羰基化合物的红外光谱

羰基化合物的红外光谱

2023/11/72酸酐酰卤酯醛酮羧酸酰胺XOR’HR’OHNH21810，1760176017351725171517101690CarbonylCompounds

吸收波数降低2023/11/73

样品的物态、邻近功能团的电子效应和空间效应、共轭、是否形成氢键以及环等环境的影响。酮羰基的正常吸收带在1715cm-1。1685cm-11715cm-11715cm-11774cm-12023/11/741870~1820（s）1800~1750（vs）1310～1210952～909（s，b）

（双带）1800（s）1750（vs）1805～1780（s）1785~1755（vs）Carboxylicacidanhydrides

Lineranhydrides

C－O－C

as

s

1810（vs）1760（s）1170～1050（s）Cycloanhydrides

丁酸酐的红外光谱图

C＝O：1839，1750cm-1（双峰）；

C－O－C：1050cm-1

（b）2960，2926，2850；IV.1450，1380；V.7602023/11/761,8-萘二甲酸酐的红外光谱图(p98)

C＝O：1772，1743（双带）；1308，1019(环酸酐，双带)；1600,1584,1510,1450；IV.=C-H:781p98，图2.112nC－O－C2023/11/77Acidhalides

C＝O：1815~1770

C＝O（与其它基团共轭）：1780~1750（s）苯甲酰氯的红外光谱图875的倍频与nC＝O发生费米共振，羰基的吸收有裂分，双峰相距40cm-1nC－X：875cm-1p44，图2.321774丁酰氯的红外光谱图

C＝O：1800；2960，2926，2850；III.1450，1400；C4H7ClO2023/11/79Esters

IC＝O：1735iC=O与R共轭，吸收右移；ii单键氧的孤电子与R’共轭，吸收左移；iii环的张力使内酯C＝O的吸收左移；各种硫醇酯（RCOSR’）：1675IIC－O－C

（双带）：1180（vs），1125（vs）IIIOvertone：3470（vw）乙酸甲酯的红外光谱图

C＝O：1735cm-1；

C－O－C：1240（vs），1060cm-1

（双峰）2960，2850；IV.1450，1380nC＝O的倍频：3450cm-1C3H6O22023/11/711Lactone

－：1750～1735

－：1780～1754

－：1885～1820

，

－不饱和内酯，吸收右移

－：1720

－：1750双键与－O－连接的内酯，吸收左移

－：1760

－：18002023/11/712C5H8O22961，2900，2882，1747，1461，1236，10842023/11/713Aldehydes

IC=O正常伸缩振动吸收发生在1725cm-1附近。共轭使吸收峰向右移。IICHO中C-H伸缩振动与C-H面内弯曲倍频振动发生Fermi共振，在2750cm-1和2850cm-1的有两个弱峰。注意，烷基中的C-H伸缩峰通常不会在光谱中延伸至这样右的位置。2850cm-1峰通常以饱和烃νC-H的肩峰出现，而2750cm-1峰在光谱上不与其它νC-H峰重叠，若同时存在νC=0峰，几乎可以肯定醛基存在。νC－H

νC＝O

δC－H

2820，2720（m）1725（s）900～700（m）丁醛的红外光谱图

＝C－H：2820，2720cm-1（双峰）；

C＝O：1723cm-1；2960，2850；IV.1450，1380V.3440cm-1（羰基伸缩振动的倍频）V.羰基的倍频：3440cm-1C4H8O2023/11/715醛基与不饱和基团共轭使醛基吸收下降双键与醛基共轭使醛羰基的吸收向低波数区移动己醛己－2－烯醛p89，图2.942023/11/716KetonesνC＝Oνovertone烷酮17151250～10253500～3350芳酮1700～16801325～12153400～3360

酮类羰基的伸缩振动频率比醛类的低，这是由于烃基比氢的供电子效应大，使C=O的极性增大，即单键性增大，力常数变小，振动频率降低。

C=O正常伸缩峰出现在1715

cm-1

附近。共轭使吸收峰向右移动。在3500～3350cm-1有时出现小的νC=0倍频峰。

丁酮的红外光谱图

C＝O：1720cm-1；

C－C－C：1174cm-1；2960，2850；IV.1450，1380；V.775VI.3400cm-1（羰基伸缩振动的倍频）羰基的倍频吸收3400cm-1C4H10O2023/11/718共轭体系大，吸收右移（向低波数移动）1715171516951685168016651640181517801745171517151705环的张力减小，吸收右移

（向低波数移动）

2023/11/719p91，图2.99环己酮、环戊酮和环丁酮的红外光谱图1720174017702023/11/720Carboxylicacids①

O－H伸缩振动通常在3400～2400cm-1区间产生很宽的特征吸收峰（形成氢键所致），常与νC－H吸收峰重叠。②

C＝O伸缩振动通常在1730～1700cm-1区间产生比醛类或酮类更宽、更强的吸收峰。共轭使吸收峰向低波数位移。③

C－O伸缩振动在1320～1210cm-1内产生中等强度的峰。2023/11/721④O－H形成氢键的面外弯曲振动在930cm-1附近出现一谱带,强度变化很大,可作为羧基存在与否的旁证。⑤δCH2oop

：10碳以上的直链羧酸，在1350～1180cm-1内出现一组距离相等的谱带。谱带随CH2的数目增加而增加，称为吸收带递增。n＝偶数，带数＝1/2n；n＝奇数，带数＝(n＋1)/2n。若链上有双键，不符合上述规则。软脂酸的红外光谱图

O－H：~3000cm-1（b）；

C＝O：1695cm-1；III.dO－H（oop）：935cm-1；III.

dCH2（oop）：1350~1180cm-1IV.2960，2850；V.1450；VI.7151350~1180cm-1区出现间距相等的一组谱带C16H32O22023/11/723羧酸强缔合性使nO-H吸收带很宽羧基在固态、液态和浓溶液中很容易形成分子间氢键，使O－H伸缩振动吸收带很宽，当分子中饱和C－H伸缩振动不强时，往往被掩盖。3200～2500320035202023/11/724羧酸盐羧基主要以阴离子形式COO－存在，形成2个C－O，不完全是C＝O双键的性质，以C为中心发生振动耦合，所以观察不到C＝O的典型的伸缩振动，即在1650～1800没有吸收，振动耦合在1580

和1360

产生两个吸收带。νas：1580νs：1360δs：645δr：465δt：615苯乙酸钠的红外光谱图

asO＝C＝O：1580cm-1；

sO＝C＝O：

1390cm-1；

C8H7NaO22023/11/726羧酸盐性质的应用A：羧酸盐加入硫酸生成对应的羧酸，利用这一性质，从IR可判断化合物是羧酸还是羧酸盐。B：也可以反过来，先测羧酸的IR，再加入叔胺，除1580

和1360

的吸收外，在2700～2200

还有“铵带”。2023/11/727胺类（amines）N－H伸缩振动发生在3500－3300cm-1区间。伯胺产生两个峰。仲胺只有一个峰，脂肪仲胺峰的强度弱，难以确认；芳香仲胺峰较强。叔胺不可能有N-H伸缩峰。N－H伸缩谱带比相应的O-H伸缩谱带弱而尖。N-H面内弯曲振动（剪式）在1650－1515cm-1区间。伯胺在1650－1580cm-1区间有中到强的宽峰；脂肪仲胺的峰很弱，通常观察不到；芳仲胺在1600cm-1附近有强吸收峰，但常与芳环骨架吸收峰重叠。N-H面外弯曲吸收峰有时在800cm-1

附近。p99，图2.892023/11/7284.C-N伸缩振动发生在1350－1000cm-1区间。脂肪胺在1250－1000cm-1有吸收峰；芳香胺在1350－1250cm-1有吸收峰。在芳香胺中，C-N吸收发生在较高频率，这是由于共轭增大了环碳与氮原子间的双键性。5.NH上的CH3或CH2受N的影响，nC－H出现在2800cm-1，是中等强度的尖锐吸收带。2023/11/729丙胺的红外光谱图I.nN-H：3370，3290(双带)；II.dN－H（ip）：1600；III.dN－H（oop）：800（宽带）IV.nC-N：

1065IIIIIIAmides酰胺基团是由一个羰基和一个氨基组成的，具有羰基和氨基的各种振动吸收峰。①N－H伸缩振动峰位于3500～3100cm-1。伯酰胺在该区间有两个吸收，仲酰胺有一个吸收。②

C＝O伸缩振动峰约在1690～1640cm-1区间内，称为酰胺I带。1

(1690)>2

(1680)>3

(1670)，缔合时通常都在1650。③

N－H面内弯曲振动在1650～1510cm-1内，称为酰胺II带。2023/11/731

由于酰胺的C－N双键具有部分双键性质，仲酰胺有时自由旋转受阻，有两种异构体。稀溶液中，仲酰胺在3500～3060cm-1区间有多重吸收带，这是由于在这两种状态中酰胺以二聚体或多聚体形式存在，这两种形式又具有不同的几何异构体（cis和trans）：transciscis－cis缔合nN－H：3180trans－trans缔合,nN－H：32802023/11/732

（δN-H）：伯酰胺弯曲振动吸收峰出现在1640～1600cm-1区间，缔合时在1640，与羰基吸收重叠。所以，伯酰胺在此区域是单峰；仲酰胺出现在1570～1510cm-1之间，可与羰基吸收分开，所以，是双峰。据此也可判断伯酰胺和仲酰胺。（νC-N）：只限伯酰胺，伸缩振动吸收峰出现在1420～1400cm-1区间。（dC-N（oop））：伯酰胺在850～750；仲酰胺在750～650。都是中等强度的吸收。丙酰胺的红外光谱图nN－H：3360，3200cm-1(双峰)～伯酰胺；n＝C－H：2960，2850；nC＝O和dN－H

(ip)

：1635；

nC－N：1430（仅限伯酰胺）N－甲基丙酰胺的红外光谱图nC＝O和dN－H的组频：3100nN－H：3300cm-1（单峰）～仲酰胺；n＝C－H：2960，2830；nC＝O：1645（I带）；

dN－H

(ip)

：1545（II带）C4H9NO2023/11/735环内酰胺（cycliclactams）1660cm-1

1705cm-1

1745cm-1环的张力增加

2023/11/736(a)2-甲基丁醇、(b)二氯乙酸和(c)3-氯丙胺盐酸盐的高波数区(a)2-乙基丁胺、(b)N-甲基丁胺和(c)丁酰胺的低波数区伯胺仲胺酰胺nX-H依次向低波数移动dN-H依次向低波数移动醇羧酸胺盐p109，图2.130p109，图2.1312023/11/737硝基1590～1530cm-11390～1350cm-11530～1510cm-11350～1330cm-1亚硝基1600～1500cm-1硝酸酯1650～1620cm-11285～1270cm-1亚硝酸酯1680～1610（双带）nO-N：815～710硝基化合物（nitrocompounds）脂肪族芳香族2023/11/738C7H7NO23070，2960，2870，1600，1580，1520，1450，1345，735邻二取代2023/11/739红外谱图解析顺序解析红外谱图时，先观察官能团区，找出该化合物可能存在的官能团，然后再查看指纹区。如果是芳香族化合物，应找出苯环取代的位置。由指纹区的吸收峰与已知化合物红外谱或标准红外谱图对比，可判断未知化合物与已知物结构是否相同。下面举例说明红外谱的解析步骤。总结：1.C=O是否存在？在1820~1660cm-1有强吸收，说明有C=O存在。2.如果C=O存在，可能为下列化合物之一：

(1)羧酸：O－H是否也存在？3400~2400附近有宽吸收（通常与C－H吸收带重叠）；

(2)酰胺：N－H是否也存在？3500附近有中等强度的单峰或双峰；

(3)酯类：C－O是否也存在？1300~1000有强吸收；

(4)酸酐：1810和1760附近有两个强吸收；(5)醛类：C－H是否存在？在2850和2750附近有两个弱吸收带；

(6)酮类上述5种排除。

3.如果C=O不存在，可能为下列化合物之一：

(1)醇及酚：检查O－H是否存在，3600－3300附近有宽吸收，1300－1000附近有C－O伸缩振动；

(2)胺类：检查N－H是否存在，3500－3100附近有1个或2个中等强度的吸收；

(3)醚类：没有O－H时，检查1300－1000是否有C－O吸收带。2023/11/7424.双键和芳烃

(1)C＝C：在1650附近有弱吸收；

(2)1650－1450有中等至强吸收，有芳环存在；

(3)3000－3100有＝C－H的伸缩振动；

5.叁键

(1)C≡N在2250附近有中等强度的窄吸收；

(2)C≡C在2150附近有弱且窄的吸收，且在3300有伸缩振动。2023/11/7436.硝基：1600－1500和1390－1300有两个强吸收。7.砜：1390~1290和1190~1120之间有两个强吸收。亚砜在1060~1020之间有一个强吸收。8.烷烃：上述功能团一个都没有找到时，应有烷烃的吸收，主要在3000右侧及1450和1380附近有吸收。2023/11/744C7H8O3010,3030:n=C-H;2960,2926:n-C-H;2830:n-OCH3;1600,1580,1500,1450:nC=C;1250:nasC-O;1040:nsC-O;755,690:d=C-H(单取代)2023/11/745C3H9N3371,3286:nN-H;2960,2926:dC-H1610:nN-H(s);1450:dCH2;1380:dCH3;908,825:dN-H例1：未知物分子式为C11H12O2，其红外谱数据如下，试推其结构。

3450（w），3070，3030，2960，2850，1735，1650（w），1600，1580，1490，1450，1350（s），1225，1020，960，745，6852023/11/747解：由其分子式计算该化合物不饱和度:U=C+1－0.5（X－N）

11＋1－0.5（12－0）＝6即该化合物具有六个双键或环。2023/11/748解析：在1735cm-1有中等宽度的强吸收带，表明可能有C=O存在。1225、1020cm-1的强带和3450cm-1

的弱带，说明此化合物可能是酯类化合物（RCOOR’），并且可能为乙酸酯（1240，1100～1000）。1600、1580、1490、1450cm-1

有吸收，并且在3100～3000cm-1

区域也可以观察到吸收带，可能存在苯环。因为出现1600，1580cm-1

带，表示有不饱和基团和芳环共轭。1650cm-1

带为C＝C振动吸收，这个烯键可能就是与芳环共轭的基团，所以分子中应存在C6H5CH＝C<结构单元。745、685cm-1两个带表明苯环是一元取代。960cm-1强带是反式二取代乙烯的特征带。2023/11/7491225cm-1有较强的吸收，可能分子中存在CH3CO－，这也进一步证明是乙酸酯类。如果从分子式中减去上述两个结构单元（即C6H5CH＝CH－、CH3CO－），尚余CH2O，该化合物的结构可能为：ABCED2023/11/750归属～3070，3030cm-1

：Csp2－H伸缩振动；1735cm-1

：酯C＝O的伸缩振动；1650cm-1

：C＝C的伸缩振动；1600、1580、1490cm-1

：苯环的骨架振动；1225、1020cm-1

：醋酸酯基中C－O－C伸缩振动；960cm-1

：反式烯键＝C－H面外弯曲振动；745、685cm-1

：芳环＝C－H及芳环骨架面外弯曲振动。结构应为：A2023/11/751C3H7NO3363,3193:nN-H;2960,2926,2870:nC-H;1658:nC=O;1450:dCH2;1400:nC-N;1380:dCH3;650:dN-H2023/11/752C3H7NO3301:nN-H;2960:nC-H;1658:nC=O;1558:dN-H；1400:nC-N;1450:dCH2;1380:dCH3;2023/11/753

氨基酸

以两性离子（zwitterions）存在，吸收是羧酸盐和伯胺盐的复合。有N-H伸缩振动峰，在3100～2600cm-1处，峰形强而宽。通常在2222～2000cm-1还有一显著的吸收（泛频峰）。

RNH+3的弯曲振动峰，不对称的在1660～1610cm-1区间，对称的在1550～1485cm-1。-COO-的伸缩振动峰，不对称的在1610～1580cm-1，对称的在1450～1300cm-1。甘氨酸的红外光谱图nNH3+：3100～2000（中心在3000）；

包括n