当前位置:文档之家› 第八章 红外光谱分析法3

第八章 红外光谱分析法3


谱图解析应注意以下问题
( 3) 由于红外光谱的复杂性 , 并不是每一个红外谱峰 ) 由于红外光谱的复杂性, 都是可以给出确切的归属, 都是可以给出确切的归属,因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收,而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 个整体的吸收,而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。 谱的时候, 往往只要能给出10%~20%的谱峰的确切 谱的时候 , 往往只要能给出 的谱峰的确切 归属,由这些谱峰提供的信息, 归属,由这些谱峰提供的信息,通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时, 可能含有的官能团。在分析特征吸收时,不能认为强 峰即是提供有用的信息,而忽略弱峰的信息。例如, 峰即是提供有用的信息,而忽略弱峰的信息。例如, 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志,前者有此峰,后者没有。 重要标志,前者有此峰,后者没有。
谱图解析应注意以下问题
(5)当怀疑样品中有杂质时, (5)当怀疑样品中有杂质时,在谱图中有许多中等强度的 当怀疑样品中有杂质时 谱峰或强尖峰,应当将化合物提纯,再用类似方法进行 谱峰或强尖峰,应当将化合物提纯, 光谱测试。 光谱测试。 了解样品的来源、用途、 (6)了解样品的来源、用途、外观及样品的一些物理性质 数据和元素分析数据,以缩小考虑的范围。 数据和元素分析数据,以缩小考虑的范围。
先特征、后指纹;先强峰,后次强峰;先粗查, 先特征、后指纹;先强峰,后次强峰;先粗查, 后细找;先否定,后肯定; 后细找;先否定,后肯定;寻找有关一组相关峰 →佐证
应用示例- 应用示例-1
请写出所有的频率
应用示例- 应用示例-1
的分子结构。 [例1]试推测化合物C8H8O1的分子结构。
解:计算不饱和度 U=(8×2+2-8)/2=5 不饱和度大于4 分子中可能有苯环存在,由于仅含8个氢, 不饱和度大于4,分子中可能有苯环存在,由于仅含8个氢, 因此该分子应含一个苯环一个双键。 因此该分子应含一个苯环一个双键。 1610cm 1580cm 1520cm 1430cm 1610cm-1、1580cm-1、1520cm-1、1430cm-1:苯环的骨架振 1600cm 1585cm 1500cm 1450cm 动 ( 1600cm-1 、 1585cm-1 、 1500cm-1 、 1450cm-1 ) 。 证明 苯环的存在。 苯环的存在。
应用示例- 应用示例-1
825cm 对位取代苯(860~ 825cm-1: 对位取代苯(860~800 cm-1)。 伸缩振动吸收( 1690 cm-1:-C=O伸缩振动吸收(1735 cm-1~1715 cm-1 ) 伸缩振动吸收 醛基的C 伸缩振动( 2820 cm-1和2730 cm-1:醛基的C-H伸缩振动(2820 cm-1 和2720 cm-1)。 甲基的弯曲振动( 1465 cm-1和1395 cm-1:甲基的弯曲振动(1460 cm-1和 1380 cm-1)。 1260 cm-1和1030 cm-1:C-O-C反对称和对称伸缩振动
C
酯类( 酯类(P183)
O
酯的特征吸收峰是酯基( 酯的特征吸收峰是酯基( C O C) 中 VC=O及 VC-O-C吸 收。酯羰基的伸缩振动频率高于相应的酮类,也是强吸 酯羰基的伸缩振动频率高于相应的酮类, 收峰。另外在3450cm 收峰。另外在3450cm-1附近还经常可以观察到较弱的 伸缩振动的倍频吸收。 C=O 伸缩振动的倍频吸收。在1300~1000cm-1区有两个 分别为c 的对称伸缩振动( 峰,分别为c-o-c的对称伸缩振动(1140~1030cm-1附近较 弱峰)及不对称伸缩振动( 附近强峰)。 弱峰)及不对称伸缩振动(1300~1150cm-1附近强峰)。 此两个峰与酯羰基吸收峰配合观察,在酯类结构的判断 此两个峰与酯羰基吸收峰配合观察, 中很重要。 中很重要。
2x + 2 − y Ω= 2
2 + 2n4 + n3 − n1 Ω= 2
n1、n3、n4为分子式中一价(Cl和Br)、三价 和N)和四 为分子式中一价( 和 、三价(P和 ) 价(C和Si)原子的数目。 和 )原子的数目。
不饱和度的意义
Ω = 0 ⇒ 分子中无双键或环状结 构 Ω = 1 ⇒ 分子中可能含一个双键 或一个环 Ω = 2 ⇒ 分子中可能含两个双键 ,或一个双键 + 环,或一个叁键 ⋮ Ω = 4 ⇒ 分子中可能含苯环 Ω = 5 ⇒ 分子中可能含苯环 + 一个双键
基 团 振动形式
v OH 0~3200 1400~1250 1300~1165 1100~1000 1260
强度 s w s s
备 注 宽峰
R OH
OH
vC-O-H
醇 酚 醇 酚
醇类化合物红外谱图
酚类化合物红外谱图
醚类化合物红外谱图(P180)
醚类的特征是含有C-O-C的结构,有对称和反 醚类的特征是含有 的结构, 的结构 对称( 两种伸缩振动吸收。 对称(1150-1060 cm-1 )两种伸缩振动吸收。由于 两种伸缩振动吸收 氧的质量和碳的很接近,使醚键的C-O伸缩振动 氧的质量和碳的很接近,使醚键的 伸缩振动 吸收位置和C-C的类似 位于C-C伸缩振动的指纹 的类似, 吸收位置和C-C的类似,位于C-C伸缩振动的指纹 振动时偶极矩变化较大, 区,但C-O振动时偶极矩变化较大,有利于与 振动时偶极矩变化较大 有利于与C-C 键的区别,但任何含有C-O键的分子(例如醇, 键的区别,但任何含有 键的分子(例如醇, 键的分子 酸等)都对醚键的特征吸收产生干扰, 酚,酯,酸等)都对醚键的特征吸收产生干扰, 因此要由红外光谱来单独确定醚键的存在与否是 比较困难的。 比较困难的。
羧酸化合物红外谱图
E 酸酐(P183)
酸酐羰基伸缩振动有对称和不对称两种方式, 酸酐羰基伸缩振动有对称和不对称两种方式,都产 生强吸收。所以在1810cm-1 及1760cm-1附近可以看到有 生强吸收。所以在 很强的双峰。链状酸酐的两峰强度接近相等 酸酐的两峰强度接近相等, 很强的双峰。链状酸酐的两峰强度接近相等,高波数峰 稍强于低波数峰,但环状酸酐的低波数却较高波数峰强。 稍强于低波数峰,但环状酸酐的低波数却较高波数峰强。 根据这两个峰的相对强度来判断酸酐是线形的还是环状 指纹区有酸酐的C-O-C伸缩振动吸收,链状酸酐的 伸缩振动吸收, 的。指纹区有酸酐的 伸缩振动吸收 区产生强而宽的吸收峰, C-O-C在1170~1050cm-1区产生强而宽的吸收峰,而环状 在 酸酐往往在1310~1210cm-1及950~910cm-1区出现双峰。 酸酐往往在 区出现双峰。
酯类化合物红外谱图
D 羧酸(P182)
在羧酸中,羧基( 的伸缩振动, 在羧酸中,羧基(-COOH)中的 )中的>c=o的伸缩振动,O-H 的伸缩振动 伸缩振动及O-H面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 伸缩振动及 面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用, 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用,使>c=o的伸缩振动 的伸缩振动 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的Vc=o 在1760cm-1附 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的 而缔合态则降到1720cm 附近。同时,缔合作用使O-H 近,而缔合态则降到1720cm-1附近。同时,缔合作用使O-H 的伸缩振动频率降低,一般在3300~2600cm-1区可见到宽而 的伸缩振动频率降低,一般在 强的吸收峰。在指纹区955~915cm-1 区的 区的O-H弯曲振动的强 强的吸收峰。在指纹区 弯曲振动的强 吸收峰也是比较特征的。 吸收峰也是比较特征的。
谱图解析应注意以下问题
观察谱图的高频区,确定可能存在的官能团, (1)观察谱图的高频区,确定可能存在的官能团,再根 据指纹区确定结构。 据指纹区确定结构。 如果有元素分析和质谱的结果, (2)如果有元素分析和质谱的结果,可根据分子的化学 式计算分子的不饱和度, 式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。例如,当分子的不饱和度为1 时,分子中可能存在一个双键或一个环状结构,不饱 和度大于4时,推断分子结构中可能含有苯环,再根 据红外光谱图验证推测的正确性。 据红外光谱图验证推测的正确性。
谱图解析应注意以下问题
(4)当某些特殊区域无吸收峰时,可推测不存在某些官 )当某些特殊区域无吸收峰时, 能团,这时往往可以得出确定的结果, 能团,这时往往可以得出确定的结果,这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时, 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时,不能就此断 定分子中一定有某种官能团,由于红外光谱的吸收频 定分子中一定有某种官能团, 率还受到各种因素的影响, 率还受到各种因素的影响,如电子效应和凝聚态的影 峰的强度和位置可能发生一定的变化 发生一定的变化。 响,峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰,因此, 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰,因此,要 具体分析各种情况, 具体分析各种情况,结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。 出判断。
A 酮类(P181) 酮类(
酮类的VC=O吸收峰非常强,几乎是酮类唯一的特征峰 酮类的V 吸收峰非常强, 附近,芳酮及α ,β典型脂肪酮的 VC=O在1715cm-1附近,芳酮及α-,β- 不饱和 酮分别比饱和酮低20~40cm 左右。 酮分别比饱和酮低20~40cm-1左右。
B 醛类(P182) 醛类(
酸酐化合物红外谱图
醇和酚的红外谱图( 醇和酚的红外谱图(P179)
羟基化合物有三个特征吸收区: 羟基化合物有三个特征吸收区:O-H伸缩振动吸收 伸缩振动吸收 伸缩振动吸收区和 吸收区和O 弯曲振动吸收区 吸收区。 区,C-O伸缩振动吸收区和O-H弯曲振动吸收区。其特 征吸收峰位置列于下表: 征吸收峰位置列于下表:
羰基化合物
羰基化合物包含酮,醛,羧酸,酸酐,酰胺。它们的主 羰基化合物包含酮, 羧酸,酸酐,酰胺。 要特征吸收: 要特征吸收: 在羰基化合物中,由于羰基所处的环境不同, 在羰基化合物中,由于羰基所处的环境不同,它们各自有 自己的特征频率。例如主要几类脂肪族羰基化合物的V 自己的特征频率。例如主要几类脂肪族羰基化合物的VC=O频 率为: 率为: 酮类 醛类 酯类 ~1710cm-1 ~1810cm-1 ~1690cm-1 羧酸 ~1710cm-1 ~1760cm-1 酸酐 ~1810cm-1 酰胺 ~1690cm-1
相关主题