外スペクトル (400-4000 cm-1)、近赤外スペクトル (4000-13000 cm-1) の3つの波数領域に分けられます。中赤外スペクトルはサンプル分析で最も広く使用されていますが、遠赤外スペクトルと近赤外スペクトルも分析されたサンプルに関する情報を提供する役割を果たします。この研究は、中赤外スペクトルにおけるFTIRの分析に焦点を当てました。
中赤外スペクトルは、次の 4 つの領域に分かれています。 (i) 単結合領域 (2500-4000 cm-1) (ii) 三重結合領域 (2000-2500 cm-1) (iii) 二重結合領域 (1500-2000 cm-) 1)、および (iv) フィンガープリント領域 (600-1500 cm-1)。 IR スペクトルの概略図は図 1 に、各官能基の特定の周波数を表1 に示します。
フィギュア 1.中赤外スペクトル領域
2.2。段階的な分析手順。
FTIR を解釈するには次の 5 つのステップがあります。
ステップ1：IRスペクトル全体の吸収帯の数の識別。サンプルのスペクトルが単純な（吸収バンドが5つ未満）場合、分析される化合物は単純な有機化合物、質量の小さい分子量、または無機化合物（単純塩など）です。ただし、FTIR スペクトルの吸収帯が 5 つを超える場合、サンプルは複雑な分子である可能性があります。
ステップ2：シングルボンド領域（2500〜4000センチメートル-1）を特定します。この領域には複数のピークがあります。
（1）3650〜3250cm-1の範囲の広い吸収帯で、水素結合を示しています。このバンドは、水和物 (H2O)、ヒドロキシル (-OH)、アンモニウム、またはアミノが存在することを裏付けています。ヒドロキシル化合物の場合は、その後に以下の周波数でスペクトルの存在が続くはずです。 1600—1300、1200—1000、800—600 cm-1。ただし、3670cm-1と3550 cm-1の吸収領域で急激な強度の吸収が見られると、化合物にアルコールやフェノールなどの酸素関連基が含まれるようになります（水素結合がないことがわかります）。
(2) 3000cm-1以上の細い帯で、不飽和化合物または芳香環を示す。例えば、体内に吸収があるかどうか 波数が3010～3040 cm-1の間であれば、単純な不飽和オレフィン系化合物の存在が確認されます。
(3) 3000cm-1以下の細い帯状で、脂肪族化合物が見られる。例えば、長鎖線状脂肪族化合物の吸収帯は 2935と2860 cm-1で確認されています。結合の後には 1470 から 720 cm-1 の間のピークが続きます。
（4）アルデヒドの特定のピークは2700〜2800cm-1の間です。
ステップ3: 三重結合領域 (2000～2500cm-1) の特定たとえば、2200 cm-1にピークがある場合、それはCCの吸収帯でなければならず、ピークの後には通常、1600-1300、1200-1000、800〜600 cm-1の周波数で追加のスペクトルが存在します。
ステップ4：二重結合領域（1500-2000 cm-1）の識別：二重結合は、カルボニル（C = C）、イミノ（C = N）、およびアゾ（N = N）基にすることができます。
(1) カルボニル化合物の場合は1850-1650センチメートル-1
（2）1775 cm-1を超えると、無水物、ハロゲン化酸、ハロゲン化カルボニルなどの活性カルボニル基、またはラクトンなどの環カルボニル炭素または有機炭酸塩になります。
(3) 1750～1700 cm-1の範囲で、ケトン、アルデヒド、エステル、カルボキシルなどの単純なカルボニル化合物を指します。
（4）1700 cm-1未満では、アミドまたはカルボキシレート官能基に反応します。
(5) 他のカルボニル基との共役があると、二重結合や芳香族化合物のピーク強度が低下します。 そのため、アルデヒド、ケトン、エステル、カルボン酸などの共役官能基が存在すると、カルボニルの吸収頻度が下がる可能性があります。
(6) 不飽和結合（二重結合、三重結合）の場合は1670～1620cm-1で、具体的には1650cm-1のピークが二重結合炭素またはオレフィン系です 化合物 (C = C)。C = C、C = O などの他の二重結合構造や芳香環との一般的な共役では、吸収帯が強かったり強かったり強かったりすると、強度周波数が下がります。不飽和結合を診断するときには、3000cm-1以下の吸収量もチェックする必要があります。吸収帯が3085と3025 cm-1とわかっている場合は、C-Hを対象としています。通常、C-Hは3000cm-1以上の吸収率を示します。
（7）1650〜1600 cm-1の強度が強く、二重結合または芳香族化合物を形成します。
(8) 1615センチから1495センチメートル-1の間で、芳香環に反応する。それらは1600〜1500cm前後に2組の吸収帯として現れました。これらの芳香環の後には、通常、3150〜3000cm-1の領域に弱から中程度の吸収が見られます（C-Hストレッチの場合）。単純な芳香族化合物の場合、2000〜1700cm-1の間に、強度の弱い複数のバンドの形でいくつかのバンドが見られます。また、芳香環吸収帯（1600/1500cm-1の吸収周波数で）、つまり850〜670 cm-1の領域に単一または複数の吸収帯が見られる中程度の吸収強度のC-H曲げ振動にも対応しています。
ステップ 5: フィンガープリント領域の識別 (600-1500 cm-1)
通常、この領域は具体的でユニークです。表 1 の詳細情報を参照してください。しかし、いくつかの識別情報が見つかります。
（1）マルチバンド吸収の場合は1000〜880 cm-1の間で、1650、3010、および3040 cm-1に吸収バンドがあります。
（2）C-H（面外曲げ）の場合は、次のような特性を示す1650、3010、3040 cm-1の吸収バンドと組み合わせる必要があります。 複合不飽和。
（3）ビニル関連化合物については、ビニル端子（-CH=CH 2）を識別するための約900〜990cm-1、トランス非飽和ビニール（CH=CH）の場合は965〜960 cm-1、シングルビニル（C=CH 2）の二重オレフィン結合は約890cm-1です。
（4）芳香族化合物については、単一で強い吸収帯はオルトで約750cm-1、パラで約830cm-1です。
テーブル 1.官能基とその定量化周波数。