FT-IR으로 미지 시료의 작용기를 분석해보자

FT-IR은 IR nonactive인 물질이어서 스펙트럼을 얻을 수 없거나, 너무 복잡한 화합물로 스펙트럼 피크(Peak) 간의 중첩이 심해 구분이 어려운 경우 등 일부 제한되는 상황만 제외하면 간단하게 시료의 결합기와 작용기를 파악할 수 있는 편리한 분석법입니다. FT-IR의 분석 원리를 이용하여 이번 포스팅에서는 정보가 없는 미지 시료의 작용기를 추정하는 방법에 대해 소개하겠습니다.

링크: FT-IR의 분석 원리- 진동전이

IR 분석이 어려운 경우
– IR nonactive 인 경우
– 복잡한 혼합물로 피크가 많고 중첩되어 명확히 구분이 어려운 경우
– 저농도 용액인 경우, 용질의 IR 흡수가 미약하여 용매의 피크만 관측이 가능한 경우
– 다양한 결합기와 작용기에 대한 스펙트럼 피크 정보가 전혀 없는 경우

링크: FT-IR분석 서비스 이용해보기

FT-IR로 알아보려고 하는 화학 작용기(Functional Group)는 무엇일까요?

분자 내에서 특정한 화학 반응을 주도하는 원자나 원자들의 집합을 의미합니다. 화학 작용기는 분자의 물리적, 화학적 특성을 결정하며, 유기 화합물에서 특히 중요한 역할을 하는데요. 이러한 작용기는 반응성, 극성, 산염기성, 그리고 분자의 상호작용 방식을 크게 좌우합니다.

본격적으로 FT-IR을 통해 작용기를 추정하는 방법을 알아보겠습니다. FT-IR 스펙트럼은 작용기에 따라서 다른 파장에서 피크를 확인할 수 있는데요. 바로 이점을 이용해 작용기를 유추할 수 있습니다.

일반적으로 다음과 같은 방법을 통해서 미지 시료를 분석할 수 있습니다.

1. 작용기 영역에서 주요 작용기의 가능한 종류를 파악한다.
Ex) 1,700 cm-1 부근에서 뚜렷한 피크가 나타남. à C=C or C=O

2. 피크의 세기와 모양으로 예상 후보군을 구체화시킨다.
Ex) 1,700 cm-1 부근의 피크가 Strong & Sharp 형태임. à C=O (Weak 피크였다면 C=C)

3. 2번에서 확인된 작용기를 가지고 있는 더 세부적인 작용기 또는 화합물 종류를 확인하고 각각의 피크 특징으로 범위를 좁힌다. (각각 포함된 성분, 또는 결합 형태 등이 달라 추가적인 피크가 나타날 수 있으며, 동일한 결합기의 피크 위치도 약간씩 차이가 있다.)
Ex) 3600 cm-1부터 우측으로 Broad 피크가 나타남 à OH기가 있음 à Carboxylic acid가 포함되어 있을 가능성 매우 높음.

4. 가능한 후보군이 포함된 다양한 화합물들의 FTIR 결과와 비교한다. 특히 지문 영역에서 높은 일치율을 보이는지 확인한다.
Ex) Carboxylic acid를 가지고 있는 포름산, 아세트산, 아크릴산 등의 FTIR 결과와 분석 결과를 비교함.

즉, 레퍼런스와 비교하여 예상되는 물질의 종류를 줄여나가며 찾는 것이 핵심이라고 생각할 수 있겠습니다. 하지만 모든 작용기들을 숙지하거나 찾아보는 데는 한계가 있습니다. 때문에 FT-IR 분석에는 라이브러리 서칭 기능을 제공하는데요. 이 기능을 사용하면 잘 알려진 물질이나 작용기가 확인되는 경우 1번의 분석으로 어떤 소재인지 추정할 수 있는 강력한 기능입니다.

저희 MCC에서도 라이브러리 서칭을 통해 미지 시료를 분석하거나 시료와 레퍼런스 간의 일치도를 검색할 수 있습니다. 관심이 있다면 한 번 이용해 보시면 좋을 것 같습니다.