红外光谱分析习题解答
5、解:
H
C
H
H
C
H
(a)CH 伸缩 曲
H
C
H
H
C
H
(b)CH 伸缩
H
C
H
H
C
H
(c)CH2 扭
H
C
H
H
C
H
(d)C=C 伸缩
H
C
H
H
C
H
(e)CH 剪式
H
C
H
H
C
H
(f)CH 摇摆
判断法则为:若振动前后引起偶极矩的变化的,是具有红外活性的,否则为非红外活性的。因此具有红外活性是:(b)(c) (e),非红外活性 (a)(d)(f)。
CH2
H
H
H
H
H2
CC
C H
C
H2C n
C CH2
C
H2C n
CH
CH2
n
结合题中所给的红外光谱图,可以识别 A,B,C 的键结构分别为:
H
H
CH2
H
H
H2
CC
C CH2
C
H2C n
C H
C
H2C n
CH
CH2
n
18、解:3620 cm-1 处的吸收是游离 OH 的伸缩振动,而 3450 cm-1 处的吸收是由于形成了氢键,吸收波长向长波方向移动形成 的。在 CCl4 稀溶液中只能形成分子内氢键,不易形成分子间氢键。从下面结构可以看出,只有顺式环戊二醇可以形成分子内氢 键,所以在 CCl4 稀溶液中,顺式环戊二醇会在 3450 cm-1 处出峰,而反式环戊二醇则不出现。
数下降,使 C=O 的吸收频率向低波数移动。 对同一基团来说,若诱导效应 I 和中介效应 M 同时存在,则振动频率最后位移的方向和程度,取决于这两种效应的净结果。
因此,不考虑其它因素条件影响,在酸、醛、酯、酰卤和酰胺类化合物中,出现 C=O 伸缩振动频率的大小顺序为:酰卤酸 酯醛酰胺。
10、解:
N
C
14、解:
NH2 CH2
3500 cm-1 3400 cm-1
-NH2 as s
O
C
CH3
H3C
N
CH3
叔胺无此带
3030 cm-1
=C-H 氢伸缩振动 2960 cm-1,2870 cm-1 -CH3 饱和碳氢 as s
1450 cm-1,1380 cm-1
1600 cm-1-1500 cm-1
H-Cl 键的键力常数
k
2
M1M 2
1307 M1 M 2
29932 35.4531.0079 1307 35.3453 1.0079
5.1N cm1
3、解:依照上题的计算公式
1 k N A k(M1 M 2 ) 1307 k(M1 M 2 )
2c 2c
M1M 2
6、解:线性分子 CS2,理论上计算其基本振动数为:3N-5=4。其具体振动形式如下:
SCS (a)对称伸缩振动
SCS
SCS (b)反对称伸缩振动
SCS
(c)面内弯曲振动
(d)面外弯曲振动
具有红外活性的有:(b)(c)(d),其中(c)(d)振动吸收的频率一样。
7、解:根据分子式计算该化合物的不饱和度:
CH
N H2
CH2OH
(Ⅰ)
O C CH2
HN C NH
H (Ⅱ)
。 比较结构(Ⅰ) 和(Ⅱ)可知,3330cm-1 和 1600 cm-1 处的锐陡带应分别源于结构(Ⅱ)中的N-H 和C=O 这也可以从该材料在
2300 cm-1 和 3600 cm-1 处无吸收看出,因为 2300 cm-1 和 3600 cm-1 处的吸收分别对应-C≡N 和-OH。因此结构(Ⅱ)更可能为 该材料的结构组成。
-C H3 中 C-H as 296015cm-1 , s 287015 cm-1 RCH=CH2 中 C-H as 约为 30953075 cm-1, s 30403010 cm-1 ≡C-H 中 C-H s 约为 3300 cm-1 -CHO 中 C-H s 位于 28502720 cm-1
O
RC
Cl 导致 C=O 键的力常数变大,因而使的吸收向高波数方向移动。元素的电负性越强,诱导效应越强。吸收峰向高波数移动 的程度越显著。 因此,
五个中 C=O 伸缩振动频率最高的是:
F
F
C
O
9、解:在酸、醛、酯、酰卤和酰胺类化合物中,都有与 C=O 相连的含孤对电子基团,它们对C=O 的影响主要是通过诱导和
O
O
H2 H2
H2 H2
H3C
C
C
C
O
C
C
C
CH3 (a)
O
O
H2
H2 H2 H2
H3C C C O C C C C CH3 (b)
O
O
H2 H2 H2 H2 H3C C O C C C C C CH3 (c)
对于结构单元,
Cn
H2 CH2 平面摇摆振动位于 800700 cm-1,弱吸收带。对于
收也越强,这就是 C=O 的强度大于 C=C 的原因。一般来说,反对称伸缩振动的强度大于对称收缩振动的强度,伸缩振动的强
度大于变形振动的强度。
2、解:由量子力学可知,简单双原子分子的吸收频率可用下式表示:
1 k 2c
(1)
M1M 2
(M1 M 2 )N A
(1) 式中:
(2)
为波数(cm-1), c 为光在真空中的速度(310-10cmS-1), k 为化学键力常数(Ncm-1)
11、解:芳环 C-H 面外弯曲振动位于 900-650cm-1 范围。出现 12 条强吸收带。谱带位置及数目与苯环的取代情况有关,如下
表所示,利用此范围的吸收带可判断苯环上取代基的相对位置。
芳烃的 C-H 面外弯曲振动(cm-1)
类型
C-H
5 个氢取代(单取代)
750(s),700(s)
4 个邻接的氢(邻二取代)
无其它谱带干扰的烃类化合物,可用此范围的谱带判断 n 的数目。
n:
1
2
CH2(cm-1) 785770 743734 【有机波谱分析 孟令芝 武汉大学出版社 2003,p232】
根据谱图信息,结合以上分析,该化合物结构可能为(a)
O
O
H2 H2
H2 H2
H3C C C C O C C C CH3
3
4
729726
725722
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苯环骨架伸缩振 动
750 cm-1,700 cm-1 单取代苯环C-H
1650 cm-1
-CH3 饱和碳氢ass
C=O
15、解:烃类化合物的 C-H 伸缩振动在 33002700 cm-1 范围,不饱和烃C-H 位于高频端,饱和烃C-H 位于低频端。通 常≡C-H ,=C-H 及芳烃 C-H 的伸缩振动大于 3000 cm-1,饱和 C-H 伸缩振动小于 3000 cm-1。
M1M 2
将 k=9 Ncm-1,MH=1.0079,MF=18.998 代入可计算得到 HF 的振动吸收峰频率为 4023cm-1。
4、解:2-戊酮的最强吸收带是羰基的伸缩振动( C=O),分别在极性溶剂 95%乙醇和非极性溶剂正己烷中,其吸收带出现的
频率在正己烷中位于较高处。原因是乙醇中的醇羟基可以与戊酮的羰基形成分子间氢键,导致羰基的伸缩振动频率向低波数方 向移动。而正己烷不能与戊酮形成分子间氢键。
邻位
12、解:根据苯环中 C-H 面外弯曲振动吸收峰在 900600 cm-1 区域内的特征,C7H7Br 在 801 cm-1 有一单吸收带,说明苯环为 对位取代,则该化合物为对溴甲苯。
13、解:根据苯环中 C-H 面外弯曲振动吸收峰在 900600 cm-1 区域内的特征,该氯苯在 900cm-1 和 690 cm-1 间无吸收带,说 明苯环上所有的氢都被氯取代了,因此该化合物为六氯苯。
990 cm-1,935 cm-1 分别为 RCH=CH2 反式烯氢的面外弯曲振动以及同碳烯氢的面外弯曲振动。 该化合物结构为:CH2=CH-CH2-CN
20、解:分子式为 C8H14O3,不饱和度:
n4
1
n3
n1 2
81
0 14 2
2
从红外光谱上得到如下信息:
/cm-1
3000 1370 1825 1758
1465 755
1040
基团的振动类型
-CH3 中的C-H -CH3 中的s
结构单元
-CH3
非对称和对称C=O 耦合
C=O
-CH3,-CH2 的s(剪切振动)` CH2 平面摇摆振动
O
O
-CH2-
Cn
H2
O
O
C C O C C 伸缩振动
CCOCC
O
O
从上述信息可以看出,该化合物中含有: C C O C C ,-CH3,-CH2-结构单元,1370 cm-1 处-CH3 中的s 吸 收峰未发生分裂,说明无异丙基或叔丁基存在,有三种可能的结构形式:
OH
O
H
OH
顺式 1,2-环戊二醇
OH 反式 1,2-环戊二醇
19、解:分子式为 C4H5N,不饱和度:
n4
1
n3
n1 2
4 1 1 5 2
3
红外谱图:
2260 cm-1 为C≡N 伸缩振动,可能存在-C≡N(两个不饱和度)