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電子の非局在化とは、電子が単一の原子または結合に限定されるのではなく、分子内の複数の原子に分散されることを指します。この現象は、共役結合を持つシステムでよく見られます。共役結合とは、単結合と二重結合が交互に存在し、π 電子がネットワーク内を自由に移動できる構造です。電子の移動により分子が安定し、IR 分光法で観察される振動周波数など、さまざまな化学的特性に影響を与える可能性があります。

IR 分光法では、電子の非局在化は結合の振動 (伸縮) 周波数に直接影響します。共役アルケンや芳香族化合物などの共役システムでは、電子の非局在化により個々の結合の二重結合特性が低下し、結合がわずかに弱くなります。結合強度が低下すると、結合が伸縮するのに必要なエネルギーが低下し、孤立した二重結合よりも伸縮周波数が低くなります。

たとえば、共役ケトンでは、カルボニル基 (C=O) は通常のケトンよりも低い伸縮周波数を示します。この伸縮は共役系における電子の非局在化によるもので、カルボニル二重結合は部分的な二重結合と単結合の特性を示します。このシフトはより低い波数のピークとして検出され、サンプル内の分子構造と共役度に関する洞察を提供します。

カルボニル炭素に結合した置換基も、共鳴効果と誘導効果を介して伸縮周波数に影響します。たとえば、エステルのカルボニル基は、カルボニル炭素に結合した酸素原子の主な負の誘導効果により、C=O の二重結合特性が強くなるため、カルボニル化合物よりも高い伸縮周波数を示します。

アミドでは、窒素原子の孤立電子対が共鳴に関与し、カルボニル二重結合特性を低下させます。その結果、アミドはケトンよりも低い伸縮周波数を示します。

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IR Absorption FrequencyElectron DelocalizationConjugated BondsVibrational FrequenciesIR SpectroscopyCarbonyl GroupStretching FrequencyBond StrengthConjugated SystemsResonance EffectsInductive EffectsAromatic CompoundsAmidesKetones

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