红外光谱谱图解析
例: 2800 3000 cm-1 —CH3 特征峰; 1600 1850 cm-1 —C=O 特征峰;
基团所处化学环境不同,特征峰出现位置变化:
—CH2—CO—CH2—
1715 cm-1
酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1
酯
—CH2—CO—NH—
1680 cm-1
酰胺
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特征区
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C-H,N-H,O-H
1500
1000 500 指纹区
三、各类化合物的红外光谱特征
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1、烷烃(CH3,CH2,CH)(C—C,C—H )
3000cm-1
CH3 CH2
δas1460 cm-1
重
δs1380 cm-1
叠
δs1465 cm-1
CH2 r 720 cm-1(水平摇摆)
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
-(CH2)nn
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a)由于支链的引入,使CH3的对称变形振动发生变化。 b)C—C骨架振动明显
H C C H3 C H3
由 (cm1)
104
(m)
可知,2.5~15.4μm波长范围对应于
4000cm-1~650cm-1。大多数有机化合物及许多无机化合物的化学键振
动均落在这一区域 。
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3、分子中基团的基本振动形式 basic vibration of the group in molecular
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1、红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围:4000 670 cm-1 依据基团的振动形式,分为四个区: (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区(X=O,N,C,S) (2)2500 2000 cm-1 三键,累积双键伸缩振动区
(3)2000 1500 cm-1 双键伸缩振动区
C H3 C C H3
C H3 C C H3 C H3
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CH3 δs C—C骨架振动
1385-1380cm-1
1155cm-1
1:1
1372-1368cm-1
1170cm-1
1391-1381cm-1
1368-1366cm-1
4:5
1195 cm-1
1405-1385cm-1
1372-1365cm-1
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(4)确定好可能基团后,对指纹区的谱带进行分析
X—Y,X—H 变形振动区 < 1500 cm-1
指纹区(1350 650 cm-1 ) ,较复杂。C-H,N-H的变形振动; C-O,C-X的伸缩振动; C-C骨架振动等。精细结构的区分。 顺、反结构区分;
①C—H弯曲振动 饱和C—H弯曲振动包括甲基和次甲基两种。甲基1370~1380 cm-1处
(四)从分子中减去己知基团所占用的原子,从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的不 饱和度,并结合红外光谱,对剩余部分的结构做适当的估计
在判断存在某基团时,要尽可能地找出其各种相关吸收带,切不可 仅根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理,在判断某种基团不存在时也要特别小心,因为某种基团的特
、肩峰、双峰等类型
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2、为什么红外光谱图纵坐标的范围为4000~400 cm-1?
红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75~1000μm(1μm=10-4 cm
)范围。
0.75~2.5μm为近红外区 2.5~25μm为中红外区 25~1000μm为远红外区 2.5~15.4μm的中红外区应用最广
非共轭
2240 2260 cm-1
共轭
2220 2230 cm-1
仅含C、H、N时:峰较精强品、课件尖锐;
(3) 双键伸缩振动区( 2000 1500 cm-1 )
① RC=CR’
1620 1680 cm-1
强度弱, R=R’(对称)时,无红外活性。
②单核芳烃 的C=C键伸缩振动(1626 1650 cm-1 )
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(二)计算不饱和度
定义: 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。 如:乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子,不饱和度为1。
计算: 可按下式进行不饱和度的计算:
UN= (2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 – n1 )/ 2 n6,n5, n4 , n3 , n1 分别为分子中六价,五价,……,一价元素数
,可作判断有无甲基存在的依据。 烯烃的C—H弯曲振动在1000~800 cm-1范围,可以借以鉴别各种取
代类型的烯烃。 芳烃的C—H弯曲振动主要是900~650 cm-1处的面外弯曲振动,对确
定苯的取代类型很有帮助。
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②C—O伸缩振动 这类振动产生的吸收带常常是该区中的最强峰。 醇的C—O在1260~1000 cm-1;酚的C—O1350~1200 cm-1; 醚的C—O在1250~1100 cm-1;饱和醚常在1125 cm-1出现; 芳香醚多靠近1250 cm-1。
1:2 1250 cm-1
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c) CH2面外变形振动—(CH2)n—,证明长碳链的存在。
n=1 770~785 cm-1 (中 )
cm-1 (中 )
n=2 740 ~ 750
n=3 730 ~740 cm-1 (中 )
d)(C中H2强和C)H3的相对含量也可以由1460
cnm≥-1和1387022cmc-1m的-1 峰
(4)1500 670 cm-1 X—Y伸缩, X—H变形振动区
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2、确定分子官能团和基团的吸收峰
(1) X—H伸缩振动区(4000 2500 cm-1 )
① —O—H
3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸
在非极性溶剂中,浓度较小(稀溶液)时,峰形尖锐,强吸 收;当浓度较大时,发生缔合作用,峰形较宽。
中红外区: 远红外区:纯转动能 级跃迁,变角、骨架 振动;异构体、金属 有机物、氢键
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一、认识红外光谱图
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1、红外光谱图
峰强:Vs(Very strong): 很强;s(strong):强; m(medium):中强; w(weak):弱。
峰形:表示形状的为宽峰、尖峰
任务2-4
infrared absorption
正溴丁烷的波谱解析 spec-troscopy,IR
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概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生:振-转光谱
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区:低能电子 跃迁、含氢原子团伸 缩振动的合频吸收; 稀土、过渡金属
征振动可能是非红外活性的,也可能因为分子结构的原因,其特征吸收
变得极弱。
(五)提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知(分子中的所有原子和不饱
和度均已用完),那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时,
应把各种可能的结构式都推导出来,然后根据样品的各种物理的、化学
的性质以及红外光谱排除不合理的结构。
2960 cm-1
反
对称伸缩振动
缩振动
—CH2—
2870 cm-1 2930 cm-1 反对称伸
3000 cm-1 以 下
对称伸缩振动
2850 cm-1
③不饱和—碳C—原H子上的=C—H(2890C—cmH-1 ) 弱吸收
苯环上的C—H
3030 cm-1
=C—H
3010 22360000cmc-1m-1 以上
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH 2
CH
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苯衍生物的C=C
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内变形 振动的泛频吸收(强度弱),可用来判断取代基位置。
2000
1600
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③C=O (1850 1600 cm-1 ) 碳氧双键的特征峰,强度大,峰尖锐。
饱和醛(酮)1740-1720 cm-1 ;强、尖;不饱和向低波移动;
强度估算强度
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
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2、 烯烃,炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
目。
作用: 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键,三键,环,芳环 的数目,验证谱图解析的正确性。
例: C9H8O2 UN = (2 +29 – 8 )/ 2 = 6
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(三)从特征频率区中确定主要官能团取代基
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频 率——基团特征频率(特征峰);
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3、再根据谱带的位置、强度、宽度等特征,推测官能团可能与什么取 代基相连接。