红外光谱和拉曼光谱.pptVIP

3.8 红外定量分析,3.9 红外光谱图的解析,所谓谱图解析就是根据红外光谱图上出现的吸收带的位置、强度和形状，利用各种基团特征吸收的知识，确定吸收带的归属，确定分子中所含的基团，结合其他分析所获得的信息，作定性鉴定和推测分子结构。,3.9.1 红外光谱一般解析步骤,1. 检查光谱图是否符合要求。基线的透过率在90%左右；最大的吸收峰不应成平头峰。,2. 了解样品来源、样品的理化性质，其他分析数据，样品重结晶溶剂及纯度。,3. 排除可能出现的“假谱带”。 常见的有水的吸收，在3400、1640和650cm-1。 CO2的吸收，在2350和667cm-1。 还有处理样品时重结晶的溶剂， 合成产品中未反应完的反应物或副产物等都可能会带入样品而引起干扰。 在KBr压片过程中可能有水混入试样。,4. 若可写出分子式，则应先算出分子的不饱和度U。,5. 确定分子所含基团及化学键的类型：物质红外光谱是该物质各种基团红外光谱的叠加。可以由特征谱带的位置、强度、形状指配所含基团或化学键的类型。,基团的特征吸收带会在一定范围内位移，相关峰不一定出全。,分析谱图常按：“先官能团区后指纹区，先强峰后次强峰和弱峰，先否定后肯定” 的原则分析图谱，指配峰的归属。,例如：苯环的存在可以由31003000、1600、1580、1500、1450cm-1的吸收带判断，而苯环上取代类型要用900650cm-1区域的吸收带判断,吸收峰并非要全部解释清楚，先强峰后次强峰和弱峰，一般只要解释一些较强的峰，但是对一些特征性的弱峰也不可忽视。,40001333cm-1范围的官能团区可以判断化合物的种类。 1333650cm-1范围的“指纹区”能反映整个分子结构的特点，两个化合物若“指纹区”图谱完全一样就是同一个化合物。,在分析谱图时要综合考虑谱带位置、谱带强度、谱带形状和相关峰的个数，再确定基团的存在。,若在某基团的吸收区出现了吸收，应该查看该基团的相关峰是否也存在，肯定某官能团的存在常会遇到似是而非的情况，要注意仔细辩认。,在分析谱图时，只要在该出现的区城没有出现某基团的吸收，就可以否定此基团的存在，否定是可靠的。,表3-14 基团与红外吸收频率,6. 推定分子结构：应用以上图谱分析，结合其他分析数据，确定化合物的结构单元，再依照化学知识和解谱经验，提出可能的结构式。,7. 已知化合物分子结构的验证。根据推定的化合物结构式，查找该化合物的标准图谱，若测试条件(单色器、制样方式及谱图坐标等)一样，则样品图谱应该与标准图谱一致 。另外，可以对照其它数据，如熔点等物理常数。,对于新化合物，一般情况下只靠红外光谱是难以确定结构的。应该综合应用质谱、核磁共振、紫外光谱、元素分析等手段进行结构分析。,例1：下图为含C、H的液体化合物(分子量为84.2，沸点为63.4)的红外光谱，推定其结构。,解：因是碳氢化合物， M/14若为整数，是烯或有一个环；余2为烷烃；缺2为炔烃。故可以从分子量推算出分子式为C6H12，其不饱和度为1。各个吸收峰为：,3083cm-1 =CH, 2967cm-1 , 2933cm-1 2878cm-1 , 2865cm-1 , 1820cm-1 2 , 1642cm-1 C=C ， 1459cm-1 , 1379cm-1 ， 993cm-1 =CH , 9l0cm-1 , 740cm-1 -(CH2)n，,综合以上分析可推出可能的结构式四个: CH2=CH(CH2)3CH3 (A) CH2=CH-CH(CH3)-CH2CH3 (B) CH2=CHCH2CH(CH3)2 (C) CH2=CH-C(CH3)3 (D),若为(C)或(D)式，因为同一个碳上有两个或三个甲基，所以应在13601385cm-1都有两个特征吸收，而图谱上只有一个1379cm-1吸收，所以不是(C)、(D)式。 从740cm-1的-(CH2)n吸收说明有几个亚甲基相连，又可以否定(B)式，而确认化合物具有(A)式结构，即化合物为 CH2=CH(CH2)3CH3 (A),例2：有一化合物分子式C7H6O，其IR光谱图如下，试推测结构。,解： U=1十7十 (0-6) /2=5,3060、1600、1585、1500、1460cm-1的吸收说明有苯环，结合在 735、685cm-1的两个吸收，可以认为是单取代苯环。,1700cm-1的强吸收是C=O，波数较低，应该有共轭。,2830、2700cm-1两个吸收是醛的特征吸收。,两个基团：单取代苯环和-CHO的结合正好分子式是C7H6O 苯甲醛 Ph-CHO,例1 化合物C8H8O的红外谱图 1）不饱和度：(8228)2=5 大于4， 一般有苯环，C6H5,3）1710 cm-1 ，C=O， 2820，2720 cm-1 ，醛基,2）3000cm-1以上，不饱和C-H伸缩 可能为烯，炔，芳香化合物 1600，1580 cm-1 ，含有苯环 指纹区780，690 cm-1 ，间位取代苯,4）结合化合物的分子式 此化合物为间甲基苯甲醛,C8H8O,例2 C3H4O 1）不饱和度:(3224)2=2可能为烯,炔及含有羰基的化合物 2）3300cm-1 处宽带，羟基 结合1040 cm-1处的吸收，可推测含有O-H, 由此可排除含有羰基的可能性 3）2110 cm-1处的吸收，可知此化合物有碳碳三键吸收 结合化合物的分子式可知此化合物为2-丙炔醇2-propyn-1-ol,C3H4O,例3 C7H8O 1) 不饱和度： (7228)2=4 可能含有苯环,2) 3000cm-1以上， 以及1600，1500 cm-1 表明含有苯环（-C6H5） 770，700cm-1 表明苯环取代为单取代,3) 分子式为C7H8O，除去苯环(-C6H5)，取代基为CH3O， 苯甲醚(?) 苯甲醇(?) 3300cm-1()，1250，1040 cm-1 () 芳香脂肪醚C-O的吸收 表明此化合物为苯甲醚,C7H8O,CH3CH2COOH,例4 1）不：1 2）3000， O-H；酸 930， O-H, 3) 1700, C=O 4) 1230， C-O,例5 1) 不：1 2）3350，3180，-NH2 1680,1580, 伯酰胺,例6 1) 不：3 2）2240， 3300(), CN 3) 3100, 1620 , C=C 4) 975, 870 单取代烯,例7 1）不：1 2）3008，1650 烯 3）990，910 单取代烯烃,例8 1）不：4 2）3050；1600，1500 760，700 单取代苯 3）1380 异丙基,例9 1） 800 对位取代,例10 1） 不：0 2）3340， 1100 醇 3）借助其它方法,例11 1）不：4 2）3000，1600，1500 苯 3）3300（），1250，1050 芳香脂肪醚 4）750，邻位取代,例12 1）不：5 2）苯； 3）1685，共轭C=O 4) C6H5-C=O- 5) NMR,例13 1) 不：1 2）2820，2720； 1730 醛 3）C3H7- ; 1380 异丙基,例14 观察某化合物的IR谱，发现1700cm1有一强吸收峰，在3020 cm1处有一中强吸收峰，由此可推断该化合物是下列化合物中的哪个？ （1） （2） （3） （4）,答案：,例15,某化合物IR如图所示，试判断是下述5个化合物中的哪一个？,示例,例16 某化合物4000400cm-1区间的红外光谱如图，试判断该化合物是下列结构中的哪一个？,解：,例17 C6H14,1. 28532962cm-1 CH 伸缩振动； 2. 1460cm-1、1380cm-1 CH（CH3、CH2）面内弯曲振动 3. 723cm-1 CH(CH2)n, n 4平面摇摆振动；若n4 吸 收峰将出现在734743cm-1处。正己烷,例18 判断烯烃顺反：,例19 未知物分子式为C3H6O，其红外图如下图所示，试推其结构。,1.由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1。 2.以3084、3014、1647、993、919cm-1等处的吸收峰，可判断出该化合物具有端取代乙烯。 3.因分子式含氧，在3338cm-1处又有吸收强、峰形圆而钝的谱带。因此该未知化合物必为醇类化合物。再结合1028cm-1的吸收，知其为伯醇。 综合上述信息，未知物结构为：CH2=CH-CH2-OH。,例20 未知物分子式为C12H24O2，其红外图如下图所示，试推其结构。,1. 1 2. 1703cm-1处的强吸收知该化合物含羰基，与一个不饱和度相符。 3. 2920、2851cm-1处的吸收很强而2956、2866cm-1处的吸收很弱，这说明CH2的数目远多于CH3的数目，723cm-1的显著吸收所证实，说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。 4. 2956、2851cm-1的吸收是叠加在另一个宽峰之上的，从其底部加宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰来自-OH, 很强的波数位移说明有很强的氢键缔合作用。结合1703cm-1的羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。940、1305、1412cm-1等处的吸收进一步说明羧酸官能团的存在。 综上所述，未知物结构为：CH3(CH2)10COOH,3.9.2 标准红外光谱图及检索,红外光谱的谱图可由于谱图的表示方式、仪器的性能和操作条件的不同而有所差异。但是对同一种分子而言，特征吸收频率的位置和相对强度的顺序是相同的。,萨特勒(Sadtler)红外谱图集： 这是一套收集谱图最多，比较实用的图集。它收集了棱镜、光栅光谱和傅里叶变换三代仪器的光谱图约10多万张。由美国Sadtler实验室编制，于1947年开始出版。它分为化合物标准谱图和商品谱图两大部分 。,萨特勒(Sadtler)红外谱图集有下列索引： （1）“Alphabetical Index”，按字母顺序排列的化合物名称索引。,（2）“Chemical Classes Index”按字母顺序排列的化合物种类索引。,（3）“Functional Group Alphabetical Index”按字母顺序排列的官能团索引.,（4）“Molecular Formula Index”为分子式索引，按C、H、Br、Cl、F、I、 N、O、P、S、Si、M的顺序排列。M表示金属元素。,（5）“Commercial Formula Index”