红外光谱分析

1、II 红外光谱（IR）,一.概述,波长（m） 波数（cm-1） 近红外区： 0.75 2.5 13330 4000 中红外区： 2.5 15.4 4000 650 远红外区： 15.4 830 650 12,绝大多数有机化合物红外吸收波数范围：4000 665cm-1,红外谱图中, 横坐标:吸收波长()或波数(). 吸收峰位置。 纵坐标:透过率(T%)或吸光度(A). 吸收峰强度。,二. 基本原理,用一定频率的红外光照射分子, 分子发生振动能级的跃迁。 分子的振动分为：伸缩振动（）、弯曲振动（）。,= 2C,双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。,cm-1,力常数/g.s-2,12

2、18105 812105 46105,力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、键长有关。,键能大，键长短，K值大，振动吸收频率移向高波数； 键能小，键长长，K值小，振动吸收频率移向低波数。,三. 不同官能团的特征吸收频区,官能团区分为：X-H区、三键区和双键区。,四. 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。,1. 电子效应,1）诱导效应,卤原子吸电子诱导效应, 使羰基双键性增强, C=O的力常数 变大, 吸收向高波数移动。,2）共轭效应,键长平均化。双键键长增长，力常数减小。吸收频率移向 低波数。,试比较下列两组化合物中哪一个羰基的振动波数相对较高？,试

3、判断丁烯酮中碳氧、碳碳双键与1-丁烯、2-丁酮中双键的 红外吸收频率的高低。,1720 1685 1623 1647,2. 氢键的影响,使基团化学键的力常数减小, 伸缩振动波数降低、峰形变宽。,醇羟基： 游离态 二聚体 多聚体 36003640cm-1 35003600cm-1 32003400cm-1,(a) 1.4% (b) 3.4% (c) 7.1% (d) 14.3%,正丁醇羟基的伸缩振动吸收位置（氯苯中）,羧酸及胺类等化合物, 分子间形成氢键后, 其相应吸收频率 均移向低波数. 当羰基是氢键受体时, 其羰基特征吸收频率 向低频移动 4060cm-1,3. 环的张力,一般而言, 环的张

4、力增大时, 环上有关官能团的吸收频率 逐渐升高。,环内双键的C=C伸缩振动吸收频率随环的减小而降低。,4. 成键碳原子的杂化状态,5. 振动的偶合,分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时, 它们 之间发生强相互作用, 结果产生两个吸收峰, 一个向高频移 动, 一个向低频移动。,五. 红外吸收峰的强度,红外吸收强度取决于跃迁的几率：,跃迁几率 ab,ab 跃迁偶极矩,红外电磁波的电场矢量,强度决定于振动时偶极矩变化大小。偶极矩变化愈大， 吸收强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈小；没有 偶极矩变化, 则不产生红外吸收。,例：VC=O 吸收强度大于 VC=C 。 对称烯、炔等无吸收峰 或吸收

5、峰很弱。,吸收强度的表示： vs (200)、s(=75200)、 m(= 2575)、w(= 525)、vw(5)。,六. 各类有机化合物的特征基团频率,1. 烷烃,C-H 29002850cm-1 (S) C-H 1470cm-1 、1380cm-1,2. 烯烃,C=C 16801600cm-1 (m-w) =CH 31003010cm-1 =CH 1000800cm-1,C=C 吸收峰的强度受分子对称性影响,3. 炔烃,VCC 2250cm-1 VC-H 3340-3300cm-1 C-H 680-610cm-1,CH3 1380cm-1 （孤立甲基）,4. 芳烃,C=C 1660145

6、0cm-1 （芳环碳碳骨架伸缩振动） 24个中强峰：1500(强)、1600(中) =CH 31103010cm-1,=CH 900690cm-1 “定位峰” 倍频区 20001650cm-1,5. 醇、酚类化合物,V-OH 36503600cm-1 (游离) 尖峰 V-OH 35503200cm-1 (缔合) 宽峰,VC-O 12601000cm-1,6. 含羰基化合物,1) 酮,脂肪酮 VC=O 1715cm-1 芳香酮 VC=O 1695cm-1,不饱和酮 VC=O 1675cm-1,2) 醛,VC=O 1725cm-1 VC-H 2720cm-1 （鉴别-CHO）,3) 酯,VC=O

7、1740cm-1 VC-O-C 13001150（鉴定酯）,4) 羧酸,VC=O 17701750cm-1（单体） ， 1710cm-1 （二聚体）,VO-H 30002500 （二聚体）,O-H 1400 ， 920cm-1,5) 酸酐,VC=O 18601800cm-1 ， 18001750cm-1,VC-O-C 11701050 (开链酸酐) , 13101210cm-1 (环状酸酐),6) 酰胺,VN-H 35003035 VC=O 16901620cm-1 N-H 16201590(伯) 15501510(仲),7) 酰卤,脂肪族酰卤 VC=O 1800cm-1,芳香族酰卤 VC=O

8、 17851765cm-1,7. 醚类,VC-O-C 12751020cm-1,8. 胺类,一级胺 VN-H 34903400 N-H 16501590， 900650,二级胺 VN-H 35003300 N-H 750700,三级胺 无VN-H 吸收峰 无N-H 吸收峰,应用 IR、1HNMR 谱中的哪一种可快速有效鉴别下列化 合物？,讨论,1380cm-1 烷 CH3,七. 红外谱图解析,1. 根据给出的分子式 IR NMR数据, 推测化合物的结构式。,分子式：C3H8O ； IR：36003200cm-1(宽) NMR H/ppm : 1.1(d,6H)，3.8(m,1H)，4.4(s,

9、1H),2. 根据给出的分子式及IR NMR主要数据, 推测化合物的结构。,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. 一化合物分子式为 C9H10O, 其 IR 及 1H NMR谱如下图。 写出化合物的结构式, 并指出1H NMR谱中各峰及IR谱中 主要峰的归属。,C9H10O,1H NMR : /ppm 7.1,( s, 5H ),3.5,( s, 2H ),2.0,( s, 3H ),IR:,3050cm-1 苯 =C-H,2900cm-1 烷 C-H,1700cm-1 C=O,1600, 1500cm-1 苯 C=C,思考题：,(1) 根据下面所给的分子式、IR、NMR主要数据, 推测相应 化合物的结构。,C9H10O2 ；IR/cm-1: 3010，3000，1670，1598，1500，1258，