有机波谱解析 红外ppt课件

第三章红外光谱，3.1基本原理，3.1.1波长及波数电磁波的波长()，频率(V)和能量(E)之间的关系：1，3.1.2近红外，中红外和远红外，波段名称波长波数(cm-1)近红外0.75-2.513300-4000中红外2.5-254000-400远红外25-1000400-10，2，红外光谱是研究的光谱图谱图是以波长或波数为横坐标，透射率为纵坐标形成的。透射率由以下公式表示：1:表示透射光的强度；I0:表示入射光的强度。3.1.3红外光谱表示法，3、横坐标：波数()400 4000cm-1；指示吸收峰的位置。纵坐标：透射比(T%)，表示吸收强度。T表示吸收较好，因此曲线波谷表示吸收带较好。分子振动和红外光谱1。分子振动模式(1)伸缩振动：5，(2)弯曲振动：值得注意的是，不是所有的振动都能引起红外吸收，只有当偶极矩()变化时，才能实现红外吸收。H2、O2和N2的电荷分布均匀，振动不会引起红外吸收。其CC-h，r-c c-r，其CC(三键)振动不会引起红外吸收。6，2。振动方程(胡克定律)，其中：k-化学键的力常数，单位n.cm-1，-折合质量，单位g，力常数k:与键长和键能有关：键能(大)，键长；(简称)，k。只要两个振动原子中的一个具有、和v的质量，红外吸收信号就会出现在高波数区。一些常见化学键的力常数如下表所示：8、分子振动的频率通常用(波数)表示，由此可见(v)k，(v)与成反比。吸收峰的峰位：化学键的力常数k越大，原子的折合质量越小，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区(短波长区)；相反，它出现在低波数区(高波数区)。9.结论：2。红外吸收光谱只能由引起分子偶极矩变化的振动产生。红外辐射光的频率相当于分子振动的频率，以满足分子振动能级跃迁所需的能量并产生吸收光谱。产生红外光谱的必要条件是：10，3.2各种有机化合物的红外特征吸收，3.2.1。第一峰值区(4000-2500 cm-1)，x-h伸缩吸振范围。x代表o、n、c、s，对应于醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃和饱和烃的o-h、n-h、c-h伸缩振动。1。邻羟基醇和苯酚：游离态-3640 3610 cm-1，锐峰。缔合-近3300 cm-1，宽而钝的峰形，11，羧酸：3300-2500 cm-1，中心：约3000cm-1，光谱带宽，2。n-h胺：游离35003300cm-1-1，缔合吸收位置减少约100cm-1伯胺：3500，3400cm-1，(吸收强度弱于羟基)仲胺：3400cm-1(吸收峰比羟基更尖锐)叔胺：非吸收酰胺：伯酰胺：3350，双峰仲酰胺出现在3150cm-1附近，带出现在3200cm-1附近不饱和碳(三键、双键和苯环) 3000 cm-1饱和碳(三元环除外) c=c=c ch-1340 cm-1(无特征)，21，烯烃：面内：1420-1300 cm-1，面外：1000-670 cm-1，易于识别芳香环：平面范围：1250-950厘米-1，应用价值小平面外范围：910-650厘米-1，可判断取代基的相对位置，22，苯910-670厘米-1-1取代770-730厘米-1-1，710-690厘米-1二取代相邻：770-735厘米-1对：860-800C-O伸缩振动1300-1000 cm-1，23，酒精，苯酚1250-1000 cm-1，强吸收带苯酚： 1200 cm-1伯醇：1050cm-1仲醇：1100cm-1叔醇：1150cm-1，醚：c-o-c伸缩振动位于1250-1050 cm-1，确定了醚存在的唯一带，24，酯：c-o-c3.其他键的振动NO2:对称伸缩振动位于1400-1300厘米-1脂肪族：1380-1340厘米-1芳香族：1360-1284厘米-1，25，COOH，COO-:约1420厘米-1，1300-1200厘米-1，两个强吸收带NH2:面内带：1650-1500厘米-1面外带：900-650厘米-1在总结了大量红外光谱数据后，发现了具有相同类型化学键或官能团的不同化合物。它的红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内。我们称这种吸收峰为该基团的特征吸收峰(也称官能团吸收峰)，它能代表某一基团并具有较高的强度。27，3.3.1红外光谱的八个峰区域，28，4000-1500cm-1区域也称为官能团区域。该区域的吸收峰相对稀疏，易于识别。1500-400厘米-1区域也称为指纹区域。该区域主要由单键组成，如碳-碳、碳-氮、碳-氧和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集，难以识别。、29、3.3.2重要官能团的红外特征吸收、振动、吸收峰、化合物、C-H拉伸(或拉伸)、C-H弯曲、烷烃、2960-2850 cm-1、-CH2-、1460 cm-1-CH3、1380 cm-1异丙基、两个等强度峰叔丁基、两个不等强度峰、30、振动、吸收峰、化合物、C-H拉伸(或拉伸)、C=C、cc、C=C-C=C苯环(拉伸或拉伸与烯烃相同，向低波数移动，变宽，与烯烃相同，910-905强，995-985强，895-885强，730-650弱和宽，980-965强，840-790强，无，强，31，吸收峰，化合物，振动，碳-氢拉伸(或拉伸)，碳=碳，立方厘米，碳=碳-碳=碳苯环，碳-氢弯曲分析，炔烃，3310-3330 相同的芳烃，相同的芳烃，1580弱，1500强，1450弱-no，单取代的770-730，710-690强，二取代的，芳烃，32，类别，拉伸，描述，R-X，C-FC-ClC-BrC-I，In 1350-1100强750-700中等和700-500中等和610-685中等，游离3650-3650 酰卤、酰胺、腈、气相为3550，液固缔合为3000-2500(宽峰)，碳=0，碳=0，碳=0，碳=0，酯，1800，1860-18001800-1750，1735，NH2，1690-1650，3520，3380(自由)缔合减少100，cn，2260-2210 它也会因测定条件和样品的物理状态而改变。因此，同一组的特征吸收将在一定范围内波动。35，1。结合轨道的类型，例如：2。感应效应：由于相邻原子或基团的感应效应的影响，基团中的电荷分布将改变，从而改变键的力常数并改变振动频率，例如：36、3。共轭效应由于相邻原子或基团的共轭效应，原始基团中双键的性质减弱，力常数降低，吸收频率降低。例如，4。键张力的影响，主要是环化合物的不同环尺寸，影响键的力常数，导致环中或环上基团的振动频率改变。不同系统的具体变化也不同。37.例如，*环丙烷的碳氢膨胀频率为3030厘米-1，而烷烃的碳氢膨胀频率低于3000厘米-1。5。氢键的影响氢键形成后，基团的膨胀和收缩频率会降低。例如，乙醇的自由羟基的拉伸振动频率为3640cm-1，而其缔合物的振动频率为3350cm-1。氢键的形成也扩大了拉伸振动的范围。振动耦合如果分子中的两个基团靠近在一起，并且振动频率相似，则可能发生振动耦合，导致光谱带被分成两个带，一个带在原始带的高频侧，一个带在低频侧。例如，乙酸酐的两个羰基被一个氧原子分开，并且它们是偶联的。羰基的频率分为1818和1750厘米-1。(如果不耦合，预计羰基振动将发生在大约1760厘米-1处)。弯曲振动也可以耦合。7.物质状态变化的影响在同一物质的气态特征频率中通常较高，在液态和固态中较低。例如，丙酮vC=O(气体)=1738厘米-1，vC=O(液体)=1715厘米-1。溶剂也会影响吸收频率。实验配方由元素分析确定。3。当条件允许时，质谱可以用来确定相对分子量和分子式。光谱图的分析示例5。根据识别已知化合物的程序分析光谱图。(2)未知化合物的测定：1。准备工作：了解样品的来源、纯度、熔点和沸点；4.根据分子式计算不饱和度；42，1。烷烃：1.2853 2962厘米-1c-h伸缩振动；2.1460cm-1，1380 cm-1c-h (-CH3，CH2)面内弯曲振动3.723 cm-1c-h -(CH2) n-，n 4面摇摆振动；如果n 4，吸收峰将出现在734 743 cm-1。43，2。烯烃，1.303厘米-1=C-H伸缩振动；2.碳氢伸缩振动；3.1625厘米-1C=C=c伸缩振动；4.C-H (CH3，CH2)面内弯曲振动；44，45，两者的明显区别：1。碳=碳双键的拉伸振动吸收峰为顺式-1650 cm-1。trans-接近CH3和CH2的弯曲振动。2.=C-H平面弯曲振