红外光谱原理及解析ppt课件.ppt

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1、【基本内容】 红外光谱的基本知识、重要吸收区段以及在结构研究中的应用。【基本要求】 掌握：红外光谱提供的信息与化合物结构间的相互关系以及重要吸收区段。 熟悉：红外光谱在化合物结构解析中的应用。,第三章 红外吸收光谱,2022/11/14,1,有机波谱解析2015-1,1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；3）红外光谱特征性强“分子指纹光谱”。分子结构更为精细的表征，通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；4）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；5）分析速度快，快速测量时可达到60张谱/秒6）光谱数据

2、积累较多。,1.2. 红外光谱法特点,一、概述,1.1.红外光谱的发展,1947年，第一代双光束红外光谱，棱镜20世纪60年代，第二代，光栅70年代后期，第三代，干涉型傅里叶变换红外光谱仪近年来，第四代激光红外分光光度计。,2022/11/14,2,有机波谱解析2015-1,1.3. 红外光区划分,红外光谱(0.751000m),远红外(转动区)(25-1000 m),中红外(振动区)(2.525 m),近红外(泛频）(0.752.5 m),绝大多数基团的基频振动吸收分子振动转动,分子转动价键转动、晶格转动,分区及波长范围 跃迁类型,用于研究单键的倍频、组频吸收,（如0-H,N-H,C-H键。

3、）这个区域的吸收很弱,2022/11/14,3,有机波谱解析2015-1,2.1.化学建的振动分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱,二.化学键的振动,2022/11/14,4,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,有机波谱解析2015-1,5,有机物分子,用频率连续变化的单色光,照射,选择性吸收与能级跃迁相对应的特定频率的光,光谱,仪器记录,2. 吸收光谱,透过,吸收,2.2.振动能级跃迁 红外光谱产生的条件,条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。 根据量子力学原理，分子振动能量Ev 是量子化的，即 E V =（V+1/2）h -分子振动频率， V-振动量子数，值

4、取 0，1，2， 只有当 Ea= EV 时，才可能发生振转跃迁。,2022/11/14,6,有机波谱解析2015-1,红外活性振动：当分子振动时，只有偶极矩发生变化的振动才产生红外吸收，这种振动称为红外活性振动。,条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用,qr,物质吸收辐射实质上是外界辐射转移它的能量到分子中去，而这种能量的转移是通过偶极矩的变化来实现的。,正、负电荷中心间的距离r和电荷中心所带电量q的乘积，叫做偶极矩=rq。它是一个矢量，方向规定为从负电荷中心指向正电荷中心。偶极矩的单位是D（德拜）。,偶极矩变化越大，活性越强，吸收强度越大。 某些极性键如CO2在振动时可以产生瞬间偶极矩的变化，

5、也会产生红外吸收。,2022/11/14,7,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,8,有机波谱解析2015-1,剪式振动,平面摇摆,非平面摇摆,扭曲振动,反对称 伸缩振动(as),对称 伸缩振动(s),伸缩振动,面内弯曲(面内),面外弯曲(面外),弯曲振动,振动类型,高频区,低频区,2.3 分子的振动类型,亚甲基的振动形式,键角不变,键长改变,键长不变,键角改变,2022/11/14,9,有机波谱解析2015-1,多原子基团有更多的振动形式，可以出现一个以上基频振动吸收带,吸收带的数目与分子的自由度有关。自由度的数目等于分子中所有原子在空间的位置所需要坐标的总数。 3N = 平动

6、+ 转动 + 振动 振动自由度 = 3N 6 非线性分子 振动自由度 = 3N 5 - 线性分子 双原子分子 N = 2，振动自由度 = 32-5 = 1 三原子分子 N = 3，振动自由度 = 33-6 = 3 非线性 N = 3，振动自由度 = 33-5 = 4 线性,分子振动自由度数目越大，红外光谱中峰的数目越多。,2.4.振动自由度,2022/11/14,10,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,11,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,12,有机波谱解析2015-1,2.5 分子振动方程式,双原子分子的振动方式: 伸缩振动.,如果把双原子分子粗略地看成弹簧谐振

7、子, 那么化学键的伸缩振动就是两个原子核在键轴方向上的简谐振动.,根据虎克定律,K: 化学键的力常数, Nm-1:化学键的折合质量, kgm1、m2: 化学键连结的两个原子核的质量,kg,2022/11/14,13,有机波谱解析2015-1,c: 光速, 31010cm/sK: Nm-1:原子折合质量 kg,发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征,2022/11/14,14,有机波谱解析2015-1,查表知C=C键 9.6, 计算波数值,正己烯vC=C 1652 cm-1,已知C=O键 k=12, 求 vC=O,键类型: CC C =C C

8、 C 力常数: 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位: 4.5m 6.0 m 7.0 m,2022/11/14,15,有机波谱解析2015-1,影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k 和原子质量。 k大，化学键的振动波数高，如kCC(2222cm-1) kC=C(1667cm-1) kC-C(1429cm-1)（质量相近） 质量m大，化学键的振动波数低，如mC-C(1430cm-1) mC-N(1330cm-1) mC-O(1280cm-1) (力常数相近）,经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量子化的，分子中各基团之间、化学键之间会相互影响，即分子振

9、动的波数与分子结构（内因）和所处的化学环境（外因） 有关。,2022/11/14,16,有机波谱解析2015-1,红外光谱表示方法：常用坐标曲线表示法. 横坐标:表示吸收峰的位置, 用波数(cm-1, 4000400cm-1)或波 长(m, 2.5 25m)作量度. 纵坐标: 表示吸收峰的强弱, 用百分透过率(T%) 或吸光度(A)作量 度单位.,正己烷的红外光谱,3. IR光谱表示方法,2022/11/14,17,有机波谱解析2015-1,观察谱图： a) 峰数：吸收峰的数目b) 峰强：峰的强度（强 中 弱峰）c) 峰形：吸收峰的形状d) 峰位：吸收峰的位置,2022/11/14,18,有机

10、波谱解析2015-1,3.1. 峰位、峰数、峰强度、峰的形状,CO2分子,2349,667,峰数与分子自由度有关。无瞬间偶极矩变化时，无红外吸收。,（3.1.1）峰数,2022/11/14,19,有机波谱解析2015-1,峰数减少的原因： 分子振动过程中如不发生瞬间偶极矩变化则不会引 起红外吸收(对称性的分子)频率相同的振动发生简并强的宽峰将附近弱而窄的吸收峰覆盖 吸收频率在测定区域以外,常用为中红外区域（4000400cm-1）吸收强度太弱，无法显示出吸收峰,2022/11/14,20,有机波谱解析2015-1,(一) 峰强的表示方法 红外光谱中用透光百分率（T）表示吸收峰强度 T%=(I/

11、I0)100% I0：入射光强度 I：透射光强度 T%越小，吸收峰越强,红外光谱中吸收峰的绝对强度可用摩尔吸光系数表示：,（3.1.2）峰强,2022/11/14,21,有机波谱解析2015-1,偶极矩的变化大小主要取决于下列几种因素电负性：化学键两端连接的原子，若它们的电负性相差越大（极性越大），瞬间偶极矩的变化也越大，在伸缩振动时，引起的红外吸收峰也越强 振动形式：振动形式不同对分子的电荷分布影响不同，故吸收峰强度也不同。通常不对称伸缩振动比对称伸缩振动的影响大，而伸缩振动又比弯曲振动影响大。 结构对称性：对称分子偶极矩为零；,瞬间偶极矩变化越大，吸收峰越强； 能级跃迁的几率越大，吸收峰也

12、越强。 基态第一激发态，产生一个强吸收峰（基峰）； 基态第二激发态，产生一个弱的吸收峰（倍频峰）,2022/11/14,22,有机波谱解析2015-1,3.1.3) 峰形,吸收峰的形状决定于官能团的种类，可以辅助判断官能团 例如：缔合羟基，和炔氢，它们的吸收峰位置只略有差别，但主要差别在于峰形：-缔合羟基峰宽，圆滑-炔氢则显示尖锐的峰形,2022/11/14,23,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,24,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,25,有机波谱解析2015-1,c: 光速, 31010cm/sK: Nm-1:原子折合质量,影响吸收频率的因素,(1). 键的力

13、常数K的影响. 化学键键能越大 力常数越大 振动频率,a: 成键方式的影响,3.1.4)影响吸收频率的因素(峰位),2022/11/14,26,有机波谱解析2015-1,b: 振动类型的影响,c: 杂化状态的影响,2022/11/14,27,有机波谱解析2015-1,d: 诱导效应的影响（I效应）,电负性原子或基团通过静电诱导作用, 引起分子中化学键的电子云分布变化, 而改变力常数,强极性键,X(吸电子基),极性降低,双键性 质加强,力常数增加,吸收向 高波数移动,X (推电子基),吸收向 低波数移动,2022/11/14,28,有机波谱解析2015-1,e: 共轭效应的影响（c效应）,共轭效

14、应使共轭体系中电子云密度平均化, 双键的键略变长, 单键的键长略变短, 从而改变力常数.,双键性质减弱,2022/11/14,29,有机波谱解析2015-1,(2). 原子质量的影响 值, 振动频率,与碳原子相连的原子质量增加, 振动频率相应减小,2022/11/14,30,有机波谱解析2015-1,2 .外部因素对吸收峰的影响.,（1）物态效应 同一个化合物在不同聚集状态下红外光谱之间有较大的差异。通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加，且强度也有变化。丙酮 液态时，C=O=1718cm-1; 气态时，C=O=1742cm-1，因此在查阅标准红外图谱时，注意试样状态和制样方法。（2）晶体状

15、态的影响 固态光谱的吸收带比液态时尖锐而且多。 固体样品在由石蜡油糊状法或压片法测定时，如果晶形不同或粒子大小不同都会产生谱图的差异。,101,2022/11/14,31,有机波谱解析2015-1,3.溶剂效应 极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。如羧酸中的羰基C=O： 气态时： C=O=1780cm-1 非极性溶剂： C=O=1760cm-1 乙醚溶剂： C=O=1735cm-1 乙醇溶剂： C=O=1720cm-1因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。,总之，影响基团频率的因素较多，分析时应综合考虑各种因素,40,2022/11/14,32,有机波谱解析2015-1,2022/

16、11/14,有机波谱解析2015-1,33,一特征谱带区、指纹区及相关峰的概念 (一) 特征谱带区 4000-1350cm-1，在这个区域内基团的红外吸收峰比较特征， 相对容易辨认，称特征谱带区。 (二) 指纹区 1350-400cm-1，在这个区域内红外吸收峰比较密集、吸收峰相互影响比较大，特征性弱，不易辨认，但这个区域内的吸收能够反映出分子结构上的微小变化，称指纹区。,4.红外光谱中常用术语,2022/11/14,34,有机波谱解析2015-1,(三)相关峰 对一个基团而言，所谓相关峰就是相应于其各种振动形式产生的相应的红外吸收峰。 如:对于甲基，其有CH(as) 2960cm-1, CH

17、(s) 2870cm-1, CH(as) 1470cm-1, CH(s) 1380cm-1, CH(面外) 720cm-1，这些吸收峰之间互称相关峰。,2022/11/14,35,有机波谱解析2015-1,.三 红外光谱的重要吸收区段,不仅要注意特征官能团的位置. 而且还要注意观察峰的形状和强度.,2022/11/14,36,有机波谱解析2015-1,(一)O-H、N-H伸缩振动区（37503000 cm-1）,醇、酚OH： O-H 3700-3200 cm-1 强 游离O-H 3700-3500 cm-1 较强、尖锐 缔合O-H 3450-3200 cm-1 强、宽 羧基中OH ： 3200

18、2500 cm-1 强而宽,2022/11/14,37,有机波谱解析2015-1,g: 氢键效应的影响,氢键的形成, 使X-H键变长, 键的力常数减小，伸缩振动频率向低波数移动, 且吸收强度变大, 峰带变宽.,氢键对氢键给体的影响较大, 对氢键受体的影响相对较小.,形成分子内氢键,未形成分子内氢键,分子内氢键,2022/11/14,38,有机波谱解析2015-1,分子间氢键,分子间氢键是否能够形成以及缔合程度有多大与该化合物的浓度有密切关系,例如: 环己醇,浓度0.01mol/L的CCl4稀溶液中-不形成分子间氢键 浓度0.1mol/L的CCl4溶液中- 形成二聚体和多聚体的吸收 浓度1.0m

19、ol/L的CCl4溶液中-几乎都是多聚体,不同浓度环己醇的IR光谱,游离,游离,二聚体,多聚体,多聚体,2022/11/14,39,有机波谱解析2015-1,羟基IR图谱举例：书P61说明,图2-172-20,1醇：除34503200cm-1的羟基吸收峰外，还有两个相关峰作为参考：OH 1350cm-1附近和C-O 1100cm-1附近，后者用途较大。,2022/11/14,40,有机波谱解析2015-1,胺、酰胺N-H,游离N-H 3500-3300 cm-1 中等强度，尖缔合N-H 3500-3100 cm-1 中等强度，尖 -CONH2 3500-3300 cm-1 可变,2022/11

20、/14,41,有机波谱解析2015-1,胺基IR图谱举例： 伯胺、仲胺、叔胺 ， 伯酰胺、仲酰胺、叔酰胺 ，,对称伸缩，反对称伸缩,2022/11/14,42,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,43,有机波谱解析2015-1,(二)不饱和烃和芳烃C-H伸缩振动区（3300-3000cm-1）,2022/11/14,44,有机波谱解析2015-1,(三)饱和烃的C-H和醛基C-H伸缩振动区 （30002700cm-1）,2022/11/14,45,有机波谱解析2015-1,-CH3-CH2的C-H的对称伸缩振动， 反对称伸缩振动,1470cm-1甲基的反对称弯曲振动和亚甲基的弯曲振

21、动的重叠谱带,1385cm-1甲基的对称弯曲振动,2022/11/14,46,有机波谱解析2015-1,2800cm-1，2700cm-1 （但如分子中有其他的CH有时2800峰容易被掩盖,醛,2022/11/14,47,有机波谱解析2015-1,(四)三键对称伸缩振动区（24002100cm-1）,2022/11/14,48,有机波谱解析2015-1,炔键IR图谱举例,2022/11/14,49,有机波谱解析2015-1,氰基IR图谱举例,=CH面外弯曲振动,2022/11/14,50,有机波谱解析2015-1,(五)羰基的伸缩振动区（19001650cm-1）,羰基在IR图谱中最常出现的区

22、域在17551670cm-1，由于吸收很强而且此区域内干扰较少，因此非常特征，易辨认。,2022/11/14,51,有机波谱解析2015-1,5.1酮 饱和酮羰基伸缩振动吸收在1715cm-1左右,随羰基所连接的基团不同，吸收峰会发生一定的移动：正常酮中的羰基的伸缩振动C=O发生在1715-1附近，共轭时吸收峰向低频方向移动。醛中的C=O 酮中的C=O，这是由于烃基比氢基的供电子效应大，使酮基中羰基C=O极性增大，双键常数减小，振动频率减小。 1) 饱和酮(图151）,2022/11/14,52,有机波谱解析2015-1,5.2醛正常醛中的羰基的伸缩振动C=O发生在1725-1附近，共轭时吸收

23、峰向低频方向移动。醛类化合物中最典型的振动是羰基中的CH伸缩振动（CH），这是其它羰基化合物中所没有的。出现两个特征的吸收峰分别位于2820 -1和2720 -1处，2720 -1峰尖锐，与其它CH伸缩振动互不干扰，很易识别。因此根据C=O1725 -1和2720 -1峰就可以判断是否有醛基的存在。,2022/11/14,53,有机波谱解析2015-1,5.3酯,酯羰基由于有氧的吸电子诱导应，其红外吸收频率比醛酮要大，通常都能1730cm-1。可以区别酯羰基和醛酮羰基的有13301030cm-1的两个C-O伸缩振动吸收as（吸收强度大且略宽，比较特征）s，通常二者大约相差130cm-1。 1）

24、乙酸乙酯IR,2022/11/14,54,有机波谱解析2015-1,5.4. 酰氯,酰卤分子中，由于卤素分子直接和c=o相连，卤素原子的强吸电子作用，使得c=o的振动频率大幅度上升。1225cm-1处的吸收可以理解为c（0）-0的吸收。,2022/11/14,55,有机波谱解析2015-1,5.5羧酸,游离羧酸羰基的C=O 在1760cm-1左右；羧酸既有强供电子体，又有强受电子体，所以分子间的氢键作用很强，在固态和液态下，几乎全部以环状二缔合体存在。缔合的C=O 1725-1700cm-1左右，判断羧酸的特征峰为32002500cm-1的宽峰。,（-OH）=938cm-1面外，单体无此谱带,

25、2022/11/14,56,有机波谱解析2015-1,5. 6羧酸盐,由于负电荷的离域，形成的负离子中C-O吸收频率下降，有两个吸收峰：as 1650-1545cm-1 ， s 1420-1300cm-1吸收峰都比较强，特征性很强,羧酸一旦成盐，形成的羧酸根负离子，两个C-O键相同，不再有单双键之分，因而反对称和对称伸缩振动两个吸收带。,2022/11/14,57,有机波谱解析2015-1,例 下列化合物在36501650-1区间内红外光谱有何不同？,（A） （B） （C）,解：（A）、（B）、（C）三者在17001650-1区域内均有强的吸收。（A）在30002500-1区间内应有一宽而强的

26、OH伸缩振动峰。（B）在2720-1和2820-1有两个中等强度的吸收峰,2022/11/14,58,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,59,有机波谱解析2015-1,.三 红外光谱的重要吸收区段,不仅要注意特征官能团的位置. 而且还要注意观察峰的形状和强度.,回顾,2022/11/14,60,有机波谱解析2015-1,(六)双键的对称伸缩振动区（16801500cm-1）,碳碳、碳氮、氮氮双键振动频率低于碳氧双键，而且多数强度也比较低。,2022/11/14,61,有机波谱解析2015-1,(七)C-H弯曲振动区（面内）（14751300cm-1）,在此区域内的C-H面内弯曲振

27、动：,2022/11/14,62,有机波谱解析2015-1,对于偕二甲基,1380cm-1处裂分成两条强度差别不是很大的谱带，裂距为15-30cm-1,2022/11/14,63,有机波谱解析2015-1,对于偕三甲基,1380cm-1处裂分为两条强度差别较大的谱带，裂距在30cm-1以上。,叔,2022/11/14,64,有机波谱解析2015-1,(八)C-H弯曲振动区（面外）（1000650cm-1）,【例2.16、例2.17】,905935和995985,895885,730665,中,960980,中或弱,强,2022/11/14,65,有机波谱解析2015-1,1）单取代末端双键：,

28、2022/11/14,66,有机波谱解析2015-1,2）双取代末端双键：,R2C=CH2,2022/11/14,67,有机波谱解析2015-1,Z-2-戊烯的红外光谱图(KBr压片法),E-2-戊烯的红外光谱图(KBr压片法),730665 弱,960980 强,2022/11/14,68,有机波谱解析2015-1,芳烃,2022/11/14,69,有机波谱解析2015-1,苯环不同取代类型在20001660cm-1 和900650cm-1区域内吸收峰图象,2022/11/14,70,有机波谱解析2015-1,苯环不同取代类型在900650cm-1区域内特征吸收峰,2022/11/14,71

29、,有机波谱解析2015-1, 本表只适用于-R, -X, -OR, -SH, -SR, -NH2, -NH-OCR, -CN, O=C=N-, NC-S-, NN-等基团的取代. 当取代基为-OH, -NO2, -COOH, , -COR, -SO2R等强电子效应基团时, 没有特征性.,2022/11/14,72,有机波谱解析2015-1,例1: 甲苯的红外光谱图(KBr压片法),例2: 邻二乙苯的红外光谱图(KBr压片法),730,690,750,2022/11/14,73,有机波谱解析2015-1,例3:间二乙苯的红外光谱图(KBr压片法),例4:对二乙苯的红外光谱图(KBr压片法),90

30、0 H1,800 H3,830 H2,2022/11/14,74,有机波谱解析2015-1,例 5. C8H7N，确定结构,解：1） 计算不饱和度 2）峰归属 3）可能的结构,2022/11/14,75,有机波谱解析2015-1,例6:根据分子式和红外光谱确定结构式,解：1.计算不饱和度=1+7+（1-9）/2=4,2.峰归属：1600cm-1、1500cm-1：芳烃,3350cm-1：伯胺，低频的小尖峰是芳胺的特征690cm-1,770cm-1，870cm-1:芳烃间二取代,3. 结构式：,2022/11/14,76,有机波谱解析2015-1,1.饱和烃,官能团,特征峰(cm-1),1460

31、1380,1470,与O,N相连移向低波数,偕二甲基双峰,2022/11/14,77,有机波谱解析2015-1,2022/11/14,78,有机波谱解析2015-1,2.不饱和烃-烯烃,官能团,特征峰(cm-1),共轭体系移向低波数,指纹峰(cm-1),990(尖)、910(尖),890(尖),800650,970(尖),840790(尖),2022/11/14,79,有机波谱解析2015-1,3.不饱和烃：炔烃,官能团,特征峰(cm-1),640(强、宽),指纹峰(cm-1),端炔,2022/11/14,80,有机波谱解析2015-1,4.苯环,官能团,特征峰(cm-1),一组峰,指纹峰(c

32、m-1),单取代苯：770730 720680,20001600(弱),=CH-,苯：670,邻二取代苯：770735,间二取代苯：900860 810750 725680,对二取代苯：860800,2022/11/14,81,有机波谱解析2015-1,官能团,特征峰(cm-1),1050(尖),5.醇和酚 OH CO =CO CH,1100(尖),1150(尖),1200(尖),C-O伸缩,O-H伸缩氢键缔合：峰加宽,2022/11/14,82,有机波谱解析2015-1,官能团,特征峰(cm-1),6.醚 COC,1120,1250,2022/11/14,83,有机波谱解析2015-1,乙基

33、丙基醚,异丙基乙烯基醚,苯乙醚,2022/11/14,84,有机波谱解析2015-1,官能团,特征峰(cm-1),7.醛 C=O O=C-H,与双键共轭移向低波数,2022/11/14,85,有机波谱解析2015-1,官能团,特征峰(cm-1),C=O,17251705(极强、尖),8.酮,与双键共轭移向低波数,2022/11/14,86,有机波谱解析2015-1,2-butanone,2- 丁酮,propiophenone,丙酰苯,2022/11/14,87,有机波谱解析2015-1,化学键,特征峰(cm-1),9.羧酸及羧酸盐 -COOH,非常典型,与双键共轭移向低波数,2022/11/1

34、4,88,有机波谱解析2015-1,官能团,特征峰(cm-1),10.羧酸酯 -COOR,与双键共轭移向低波数,2022/11/14,89,有机波谱解析2015-1,官能团,特征峰(cm-1),12.酰胺 -CONH(R),1600(伯、强)1530(仲、强),与双键共轭移向低波数,酰胺带,酰胺带,缔合时移向低波数,2022/11/14,90,有机波谱解析2015-1,acetamide,乙酰胺,N-乙基乙酰胺 N-ethylacetamide,N,N-二甲基乙酰胺 N,N-dimethylacetamide,带,带,2022/11/14,91,有机波谱解析2015-1,官能团,特征峰(cm-

35、1),13.胺和铵盐 -NH(R),伯胺双峰仲胺单峰叔胺 无,数个峰,1500 1600(强),弯曲振动NH3+:双峰,缔合时移向低波数,共轭移向高波数,2022/11/14,92,有机波谱解析2015-1,官能团,特征峰(cm-1),14.其它,共轭移向低波数,共轭移向低波数,2022/11/14,93,有机波谱解析2015-1,各类化合物特征吸收区间对比,2022/11/14,94,有机波谱解析2015-1,各类化合物特征吸收区间对比,2022/11/14,95,有机波谱解析2015-1,第三节 红外光谱在有机化合物结构分析中的应用,2022/11/14,96,有机波谱解析2015-1,1

36、.解析方法（1）直接法 用已知物的标准品与试样在相同条件下测定IR光谱，并进行对照。注意：,样品纯度需大于98% 尽可能使用与标准谱图相同分辨率和精度的仪器 必需在与标准谱图相同的测量条件下测定指纹区谱带要仔细对照。,2022/11/14,97,有机波谱解析2015-1,一红外光谱解析工作中的注意事项 1样品的纯度和物理状态对IR图谱的影响： 1）样品纯度：要求能达到98以上，即使5的杂质也可能产生干扰的“假谱带”,2022/11/14,98,有机波谱解析2015-1,2）固体样品的粒度和晶型：在研磨样品时有时会发生晶型的转变,2022/11/14,99,有机波谱解析2015-1,2022/1

37、1/14,100,有机波谱解析2015-1,（2）否定法,谱图中不出现某些吸收峰时，可否定某种基团的存在。（3）肯定法 借助于特征峰，确定某种基团的存在。 实际工作中，三种方法联合使用。,2022/11/14,101,有机波谱解析2015-1,2.解析步骤,2022/11/14,102,有机波谱解析2015-1,2图谱解析的一般程序,了解试样的来源、纯度、熔点、沸点等；经元素分析确定实验式； 有条件时可用MS谱测定相对分子量，确定分子式；根据分子式计算不饱和度，其经验公式为： = 1 + n4 + 1 / 2（n3 n1） 式中：代表不饱和度；n1、n3、n4分别代表 分子中一价、三价和四价原

38、子的数目。 双键和饱和环状结构的为1、三键为2、苯环为4。由IR光谱确定基团及其结构；查阅标准谱图集，,2022/11/14,103,有机波谱解析2015-1,例1:根据分子式和红外光谱确定结构式,解：1.计算不饱和度=1+5+（0-12）/2=0,2.峰归属：3300cm-1,1050cm-1:伯醇 1375cm-1双峰：偕二甲基,3：结构式：,红外吸收光谱的应用举例,2022/11/14,104,有机波谱解析2015-1,例2:根据分子式和红外光谱确定结构式,ClCH2CCH,解：1.计算不饱和度=1+3+（0-4）/2=2,2.峰归属：2140cm-1（m）,3300cm-1（s，）,-

39、CCH,3.结构式：,2022/11/14,105,有机波谱解析2015-1,(2).烯烃,2022/11/14,106,有机波谱解析2015-1,例3:根据分子式和红外光谱确定结构式,解：1.计算不饱和度=1+6+（0-10）/2=2,2.峰归属：1718cm-1：羰基,3100：烯1650cm-1，910cm-1，990cm-1:烯烃单取代且双键和羰基的吸收峰都没有明显的向低频移动，二者没有共轭。,C5H8O,CH3COCH2CHCH2,3. 结构式：,2022/11/14,107,有机波谱解析2015-1,例4. 判断Z-3-己烯-1-醇（顺），E-3-己烯-1-醇（反）.,E,Z,20

40、22/11/14,108,有机波谱解析2015-1,苯环不同取代类型在900650cm-1区域内特征吸收峰,2022/11/14,109,有机波谱解析2015-1,例 5. C8H7N，确定结构,解：1） 计算不饱和度 2）峰归属 3）可能的结构,2022/11/14,110,有机波谱解析2015-1,解：(1) 计算该化合物的不饱和度,(2) 确定官能团结构,3030 、1607、 1508和1450 cm-1,2920 cm-1,2217 cm-1,817 cm-1, =1 +8 +(1-7)/2=6,2022/11/14,111,有机波谱解析2015-1,例6:根据分子式和红外光谱确定结

41、构式,解：1.计算不饱和度=1+7+（1-9）/2=4,2.峰归属：1600cm-1、1500cm-1：芳烃,3350cm-1：伯胺，低频的小尖峰是芳胺的特征690cm-1,770cm-1，870cm-1:芳烃间二取代,3. 结构式：,2022/11/14,112,有机波谱解析2015-1,例7,2022/11/14,113,有机波谱解析2015-1,例8:根据分子式和红外光谱确定结构式,解：1.计算不饱和度=1+8+（1-11）/2=4,2.峰归属：1600cm-1（s）,1500cm-1（s）3050cm-1，680 720 单取代的特征,2022/11/14,114,有机波谱解析2015

42、-1,例9. 选择正确答案,2022/11/14,115,有机波谱解析2015-1,2未知物的结构测定,(1). 先观察是否存在C=O(18201660cm-1, s)(2). 如果有C=O, 确定下列状况. 羧酸 是否存在O-H(34002400cm-1, 宽峰, 往往与C-H重叠) 酰胺 是否存在N-H(3400cm-1附近有中等强度吸收; 有时是同 等强度的两个吸收峰 酯 是否存在C-O(13001000cm-1有强吸收) 酸酐 1810和1760cm-1附近有两个强的C=O吸收 醛 是否存在O=C-H(2850和2750附近有两个弱的吸收) 酮 没有前面所提的吸收峰,2022/11/1

43、4,116,有机波谱解析2015-1,(3). 如果没有C=O, 确定下列状况. 醇、酚 是否存在O-H(34003300cm-1, 宽峰; 13001000附近 的C-O吸收) 胺 是否存在N-H(3400cm-1附近有中等强度吸收; 有时是同 等强度的两个吸收 醚 是否存在C-O(13001000cm-1有强吸收, 并确认 34003300cm-1附近是否有O-H吸收峰) (4). 观察是否有C=C或芳环 C=C: 1650cm-1附近有弱的吸收 芳环: 16001450cm-1范围内有几个中等或强吸收 结合31003000cm-1的C-H伸缩振动, 确定C=C或芳环.,2022/11/14,117,有机波谱解析2015-1,(5). 观察是否有CC或CN 腈 是否存在CN(2250cm-1附近有弱峰) 炔 是否存在CC(2150cm-1附近有尖的弱峰; 并在 3300cm-1注意观察C-H吸收峰 (6). 观察是否有NO2 在16001530cm-1和13901300cm-1的出现两个N=O强吸收 (7). 碳氢化合物 没有出现前面的任何吸收峰. 主要吸收峰是3000cm-1附近的C-H伸缩振动, 谱图简单, 并在 1450和1380cm-1出现中等到弱的吸收,2022/11/14,118,有机波谱解析2015-1,