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文檔簡介
第2章紅外光譜
紅外光譜(infraredspectroscopy,IR)是研究分子運(yùn)動(dòng)的吸收光譜,亦稱為分子光譜。通常IR指波長2~25μm之間的吸收光譜,這段波長范圍反映出分子中原子間的振動(dòng)和變角運(yùn)動(dòng)。
引言紅外光譜的應(yīng)用
1、根據(jù)光譜中吸收峰的位置和形狀可以推斷未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu);
2、根據(jù)特征吸收峰的強(qiáng)度可以測定混合物中各組分的含量;
3、應(yīng)用紅外光譜可以測定分子的鍵長、鍵角,從而推斷分子的立體構(gòu)型,判斷化學(xué)鍵的強(qiáng)弱等。其中應(yīng)用最廣泛的還是化合物的鑒定2.1紅外光譜的基本原理一、紅外吸收光譜1、用一束連續(xù)紅外光照射一物質(zhì)時(shí),該物質(zhì)就要吸收一部分光能,如能量不足以使外層電子發(fā)生躍遷,則能使分子的振轉(zhuǎn)能級(jí)發(fā)生變化。如果以波長或波數(shù)為橫坐標(biāo),以百分吸收率或透過率為縱坐標(biāo),把這譜帶記錄下來,就得到該物質(zhì)的紅外吸收光譜圖。紅外光譜圖:縱坐標(biāo)為透過率T%(或吸光度A),橫坐標(biāo)為波數(shù)(cm-1)或波長,可以用峰數(shù),峰位,峰形,峰強(qiáng)來描述。2、紅外光區(qū)的劃分(1)近紅外區(qū):0.78~2
m,12820~5000/cm-1,泛音區(qū)(用于研究單鍵O-H、C-H、N-H的倍頻、組頻吸收)(2)中紅外區(qū):2~25
m,5000~400/cm-1,基頻振動(dòng)區(qū)(各種基團(tuán)基頻振動(dòng)吸收)(3)遠(yuǎn)紅外區(qū):25~300μm,400~33/cm-1,轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)(價(jià)鍵轉(zhuǎn)動(dòng)、晶格轉(zhuǎn)動(dòng))3、為中紅外區(qū)
中紅外區(qū)的頻率常用波數(shù)表示,單位cm-1,紅外光譜主要研究中紅外區(qū),標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖標(biāo)有頻率和波長兩種刻度,波長與波數(shù)的關(guān)系:4、振動(dòng)頻率以雙原子為例,在雙原子作伸縮振動(dòng)時(shí),可以將其視為一個(gè)簡單的諧振子。
(1)振動(dòng)形式:伸縮振動(dòng)彎曲振動(dòng)(2)振動(dòng)能級(jí):共價(jià)鍵的振動(dòng),可看作一彈簧連接的兩個(gè)剛性小球的簡諧振動(dòng),遵守胡克定律。胡克定律振動(dòng)頻率:對于雙原子分子來講,用折合質(zhì)量μ代替m得質(zhì)合質(zhì)量:單位:Kg
K—化學(xué)鍵的力常數(shù)(單位N.m-1)振動(dòng)頻率:波數(shù):力常數(shù)K
力常數(shù)是衡量價(jià)鍵性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù),力常數(shù)與化學(xué)鍵的鍵能是成正比的,對于質(zhì)量相近的基團(tuán),力常數(shù)有以下規(guī)律:叁鍵>雙鍵>單鍵。由上公式可得:
a.分子的折合質(zhì)量越小,振動(dòng)頻率越高;
b.化學(xué)鍵的力常數(shù)越大,振動(dòng)頻率越高。分子振動(dòng)頻率有以下規(guī)律:(1)K:化學(xué)鍵的力常數(shù)是衡量價(jià)鍵性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)(質(zhì)量相近的基團(tuán))。因Kc≡c>Kc=c>Kc-c
則紅外頻率νc≡c>νc=c>νc-c(2)與氫原子相連的化學(xué)鍵的折合質(zhì)量都小,紅外吸收在高波數(shù)區(qū)(X—H),C-H伸縮振動(dòng)吸收位于
3000cm-1,O-H伸縮振動(dòng)吸收位于3000-3600cm-1,N-H伸縮振動(dòng)吸收位于3300cm-1。(3)與C成鍵的其他原子,隨其原子質(zhì)量的遞增,折合質(zhì)量也遞增,則紅外波數(shù)減小。(4)彎曲振動(dòng)比伸縮振動(dòng)容易,彎曲振動(dòng)K均較小,故彎曲振動(dòng)吸收在低波數(shù)區(qū)。如C-H伸縮振動(dòng)吸收位于3000cm-1,彎曲振動(dòng)吸收位于1340cm-1。5、振動(dòng)能級(jí)根據(jù)量子力學(xué),簡諧振動(dòng)體系的勢能求解體系能量的薛定諤方程,得諧振子的能量是量子化的,其能量由下式確定:
υ—振動(dòng)量子數(shù)
E—與振動(dòng)量子數(shù)相對應(yīng)的體系能量真實(shí)雙原子分子并不是所假設(shè)的理想的諧振子,按非諧振子求解得體系的振動(dòng)能:
雙原子分子的勢能曲線:6、振動(dòng)自由度
分子振動(dòng)時(shí),分子中各原子之間的相對位置稱為該分子的振動(dòng)自由度。含n個(gè)原子的分子,自由度為:線性分子有3n-5個(gè)非線性分子有3n-6個(gè)根據(jù)它們的振動(dòng)方向不同,振幅不等,可以吸收各種波長不同的光,形成復(fù)雜的紅外光譜。
理論上每個(gè)自由度在IR中可產(chǎn)生1個(gè)吸收峰,實(shí)際上IR光譜中的峰數(shù)少于基本振動(dòng)自由度,原因是:(1)振動(dòng)過程中,伴隨有偶極矩的振動(dòng)才能產(chǎn)生吸收峰(2)頻率完全相同的吸收峰,彼此發(fā)生簡并(峰重疊)(3)強(qiáng)、寬峰覆蓋相近的弱、窄峰(4)有些峰落在中紅外區(qū)之外(5)吸收峰太弱,檢測不出來線型對稱的CO2分子,其簡正振動(dòng)模式有
3n-5=3×3-5=4例如
在紅外光的作用下,只有偶極矩(
)發(fā)生變化的振動(dòng),即在振動(dòng)過程中(
0,)才會(huì)產(chǎn)生紅外收,這樣的振動(dòng)稱為紅外“活性”振動(dòng),在振動(dòng)過程中,=0的振動(dòng)稱為紅外“非活性”振動(dòng),這種振動(dòng)不吸收紅外光,在紅外光譜中觀測不到。
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例1.A—B→A—B0,紅外可見.
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例2.R—CC—R→R—CC—R=0,紅外不可見.
7、紅外光譜的選律8、基本術(shù)語
(1)基頻峰:簡諧振動(dòng)光譜選律為△υ=±1即躍遷在相鄰振動(dòng)振動(dòng)能級(jí)之間進(jìn)行,最主要的紅外躍遷是υ0→υ1,本征躍遷,產(chǎn)生本征吸收帶或基頻峰。(2)倍頻峰:分子吸收紅外光后,引起振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)躍遷到第二、第三激發(fā)態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的吸收稱為倍頻吸收,所對應(yīng)的吸收帶稱為倍頻峰。由于振動(dòng)的非諧性,能級(jí)間隔不是等距離的,故倍頻的波數(shù)往往不是基頻波數(shù)的整數(shù)倍而是稍小些。(3)合頻峰:基頻峰之間相互作用,形成頻率等于兩個(gè)基頻峰之和或之差的吸收峰稱為合頻峰。(當(dāng)一個(gè)光子激發(fā)了一個(gè)以上的振動(dòng)發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí),即可觀察到組合頻)(4)泛頻峰:倍頻峰和合頻峰統(tǒng)稱為泛頻峰。形成泛頻峰的躍遷幾率較小,故與基頻峰相比,泛頻峰通常為弱峰,常常不能檢出。(5)振動(dòng)偶合:當(dāng)分子中兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的基團(tuán)與同一個(gè)原子連接時(shí),其振動(dòng)吸收帶常發(fā)生裂分,形成雙峰,這種現(xiàn)象稱振動(dòng)耦合。(6)費(fèi)米共振:當(dāng)倍頻峰或合頻峰位于某強(qiáng)的基頻峰附近時(shí),弱的倍頻峰或合頻峰的吸收強(qiáng)度常被大大強(qiáng)化。這種倍頻峰或合頻峰與基頻峰之間的偶合,稱為費(fèi)米共振。
二、分子振動(dòng)類型1、伸縮振動(dòng):指成鍵原子沿著價(jià)鍵的方向來回的相對運(yùn)動(dòng)。在振動(dòng)過程中,鍵角并不發(fā)生改變。對稱伸展振動(dòng)(υs)
反對稱伸展振動(dòng)(υas)
2、彎曲振動(dòng):原子核在垂直于鍵軸的方向上振動(dòng),從外形上看如同化學(xué)鍵發(fā)生彎曲,故稱之為化學(xué)鍵的彎曲振動(dòng)。用“δ”表示。同一種鍵型,其反對稱伸縮振動(dòng)的頻率大于對稱伸縮振動(dòng)的頻率,遠(yuǎn)大于彎曲振動(dòng)的頻率。即υs>υas
>>δ
化學(xué)鍵彎曲振動(dòng)的類型彎曲振動(dòng)面內(nèi)彎曲振動(dòng)面外彎曲振動(dòng)剪式振動(dòng)面內(nèi)搖擺振動(dòng)面外搖擺振動(dòng)面外扭曲振動(dòng)用“σ”、“δ”表示用“ρ”表示用“ω”表示用“τ”表示基團(tuán)的鍵角交替發(fā)生變化基團(tuán)的鍵角不發(fā)生變化,基團(tuán)只是作為一個(gè)整體在分子的對稱平面內(nèi)左右搖擺兩個(gè)H原子核在垂直于紙面的方向上振動(dòng),且運(yùn)動(dòng)方向相同---同時(shí)向紙面的同一側(cè)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)H原子核運(yùn)動(dòng)方向相反三、紅外光譜的吸收強(qiáng)度
紅外光譜的吸收強(qiáng)度可用于定量分析,也是化合物定性分析的重要依據(jù)。定量時(shí)吸收強(qiáng)度在一定濃度范圍內(nèi)符合朗伯比爾定量;定性分析時(shí),根據(jù)其摩爾吸收系數(shù)可區(qū)分吸收強(qiáng)度級(jí)別,如下表:
紅外吸收強(qiáng)度及其表示符號(hào)摩爾消光系數(shù)ε強(qiáng)度符號(hào)>200很強(qiáng)vs75~200強(qiáng)s25~75中等m5~25弱w0~5很弱vw影響紅外吸收強(qiáng)度的因素
根據(jù)量子力學(xué)理論,紅外吸收強(qiáng)度(用ε表示)與偶極矩隨核間距變化的平方成正比。即:振動(dòng)過程中偶極矩變化幅度越大→吸收強(qiáng)度越大。(1)基團(tuán)極性:一般來講,基團(tuán)極性越大,振動(dòng)過程中偶極矩變化幅度越大,因而吸收強(qiáng)度越大。(2)誘導(dǎo)效應(yīng):使基團(tuán)極性降低的誘導(dǎo)效應(yīng)導(dǎo)致基團(tuán)的吸收強(qiáng)度減?。皇够鶊F(tuán)極性升高的誘導(dǎo)效應(yīng)導(dǎo)致基團(tuán)的吸收強(qiáng)度增加。(3)共軛效應(yīng):共軛效應(yīng)使π電子離域程度增大,極化程度增加,故共軛效應(yīng)使不飽和鍵的伸縮振動(dòng)吸收強(qiáng)度顯著增加。(4)振動(dòng)耦合效應(yīng):通過計(jì)算得知:當(dāng)鍵角大于90°
時(shí),反對稱伸縮振動(dòng)吸收強(qiáng)度都比對稱伸縮振動(dòng)吸收強(qiáng)度大,且相對處于高波數(shù)區(qū)。費(fèi)米共振使倍頻和組合頻吸收帶的強(qiáng)度顯著增加。(5)氫鍵作用:氫鍵作用大大提高了化學(xué)鍵的極化程度,因此伸縮振動(dòng)吸收峰加寬、增強(qiáng)。
2.2影響紅外光譜吸收頻率的因素
各類官能團(tuán)IR吸收峰位置大致如下表所示
特征頻率區(qū)域名稱波數(shù)范圍/cm-1含H基團(tuán)ν頻率區(qū)O-H、N-Hν頻率區(qū)3700~3000不飽和C-Hν頻率區(qū)3350~3000飽和C-Hν頻率區(qū)3000~2700銨鹽ν頻率區(qū)3100~2250X-Hν頻率區(qū)(X=B、P、S、Si)2650~2000三鍵ν頻率區(qū)2300~1900雙鍵ν頻率區(qū)1950~1500飽和C-H面內(nèi)δ頻率區(qū)1500~1350不飽和C-H面外δ頻率區(qū)1000~650吸收峰的位置的影響因素1、質(zhì)量效應(yīng)X-H鍵的伸縮振動(dòng)頻率見下表化學(xué)鍵頻率/cm-1化學(xué)鍵頻率/cm-1化學(xué)鍵頻率/cm-1C-H3000F-H4000C-H3000Si-H2150Cl-H2890N-H3400Ge-H2070Br-H2650O-H3600Sn-H1850I-H2310F-H4000由上表可知:
a.當(dāng)X是同族元素時(shí),隨質(zhì)量增大頻率顯著變?。?/p>
b.當(dāng)X是同周期元素時(shí),隨原子序數(shù)的增大頻率升高。另外,當(dāng)含H基團(tuán)的H原子被氘代后,基團(tuán)的吸收頻率會(huì)向低波方向移動(dòng),且:
所以當(dāng)對一些含氫基團(tuán)的紅外吸收峰指認(rèn)困難時(shí),可用此法來進(jìn)行指認(rèn)。
2、電子效應(yīng)
(1)誘導(dǎo)效應(yīng)(使振動(dòng)頻率移向高波數(shù)區(qū))當(dāng)羰基碳上所連的烷基被鹵素取代后,由于鹵素的吸電子作用使電荷從氧原子向碳原子移動(dòng),羰基的重鍵性增加,吸收頻率上升,且鹵素的電負(fù)性越大,吸收頻率越高。(2)共軛效應(yīng)(使振動(dòng)頻率移向低波數(shù)區(qū))與非共軛的不飽和鍵及單鍵相比,共軛體系中的單鍵具有一定程度的π鍵成分,雙鍵上的π電子云密度有所降低,即π電子云被平均化,因此共軛效應(yīng)使不飽和鍵的伸縮振動(dòng)頻率顯著降低。(3)中介效應(yīng)(使振動(dòng)頻率移向低波數(shù)區(qū))含有孤對電子的O、N和S等原子,能與相鄰的不飽和基團(tuán)共軛(p-π共軛),其結(jié)果使不飽和基團(tuán)的振動(dòng)頻率降低,而自身連接的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率升高。3、空間效應(yīng)(1)環(huán)的張力:環(huán)減小→環(huán)張力增大→環(huán)內(nèi)各鍵被削弱→伸縮振動(dòng)頻率降低→環(huán)外的鍵卻增強(qiáng)→伸縮振動(dòng)頻率升高。環(huán)酮:環(huán)張力增大,羰基v增大。環(huán)烯:環(huán)張力增大,雙鍵v減小。(2)空間障礙:共軛體系的共平面性被偏離或被破壞時(shí),v增大。對峰位,峰強(qiáng)產(chǎn)生極明顯影響,使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)。4、氫鍵效應(yīng)(分子內(nèi)氫鍵;分子間氫鍵)2.3紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)一、紅外光譜儀紅外光譜按其發(fā)展歷程分為三代:第一代是以棱鏡作為單色器第二代是以光柵作為單色器第三代干涉型分光光度計(jì)1、色散型紅外光譜儀(1)儀器的工作原理儀器組成:光源,吸收池,單色器、檢測器、放大器和記錄器。儀器的工作原理:依據(jù)“光學(xué)零位平衡”色散型雙光束紅外光譜儀示意圖工作原理:
色散型紅外光譜儀一般均采用雙光束。將光源發(fā)射的紅外光分成兩束,一束通過試樣,另一束通過參比,利用半圓扇形鏡使試樣光束和參比光束交替通過單色器,然后被檢測器檢測。當(dāng)試樣光束與參比光束強(qiáng)度相等時(shí),檢測器不產(chǎn)生交流信號(hào);當(dāng)試樣有吸收,兩光束強(qiáng)度不等時(shí),檢測器產(chǎn)生與光強(qiáng)差成正比的交流信號(hào),從而獲得吸收光譜。(2)儀器的主要部件
①光源:常用的光源是能斯特?zé)艉凸杼堪簟?/p>
②吸收池:因玻璃、石英等材料不能透過紅外光,紅外吸收池要用可透過紅外光的NaCl、KBr、CsI、KRS-5(TiI58%,TiBr42%)等材料制成窗片。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固體試樣常與純KBr混勻壓片,然后直接進(jìn)行測定。③單色器:單色器由色散元件、準(zhǔn)直鏡和狹縫構(gòu)成。色散元件常用復(fù)制的閃耀光柵。由于閃耀光柵存在次級(jí)光譜的干擾,因此,需要將光柵和用來分離次光譜的濾光器或前置棱鏡結(jié)合起來使用。④檢測器:常用的紅外檢測器有高真空熱電偶、熱釋電檢測器和碲鎘汞檢測器。2、傅立葉變換紅外分光光度計(jì)
Fourier變換紅外光譜儀沒有色散元件,主要由光源(硅碳棒、高壓汞燈)、Michelson干涉儀、檢測器、計(jì)算機(jī)和記錄儀組成。光源發(fā)出的紅外輻射,經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變成干涉圖,通過試樣后得到含有試樣信息的干涉圖,由電子計(jì)算機(jī)采集,經(jīng)過快速傅立葉變換,得到吸光度或透光度隨頻率或波數(shù)變化的紅外譜圖。
傅立葉變換紅外分光光度計(jì)構(gòu)成示意圖Michelson干涉儀結(jié)構(gòu)干涉圖
a.掃描速度極快
b.具有很高的分辨率
c.靈敏度高
d.其他優(yōu)點(diǎn):如光譜范圍寬;測定精度高,重復(fù)性可達(dá)0.1%;雜散光干擾小…傅立葉變換紅外光譜的特點(diǎn)二、樣品的制備要獲得一張高質(zhì)量紅外光譜圖,除了儀器本身的因素外,還必須有合適的樣品制備方法。1、紅外光譜法對試樣的要求(1)試樣應(yīng)該是單一組份的純物質(zhì),純度應(yīng)>98%。(2)試樣中不應(yīng)含有游離水。(3)試樣的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當(dāng),以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10%~80%范圍內(nèi)。2.固體試樣(1)溴化鉀壓片法將1~2mg試樣與200mg光譜純KBr混合,一起在瑪瑙研缽中于紅外燈下研磨,直至完全研細(xì)均勻(粒徑2
m左右),將粉末置于模具中,用50-100MPa壓力在油壓機(jī)上壓成透明薄片,即可用于測定。(2)石蠟糊法將干燥處理后的試樣研細(xì),與液體石蠟或全氟代烴混合,調(diào)成糊狀,夾在鹽片中測定。(3)溶液法對于不易研成細(xì)末的固體樣品,如果能溶于溶劑,可制成溶液,按照液體樣品測定的方法進(jìn)行測試。(5)顯微切片很多高聚物可用顯微切片的方法制備薄膜來進(jìn)行紅外測定。(6)熱裂解法實(shí)驗(yàn)室測試,將少量高聚物放在潔凈的試管底部,然后用酒精燈加熱進(jìn)行裂解,裂解產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物在試管的上方冷凝成液體,用刮鏟刮取裂解產(chǎn)物涂于鹽片上進(jìn)行測定。2.液體和溶液試樣(1)液體池法沸點(diǎn)較低,揮發(fā)性較大的試樣,可注入封閉液體池中,液層厚度一般為0.01~1mm。(2)液膜法沸點(diǎn)較高的試樣,直接滴在兩片鹽片之間,形成液膜。
對于一些吸收很強(qiáng)的液體,當(dāng)用調(diào)整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時(shí),可用適當(dāng)?shù)娜軇┡涑上∪芤哼M(jìn)行測定。一些固體也可以溶液的形式進(jìn)行測定。常用的紅外光譜溶劑應(yīng)在所測光譜區(qū)內(nèi)本身沒有強(qiáng)烈的吸收,不侵蝕鹽窗,對試樣沒有強(qiáng)烈的溶劑化效應(yīng)等。
3、氣體樣品氣態(tài)樣品通常灌注于氣體樣槽中測定,也液體槽結(jié)構(gòu)相似,但氣體槽要長的多,它的兩端粘有紅外透光的NaCl或KBr窗片。先將氣槽抽真空,再將試樣注入。2.4各類化合物的紅外特征光譜通常把代表某種基團(tuán)的存在并且有較高強(qiáng)度或特定的峰的形狀的吸收峰稱為特征吸收峰,峰所在的位置稱為特征頻率。一、飽和烴飽和烴(鏈烴和環(huán)烴)的紅外吸收主要是:C-H伸縮振動(dòng)、C-H彎曲振動(dòng)和C-C的骨架振動(dòng)。1、C-H伸縮振動(dòng):對稱伸縮振動(dòng)(νs)和反對稱伸縮振動(dòng)(νas)在3000-2800cm-1之間,νas較νs在較高頻率。2、C-H彎曲振動(dòng)
:1475-700cm-1
,亞甲基的變形振動(dòng)和甲基的反對稱變形振動(dòng)均在1460cm-1附近,此處只能看到一個(gè)峰。甲基的對稱變形振動(dòng)出現(xiàn)在1375cm-1處,可作為甲基存在的依據(jù),對于異丙基和叔丁基,吸收峰發(fā)生分裂。3、C-C平面搖擺:780-720cm-1對判斷
-(CH2)n-的碳鏈長度有用,
n>4:722cm-1,n=3:729-726cm-1,n=2:743-734cm-1,n=1:785-770cm-14、C-C伸縮振動(dòng):1253-800cm-1,對結(jié)構(gòu)分析作用不大。C-H伸縮振動(dòng)2900C-H剪式振動(dòng)1465C-H面外彎曲振動(dòng)1380C-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)720正辛烷的紅外光譜
5、對于環(huán)烷烴,由于環(huán)的存在,應(yīng)有一個(gè)環(huán)的變形振動(dòng),在1020-960cm-1之間,環(huán)丙烷除外,無此吸收。環(huán)烷還有亞甲基的伸縮和變形振動(dòng),亞甲基的伸縮振動(dòng)頻率玩玩大于直鏈烷烴,并裂分為兩個(gè)峰,該變形振動(dòng)在1450-1440cm-1。1455C-H剪式振動(dòng)波數(shù)小于開鏈烷烴C-H伸縮振動(dòng)波數(shù)大于開鏈烷烴并裂分為兩個(gè)峰環(huán)己烷的紅外光譜注:S、W、M表示強(qiáng)、弱、中的紅外光譜二、不飽和烴1、烯烴烯烴的特征吸收主要是:C=C伸縮振動(dòng)、C-H伸縮振動(dòng)和C-H彎曲振動(dòng)。
C-H伸縮振動(dòng)吸收大于3000cm-1,C=C鍵的伸縮振動(dòng)在1600-1680cm-1。對于乙烯端基=CH2還存在1400cm-1處的剪式振動(dòng)和1800cm-1處的泛頻吸收。①對稱性:對稱性越高,吸收強(qiáng)度越低。②取代基:與吸電子基團(tuán)相連,振動(dòng)波數(shù)下降。③取代基的質(zhì)量效應(yīng):雙鍵上的氫被氘取代后,波數(shù)下降10-20cm-1。④共軛效應(yīng):使波數(shù)下降約30cm-1
。
影響雙鍵碳碳伸縮振動(dòng)吸收的因素:=C-H的面外彎曲振動(dòng)
烯烴類型CH面外彎曲振動(dòng)吸收(cm-1)R1CH=CH2995-985,910-905R1R2C=CH2895-885R1CH=CHR2(順)730-650R1CH=CHR2(反)980-965R1R2C=CHR3840-790與不飽和碳相連的氫C=C伸縮振動(dòng)端乙烯基的C-H彎曲振動(dòng)倍頻強(qiáng),說明CH2多弱,說明CH3少C8H16
1-辛烯C=C伸縮振動(dòng)1670=C-H面外彎曲振動(dòng)900順式2,2,5,5-四甲基己烯紅外光譜完全對稱的反式化合物無C=C伸縮振動(dòng)反式2,2,5,5-四甲基己烯紅外光譜1420末端烯基的剪式振動(dòng)=C-H伸縮振動(dòng)3040=C-H面外彎曲振動(dòng)3-甲基-1-戊烯的紅外光譜2、累積雙烯類丙二烯基C=C=C的反對稱伸縮振動(dòng)根據(jù)取代基的不同在2000-1900cm-1區(qū)出現(xiàn)一個(gè)或兩個(gè)峰,此時(shí)丙二烯基位于端位的化合物在850cm-1處還有一個(gè)強(qiáng)的CH2彎曲振動(dòng)吸收。異氰酸酯有一個(gè)非常強(qiáng)的吸收峰,就是-N=C=O基的反對稱伸縮振動(dòng)吸收位于2275-2263cm-1,共軛對這個(gè)峰的影響很小。3、炔烴炔烴的特征吸收主要是C≡C叁鍵的伸縮振動(dòng)和端基炔的C-H伸縮振動(dòng)。端基炔的C≡C伸縮振動(dòng)一般在2140-2100cm-1區(qū),不對稱二取代乙炔則出現(xiàn)在2260-2190cm-1區(qū)。端基炔的C-H伸縮振動(dòng)在3310-3200cm-1處,峰形尖銳,吸收強(qiáng)度中等。端基炔的C-H伸縮振動(dòng)33802120C≡C伸縮振動(dòng)端基炔的C-H彎曲振動(dòng)6384、芳香烴芳香烴的特征吸收為:芳環(huán)C-H伸縮振動(dòng),C-H彎曲振動(dòng),C=C振動(dòng)類型波數(shù)(cm-1)說明芳環(huán)C-H伸縮振動(dòng)3050±50強(qiáng)度不定骨架振動(dòng)1600,1500,1580,1450(共軛)1650-1450cm-1峰形尖銳,通常為4個(gè)峰,但不一定同時(shí)出現(xiàn)C-H彎曲振動(dòng)(面外)910~650隨取代情況改變?nèi)〈降腃-H面外彎曲振動(dòng)吸收峰位置取代類型C-H面外彎曲振動(dòng)吸收峰位置(cm-1)苯670單取代770-730,710-690二取代1,2-770-7351,3-810-750,710-6901,4-833-810三取代1,2,3-780-760,745-7051,2,4-885-870,825-8051,3,5-865-810,730-675四取代1,2,3,4-810-8001,2,3,5-850-8401,2,4,5-870-855五取代870
各類取代苯的倍頻吸收和面外彎曲振動(dòng)吸收(判斷取代類型)間二甲苯的紅外光譜3026苯環(huán)的C-H伸縮振動(dòng)C=C骨架伸經(jīng)縮振動(dòng)=C-H面外彎曲振動(dòng)鄰二甲苯的紅外光譜圖=C-H面外彎曲振動(dòng)7423021C=C伸縮振動(dòng)苯環(huán)的C-H伸縮振動(dòng)三、醇、酚和醚
醇和酚存在三個(gè)特征吸收:羥基O-H伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng),C-O伸縮振動(dòng)基團(tuán)吸收位置(cm-1)說明νO—H3650~3580(游離)3550~3450(二聚體)3400~3200(多聚體)3600-2500(分子內(nèi)締合)尖中強(qiáng),較尖強(qiáng),寬寬,散δC—O1050(伯)1100(仲)1150(叔)1200(酚)強(qiáng),酚的吸收峰發(fā)生裂分,峰形特別δH—O1500~1250650面內(nèi)彎曲,強(qiáng),寬面外彎曲,寬
羥基的伸縮振動(dòng)
OH在3650~3200cm-1(S)。游離的羥基
OH尖,且大于3600cm-1,一般位于3640~3610cm-1區(qū)。羥基是強(qiáng)極性基團(tuán),由于分子間形成氫鍵發(fā)生締合,當(dāng)樣品濃度增加時(shí),羥基振動(dòng)吸收峰移向低波數(shù),在3400-3200cm-1區(qū)出現(xiàn)一個(gè)寬而強(qiáng)的吸收峰。締合程度越大,峰越寬,越移向低波數(shù)處。水和NH在此有吸收。醇和酚羥基的伸縮振動(dòng)頻率乙醇在CCl4中濃度變化對紅外吸收的影響
濃度對羥基吸收峰的影響締合O-H伸縮振動(dòng)3500-32001050C-O伸縮振動(dòng)己醇的紅外光譜3500-3200締合O-H伸縮振動(dòng)C-O伸縮振動(dòng),由于p-π共軛鍵增強(qiáng),吸收向高頻移動(dòng)1230四乙基酚的紅外光譜醚(-C-O-C-伸縮振動(dòng))開鏈1275-1060cm-1脂肪醚1150-1060cm-1芳香醚1275-1010cm-1烷基乙烯基1225-1200cm-1對稱醚無對稱伸縮振動(dòng)縮醛酮—C-O-C—O—C-多醚結(jié)構(gòu)振動(dòng)偶合,吸收峰分裂為3峰:1190-1160cm-11143-1125cm-1
1098-1063cm-1
縮醛的光譜還存在一個(gè)位于1116-1105cm-1的特征吸收,是和氧相連的C-H的彎曲振動(dòng)吸收,是區(qū)分縮醛和縮酮的主要依據(jù)。苯乙醛1724cm-12826cm-12728cm-1C-H的伸縮振動(dòng)C=O伸縮振動(dòng)費(fèi)米共振苯乙酮1686cm-1C=O伸縮振動(dòng)苯甲醚的紅外光譜圖四、含羰基化合物羰基的伸縮振動(dòng)吸收出現(xiàn)在1900-1600cm-1區(qū),是個(gè)強(qiáng)峰,特征明顯,在多數(shù)情況下是第一吸收。羰基化合物的C=O伸縮振動(dòng)吸收峰位置
化合物類型吸收峰位置(cm-1)醛1735-1715酮1720-1710酸1770-1750酯1745-1720酰胺1700-1680(酰胺“I”峰)酸酐1820和17601、醛和酮①醛和酮的C=O伸縮振動(dòng)吸收峰位置差多,1700cm-1附近②醛氫伸縮振動(dòng):2820-2720cm-1有尖銳的小吸收峰出現(xiàn),該峰往往分叉為雙峰,極易識(shí)別。根據(jù)C=O伸縮振動(dòng)和2720cm-1峰就可判斷醛的存在。③醛的羰基比酮高10-15cm-1④羰基與雙鍵共軛使C=C吸收強(qiáng)度增加,C=O吸收位置向低頻率方向位移。
苯甲醛的紅外光譜圖醛基的C-H伸縮振動(dòng)C=O伸縮振動(dòng)2、羧酸和羧酸鹽(RCOOH)(1)
O-H,
C=O,δO—H(面外)三個(gè)特征振動(dòng)(2)由于氫鍵作用,羧酸通常是以二分子締合體形式存在的,只有測定氣體樣品或非極性溶劑的稀溶液時(shí),才可看到游離羧酸的特征吸收。
(3)CH2的面外搖擺吸收:晶態(tài)的長鏈羧酸及其鹽在1350~1180cm-1出現(xiàn)峰間距相等的特征吸收峰組,峰的個(gè)數(shù)與亞甲基個(gè)數(shù)有關(guān)。當(dāng)鏈中不含不飽和鍵時(shí),若含有n個(gè)亞甲基,n
l0時(shí),n若為偶數(shù),譜帶數(shù)為n/2個(gè);若n為奇數(shù),譜帶數(shù)為(n+1)/2個(gè)。(4)在955~915cm-1有一特征性寬峰,是酸的二聚體中OH┅O=的面外變形振動(dòng)引起。(5)羧酸鹽
羧酸根-COO-無
C=O吸收。COO-是一個(gè)共軛體系,兩個(gè)振動(dòng)偶合,在兩個(gè)地方出現(xiàn)其強(qiáng)吸收,反對稱伸縮振動(dòng)在1610~1560cm-1;對稱伸縮振動(dòng)在1440~1360cm-1,強(qiáng)度弱于反對稱伸縮振動(dòng)吸收,并且常是二個(gè)或三個(gè)較寬的峰。苯甲酸的紅外光譜圖O-H伸縮振動(dòng)C=O伸縮振動(dòng)C-O伸縮振動(dòng)OH┅O=的面外變形振動(dòng)3、酯(RCOOR’)(1)C=O伸縮振動(dòng):~1740cm-1(2)-C-O-C-伸縮振動(dòng):①對稱伸縮振動(dòng)
s
:1100cm-1,弱峰②反對稱伸縮振動(dòng)
as:1210~1160cm-1,第一吸收
酯譜帶位置(cm-1)HCOOR1200~1180α、β不飽和酸酯1330~1160
CH3COOR1230~1200Ph-COOR1330~1230CH3CH2COOR1197~1190
內(nèi)酯1250~1370
CH3CH2CH2COOR1265~1262,1194~1189
碳酸二烷基酯1290~1265
高級(jí)脂肪酸酯1200~1180*液態(tài)或CHCl3溶液中測定酯的與其結(jié)構(gòu)關(guān)系
(3)內(nèi)酯的υC=O與環(huán)的大小及共軛基團(tuán)和吸電子取代基團(tuán)的連接位置有關(guān)。
υC=O(cm-1)1818177017351727乙酸乙酯的紅外光譜圖
C=O4、醌類5、酰鹵(R-CO-X)(1)鹵素原子直接與羰基相連,強(qiáng)誘導(dǎo)效應(yīng)使羰基伸縮振動(dòng)大大升高。
①脂肪族位于1800cm-1附近,
②不飽和基團(tuán)與羰基共軛:1780-1750cm-1。③芳香酰鹵此區(qū)雙峰:1773cm-1,1736cm-1,由C=O鍵的伸縮振動(dòng)和C-X的彎曲振動(dòng)產(chǎn)生feimi共振引起(2)C-X伸縮振動(dòng):脂肪族1000-910cm-1,峰形寬大,芳香族1250-1110cm-1,通常分裂為數(shù)個(gè)峰。(3)C-X彎曲振動(dòng):1310-1040cm-16、酸酐(R-CO-O-CO-R)(1)有兩個(gè)羰基伸縮振動(dòng),相差50cm-1,反對稱伸縮位于高頻區(qū)(1800cm-1),對稱伸縮振動(dòng)位于低頻區(qū)(1750cm-1
)。(2)開鏈酸酐的高波數(shù)峰比低波數(shù)峰強(qiáng)。(3)有張力的環(huán)狀酸酐兩峰的相對強(qiáng)度正好相反,強(qiáng)度差別比開鏈酸酐懸殊,且環(huán)越小,兩峰的強(qiáng)度差越大。乙酸酐的紅外光譜圖
C=OC-O伸縮振動(dòng)7、酰胺(R-CO-NR’2)
(1)伯酰胺(RCONH2)(a)υNH:NH2在3540~3180cm-1有兩個(gè)尖的吸收帶。在稀的CHCl3溶液中測試時(shí),在3400~3390cm-1和3530~3520cm-1出現(xiàn)。
(b)υC=O:即酰胺I帶。出現(xiàn)在1690~1630cm-1。(c)NH2面內(nèi)變形振動(dòng):即酰胺Ⅱ帶。此吸收較弱,并靠近υC=O。一般在1655~1590cm-1。(d)υC-N:在1420~1400cm-1(s)(2)仲酰胺(R-CO-NHR’)(a)υNH吸收:在3460~3400cm-1有一很尖的吸收。在壓片法或濃溶液中,υNH會(huì)可能出現(xiàn)幾個(gè)吸收帶。(b)υC=O:即酰胺I帶。在1680~1630cm-1。(c)δNH和υC-N之間偶合造成酰胺Ⅱ帶和酰胺Ⅲ帶。酰胺Ⅱ帶在1570~1510cm-1。酰胺Ⅲ帶在1335~1200cm-1。(3)叔酰胺(R-CO-NR’2):叔酰胺的氮原子上沒有質(zhì)子,其唯一特征的譜帶是υC=O,在1680~1630cm-1。酰胺的特征吸收帶酰胺吸收峰游離態(tài)(cm-1)締合態(tài)(cm-1)R-CO-NH2υNH二個(gè)吸收峰3540~33803360~3180υC=O酰胺Ⅰ峰1690~16701665~1630δNH酰胺Ⅱ峰1620~15901655~1610R-CO-NHR’υNH一個(gè)或多個(gè)吸收峰3500~34003330~3060(多個(gè)帶)υC=O酰胺Ⅰ峰1680~16701655~1630δNH與υC-N
酰胺Ⅱ峰偶合產(chǎn)生酰胺Ⅲ峰1550~15101570~1515~12901335~1200R-CO-NR’R”υC=O1680~16301680~1630苯甲酰胺的紅外光譜圖υNH酰胺I峰酰胺Ⅱ峰五、含氮化合物1、胺、亞胺和銨鹽胺有υNH、δNH和υC-N特征吸收帶。(1)伯胺的吸收帶(a)υNH3500~3250cm-1(m),有二個(gè)吸收帶,有時(shí)因締合形成多個(gè)吸收帶。(b)1650~1570cm-1(m~s)(c)900~650cm-1(m.b)(d)υC-N
脂肪族胺在1250~1020cm-1(m~w),芳香胺在1360~1250cm-1(S)(2)仲胺的吸收帶(a)υNH3500~3300cm-1(m)一個(gè)吸收帶。(b)1650~15l5cm-1(w~m),常看不到此吸收。(c)750~700cm-1(m~s)(d)υC-N同伯胺。(3)叔胺:無NH基團(tuán)吸收,只有υC-N吸收。3369、3291為υNH,1072是υC-N
,1607是正丙胺的紅外光譜圖Ph-CH2NH-Ph的紅外光譜
υNH在3419cm-1,υC-N1329cm-1
2、硝基化合物(1)有兩個(gè)很強(qiáng)的吸收帶,分別為和
。
脂肪族中,1565~1545cm-1;1385~1350cm-1芳香族中:1550~1500cm-1,1365~1290cm-1
(2)受共軛基團(tuán)的影響較大,對位有給電子取代基的芳香族硝基化合物的較低。如p-NH2-Ph-NO2中1475cm-1,1310cm-1。
1535為,1355為間二硝基苯的紅外光譜六、其他含有雜原子有機(jī)化合物由于質(zhì)量效應(yīng),在4000-700cm-1區(qū)只能看到有機(jī)鹵化物的C-F和C-Cl鍵的伸縮振動(dòng),C-Br和C-I鍵的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在700-500cm-1區(qū)。C-F的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在1400-1000cm-1,為強(qiáng)吸收。C-Cl的伸縮振動(dòng)處于800-600cm-1七、金屬有機(jī)物金屬有機(jī)化合物在中紅外區(qū)的吸收主要由配位基的振動(dòng)引起來的。
八、高分子化合物對于高分子化合物,紅外光譜中吸收最強(qiáng)的譜峰往往對應(yīng)于其主要基團(tuán)的吸收,因此較為特征。九、無機(jī)化合物譜圖比有機(jī)化合物要簡單得多,其在中紅外區(qū)的吸收主要是由陰離子的晶格振動(dòng)引起的,與陽離子的關(guān)系不大,陽離子的質(zhì)量增加,僅使吸收位置向低頻率稍作位移。2.5紅外圖譜解析一、紅外光譜的分區(qū)4000-2500cm-1:是X-H單鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)。2500-2000cm-1:為叁鍵和累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)2000-1500cm-1:為雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)1500-600cm-1:主要提供C-H彎曲振動(dòng)的信息1、4000-2500cm-1
這是X-H單鍵的伸縮振動(dòng)區(qū),其中X為C、N、O、S等。(1)O-H伸縮振動(dòng):羥基的伸縮振動(dòng)在3650-3200cm-1范圍。醇和酚在游離狀態(tài)時(shí),3650-3590cm-1有中等強(qiáng)度的吸收通常狀態(tài)時(shí),羥基化合物是以氫鍵相連的締合體,吸收峰向低頻率位移且峰強(qiáng)度增大,變寬。若樣品中有水,則羥基在3300cm-1處有吸收帶。(2)N-H伸縮振動(dòng):約在3500-3150cm-1處,強(qiáng)度弱或中等,締合后吸收位置降低100cm-1。胺有兩個(gè)吸收峰(對稱和不對稱),仲胺有一個(gè)吸收峰,叔胺無吸收峰。(3)C-H伸縮振動(dòng):在3300-2700cm-1范圍,不飽和烴的C-H伸縮振動(dòng)吸收位于3000cm-1以上飽和(除三元環(huán)外)C-H伸縮振動(dòng)吸收低于3000cm-1,炔烴的C-H伸縮振動(dòng)約3300cm-1,峰形尖銳,烯烴和芳烴的C-H伸縮振動(dòng)位于3100-3000cm-1。飽和烴的C-H伸縮振動(dòng)一般可見四個(gè)峰,兩個(gè)CH3,2960cm-1、2870cm-1;兩個(gè)CH2
,2925cm-12850cm-1
醛基中的C-H伸縮振動(dòng)位于2850-2720cm-1處有兩個(gè)特征吸收由費(fèi)米共振產(chǎn)生的。2、2500-2000cm-1
此處為叁鍵和累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū),但應(yīng)注意扣除空氣中的CO2的干擾(2360cm-1
、2335cm-1)此外X-H(X=B、P、Se、Si)鍵的伸縮振動(dòng)也出現(xiàn)在這個(gè)區(qū)。3、2000-1500cm-1此處為雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū),其中羰基的吸收最為重要,大部分羰基吸收集中于1900-1650cm-1,往往為譜圖的最強(qiáng)峰或次強(qiáng)峰。雙鍵的振動(dòng)頻率為1670-1600cm-1,強(qiáng)度中等,此外還有苯環(huán)的骨架振動(dòng),另外C=N、N=O的伸縮振動(dòng)也出現(xiàn)在此區(qū)域。4、1500-600cm-1
此區(qū)域主要提供C-H彎曲振動(dòng)的信息,甲基的δas為1460cm-1,δs為1380cm-1,當(dāng)與O、N相連時(shí),1380cm-1吸收峰明顯向高波數(shù)位移。烯烴的面外彎曲振動(dòng)位于1000-670cm-1,強(qiáng)度中到弱,可用于判斷烯烴的取代情況。苯環(huán)的C-H彎曲振動(dòng)取代情況不同而在900-650cm-1有所不同,可用于判斷苯環(huán)的取代位置,但當(dāng)苯環(huán)上有強(qiáng)極性基團(tuán)如-NO2、-COOH取代時(shí),不能用這一區(qū)域判斷取代情況
二、紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖及檢索1、薩特勒紅外譜圖集:2、計(jì)算機(jī)檢索:光譜檢索、譜峰檢索、化合物檢索、3種結(jié)合檢索英特網(wǎng)上的原始圖譜:(1)核磁共振氫譜、核磁共振碳譜、紅外光譜在國際化學(xué)藥品供應(yīng)商Aldrich網(wǎng)站:/suite7/Area_of_Interest/The_Americas/US_Export.html
(2)紅外光譜、質(zhì)譜、紫外光譜在美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST的物性數(shù)據(jù)庫:http:///chemistry/
三、紅外譜圖解析紅外圖譜的解析主要根據(jù)樣品的紅外光譜信息,推導(dǎo)樣品可能的分子結(jié)構(gòu)。光譜解析的步驟:1、觀察譜圖的高頻區(qū),確定可能存在的官能團(tuán),再根據(jù)指紋區(qū)確定結(jié)構(gòu)。先看特征頻率區(qū)(4000-1300cm-1),再看指紋區(qū)(1300-650cm-1)。先看強(qiáng)峰,再看弱峰先找特征吸收峰,再找相關(guān)峰佐證
(2)根據(jù)分子式計(jì)算分子的不飽和度,根據(jù)不飽和度的結(jié)果推斷分子中可能存在的官能團(tuán)。不飽和度又稱缺氫指數(shù)或雙鍵等價(jià)值。所謂不飽和度即是當(dāng)一個(gè)化合物變?yōu)橄鄳?yīng)的烴時(shí),和同碳的飽和烴比較,每缺少兩個(gè)氫為一個(gè)不飽和度。
n為分子中4價(jià)原子的數(shù)目,如C,Si;a為分子中3價(jià)原子的數(shù)目,如P,N;b為分子中1價(jià)原子的數(shù)目,如H,F(xiàn),Cl,Br,I。氧和硫的存在對不飽和度沒有影響。注:①不飽和度U:又稱缺氫指數(shù)、雙鍵等價(jià)值;
②與飽和烴比較,每缺二個(gè)氫為一不飽和度;
③U=1,分子可能存在一個(gè)雙鍵或一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu);
U≥4,分子可能存在苯環(huán)或多個(gè)雙鍵。(3)確定分子所含基團(tuán)及化學(xué)鍵的類型:物質(zhì)紅外光譜是該物質(zhì)各種基團(tuán)紅外光譜的疊加??梢杂商卣髯V帶的位置、強(qiáng)度、形狀指配所含基團(tuán)或化學(xué)鍵的類型。分析譜圖常按:“先官能團(tuán)區(qū)后指紋區(qū),先強(qiáng)峰后次強(qiáng)峰和弱峰,先否定后肯定”的原則分析圖譜,指配峰的歸屬。
(4)推定分子結(jié)構(gòu):應(yīng)用以上圖譜分析,結(jié)合其他分析數(shù)據(jù),確定化合物的結(jié)構(gòu)單元,再依照化學(xué)知識(shí)和解譜經(jīng)驗(yàn),提出可能的結(jié)構(gòu)式。(5)已知化合物分子結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證。
例題例1:化合物分子式C7H6O,其IR光譜圖如下,試推測結(jié)構(gòu)。3060283027001700160015801460735685解(1)
U=1十7十(0-6)/2=5(2)3060、1600、1585、1500、1460cm-1的吸收說明有苯環(huán),結(jié)合在735、685cm-1的兩個(gè)吸收,可以認(rèn)為是單取代苯環(huán)。(3)1700cm-1的強(qiáng)吸收是υC=O,波數(shù)較低,應(yīng)該有共軛。(4)2830、2700cm-1兩個(gè)吸收是醛的特征吸收。(5)兩個(gè)基團(tuán):單取代苯環(huán)和-CHO的結(jié)合正好分子式是C7H6O未知物結(jié)構(gòu)為:
苯甲醛Ph-CHO例2未知物分子式為C3H6O,其紅外圖如下圖所示,試推其結(jié)構(gòu)。解:(1)計(jì)算出不飽和度U=1。
(2)以3084、3014、1647、993、919cm-1等處的吸收峰,可判斷出該化合物具有端取代乙烯。
(3)因分子式含氧,在3338cm-1處又有吸收強(qiáng)、峰形圓而鈍的譜帶。因此該未知化合物必為--醇類化合物。再結(jié)合1028cm-1的吸收,知其為伯醇。未知物結(jié)構(gòu)為:CH2=CH-CH2-OH。例3未知物分子式為C12H24O2,其紅外圖如下圖所示,試推其結(jié)構(gòu)。解:(1)U=1(2)1703cm-1處的強(qiáng)吸收知含羰基,與一個(gè)不飽和度相符。(3)2920、2851cm-1處的吸收很強(qiáng)而2956、2866cm-1處的吸收很弱,這說明CH2的數(shù)目遠(yuǎn)多于CH3的數(shù)目,723cm-1的顯著吸收所證實(shí),說明未知物很可能具有一個(gè)正構(gòu)的長碳鏈。(4)2956、2851cm-1的吸收是疊加在另一個(gè)寬峰之上的,從其底部加寬。從分子式含兩個(gè)氧知此寬峰來自-OH,結(jié)合1703cm-1的羰基吸收,可推測未知物含羧酸官能團(tuán)。940、1305、1412cm-1等處的吸收進(jìn)一步說明羧酸官能團(tuán)的存在。未知物結(jié)構(gòu)為:CH3-(CH2)10-COOH例4未知物分子式為C8H16,其紅外圖譜為圖,試推其結(jié)構(gòu)。解(1)計(jì)算出該化合物不飽和度U=1,即該化合物具有一個(gè)烯基或一個(gè)環(huán)。(2)3079cm-1處有吸收峰,說明存在與不飽和碳相連的氫,因此該化合物肯定為烯,在1642cm-1處還有C=C伸縮振動(dòng)吸收,更進(jìn)一步證實(shí)了烯基的存在。(3)910、993cm-1處的C–H彎曲振動(dòng)吸收說明該化合物有端乙烯基,1823cm-1的吸收是910吸收峰的倍頻。(4)從2928、1462cm-1的較強(qiáng)吸收及2951、1379cm-1的較弱吸收知未知物CH2多,CH3少。
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