高中化学竞赛——大学有机化学(5).ppt

第二十八讲 红外光谱(IR),开始讲课,本课要点,总结,作业,3、 各类有机物的特征吸收,1、形成红外光谱基本条件,4、 IR解析,2、IR的四个大区,返回总目录,问题一：什么是波谱分析？,第十一章 有机波谱分析,通过测定有机物对不同波长电磁波的吸收，来鉴定不同有机物结构的一种分析手段。,？,此物对该波长的光有很强的吸收, = 1/ 1 cm = 104 m,问题二：为什么要研究波谱分析？,1、速度快、用量少； 2、可探索到更深层次的构型和构象的状况； 3、样品经测试后常不会被破坏。,与化学方法鉴定有机物结果相比，具有以下优点：,问题三：波谱分析的基本原理,1、光是一种电磁波,波长()越短、频率( )越高，能量越高。,2、不同波长的光具有不同的能量,波长()频率( )光速( c ),Eh hc/,3、光的能量是量化的，分子结构的固有能级差也是量化的，不同的结构只能吸收特定波长的光。所以，物质对光的吸收特性，是物质结构特性的反映。,波数() = 1/波长(),波长()越短、频率( )越高、波数()越大，能量越高。,4、分子中的固有能级差分三个层次 电子能级、振动能级、转动能级,红 外 光 谱 (IR),分子吸收红外光引起的振动能级跃迁和转动能级跃迁而产生的吸收信号。,一、怎样研究IR(基本思路)？,1、根据谱图(值)找特征吸收。达不到：谱图物质,在3000附近的吸收峰,是由于CH键的伸缩振动而引起的。,2、不要试图解释每一个吸收峰的含义，以记住价键结构的特征吸收()为目的。,3、波数()相同，则价键相同，峰形受其他因素影响。,说明：伸缩振动需要的能量较高。,二、什么情况下能够形成IR？,当红外光的频率恰好等于基团的振动频率时，分子能吸收该频率的红外光，即形成IR。,2、决定频率的因素,1、分子的振动形式,伸缩振动( )引起键长变化,弯曲振动()引起键角变化,虎克定律,3、红外光被吸收的条件,能量传递是通过分子振动时偶极矩的变化(0)来实现的， 越大，吸收越强。,大多数情况下，能量吸收造成相邻振动能级之间的跃迁，此称为基频。,说明1：把复杂基团分解成若干价键来研究。,说明2：相同价键在不同环境下，吸收频率不同。,HO(醇) 36493584 cm-1 HO(羧酸) 33002500 cm-1, CH CH键的伸缩振动,CH CH键的弯曲振动,单键区、双键区、叁键区、氢键区,三、IR的四个大区,四、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 CH3000,14651365,2、烯烃,特征结构：CC和CH键, CC 16701640,CH 1000800, 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,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,在710 690处还有一吸收峰。,练习1：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。,五、IR解析主要应用,1、鉴定物质类型,31003000(多峰) (CH),16001450(多峰) (CC ),33003000(CHCH ),2900 (CH ),主要依据,2、确定官能团(价键),(1)注意信息的相互印证,(2)单凭IR很难最终确定是什么物质，需要与其他谱图相结合。,练习2：现有烷、炔、醇、酮的四张谱图，根据特征吸收分析确定。,3300,3600,1740,2960,醇,炔,烷,酮,(CH),(OH),(CO),(CH ),第二十八讲 总结,主要官能团IR特征吸收,第二十八讲 作业,1、IR谱中横坐标常用 ，纵坐标用 表示。我们通常所研究的IR吸收光谱范围为 cm-1。,2、氢键区：吸收光谱在 cm-1 叁键和累积双键区：吸收