红外光谱谱图分析题解

红外光谱谱图分析,一谱图分析步骤（以下省略光谱中cm-1符号,700cm-1写成700）1准备工作(包括对样品的了解)(1)纯度,如为混合物最好分离，（2）外观固、液、气.（3）来源,如反应过程产物.(4)元素分析及其他物理性质，如沸点、熔点和分子量.（5）商品名称及用途.(6)高质量的光谱图.（7）其他谱学性质。,2初步分析（1）若有谱库，先检索，缩小谱图分析范围。（2）特征基团频率，利用相关表(参考书6)，确定特征基团。（智能型谱图解析软件）。（3）特征宽强峰。如ArOH,ROH,RCOOH等均有宽强峰，若3100-2400和920附近均为宽峰，则是羧酸类。（4）倍频（泛频）及合频特征峰如2800,2700-CHO费米共振,3450为酯类中(CO)的倍频。,3验证特征基团与其他振动频率如有3300尖锐中强峰，可能为-CCH，但应在2100-2140有(CC)弱峰及(CC):680和610。但-CC-两侧的基团为对称，则(CC)不可能出现。,4研究细则初步确定某类化合物后，与标准谱图核对，可利用红外光谱谱图及数据详细指认，同时考虑影响红外光谱的各种因素，如溶剂效应和取代基等影响。Sadler标准谱图检索方法详见卢涌泉使用红外光谱解析（1989）第十章。AldrichFTIR谱图集（上、下）二册，SigmaFTIR谱图集一册。5计算机检索，分类谱库。(Sadler谱库)北京微量化学研究所ftirftir2000,二.谱图解析举例1已知C14H14及IR图(图1),推导结构式,经验法则：有机化合物的不饱和度用环加双键数r+db表示，计算公式为：r+db=(2n+2)+t-m/2,n:4价原子数,t:3价原子数,m:1价原子数;H为1价元素,C为4价元素，N为3价元素。O和S均为2价元素,（不计入环加双键数）CC等为2个双键，CO为1个双键，苯环为3个双键和1个环，环烷烃为一个环。,（1）C14H14r+db=8（2）3060,3040,3020芳香族,29382918，2860为脂肪族（3）无1660,无脂肪族的(CC)（4）有1600，1584，1493苯环骨架伸缩（5）2000-1660区间的峰为单取代苯特征（倍频和合频）（6）二个单取代苯可满足r+db=8,（7）无1380，无-CH3（8）C14H14中二个单取代苯用去12个C和10个H，且无甲基，剩2个C和4个H，只能为：-CH2-CH2-（9）1452苯环骨架伸缩和CH2弯曲（10）756,702单取代苯特征（11）如光谱图下面结构式,2.已知C7H5NO及IR图(图2),推导结构式,(1)rdb=6(2)3100芳香族，用去6个C，只有5个H，可能为单取代苯(3)剩下1个C，1个O，1个N(4)2260和2242为-N=C=O异相伸缩振动(5)1601,1590(shoulder)，1510苯环骨架伸缩(6)751，686单取代苯特征（苯的CH非平面变角振动）,(7)1452，1385-N=C=O同相面内伸缩振动(8)如光谱图下面结构式,3.已知C7H9N及IR图(图3),推导结构式,(1)ddb4(2)35203430，(NH2)的as和s，满足s=345.530.876as1622为(NH2)，进一步肯定，用去1个N，2个H(3)3030，芳香环，用去6个C,满足r+db4,剩下1个C和7个个H，,(4)1442，1380为-CH3（2925又证），再用去1个C，3个H(5)剩下4个H能被苯用，故为双取代苯(6)748，邻位取代苯特征（在770-745）(7)1588，1494，1471苯骨架伸缩(8)1303，1258(C-N)(9)如光谱图下面结构式,4.已知C7H5NO3及IR图(图4),推导结构式,(1)rdb6(2)3100，芳香环（=CH），1608苯骨架伸缩，用去6个C(3)2840，2730C(=O)-H中(CH),1708C(=O)-H中(C=O)用去1个C，1个O，1个H，C7H5NO3剩下2个O，1个N和4个H，,(4)1536，1348为Ar-NO2(5)苯可用H为4个，故为双取代苯(6)822和855为对位取代苯特征（非平面变角）(7)1201为C-N伸缩（CinAr,NinNO2）(8)744CNO弯曲，(9)如光谱图下面结构式,5.已知C9H7NO及IR图(图5)，推导结构式,（1）rdb7（2）3300为CH中(CH),2100为(CC)炔基（3）3270为NH仲胺(NH)，固体状态（4）3040芳香族(=CH);1597，1495，1445苯骨架伸缩用去2个氢，6个不饱度，,（5）1638（1657肩）-C(=O)-N(H)-中(C=O)酰胺I.不饱和度已用完，到此有苯环，-C(=O)-N(H)-,-CH;一定要单取代苯，因为只剩5个H（6）763，694单取代苯特征（7）1533(NH)+(C-N)酰胺（1550-1510）（8）1323(C-N)+(NH)酰胺（1335-1200）（9）如光谱图下面结构式，CC算两个双键，C=O为一个双键,苯为4个双键,满足rdb=7.,6.已知C6H8N2O2S及IR图（图6），推导结构式,（1）rdb4（2）3470，3320，NH2中(NH2)（3）3260，3200，-(O)S(O)-NH2中的(NH2);902(S-N)（4）1630(NH2),699为NH2面外弯曲（900-650）,（5）1317as(-SO2-)（与C-N重），1149s(-SO2-)（6）15991504苯骨架伸缩，1097苯中=CH面内变角八个氢中已有2个NH2，用去4个氢，只有4个氢在苯环上，(7)839828对位取代苯特征（苯中=CH面外变角）（8）如光谱图下面结构式,满足rdb4。,7.已知IR图(图7)及熔点29，推导结构式,(1)3020苯(=CH)，1605,1511苯环骨架伸缩(2)817对位取代苯特征（=CH面外变角）(3)1380，1450，又有2920，为甲基无CH2,因为无785-720CH2Rocking(4)无(C=C)和(C=O)（它们均超过1600）(5)在1530和1345附近无峰，无-NO2,（6）2220不是（N=C=S，-C=C=C-，-N=C=N-，N3-),因为它们的均低于2220，也不是(CC)(较弱)因此只可能:-CN或-N=C=O（7）-CN（2260-2210）和-N=C=O（2275-2250）而且与芳香环共轭时-CN与苯共轭降低波数，而-N=C=O不受影响，现为2220,故此为-CN基团（8）如光谱图下面结构式,8.无色似水液体，有臭味，元素分析表明由C6H7NS元素组成，已知IR谱图（图8），请推导该化合物结构式,（1）rdb4（2）3600-3400可能为NH2和OH，无O，故只能NH2的as和s（3）3100芳香环(=CH),（4）1605苯环骨架伸缩，与(NH2)重，故宽峰1500,1450苯环骨架伸缩（5）2550,（SH）有-SH（6）剩下4个H，只能双取代苯（7）750邻位取代苯中=CH面外变角；NH2面外弯曲，故宽峰（8）2800-3000无峰,无1460和1380，故无CH2及CH3等。（9）如光谱图下面结构式,9.请根据所给质谱(图9A,)及红外光谱图(图9B,），推导结构式,(1)从质谱图中分子离子峰的高分辨质谱数据98.19050.001，由计算机检索或查Lederberg表得C7H14rdb=1不可能有苯环,图9A,9B,（2）(CH)3000，故无(C=C)，为满足rdb=1，只能是环烷烃（3）有1380，故有-CH3（4）基峰（MS）69，可能是环戊烷基，分子C7H14分子量为9898-69=29它可能是-C2H5(乙基)环戊烷基(69)乙基(29)乙基环戊烷（5）如图9A上结构式,10.请根据所给质谱图(10C,下页)及红外光谱(图10D,次下页)推导结构式,（1）M/Z=120，低分辨质谱数据得C9H12rdb=4（2）质谱峰39，51，65，77典型苯环类，不饱和度用完。,10C,图10D,（3）3100-3000苯环中=CH伸缩(=CH),1600，1500，1450苯环骨架伸缩;760，700单取代苯特征合频及倍频区2000-1600为单取代苯特征(C9H12用去6个C5个H)（4）剩下3个C，7个H,两种可能-CH2CH2CH3(A),-(CH3)C(CH3)-H(B)（5）由于1380分裂为两个峰，应为B（6）如图10C上结构式,11.某化合物经纯化后有下列MS(图11A)IR光谱(图11B)1HNMR(图11c)和13CNMR(图11D)，请推导它的结构式,(1)M/Z=112.00889分子离子峰高分辨质谱数据,由计算机检索C7H12O不饱和度rdb=2(2)rdb=2，故无苯，IR亦证明无3100-3000(3)IR强1715峰,(C=O),已用去1个不饱和度(4)无1675-1645,无C=C(且3000以上无峰),只能环烷烃,图11A,图11B,图11C,图11D,(5)IR中有1460,1380，有-CH3(6)1HNMR分两组，面积比3:1（9:3），12个H分成两组，其中三个应该来自-CH3(7)13CNMR共7个峰，有7个C不等价(8)a.1HNMR甲基为双重峰,(CH3)C(H)-b.13CNMR中只有一个峰为4重峰q(4),故只有一个-CH3,3个H对C偶合(n+1)=3+1=4.c.到此C7H12O已用去3个C，1个O，4个H和2个(rdb)不饱和度，还剩4个C，8个H.(9)13CNMR中有4个峰为3重峰t(3),可知有4个-CH2-，2个H对C偶合(n+1)=2+1=3.到此得到:-C=O,(CH3)C(H)-,4个-CH2-和一个环.,(10)将上述4个结果拼装起来有如下A,B,C三种可能.(C)不可能,因(C)只可有5种不同13CNMR峰，而图11D中有7种13C峰，剩下（A）和（B）选谁呢？,（10）用经验公式计算（A）和（B）数据，（B）更符合实验值，此化合物应为（B）表1：2-和3-甲基环己酮13C的化学位移估算值(注：表1图中1-7为碳原子编号),12某化合物没有分子离子峰，元素分析分子式为C5H11NO4请根据它的IR(图12A),UV(图12B)1HNMR(图12C)13CNMR(图12D)推导可能的结构式,（1）因为无分子离子峰，元素分析得C5H11NO4，（2）rdb=1，没有苯环和双键.（3）IR无C=O；有OH3400，1060（一级醇）（4）1545NO2-（5）UV光谱支持有NO2-，脂肪族硝基化合物一般无分子离子峰（MS）,图12A,图12B,图12C4组氢谱积分面积为4:2:2:3,图12D,(6)含有OH基的脂肪族硝基化合物由红外图(3400及3000-2800有峰)和UV光谱表明此化合物为含有OH基的脂肪族硝基化合物,11个H可能来自CH2,CH3和OH.(7)化合物中的H分4个组a1HNMR峰积分面积比为4:2:2:3,与分子式中11个H相符,b由1HNMR图和峰积分面积比4:2:2:3可知,11个H分4组:4个H,2个H,2个H和3个H(8)2个-CH2-OHa重水交换后,有一组2个H的峰积分面积变得很小,这一组的2个H一定来自2个OH,因为OH中的H易被交换，称活泼H.,b13CNMR最强峰显示有2个等价的3(t)重峰，它也表明有2个C等价的-CH2-,(t=21).c2个C等价的-CH2-的1HNMR有8重峰，重水交换掉OH上的H后，变为4重峰，它表明2个OH分别与2个-CH2直接相连，有2个-CH2-OH.dIR中的1060谱带是一级醇的碳氧伸缩振动(C-O)，一个-CH2上只1个OH.e4个H在没有偶合的情况下仍有4个峰，说明4个H不等价，也表明-(H)C(H)-中C两侧的H不等价，故-CH2-为AB体系,-CH2-OH中OH的H对-CH2-偶合出H的4重峰，2个-CH2OH偶合出8重(1HNMR峰)，重水交换后回到4重