常见有机化合物的红外光谱课件

1、第四章 红外吸收光谱分析法,4.3 常见有机化合物的红外谱图 Infrared spectrograph of organic compounds,Infrared absorption spectroscopy,IR,1,PPT学习交流,化合物(基团)的特征频率(实际上是指波数 值，习惯用表示)是红外光谱用以定性 的基础。,主要化合物(基团)的红外光谱,2,PPT学习交流,4.3.1 典型有机化合物的红外光谱,1. 饱和烃及其衍生物 烷烃（CH3，CH2，CH）振动形式(CH, CC) 红外光谱特征： (a) CH的伸缩振动,CH2 对称伸缩 2853cm-110 CH3 对称伸缩 2872

2、cm-110 CH2不对称伸缩 2926cm-110 CH3不对称伸缩 2962cm-110,区分饱和与不饱和 3000cm-1, 1198cm-1,以上是正构烷烃的特征频率，如果发生异构化，特征频率会有怎样变化？,3,PPT学习交流,H,C,C,H,3,C,H,3,CH3,CC骨架振动,弱,1:1,1155 cm-1,1170 cm-1,C,C,H,3,C,H,3,4:5 左弱右强,1195 cm-1,C,C,H,3,C,H,3,C,H,3,1:2,1250 cm-1,由于支链的引入，造成CH3的对称变形振动的频率和峰形发生变化 提供异构化的信息,1250 cm-1,4,PPT学习交流,-(

3、CH2)n-（n4）时 水平摇摆振动 720 cm-1 附近产生吸收峰 提供碳链长短的信息,变形振动1380 cm-1吸收峰裂分；强度相等；有异丙基存在。,5,PPT学习交流,(2) 醇（OH） 振动形式：OH，CO,光谱特征： (1) OH 伸缩振动 (3600 cm-1) (2) 碳氧伸缩振动 (1100 cm-1),支：-15 cm-1 不饱和：-30 cm-1,有氢键缔合， ，宽峰,这些频率值不是绝对的，还与取代情况密切相关。随着C上取代基数目的增加而频率向低波数位移。,6,PPT学习交流,OH 基团特性：,双分子缔合（二聚体）35503450 cm-1 多分子缔合（多聚体）34003

4、200 cm-1,(2) 分子内氢键： 羟基与邻位极性基团形成强的分子内氢键， OH显著低移，甚至与烷基谱带重叠在一起,(1) 分子间氢键：,多元醇（如1,2-二醇 ） 36003500 cm-1 螯合键（和C=O，NO2等）35003200 cm-1 多分子缔合（多聚体） 34003200 cm-1,7,PPT学习交流,羟基浓度增大，造成OH氢键的缔合作用使得OH向低波数移动,8,PPT学习交流,1,4,0,5,-,1,3,8,5,c,m,-,1,1,3,7,2,-,1,3,6,5,c,m,-,1,1:2,1250 cm-1,伯-OH 1030 cm-1 ( C-O ),异丙基,C-C,9,

5、PPT学习交流,脂肪醚和环醚的C-O-C as 11501070cm-1 是脂肪族化合物中唯一的强宽峰,芳基和乙烯基的=C-O-C,as 12751200 cm-1 （1250cm-1 ）,s 10751020 cm-1,（3） 醚（COC）,脂族 R-OCH3 s (CH3) 28302815 cm-1 芳族 Ar-OCH3 s (CH3) 2850 cm-1,较强吸收峰,较弱吸收峰,10,PPT学习交流,11,PPT学习交流,（4） 胺（NH）,(a) 特征吸收：N-H伸缩振动、N-H变形振动和C一N伸缩振动；,基团特征频率区,指纹区,(c) N-H变形振动：16401500 cm-1 、

6、900650 cm-1,N-H与O-H相重叠，可根据峰形和强度来区分它们：通常羟基峰强而宽，氨基峰弱且尖，后者随浓度变化较小。,C-N伸缩振动,脂肪胺(CN)：12031030 cm-1,(b),(d),芳香胺(CN)：13601250 cm-1,与CC(1200cm-1) 相近，但强度大,12,PPT学习交流,1384，1367cm-1 处峰强度近似4：5，表明有异丙基存在,13,PPT学习交流,2 烯烃和炔烃,(1) =CH 伸缩振动( 3000 cm-1),3080 cm-1,3030 cm-1,区分饱和与不饱和化合物,烯烃的特征频率：=C-H伸缩振动、变形振动和C=C伸缩振动,3300

7、 cm-1,=C-H2:3080 cm-1,=C-H:3030 cm-1,弱吸收,乙烯基,两个峰,如：烯酮,14,PPT学习交流,(2) C=C 伸缩振动 (1680-1630 cm-1 ),1660 cm-1,分界线,对称性高峰强弱,15,PPT学习交流,(3) =C-H 变形振动 (1000-700 cm-1 ),面内变形（=C-H）1400-1420 cm-1 （弱,无实用价值） 面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 (有价值,判断取代类型）,（=C-H）,800-650 cm-1（690 cm-1）,990 cm-1 910 cm-1 （强） 2：1850-1780 cm-

8、1,890 cm-1（强） 2：1800-1780 cm-1,无,16,PPT学习交流, 分界线1660cm-1 (C=C伸缩振动) 顺强，反弱 四取代（不与O，N等相连）无（C=C）峰 端烯的强度强 共轭使（C=C）下降2030 cm-1,2140-2100cm-1 （弱） 2260-2190 cm-1 （弱）,总结,取代基R1=R2对称结构无红外活性,17,PPT学习交流,谱图,18,PPT学习交流,对比,烯烃顺反异构体. 1660 cm-1 顺强反弱,19,PPT学习交流,3. 芳烃,芳烃的主要特征谱带有： Ar-H伸缩振动、C=C伸缩振动 Ar-H变形振动(弯曲振动)和Ar-H变形振动

9、的倍频,=C-H 伸缩振动 ( 3100 3000 cm-1 ) 特点：尖锐的针状谱带 与烯烃 相重叠， 区别是：Ar-H强度弱，常见的FTIR可分辨15个峰 2. 芳环骨架（C=C）:1600 cm-1和1500 cm-1,所以，芳烃的存在可由3030、1600、1500cm-1 的谱带来判断,20,PPT学习交流,2. 芳环骨架振动（C=C）:1600 cm-1和1500 cm-1,特征：C=C 在1600、1580cm-1 ， 1500、1450cm-1 出现14个峰，可看作两组 1580cm-1(w)是1600cm-1谱带的一个肩部 只有当苯环上有取代基时才出现这一对峰，强度是变化的；

10、 与C=O、C=C、NO2、Cl、S、P等共轭时，1600 cm-1裂分为1600 cm-1和1580 cm-1；强度增加。 (2) 1500 cm-1谱带一般比1600 cm-1峰强 (3) 1450cm-1(s)与甲基不对称变形振动、亚甲基剪式振动谱带相重叠成宽峰 (4) 在苯分子中1500，1450cm-1这一对峰简并成1485cm-1。,所以常见到1600、1480cm-1的峰,21,PPT学习交流,22,PPT学习交流,谱峰数目只与取代情况有关而与取代基种类无关。,3. ArH面外变形振动：900650cm-1 (较强),4. Ar-H变形振动的倍频吸收峰 20001650cm-1出

11、现由26个峰组成的特征峰群，此倍频区峰的形状与特定的取代类型相关联。,23,PPT学习交流,二甲苯三种异构体的红外光谱图,24,PPT学习交流,4 . 羰基化合物,最大特征: (C=O) （常见1850 1650cm-1）,共轭效应使（C=O）向低波数位移； 诱导效应使（C=O）向高波数位移。 注意：波数-波长-能量之间的关系。,25,PPT学习交流,（1）. 酮,酮羰基(CO)：17151710 cm-1。 羰基如果和烯键C=C共轭，羰基(CO)将移向低频16801660 cm-1附近。,26,PPT学习交流,（2）. 醛,特征1：醛羰基(CO)：1725 cm-1。 特征2：2820 cm

12、-1 和 2720 cm-1 弱的双峰。,27,PPT学习交流,（3） 羧酸,(O-H): 34002400(宽峰宽度) (O-H)：1400，950900 (C=O)：1710(-H) or 1760 (C-O):13201220 是红外光谱中识别羧酸的主要系列峰。,28,PPT学习交流,（4） 酯,(1) (CO)：1735 cm-1特征吸收峰。 (2)(COC): 13001030 cm-1的强吸收峰，二个峰； COC基团的不对称和对称伸缩振动；不对称伸缩振动的谱带强、宽且稳定，称为酯谱带。 特征：甲酸酯1180cm-1，乙酸酯1240cm-1，丙酸以上的酯1190cm-1，甲酯1165

13、cm-1,29,PPT学习交流,(5) 酰胺,酰胺的特征频率: 酰胺结构中既有羰基又有氨基 酰胺的特征频率主要包括： (N-H)伸缩振动: () 伯胺：3500cm-1、3400cm-1出现双峰 ( 游离态 ) 3350cm-1、3180cm-1出现强度相同双峰 ( 缔合态 ) () 仲胺：3450cm-1出现单尖峰 ( 游离态，稀溶液 ) 无论是游离态或缔合态往往出现顺式和反式结构 ( C=O与NH基团在分子链的同侧或异侧 ) ，造成单峰分裂成两个吸收带。 所以，N-H的伸缩振动都是双峰 N-H面内变形振动 N-H面外变形振动 C=O伸缩振动 C-N伸缩振动,30,PPT学习交流,N-H面内变形振动 N-H面外变形振动