第二章红外光谱2教材课件.ppt

2.4.3 醇、酚和醚,1. 醇和酚存在三个特征吸收：羟基OH 伸缩振动和弯曲振动， C-O伸缩振动。,正丁醇的红外光谱,3450cm-1：缔合OH伸缩振动；1350cm-1：OH面内弯曲振动,谱图解析1-己醇,3334cm-1, -OH的伸缩振动峰，一般波数范围：335010 cm-1。这是一个很特征的OH峰，由于氢键的存在，所有OH峰均比较宽。,3,1-己醇,谱图解析1-己醇,2960cm-1, -CH3反对称伸缩振动峰。,4,谱图解析1-己醇,2931cm-1,-CH2反对称伸缩振动峰。,5,谱图解析1-己醇,2870cm-1, -CH3对称伸缩振动峰。,6,谱图解析1-己醇,2861cm-1, -CH2对称伸缩振动峰。,7,谱图解析1-己醇,1468cm-1, -CH3反对称弯曲振动峰。,8,谱图解析1-己醇,1455cm-1,-CH2剪刀弯曲振动峰。,9,谱图解析1-己醇,1430cm-1,-OH弯曲振动峰，一般波数范围：1400 100cm-1，这个宽峰被CH弯曲模式峰掩盖。,10,谱图解析1-己醇,指纹区：与参考谱图比对，即能给出定性结论。,11,谱图解析1-己醇,1058cm-1,-C-O伸缩振动峰，与C-C伸缩振动是反对称的，一般波数范围：伯醇：1050cm-1仲醇：1100cm-1叔醇：1150cm-1,12,谱图解析1-己醇,725cm-1, -(CH2)4摇摆振动峰，只有在4个和4个CH2存在时才有这个摇摆振动峰。,13,谱图解析1-己醇,660cm-1,-OH摇摆振动峰（面外弯曲振动），这是由于OH基团的存在的另外一个宽峰。,14,苯酚的红外光谱图,缔合羟基3226,OH的弯曲振动1376,CO伸缩振动1238,乙醇在CCl4中浓度变化对红外吸收的影响,2. 醚,2.4.4 含羰基化合物,醛酮羧酸、羧酸盐酸酐酯酰卤酰胺,羰基化合物的C=O伸缩振动吸收峰位置,1. 醛酮,正丁醛,2720cm-1: 醛基CH伸缩振动，特征；1730cm-1：C=O 伸缩振动,苯甲醛,苯异丙基酮,1694cm-1：C=O伸缩振动，羰基与苯环共轭，吸收移向低波数； 1580cm-1：苯环骨架振动，与羰基共轭，移向低波数,2. 羧酸和羧酸盐,CO2-的反对称伸缩振动，1650-1540，最强峰；对称伸缩振动，1420-1300，强峰,2-甲基丙酸,33002500 cm-1：羧酸二聚体的OH伸缩振动，峰形宽，散；1710 cm-1：C=O伸缩振动；920 cm-1：非平面摇摆，特征峰,苯甲酸,33002500 cm-1：羧酸二聚体的OH伸缩振动，峰形宽，散；1695 cm-1：C=O伸缩振动，因与苯环共轭移向低波数；920cm-1：OH非平面摇摆振动，特征,金刚烷酰氯,6. 酸酐,有两个羰基伸缩振动，1800，1750，相差50cm-1，反对称伸缩位于高频区， 对称伸缩振动位于低频区。开链酸酐的高波数峰比低波数峰强， 环状酸酐两峰的相对强度正好相反，强度差别比开链酸酐悬殊。,三甲基乙酸酐,顺丁烯二酸酐,邻苯二甲酸酐,7.酰胺,N-H伸缩振动：3540-3125厘米-1，伯酰胺为强度相近的双峰，相距120厘米-1，仲酰胺为单峰，叔酰胺无此峰。羰基伸缩振动：1690-1620厘米-1（酰胺I峰）N-H弯曲振动+C-N伸缩振动：1650-1580厘米-1（酰胺II峰）C-N伸缩振动：1430-1050 （酰胺III峰）,胺、亚胺和胺盐,2.4.5 含氮化合物,2-戊胺,3400 cm-1 NH2反对称伸缩振动；3340 cm-1 NH2对称伸缩振动1590cm-1NH2剪式振动；1185cm-1：CN伸缩振动,二己胺,3310cm-1：弱峰，NH伸缩振动；1460cm-1：CH2剪式振动+CH3反对称变形振动；1110Cm-1：CN伸缩振动；715cm-1：NH非平面摇摆振动,硝基化合物,金属有机化合物,三苯基砷的红外光谱图3078cm-1：苯基C-H伸缩振动；1607cm-1: 苯基C=C伸缩振动；1488，1432 cm-1苯环骨架振动；734，694 cm-1：单取代苯的C-H弯曲振动,2.4.6 其他含杂原子有机化合物,高分子化合物,聚异戊二烯的红外光谱图1652 cm-1: C=C伸缩振动；1438 cm-1：甲基反对称变形振动和亚甲基剪式振动重叠；1369 cm-1：甲基对称变形振动,2.5 红外图谱解析,红外光谱的分区 红外标准谱图及检索萨特勒红外谱图集是较常用的谱图集，数据库，网上资源 红外图谱的解析步骤红外图谱的解析实例,When you analyze the spectra, it is easier if you follow a series of steps in examining each spectrum.,1. Look first for the carbonyl C:O band. Look for a strong band at 1820-1660 cm-1. This band is usually the most intense absorption band in a spectrum. It will have a medium width. If you see the carbonyl band, look for other bands associated with functional groups that contain the carbonyl by going to step 2. If no C:O band is present, check for alcohols and go to step 3.,2. If a C:O is present you want to determine if it is part of an acid, an ester, or an aldehyde or ketone. At this time you may not be able to distinguish aldehyde from ketone and you will not be asked to do so. ACID Look for indications that an O-H is also present. It has a broad absorption near 3300-2500 cm-1. This actually will overlap the C-H stretch. There will also be a C-O single bond band near 1100-1300 cm-1. Look for the carbonyl band near 1725-1700 cm-1.ESTER Look for C-O absorption of medium intensity near 1300-1000 cm-1. There will be no O-H band. ALDEHYDE Look for aldehyde type C-H absorption bands. These are two weak absorptions to the right of the C-H stretch near 2850 cm-1 and 2750 cm-1 and are caused by the C-H bond that is part of the CHO aldehyde functional group. Look for the carbonyl band around 1740-1720 cm-1.KETONE The weak aldehyde CH absorption bands will be absent. Look for the carbonyl CO band around 1725-1705 cm-1.,3. If no carbonyl band appears in the spectrum, look for an alcohol O-H band.ALCOHOL Look for the broad OH band near 3600-3300 cm-1 and a C-O absorption band near 1300-1000 cm-1. 4. If no carbonyl bands and no O-H bands are in the spectrum, check for double bonds, C:C, from an aromatic or an alkene.ALKENE Look for weak absorption near 1650 cm-1 for a double bond. There will be a CH stretch band near 3000 cm-1. AROMATIC Look for the benzene, C:C, double bonds which appear as medium to strong absorptions in the region 1650-1450 cm-1. The CH stretch band is much weaker than in alkenes.,5. If none of the previous groups can be identified, you may have an alkane.ALKANE The main absorption will be the C-H stretch near 3000 cm-1. The spectrum will be simple with another band near 1450 cm-1.6. If the spectrum still cannot be assigned you may have an alkyl bromide.ALKYL BROMIDE Look for the C-H stretch and a relatively simple spectrum with an absorption to the right of 667 cm-1.,2.5.1 红外光谱的分区,4000-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息,2.5.3 红外图谱的解析步骤,化合物类型的判断 有机物和无机物 饱和化合物与不饱和化合物 烯烃或芳烃推断可能含有的功能团 先看特征频率区（3600-1350），再看指纹区（1350-400）。 先看强峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相关峰佐证 先否定，后肯定,计算分子的不饱和度，根据不饱和度的结果推断分子中可能存在的官能团。根据吸收峰的位置、强度、形状分析各种官能团及其相对关系，推出化合物的化学结构,其中n为分子中4价原子的数目，如C，Si；a为 分子中3价原子的数目，如P，N；b为分子中1价原子的数目，如H，F，Cl，Br，I。氧和硫的存在对不饱和度没有影响。,不饱和度,例1：某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下，试推测该化合物的结构。,从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能化合物为对称结构。 从分子式可看出该化合物为烃类，不饱和度的计算：U=（62+2-14）/2=0 表明该化合物为饱和烃类。由于1380cm-1的吸收峰为一单峰，表明无偕二甲基（异丙基）存在。775cm-1的峰表明亚甲基基团是独立存在的（P24 表2-4）。因此结构式应为：,解答,谱峰归属,3000-2800cm-1：饱和CH的反对称和对称伸缩振动（甲基：2960和2872cm-1，亚甲基：2926和2853cm-1）。1461cm-1：亚甲基和甲基弯曲振动（分别为1470和1460cm-1）。1380cm-1：甲基弯曲振动(1380cm-1)。775cm-1：乙基CH2的平面摇摆振动（780cm-1）。,3000-2800cm-1：饱和CH的反对称和对称伸缩振动（甲基：2960和2872cm-1，亚甲基：2926和2853cm-1）。,1461cm-1：亚甲基和甲基弯曲振动,1380cm-1：甲基弯曲振动,775cm-1：亚甲基的平面摇摆振动,例2: 试推断化合物C4H5N的结构,解答,不饱和度计算：U=（42+2-5+1）/2=3由不饱和度分析，分子中可能存在一个双键和一个叁键。由于分子中含N，可能分子中存在CN基团。从谱图的高频区可看到:2260cm-1，氰基的伸缩振动吸收；1647cm-1 ，乙烯基的C=C伸缩振动吸收。可推测分子结构为：由990，935cm-1：表明为末端乙烯基。1418cm-1：亚甲基的弯曲振动（1470cm-1，受到两侧不饱和基团的影响，向低波数位移）和末端乙烯基弯曲振动（1400cm-1）。验证推测正确。,归属,990，935cm-1：末端乙烯基。P50 表2-6,亚甲基的弯曲振动,试推测化合物C8H8O的分子结构。,解答,不饱和度的计算U=（82+2-8）/2=5不饱和度大于4，分子中可能由苯环存在，由于仅含8个碳，因此分子应为含一个苯环一个双键。1610，1580，1520，1430cm-1：苯环的骨架振动（1600、1585、1500及1450cm-1）。证明苯环的存在。825cm-1：对位取代苯（833-810cm-1）。1690cm-1：醛基C=O伸缩振动吸收（1735-1715cm-1，由于与苯环发生共轭向低波数方向位移）。2820和2730cm-1：醛基的CH伸缩振动（2820和2720cm-1）。1465和1395 cm-1：甲基的弯曲振动（1460和1380cm-1）。由以上信息可知化合物的结构为：,Analysis: C8H8O,解答,IUPAC Name: acetophenone,Analysis: C3H10NO,解答,IUPAC Name: N-methylacetamide (N-methylethanamide),Analysis: C4H8O2,C8H16O2,C7H6O2,某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下，试推测该化合物的结构。,第六节 红外光谱技术的进展及其应用,红外显微镜(IR microscope)漫反射傅立叶变换红外光谱技术（diffuse reflectance spectroscopy, DRS）衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术（attenuated total internal reflectance FTIR,ATR-FTIR）光声光谱技术（photoacoustic spectoscopu, PAS）红外联用技术：气相色谱/红外联用（GC/IR）技术、超临界流体色谱与红外光谱联用,全反射光路图（n1 光密物质 n2光疏物质 dp 光在光疏物质中入射深度）,光线在样品和棱镜间多次全反射图中上层为样品，下层为棱镜,图4-47 人毛发的截面图象（a）可见图象 （b）3300 cm-1的NH伸缩振动红外成象,红外显微镜,衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术具有以下优点,不破坏样品，不需要对样品进行分离和制样，对样品的大小、形状没有特殊要求。2）可测量含水和潮湿的样品。3）检测灵敏度高，测量区域小，检测点可为数微米。4）能得到测量位置物质分子的结构信息，某化合物或官能团空间分布的红外光谱图象及微区的可见显微图象。5）能进行红外光谱数据库检索以及化学官能团辅助分析，以确定物质的 种类和性质。6）操作简便、自动化，用计算机进行选点、定位、聚焦和测量。,红外定性分析,化合物的红外光谱鉴定 未知物化学结构的测定,红外光谱在宝石学上的应用,图 天然翡翠与B货翡翠的红外光谱图I 天然翡翠 II B货翡翠,