第三章--红外光谱(IR).ppt

第三章红外光谱第一部分概述：近红外区波长(M)波数(cm-1): 0.752.5133304000中红外区：2.515.44000650远红外区：15.483065012，大多数有机化合物的红外吸收波数范围：4000665cm-1，红外光谱中，横坐标：吸收波长()或波数()。吸收峰的位置。纵坐标：透光率(T%)或吸光度(a)。吸收峰强度。2。基本原理是，用一定频率的红外光照射分子，分子振动能级跃迁。分子的振动可以分为：伸缩振动()，弯曲振动()。双原子分子振动、多原子分子振动、常用术语、基频峰、倍频峰、组合频率峰和热峰基频峰是分子在吸收光子并从一个能量基转换到相邻高能基后产生的吸收。倍频峰是分子吸收两倍于原始能量的光子后，两个以上能级跃迁产生的吸收峰，出现在基频峰波数的n倍处。弱吸收。和频峰是在两个以上基频峰的波数之和或之差处出现的吸收峰。这是一个弱峰。热峰源自一些低能态的吸收峰，在转变过程中低能态不是基态。双原子分子的红外吸收频率取决于减少的质量和键力常数。力常数/g.s-2，12 181058 121054 6105，力常数代表化学键的强度，其大小与键能和键长有关。键能量大，键长长，K值大，吸振频率向高波数移动；键能小，键长长，K值小，振动吸收频率移至低波数。3。不同官能团的特征吸收频率区。官能团分为X-H区、三键区和双键区。4.影响官能团吸收频率的因素，主要讨论分子结构变化时官能团红外吸收频率的变化。2。电子效应，1)诱导效应，卤原子电子吸收诱导效应，使羰基双键极性增强，C=O的力常数变大，吸收向高波数移动。1。质量效应，拉伸振动波数(cm-1)的X-H键，诱导效应，注意与以前谱图的差异：峰值在3000cm-1附近，2)共轭效应，羰基和双键共轭，C=O键长度增加，羰基的双键性质降低，吸收频率向低波数移动。(p)下列两种化合物中哪一种具有较高的振动波数？共轭效应：共轭效应显著降低了不饱和键的波数。3.氢键的影响降低了基团化学键的力常数，减少了伸缩振动的波数，扩大了峰值变形。醇羟基：游离二聚体聚合物3600 3640cm-13500 3600cm-13200 3400cm-1，羧酸和胺等化合物，分子间形成氢键后，相应的吸收频率移至低波数。当羰基(O)为氢键受体时，其羰基特征吸收频率在低频时移至4060cm-1，变化范围为40100200cm-1，4。环张力。一般来说，当环张力增加时，环上相关官能团的吸收频率逐渐增加。环中双键的伸缩振动吸收频率随着环的减小，即张力的增大而减小。当环的张力增加时，环上相关官能团的吸收频率逐渐增加。环中双键的伸缩振动吸收频率随着环的减小而减小。空间位阻的一般共轭降低了振动频率，6。交叉环共轭效应，7。键合碳原子的杂化状态(杂化轨道中的硫组分越高，其电负性越强)，8。振动耦合，当分子中的两个基团非常接近并且振动频率相同或相似时，它们之间发生强烈的相互作用，导致两个吸收峰，一个移动到高频，另一个移动到低频。偶极矩变化越大，吸收强度越大。偶极矩变化越小，吸收强度越小。没有偶极矩的变化，红外吸收不会发生。例如，VC=O的吸收强度大于vc=c的对称烯烃、炔烃等。没有吸收峰或弱吸收峰。吸收强度表达式：vs(200)，s(=75200)，m(=2575)，w(=525)，vw(1724cm-1，差62cm-1，邻苯二甲酸酐，强度1845cm-11760cm-1，差85cm-1.905cm-1，C-O-C拉伸，偶合不明显，4.5酰卤，卤原子直接相连脂肪族位于1800厘米-1附近。伸缩振动：脂肪族1000-910厘米-1，宽峰形，芳香族1250-1110厘米-1，通常分裂成几个峰。C-X弯曲振动：1310-1040 cm -1，金刚酰氯，4.6酰胺，N-H拉伸振动：3540-3125 cm -1，伯酰胺是强度相似的双峰，相距120 cm -1，仲酰胺是单峰，叔酰胺没有这样的峰。羰基拉伸振动峰值：1690-1620厘米-1(酰胺一峰)氮氢弯曲振动(碳氮拉伸振动):1650-1580厘米-1(酰胺二峰)碳氮拉伸振动(氮氢弯曲振动):1430-1050厘米-1(酰胺三峰)、吡嗪酰胺(抗结核药物)、5胺、亚胺和胺盐、2-戊胺、 1590厘米-1氢剪切振动，即氮氢对称弯曲振动； 1185厘米-1:碳氮伸缩振动，氮氢，碳氢，氮氢，碳氢，二己胺， 3310厘米-1:弱峰，氮氢伸缩振动； 1460cm-1: CH2剪状振动CH3反对称变形振动； 1110 cm-1: c-n伸缩振动； 715 cm-1: n-h非平面摇摆振动，骨架振动，三乙胺，6硝基化合物，对称伸缩振动，反对称伸缩振动(1390 1320 cm-1) (1615 1540 cm-1)，7有机金属化合物，三苯基砷的红外光谱3078cm-1:苯基C-H伸缩振动；1607厘米-1:苯基C=C伸缩振动；振动1488，1432厘米-1苯环骨架；734，694 cm-1:单取代苯、8种聚合物化合物的C-H弯曲振动，聚异戊二烯的红外光谱图1652cm-1: C=拉伸振动；1438cm-1:甲基反对称变形振动与亚甲基剪刀振动重叠；1369cm-1:甲基对称变形振动，红外光谱分析，红外光谱划分红外标准谱图和检索Satler红外光谱图谱是常用的光谱图谱，数据库，在线资源红外光谱分析步骤红外光谱分析实例，红外光谱划分，4000-2500cm-1:这是X-H单键拉伸振动区。这里的2500-2000cm-1:是三键和累积双键拉伸振动区域2000-1500cm-1:这里是双键拉伸振动区域1500-600cm-1:这个区域主要提供C-H弯曲振动信息，红外光谱分析步骤，首先观察光谱高频区域，确定可能的官能团，然后根据指纹区域确定结构。计算分子不饱和度，并根据不饱和度的结果推断分子中可能存在的官能团。当分析光谱时，只有10-20%的光谱峰能被精确地指定。当在某一区域有一些吸收峰时，不能断定分子中一定有一些官能团，其中n是分子中四价原子的数目，如碳、硅；a是分子中三价原子的数目，如p，n；b是分子中一价原子的数目，如h，f，Cl，Br，I。氧和硫的存在对不饱和度没有影响。化合物的分子式是C6H14。红外光谱如下。试着猜测化合物的结构。根据谱图，峰少而尖，谱图相对简单。这种化合物有可能具有对称结构。从分子式可以看出，该化合物是烃，不饱和度的计算：U=(62 2-14)/2=0表明该化合物是饱和烃。由于1380cm-1的吸收峰是一个单峰，表明不存在双生二甲基。775cm-1的峰表明亚甲基独立存在。因此，结构式应为：由于化合物的分子量相对较小，精细结构相对明显，当化合物的分子量相对较高时，由于吸收带重叠，红外吸收带相对较宽。解，谱峰分配，反对称，2。尝试推断化合物C4H5N的结构，答案，不饱和度计算：U=(42 2-5 1)/2=3。根据不饱和度分析，分子中可能有一个双键和一个三键。因为分子中含有氮，所以分子中可能有一个-氰基。从红外光谱看：2260cm-1，从光谱的高频区可以看到氰基的伸缩振动吸收；1647cm-1，乙烯基-c=c-伸缩振动吸收。可以推断，分子结构由1865，990，935 cm-1表示为末端乙烯基。1418cm-1:亚甲基的弯曲振动(1470cm-1，由于两侧的不饱和基团而移动到低波数)和末端乙烯基的弯曲振动(1400cm-1)。验证推测是正确的。3。尝试推断化合物C7H9N的结构，回答，计算不饱和度：U=(72 2-9 1)/2=4不饱和度为4，分子中可能有多个双键，或者可能含有苯环。3520和3430cm-1:两个中等强度吸收峰显示-NH2 (3500和3400cm-1)的反对称和对称伸缩振动吸收。1622，1588，1494，1471cm-1:苯环骨架振动(1600，1585，1500和1450cm-1)。证明苯环的存在。748厘米-1:苯环取代到邻位(770-735厘米-1)。1442和1380cm-1:甲基的弯曲振动(1460和1380cm-1)。1268厘米-1:伯芳基胺的碳氮伸缩振动(1340-1250厘米-1)。根据以上信息，我们知道该化合物是邻甲苯胺。4.尝试推测化合物C8H8O2的分子结构。回答，计算不饱和度U=(82 2-8)/2=5不饱和度大于4，分子中可能有苯环，因为它只含有8个碳，分子中应该含有一个苯环和一个双键。1610，1580，1520，1430 cm-1:苯环骨架振动(1600，1585，1500和1450cm-1)。证明苯环的存在。825cm-1:对取代苯(833-810cm-1)。1690厘米-1:醛-碳=0拉伸振动吸收(1735-1715厘米-1，由于与苯环共轭，向低波数方向移动)。2820和2730厘米-1:醛基团的C-H伸缩振动(2820和2720厘米-1)。1465和1395cm-1:甲基的弯曲振动(1460和1380cm-1)。1260和1030 cm-1: c-o-c反对称和对称伸缩振动(1275-1010cm-1)。从以上信息可以看出，该化合物的结构为：2。烯烃，c=c 1680 1600cm-1=ch 3100 3010cm-1=ch 1000 800cm-1，c=c的吸收峰强度受分子对称性影响，3。炔烃，VCc 2250cm-1vc-h 3340-3300cm-1c-h 680-610cm-1，4。芳烃，C=C 1660-1450cm-1=ch 3110-3010cm-1=ch 900-690cm-1，(芳环碳架伸缩振动)“定位峰”，5。醇类，酚类化合物，v-oh 3650-3600 cm-1(游离)峰，v-oh 3550-3200 cm-1(缔合)宽峰，VC-o 1260-100cm-1，6。羰基化合物，1)酮，脂肪酮VC=o-1715 cm-1芳族酮VC=o-1695 cm-1，不饱和酮VC=o-1675 cm-1，2)醛，VC=o-1725 cm-1VC-h2720 cm-1(识别-CHO)，3)酯，VC=o-1740 cm-1VC-o-c1300-1150，4)羧酸，Vc=o1770-1750cm-1醚类，VC-O-C12751020cm-1，8。胺类，伯胺VN-H3490 3400 N-H1650 1590，仲胺VN-H3500 3300 n-h750 700，叔胺无VN-h吸收峰无n-h吸收峰，。红外光谱分析，1。根据给定的分子式、红外光谱、核磁共振数据，推导出该化合物的结构式。分子式：C3H8O；红外：3600 3200厘米-1(宽)nmrh/ppm :1.1 (d，6h)，3.8(m，1H)，4.4(s，1H)，2。根据给定的分子式和主要的红外和核磁共振数据，估计了化合物的结构。分子式：c10h12o2，IR: 3010，2900，1735，1600，1500cm-1，NMR:1.3(t，3H)，2.4(q，2H)，5.1(s，2H)，7.3 (s，5h)，3.1化合物分子式：C9H10O，其红外和核磁共振谱如下。写下该化合物的结构式，并指出1HNMR光谱中每个峰的归属和红外光谱中的主峰。c9h10o，1hnmr :/ppm 7.1，(s，5h)，3.5，(s，2h)，2.0，(s，3h