红外光谱第二节.ppt

第二节 红外光谱的重要吸收区段,红外光谱8个重要区段与有机物官能团特征频率 特征频率区 区 段 波数/cm-1 振动类型 (1) NH OH OH 37503000 NH 伸缩振动区 (2)不饱和CH 伸缩振动区 33003000 CH =CH (烯烃和芳环) (3)饱和CH 伸缩振动区 30002700 CH,（RCHO),区 段 波数/cm-1 振动类型 (4)三键和 24002100 CC 累积双键 CN 伸缩振动区 C=C=C (5)羰基 19001650 C=O 伸缩振动区 (6)双键 16801500 C=C 伸缩振动区 (烯烃和芳环),C-H面内不对称弯曲振动,C-H面内对称弯曲振动,癸烷,甲基亚甲基C-H对称不对称伸缩振动,甲基亚甲基C-H面内不对称弯曲振动,甲基C-H面内对称弯曲振动,直链亚甲基个数4的C-H面内摇摆振动,甲基面内对称弯曲振动,甲基亚甲基C-H面内不对称弯曲振动,甲基亚甲基C-H对称不对称伸缩振动,O-H伸缩振动,C-O伸缩振动（13001050cm-1） 含氧化合物（如醇、酚、醚、酸酐、羧酸、酯等） 除醚类化合物外，含氧化合物在其它峰区都有特征吸收带（如酸类化合物有O-H伸缩振动，C=O伸缩振动。此峰区的C-O或C-O-C伸缩振动为其相关峰。) 醚类化合物的C-O-C伸缩振动是确定醚键存在的唯一谱带。 醇、酚：C-O伸缩振动12001000 cm-1，结合第一峰区O-H伸缩振动特征吸收带，可判断化合物为醇类或酚类化合物。 C-O伸缩振动均为强吸收带；伯醇约1050 cm-1；仲醇约1100 cm-1；叔醇约1150 cm-1；酚类化合物约1200 cm-1。,乙醇的红外吸收光谱（液膜法）,醚：C-O-C伸缩振动位于1275-1060 cm-1范围，存在不对称伸缩振动和对称伸缩振动。 对称醚，如正丙基醚的1130 cm-1，二苯醚的1230 cm-1，均为不对称伸缩振动，对称伸缩振动则观测不到。 非对称醚，如苯基或烯基醚，由于p-共轭，C-O键强度增大，C-O-C不对称伸缩振动高波数位移约1250 cm-1，对称伸缩振动位于低波数端的1050 cm-1附近。如对甲氧基苯甲醛的1260 cm-1、1030 cm-1，正丁基烯醚的1200 cm-1、1085 cm-1。 环醚在1260780 cm-1范围出现两条或两条以上的吸收带。环张力增大, as C-O-C波数降低，s 波数升高。如环氧戊烷as1098 cm-1，s 813 cm-1。环氧乙烷as839 cm-1，s 1270 cm-1，这是由于三元环改变了键角的结果。,唯一可鉴别的特征是1060 1275cm-1范围内有强度大且宽的C-O伸缩振动： （1）烷基醚在10601150 cm-1 ；（2）芳基醚和乙烯基醚在12001275cm-1 以及在10201075 cm-1(较弱)。,1500,醚类化合物的红外光谱,例1：乙醚的红外吸收光谱,例2: 正丁醚的红外光谱,酯：酯分子中，C-O-C伸缩振动位于13001050 cm-1范围，出现23条谱带，对应于C-O-C的不对称伸缩振动和对称伸缩振动，均为强吸收带。通常两吸收带波数之差为130170 cm-1。如对亚硝基苯甲酸乙酯的1280 cm-1、1108 cm-1、，= 172 cm-1；醋酸异丙烯酯的1200 cm-1、1027 cm-1，= 173 cm-1。乙酸苯酯的红外光谱中C-O-C对称伸缩振动向高波数位移，两吸收带靠近，降低。,C-H面外弯曲振动区（1000-650 cm-1） 1）烯烃：面外弯曲振动位于1000-650 cm-1范围，s或m吸收带，容易识别，可用于判断烯烃的取代情况 ： RHC=CH2 单取代 990 cm-1 ， 910 cm-1 RCH=CHR 顺式取代： 690 cm-1 RCH=CHR 反式取代： 970 cm-1 R2C=CH2 同碳二取代： 890 cm-1 R2C=CHR 三取代： 840790 cm-1,丙烯醛,单取代烯烃C-H面外弯曲振动,烯烃C-H倍频吸收,醛羰基伸缩振动,C=C,O=C-H,CH2n: CH2面内摇摆振动位于800700 cm-1，弱吸收带。对于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。,指纹区 4个CH2成直链，面内摇摆振动 ： 725722 (cm-1) 4个CH2成直链，面内摇摆振动 ： 向高波数方向移动,N 1 2 3 4 cm-1 785-770 743-734 729-726 725-722,N 1 2 3 4 cm-1 785-770 743-734 729-726 725-722 2，2-二甲基戊烷 740 cm-1,甲基与亚甲基C-H伸缩振动,甲基C-H对称弯曲振动,甲基亚甲基C-H不对称弯曲振动,癸烷725 cm-1,甲基亚甲基面内不对称弯曲振动,甲基面内对称弯曲振动,甲基亚甲基对称不对称伸缩振动,亚甲基面内摇摆振动,下列化合物在1000665cm-1区域吸收特征有何不同？,芳环： C-H面外弯曲振动位于900650 cm-1范围。出现1-2条强吸收带。谱带位置及数目与苯环的取代情况有关，利用此范围的吸收带可判断苯环上取代基的相对位置。 芳环C-H弯曲振动的组合频带(即倍频与合频)在20001660 cm-1范围，出现一组弱谱带，谱带的形状与苯环的取代情况有关，可用作判断苯环取代情况的辅助手段。,各种取代苯化合物在2000-1667cm-1的泛频峰和在900-690cm-1的C-H面外弯曲振动峰,单取代：750 cm-1，700 cm-1两强峰 乙苯,邻二取代：770-735 cm-1强峰 2-氯苯甲酸,间二取代：780 cm-1 ,690 cm-1两强峰 3-溴苯乙酮,对二取代：860 - 800cm-1 强峰 4-氯苯甲酮,基团 吸收带 数据,三、 各类有机物的特征吸收,1、烷烃,只有CC和CH键, CH 29602850,CH 1380,(CH2)n 720,明确特征结构,分析有关振动,记住特征频率,n4，常视为直链特征,饱和 CH3000,14651365,烷烃 CH CH3：296210(s)和287210(s) CH2：292610(s)和285310(s) CH CH3：14701430(m)和1380 1370(s) CH2： 14851445(m) CH ： 1340(w) 异丙基和叔丁基CH3的剪式振动有裂分,指纹区 4个CH2成直链，面内摇摆振动 ： 725722 (m) 4个CH2成直链，面内摇摆振动 ： 向高波数方向移动,N 1 2 3 4 cm-1 785-770 743-734 729-726 725-722,3-甲基戊烷的红外光谱图,30002800cm-1 CH 1461cm-1 1380cm-1(无裂分) CH,775 cm-1 (CH2)n (n4),2、烯烃,特征结构：CC和CH键, CC 16701640,CH 1000650, CH 31003010,对称性强，吸收减弱。,共轭烯烃，移向低频(1630),饱和 CH,3000不饱和键特征,CCCC，使CC的化学键力常数减弱。,3、炔烃,特征结构：CC和CH键, CC 21402100, CH 33103300,由于CC的力常数大于C=C。所以， CC 和 CH 比烯烃频率更高。,RCCR的红外谱图没有特征,烯烃 =CH ：30903010(m) C=C ： 16801620(v) =CH 面外弯曲： 单取代 990 (s) 910 顺式取代 690 反式取代 970(s) 同碳二取代 890 三取代 840790(s),炔烃 CH ：3300(s) CC : RCCH：21402100 (s) RCCR：22602190 (v,w) CH 面外弯曲：665625 (s) 3000为区分饱和与不饱和CH 的分界线,1-辛烯的红外光谱图,1. =CH 3080cm-1 2. C=C 1640cm-1 3.CH=CH2面外摇摆振动 915,995cm-1 4.915的倍频峰 1820cm-1,1-辛炔的红外光谱图,1.CH 2. CC 3. CH面外弯曲,4、芳烃,特征结构： CC(苯环)和CH键,有多个吸收峰,有多个吸收峰,与取代基位置、数量有关,芳环C=C伸缩振动:1608,1493cm-1;芳环C=C伸缩振动和甲基C-H弯曲振动:1462,1449cm-1;芳环=C-H伸缩振动:3021cm-1;甲基C-H伸缩振动:2941cm-1;甲基C-H弯曲振动:1376cm-1; 苯的1,2-二元取代:746cm-1,邻二甲苯的红外光谱,芳环C=C伸缩振动:1613,1587和1490cm-1;芳环C=C伸缩振动和甲基C-H弯曲振动:1458 cm-1;芳环=C-H伸缩振动:3030cm-1;甲基C-H伸缩振动:2941cm-1;甲基C-H弯曲振动:1370cm-1;苯的1,3-二元取代:772,694cm-1,间二甲苯的红外光谱,芳环C=C伸缩振动:1626,1515cm-1;芳环C=C伸缩振动和甲基C-H弯曲振动:1449cm-1;芳环=C-H伸缩振动:3021cm-1;甲基C-H伸缩振动:2941cm-1;甲基C-H弯曲振动:1370cm-1;苯的1,4-二元取代:798cm-1,对二甲苯的红外光谱,在710 690处还有一吸收峰。,练习：分析下列四张谱图,5、醇和酚,特征结构：OH和CO键, OH 36503590(主), CO 12601000,分子间氢键，使吸收峰低移、变宽,6、醛和酮,特征结构：CO和O=CH键, CO 17401720, O=CH 2720,共轭结构，移向低频(1680),若两处吸收都有，可确定为醛。,7、羧酸,特征结构：CO和OH键, CO 17251700, OH 33002500,由于比醇羟基更易生成氢键，所以，波数低、峰形宽。,8.胺 N-H伸缩振动 胺或酰胺中N-H伸缩振动出现在3500-3150 cm-1范围，弱或中等强度吸收带，较O