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紅外光譜分析演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.1概述分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生:振-轉(zhuǎn)光譜目前二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

紅外區(qū)域的劃分:近紅外區(qū)(4000-14290cm-1):泛頻區(qū)中紅外區(qū)

(400-4000cm-1):大部分有機(jī)物的基團(tuán)振動(dòng)頻率在此區(qū)域。遠(yuǎn)紅外區(qū)(200-700cm-1):轉(zhuǎn)動(dòng)和重原子振動(dòng)目前三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

紅外吸收光譜的特點(diǎn):特征性強(qiáng)、適用范圍廣;測(cè)樣速度快、操作方便;不適合測(cè)定含水樣品。引起化合物紅外光譜的差異:原子質(zhì)量不同化學(xué)鍵的性質(zhì)不同原子的連接次序不同空間位置不同目前四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)紅外光譜的表示方法

橫坐標(biāo):波長(zhǎng)/λ或波數(shù)/cm-1。紅外譜圖有等波長(zhǎng)及等波數(shù)兩種,對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖時(shí)應(yīng)注意??v坐標(biāo):吸光度A或透光率T。一般情況下,一張紅外光譜圖有5~30個(gè)吸收峰。目前五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

紅外光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個(gè)條件:

(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量;

(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。2.2紅外光譜的基本原理1)E紅外光=ΔE分子振動(dòng)

或υ紅外光=υ分子振動(dòng)2)紅外光與分子之間有偶合作用:分子振動(dòng)時(shí)其偶極矩(μ)必須發(fā)生變化,即Δμ≠0。3)能級(jí)躍遷選律:振動(dòng)量子數(shù)(ΔV)變化為±1時(shí),躍遷幾率最大。從基態(tài)(V=0)到第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V=1)的躍遷最重要,產(chǎn)生的吸收頻率稱(chēng)為基頻。目前六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

對(duì)稱(chēng)分子:沒(méi)有偶極矩,輻射不能引起共振,無(wú)紅外活性。如:N2、O2、Cl2

等。

非對(duì)稱(chēng)分子:有偶極矩,紅外活性。

紅外光的能量是通過(guò)分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化傳遞給分子。偶極子在交變電場(chǎng)中的作用示意圖目前七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

基頻峰(0→1)2885.9cm-1

最強(qiáng)二倍頻峰(0→2

)5668.0cm-1較弱三倍頻峰(0→3

)8346.9cm-1很弱四倍頻峰(0→4

)10923.1cm-1

極弱五倍頻峰(0→5

)13396.5cm-1極弱

除此之外,還有合頻峰(1+2,21+2,),差頻峰(1-2,21-2,)等,這些峰多數(shù)很弱,一般不容易辨認(rèn)。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱(chēng)為泛頻峰。目前八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

2.2.2分子振動(dòng)方程式分子的振動(dòng)能級(jí)(量子化):

E振=(V+1/2)hV:化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率;

:振動(dòng)量子數(shù)。(1)雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率化學(xué)鍵的振動(dòng)類(lèi)似于連接兩個(gè)小球的彈簧目前九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(2)分子振動(dòng)方程式任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為:K化學(xué)鍵的力常數(shù),與鍵能和鍵長(zhǎng)有關(guān),

為雙原子的折合質(zhì)量

=m1m2/(m1+m2)發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù),即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。

不同分子的結(jié)構(gòu)不同,化學(xué)鍵的力常數(shù)不同,成鍵原子的質(zhì)量不同,導(dǎo)致振動(dòng)頻率不同。用紅外光照射有機(jī)分子,樣品將選擇性地吸收那些與其振動(dòng)頻率相匹配的波段,從而產(chǎn)生紅外光譜。目前十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)表某些鍵的伸縮力常數(shù)(毫達(dá)因/埃)鍵類(lèi)型:—CC—>—C=C—>—C—C—力常數(shù):15179.59.94.55.6峰位:4.5m6.0m7.0m化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)(即鍵的力常數(shù)K越大)原子折合質(zhì)量越小,化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大,吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。目前十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

例題:由表中查知C=C鍵的k=9.59.9,令其為9.6,計(jì)算波數(shù)值正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測(cè)值為1652cm-1目前十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.3紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)兩類(lèi)基本振動(dòng)形式2.3.1分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式目前十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)例1水分子(2)峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)1)峰位化學(xué)鍵的力常數(shù)k越大,原子折合質(zhì)量越小,鍵的振動(dòng)頻率越大,吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)(短波長(zhǎng)區(qū));反之,出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)(高波長(zhǎng)區(qū))。2)峰數(shù)峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無(wú)瞬間偶基距變化時(shí),無(wú)紅外吸收。分子振動(dòng)數(shù)目

線性分子:3n-5個(gè)非線性分子:3n-6個(gè)目前十四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)例2CO2分子(4)由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài),產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸收峰,基頻峰;(5)由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài),產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰,倍頻峰;(3)瞬間偶基距變化大,吸收峰強(qiáng);鍵兩端原子電負(fù)性相差越大(極性越大),吸收峰越強(qiáng);目前十五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

紅外光譜中除了前述基本振動(dòng)產(chǎn)生的基本頻率吸收峰外,還有一些其他的振動(dòng)吸收峰:倍頻:是由振動(dòng)能級(jí)基態(tài)躍遷到第二、三激發(fā)態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的吸收峰。由于振動(dòng)能級(jí)間隔不等距,所以倍頻不是基頻的整數(shù)倍。組合頻:一種頻率紅外光,同時(shí)被兩個(gè)振動(dòng)所吸收即光的能量由于兩種振動(dòng)能級(jí)躍遷。組合頻和倍頻統(tǒng)稱(chēng)為泛頻。因?yàn)椴环宪S遷選律,發(fā)生的幾率很小,顯示為弱峰。振動(dòng)偶合:相同的兩個(gè)基團(tuán)相鄰且振動(dòng)頻率相近時(shí),可發(fā)生振動(dòng)偶合,引起吸收峰裂分,一個(gè)峰移向高頻,一個(gè)移向低頻。費(fèi)米共振:基頻與倍頻或組合頻之間發(fā)生的振動(dòng)偶合,使后者強(qiáng)度增強(qiáng)。目前十六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)振動(dòng)偶合:CH3的對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)頻率為1380cm-1,但當(dāng)兩個(gè)甲基連在同一個(gè)C原子上,形成異丙基時(shí)發(fā)生振動(dòng)偶合,即1380cm-1的吸收峰消失,出現(xiàn)1385cm-1和1375cm-1兩個(gè)吸收峰。2,4-二甲基戊烷的紅外光譜目前十七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)費(fèi)米共振:苯甲酰氯C-Cl的伸縮振動(dòng)在874cm-1,其倍頻峰在1730cm-1左右,正好落在C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰位置附近,發(fā)生費(fèi)米共振從而倍頻峰吸收強(qiáng)度增加。苯甲酰氯的紅外光譜目前十八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)影響振動(dòng)頻率的因素

當(dāng)m固定時(shí),基團(tuán)振動(dòng)頻率隨化學(xué)鍵力常數(shù)增強(qiáng)而增大。

振動(dòng)方程

基團(tuán)化學(xué)鍵力常數(shù)(K/N·cm-1)振動(dòng)頻率(

/cm-1)CC 12~18 2262~2100C=C 8~12 增大1600~1680C-C4~6 1000~1300例如:目前十九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)基團(tuán) 折合質(zhì)量(m)振動(dòng)頻率(/cm-1)C-H 0.9 2800~3100C-C 6 約1000C-Cl 7.3 約625C-I 8.9 約500振動(dòng)頻率與基團(tuán)折合質(zhì)量的關(guān)系目前二十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

分區(qū)依據(jù):由于有機(jī)物數(shù)目龐大,而組成有機(jī)物的基團(tuán)有限;基團(tuán)的振動(dòng)頻率取決于K和m,同種基團(tuán)的頻率相近。劃分方法:

氫鍵區(qū)基團(tuán)特征頻率區(qū)叁鍵區(qū)和累積雙鍵區(qū)雙鍵區(qū)

指紋區(qū)單鍵區(qū)2.3.2基團(tuán)頻率區(qū)的劃分目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)區(qū)域名稱(chēng) 頻率范圍 基團(tuán)及振動(dòng)形式氫鍵區(qū)

4000~2500cm-1

O-H、C-H、N-H

等的伸縮振動(dòng)

叁鍵和

CC、CN、NN和累積雙鍵區(qū)2500~2000cm-1

C=C=C、N=C=O

等的伸縮振動(dòng)

雙鍵區(qū)

2000~1500cm-1C=O、C=C、C=N、NO2、苯環(huán)等的伸縮振動(dòng)

單鍵區(qū)1500~400cm-1C-C、C-O、C-N、

C-X等的伸縮振動(dòng)及含氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)。

基團(tuán)頻率區(qū)的劃分目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)基團(tuán)特征頻率區(qū)的特點(diǎn)和用途

吸收峰數(shù)目較少,但特征性強(qiáng)。不同化合物中的同種基團(tuán)振動(dòng)吸收總是出現(xiàn)在一個(gè)比較窄的波數(shù)范圍內(nèi)。主要用于確定官能團(tuán)。指紋區(qū)的特點(diǎn)和用途

吸收峰多而復(fù)雜,很難對(duì)每一個(gè)峰進(jìn)行歸屬。單個(gè)吸收峰的特征性差,而對(duì)整個(gè)分子結(jié)構(gòu)環(huán)境十分敏感。主要用于與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照。目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)例乙基異丙基酮和甲基丁基酮的IR(指紋區(qū)差異)目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.3.3影響基團(tuán)頻率位移的因素

基團(tuán)處于分子中某一特定的環(huán)境,因此它的振動(dòng)不是孤立的?;鶊F(tuán)確定后,m固定,但相鄰的原子或基團(tuán)可通過(guò)電子效應(yīng)、空間效應(yīng)等影響K,使其振動(dòng)頻率發(fā)生位移。在特征頻率區(qū),不同化合物的同一種官能團(tuán)吸收振動(dòng)總是出現(xiàn)在一個(gè)窄的波數(shù)范圍內(nèi),但不是一個(gè)固定波數(shù),具體出現(xiàn)在哪里與基團(tuán)所處的環(huán)境有關(guān),這就是紅外光譜用于有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)。目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)影響基團(tuán)頻率位移的具體因素電子效應(yīng)空間效應(yīng)氫鍵目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)1)電子效應(yīng)a.誘導(dǎo)效應(yīng):通過(guò)靜電誘導(dǎo)作用使分子中電子云分布發(fā)生變化引起K的改變,從而影響振動(dòng)頻率。R-CORC=01715cm-1;R-COHC=01730cm-1

;R-COClC=01800cm-1;R-COFC=01920cm-1;

吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使羰基雙鍵性增加,振動(dòng)頻率增大。目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)b.共軛效應(yīng):

共軛效應(yīng)使共軛體系中的電子云密度平均化,即雙鍵鍵強(qiáng)減小,振動(dòng)頻率紅移(減小)。也以C=O為例:若考慮共軛體系中的單鍵,情況如何?CH2=CH2

1650cm-1CH2=CH-CH=CH21630cm-1C=C目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)若考慮共軛體系中的單鍵,情況如何?例如:脂肪醇中C-O-H基團(tuán)中的C-O反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)(

as)位于1150-1050cm-1,而在酚中因?yàn)檠跖c芳環(huán)發(fā)生p-共軛,其

as在1230-1200cm–1。因此:對(duì)共軛體系中的單鍵而言,則鍵強(qiáng)增強(qiáng),振動(dòng)頻率增大。目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)如果誘導(dǎo)和共軛效應(yīng)同時(shí)存在,則須具體分析哪種效應(yīng)占主要影響。如:N上的孤對(duì)電子與羰基形成p-共軛,

C=O

紅移(減小)共軛效應(yīng):誘導(dǎo)效應(yīng):N比C原子的電負(fù)性大,

導(dǎo)致C=O

藍(lán)移(增大)共軛效應(yīng)大于誘導(dǎo)效應(yīng),C=O

紅移至1690cm-1目前三十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)共軛效應(yīng):誘導(dǎo)效應(yīng):O上的孤對(duì)電子與羰基形成p-共軛,

C=O

紅移(減?。㎡比C原子的電負(fù)性大,

導(dǎo)致C=O

藍(lán)移(增大)誘導(dǎo)效應(yīng)大于共軛效應(yīng),C=O

藍(lán)移至

1735cm-1目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2)空間效應(yīng)a.空間位阻

破壞共軛體系的共平面性,使共軛效應(yīng)減弱,雙鍵的振動(dòng)頻率藍(lán)移(增大)。1663cm-11686cm-11693cm-1目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)b.環(huán)的張力:環(huán)的大小影響環(huán)上有關(guān)基團(tuán)的頻率。

隨著環(huán)張力增加,環(huán)外基團(tuán)振動(dòng)頻率藍(lán)移(增大),環(huán)內(nèi)基團(tuán)振動(dòng)頻率紅移(減?。?。目前三十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)3)氫鍵效應(yīng)氫鍵(分子內(nèi)氫鍵;分子間氫鍵):氫鍵的形成使原有的化學(xué)鍵O-H或N-H的鍵長(zhǎng)增大,力常數(shù)K變小,使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)。目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)氫鍵的形成對(duì)吸收峰的影響:吸收峰展寬氫鍵形成程度不同,對(duì)力常數(shù)的影響不同,使得吸收頻率有一定范圍。氫鍵形成程度與測(cè)定條件有關(guān)。吸收強(qiáng)度增大形成氫鍵后,相應(yīng)基團(tuán)的振動(dòng)偶極矩變化增大,因此吸收強(qiáng)度增大。目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)醇、酚、羧酸、胺類(lèi)等化合物中可以形成氫鍵。例如:醇、酚中的OH

,當(dāng)分子處于游離狀態(tài)時(shí),其振動(dòng)頻率為3640cm-1左右,是中等強(qiáng)度的尖銳吸收峰,當(dāng)分子處于締合狀態(tài)時(shí),其振動(dòng)頻率紅移到3300cm-1附近,譜帶增強(qiáng)并加寬。胺類(lèi)化合物中的N-H也有類(lèi)似情況。除伸縮振動(dòng)外,OH、NH的彎曲振動(dòng)受氫鍵影響也會(huì)發(fā)生譜帶位置移動(dòng)和峰形展寬。目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)還有一種氫鍵是發(fā)生在OH或NH與C=O之間的,如羧酸以此方式形成二聚體:這種氫鍵比OH自身形成的氫鍵作用更大,不僅使OH

移向更低頻率,而且也使C=O紅移。目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)

氣相或非極性溶液中得到的是游離分子的紅外光譜,此時(shí)沒(méi)有氫鍵影響以液態(tài)的純物質(zhì)或濃溶液測(cè)定,得到的是發(fā)生氫鍵締合的分子的紅外光譜目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.3.4影響譜帶強(qiáng)度的因素譜帶強(qiáng)度與振動(dòng)時(shí)偶極矩變化有關(guān),偶極矩變化愈大,譜帶強(qiáng)度愈大;偶極矩不發(fā)生變化,譜帶強(qiáng)度為0,即為紅外非活性。影響偶極矩變化的因素:分子或基團(tuán)本身的極性大?。簶O性越大,偶極矩變化越大,對(duì)應(yīng)的吸收譜帶越強(qiáng)。如C-O吸收峰強(qiáng)度大于C-C吸收峰強(qiáng)度。化合物結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性:對(duì)稱(chēng)性越強(qiáng),偶極矩變化越小,吸收譜帶越弱。目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)例如:

R-CH=CH2=40

(對(duì)稱(chēng)性最差)順式R-CH=CH-R′

=10

(對(duì)稱(chēng)性次之)反式

R-CH=CH-R′=2

(對(duì)稱(chēng)性最強(qiáng))

目前四十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)紅外光譜的解析1)光譜必須有足夠的分辨率和強(qiáng)度2)光譜應(yīng)該使用足夠純的化合物3)必須說(shuō)明樣品的處理方法,如果使用了溶劑,必須說(shuō)明溶劑的名稱(chēng),濃度4)不要試圖對(duì)紅外光譜進(jìn)行系統(tǒng)的分析,更好的辦法是通過(guò)特征吸收判斷一些官能團(tuán)的存在與否目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.4各類(lèi)化合物的紅外光譜

與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率——基團(tuán)特征頻率(特征峰);例:28003000cm-1—CH3特征峰;16001850cm-1—C=O特征峰;基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同,特征峰出現(xiàn)位置變化:

—CH2—CO—CH2—1715cm-1

—CH2—CO—O—1735cm-1

—CH2—CO—NH—1680cm-1

酰胺目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)幾種常見(jiàn)官能團(tuán)特征吸收簡(jiǎn)譜目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)C=C3XC=OfingerprintC-HOHEster:C=O1755cm-13440cm-1,broadKetoneC=O,1710cm-1ConjugatedC=C1615cm-1UnsaturatedketoneC=O1665cm-1目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(1)烷烴類(lèi)化合物的特征基團(tuán)頻率基團(tuán)振動(dòng)形式吸收峰位置強(qiáng)度備注

asCH3sCH3as

CH3s

CH32962±102872±101450±101380~1370SSmS異丙基和叔丁基在1380cm-1附近裂分為雙峰asCH2sCH2

CH22926±52853±101465±20SSm

sCH

CH2890±10~1340ww

CH2~720wn4,n越大,峰吸收強(qiáng)度越大。目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)正癸烷的紅外光譜圖2,4-二甲基戊烷的紅外光譜當(dāng)分子中有異丙基(即兩個(gè)甲基連在同一個(gè)碳上)時(shí),因?yàn)檎駝?dòng)耦合作用甲基的s

CH31380cm-1發(fā)生裂分,在1375cm-1和1385cm-1左右出現(xiàn)強(qiáng)度相近的兩個(gè)峰。目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(2)烯烴類(lèi)化合物的特征基團(tuán)頻率烯烴類(lèi)型=C-H/cm-1C=C/cm-1面外=C-H/cm-1R-CH=CH23080(m)2975(m)1645(m)990(s)910(s)R2C=CH2同上1655(m)890(s)RCH=CHR(順式)3020(m)1660(m)760~730(m)RCH=CHR(反式)同上1675(w)1000~950(m)R2C=CHR’同上1670840~790(m)R2C=CR’2同上1670無(wú)目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)1-辛烯的紅外光譜圖目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(3)炔烴端基炔烴有兩個(gè)主要特征吸收峰:一是叁鍵上不飽和C-H伸縮振動(dòng)C-H約在3300cm-1處產(chǎn)生一個(gè)中強(qiáng)的尖銳峰二是CC伸縮振動(dòng)C-C吸收峰在2140

~2100cm-1。若CC位于碳鏈中間則只有C-C在2200cm-1左右一個(gè)尖峰,強(qiáng)度較弱。如果在對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)中,則該峰不出現(xiàn)。目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)1-辛炔的紅外光譜圖目前五十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)芳烴的特征吸收:(與烯烴類(lèi)似)υ=C-H

3000~3100

cm-1(芳環(huán)C-H伸縮振動(dòng))υC=C

1650~1450cm-1(芳環(huán)骨架伸縮振動(dòng))面外=C-H900~650cm-1用于確定芳烴取代類(lèi)型(與芳環(huán)取代基性質(zhì)無(wú)關(guān),而與取代個(gè)數(shù)有關(guān),取代基個(gè)數(shù)越多,即芳環(huán)上氫數(shù)目越少,振動(dòng)頻率越低。)面外=C-H倍頻2000~1600

cm-1(w)

用于確定芳烴取代類(lèi)型(4)芳烴目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)甲苯的紅外光譜圖目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)相鄰氫數(shù)取代情況=C-H頻率(cm-1)5單取代

770~730,710~690

4鄰位二取代

770~735

1,3

間位二取代

810~750,725~680

2對(duì)位二取代

860~780用=C-H確定芳烴取代類(lèi)型

=C-H僅與苯環(huán)上相連的氫原子個(gè)數(shù)有關(guān),而與取代基的種類(lèi)無(wú)關(guān)。例如:目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)二甲苯三個(gè)異構(gòu)體的紅外光譜比較目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(5)醇和酚特征峰:游離OH伸縮振動(dòng)3600cm-1尖峰締合OH伸縮振動(dòng)3600cm-1又寬又強(qiáng)吸收峰υC-O

1250-1000cm-1面內(nèi)OH1500-1300cm-1面外OH650cm-1目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2-乙基苯酚的紅外光譜圖目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(6)醚丁醚的紅外光譜圖1210-1000cm–1是醚鍵的不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)

υC-O-C目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(7)胺和銨鹽丙胺的紅外光譜圖目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)丙胺鹽的紅外光譜圖目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(8)羰基化合物因υC=O非常特征,羰基化合物易與其他有機(jī)物區(qū)分。不同的羰基化合物的區(qū)分主要依據(jù):

υC=O位置其他輔助信息目前六十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)化合物 υC=O

其它特征頻率脂肪酮1730~1700(最強(qiáng)) 脂肪醛1740~17202850、2740(m)左右費(fèi)米共振2個(gè)羧酸 1720~1680υO(shè)H3200~2500(寬)(締合) δOH~930(寬)羧酸鹽無(wú) 1650~1550,1440~1350,-CO2-的υas和υs

1750~17301300~1000兩個(gè)峰

C-O-C的υas(最強(qiáng))和υs酸酐1825~1815和1755~1745酰胺1690~1650 3500~3050υNH雙峰,δNH1649~1570(叔酰胺無(wú))酰鹵

1819~1790 目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)丙酮目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)丙醛目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)癸酸目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)丁酸乙酯目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)丙酸酐目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)丙酰胺目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.5紅外光譜圖的解析確定化合物的類(lèi)型判斷可能含有的官能團(tuán)根據(jù)吸收峰的位置推測(cè)基團(tuán)所處的環(huán)境參考其他信息列出可能結(jié)構(gòu)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(1)IR中官能團(tuán)的吸收位置1)

3700~3200cm-1:νN-H、νO-H

(νN-H波數(shù)高于νO-H,氫鍵締合波數(shù)低于游離波數(shù))紅外圖譜的解析目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)乙醇(液膜)乙醇(CCl4)目前七十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2)3300~2800cm-1:νC-H

以3000cm-1為界:高于3000cm-1為νC-H(不飽和)低于3000cm-1為νC-H飽和)

目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)3)三鍵和累積烯烴區(qū)(~2200cm-1):νC≡N、νC≡C(中等強(qiáng)度,尖峰)

目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前七十五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)4)1900~1650cm-1:νC=O

干擾少,吸收強(qiáng),重要!酮羰基在~1715cm-1出峰!(比較醛酮的區(qū)別)目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)5)1650~1600cm-1:νC=C(越不對(duì)稱(chēng),吸收越強(qiáng))

目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)6)1600、1500、1580、1460:ν苯環(huán)(苯環(huán)呼吸振動(dòng))目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)7)1500cm-1以下:?jiǎn)捂I區(qū)

~1450cm-1:δCH2、δCH3;

~1380cm-1:δCH3(診斷價(jià)值高)目前八十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)8)1000cm-1以下,苯環(huán)及雙鍵上=C-H面外彎曲振動(dòng)苯環(huán)上五氫相連(單取代):700、750cm-1

例:苯酚的IR四氫相連(鄰二取代):750cm-1

例:鄰二甲苯的IR三氫相連(間二取代):700、780cm-1

例:間二甲苯的IR二氫相連(對(duì)二取代):830cm-1

例:對(duì)二甲苯的IR孤立氫:880cm-1

目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(2)解析IR譜圖的原則解析IR譜圖時(shí),不必對(duì)每個(gè)吸收峰都進(jìn)行指認(rèn)。重點(diǎn)解析強(qiáng)度大、特征性強(qiáng)的峰,同時(shí)考慮相關(guān)峰原則。

相關(guān)峰——由于某個(gè)官能團(tuán)的存在而出現(xiàn)的一組相互依存、相互佐證的吸收峰。紅外圖譜的解析目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)例2:若分子中存在-COOH,則其IR譜圖中應(yīng)出現(xiàn)下列一組相關(guān)峰:例1:若分子中存在-C≡CH,則其IR譜圖中應(yīng)出現(xiàn)下列一組相關(guān)峰:目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)(3)一般步驟①計(jì)算不飽和度?!獦悠分杏袩o(wú)雙鍵、脂環(huán)、苯環(huán)?②官能團(tuán)區(qū):峰的位置?強(qiáng)度?——樣品中有哪些官能團(tuán)?③指紋區(qū):有無(wú)診斷價(jià)值高的特征吸收?如:1380cm-1有峰?1000cm-1以下有峰?形狀如何?雙鍵的取代情況及構(gòu)型?苯環(huán)上的取代情況?④其他信息:來(lái)源?合成方法?化學(xué)特征反應(yīng)?物理常數(shù)?

NMR、MS、UV譜圖特征?

——掌握的信息越多,越有利于給出結(jié)構(gòu)式。⑤查閱、對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖,確定分子結(jié)構(gòu)。目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)2.6譜圖解析示例目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)例1已知該化合物的元素組成為C7H8O。3039cm-1,3001cm-1

是不飽和C-H伸縮振動(dòng)=C-H,說(shuō)明化合物中有不飽和雙鍵2947cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)C-H,說(shuō)明化合物中有飽和C-H鍵1599cm-1,1503cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C,說(shuō)明化合物中有芳環(huán)芳環(huán)不飽和度為4,這說(shuō)明該化合物除芳環(huán)以外的結(jié)構(gòu)是飽和的1040cm-1是醚氧鍵的伸縮振動(dòng)C-O-C,說(shuō)明化合物中有C-O-C鍵756cm-1,694cm-1

是芳環(huán)單取代面外彎曲振動(dòng)=C-H,說(shuō)明化合物為單取代苯環(huán)化合物目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)例2已知化合物的元素組成為C8H7N3062cm-1是不飽和C-H伸縮振動(dòng)=C-H,說(shuō)明化合物有不飽和雙鍵2924cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)C-H,說(shuō)明化合物中有飽和C-H鍵2229cm-1是不飽和叁鍵CN伸縮振動(dòng)CN,不飽和度為21589cm-1,1481cm-1

,1458cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C,說(shuō)明化合物中有芳環(huán),不飽和度為2芳環(huán)不飽和度為4,叁鍵CN不飽和度為2,這說(shuō)明該化合物除芳環(huán)和叁鍵以外的結(jié)構(gòu)是飽和的1381cm-1是CH3的伸縮振動(dòng)C-H,說(shuō)明化合物中有CH3787cm-1,687cm-1

是芳環(huán)間位二取代面外彎曲振動(dòng)=C-H,說(shuō)明化合物為間位二取代苯環(huán)化合物目前九十頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)1)不飽和度5,大于4,一般有苯環(huán),C6H52)3000cm1以上,不飽和C-H伸縮,可能為烯,炔,芳香化合物;1600,

1580cm1,含有苯環(huán);指紋區(qū)780,690cm1,間位取代苯3)1710cm1,C=O,2820,2720cm1,醛基4)結(jié)合化合物的分子式;此化合物為間甲基苯甲醛例3化合物C8H8O的紅外譜圖目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)1)不飽和度:2;可能為烯,炔及含有羰基的化合物2)3300cm1處寬帶,羥基;結(jié)合1040cm1處的吸收,可推測(cè)含有O-H,由此可排除含有羰基的可能性3)2110cm1處的吸收,可知此化合物有碳碳三鍵吸收;結(jié)合化合物的分子式可知此化合物為2-丙炔醇例4C3H4O目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)CH3CH2COOH1)不:12)3000,O-H;酸930,O-H,3)1700,C=O4)1230,C-O例5C3H6O2目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百一十二頁(yè)\編于十八點(diǎn)1)不:12)3350,3180,-NH2;1680,1580,伯酰胺例6C2H5ON目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百一

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