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红外光谱图分析|红外光谱谱图分析

NO.1 红外光谱谱图分析

第十章 红外吸收光谱 分析
infrared absorption spec-troscopy,IR

一、红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph

二、未知物结构确定
structure determination of compounds

第四节 红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph

10:14:17

第四节
1.烷烃

有机化合物红外谱图解析

analysis of infrared spectrograph
(CH3,CH2,CH)(C—C,C—H ) δ as1460 cm-1 3000cm-1 CH3 重 叠 δ s1380 cm-1 CH2 δ s1465 cm-1 CH2 r 720 cm-1(面内摇摆) CH2 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
10:14:17

对称伸缩2853cm-1±10

-(CH2)nn??

a)由于支链的引入,使CH3的对称变形振动发生变化。 b)C—C骨架振动明显

H C C H3 C H3

CH3 δ

s

C—C骨架振动

1385-1380cm-1
1372-1368cm-1 1405-1385cm-1

1:1

1155cm-1
1170cm-1

C H3 C C H3 1:2 -1 1372-1365cm 1250 cm-1 C H3 c) 当 -CH3与O, N等电负性高的原子相连时,其对称伸缩振 频率低移,强度降低约4倍;而对称变形振动频率升高,强 度增加约13倍。 -OCH3 ? 2850~2810, ? 1470~1440; -NCH3 ? 2820~2760, ? 1450~1438
10:14:17

d) CH2面内变形振动—(CH2)n—,证明长碳链的存在。 n=1 770~785 cm-1 (中 ) n=3 730 ~740 cm-1 (中 ) n=2 740 ~ 750 cm-1 (中 )

n≥? 720 cm-1 (中强 )

e) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度

正庚烷

正十二 烷

正二十八 烷

1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500
10:14:17

1400 1300cm-1

%Tra nsm ittance

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

-10

4000

聚丙烯

10:14:17
28 67 27 22

聚丙烯

28 38

25 81

2000 W avenumbers (c m-1)
14 59 13 76 13 59

13 04 12 55 11 67

12 19 11 03

1000

99 8 97 3 89 9 84 1 80 9

4 59

聚乙烯
100

90

80

%Transm ittance

聚乙烯

1377

70

60

50

30 4000 2000 W avenumbers (c m-1) 1000

10:14:17

2918

2849

40

1464

720 729

10:14:17

2. 烯烃,炔烃

C H C H 伸缩 振动 C C C C a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1) H υ (C-H)
C H H C H C CH2 C H
10:14:17

C H 变形
振动

3080 cm-1
3030 cm-1 3080 cm-1 3030 cm-1 3300 cm-1 3080-3030 cm-1

3000

cm-1

2900-2800 cm-1

b)C=C 伸缩振动(1680-1630 cm-1 ) υ H R
反式烯
1

(C=C)

H

C C R2 C C R3 H R3 C C R4
R2 C C H H C C H H C C H

三取代烯 四取代烯

R1 R2 R1 R2

1680-1665 cm-1
弱,尖 分界线

顺式烯 乙烯基烯 亚乙烯基烯
10:14:17

R1 H R1 H R1 R2

1660cm-1

1660-1630cm-1
中强,尖

总结
ⅰ 分界线1660cm-1 ⅱ 顺强,反弱

ⅲ 四取代(不与O,N等相连)无υ
ⅳ 端烯的强度大

(C=C)峰

ⅴ共轭使υ

下降20-30 cm-1 (C=C)

H C C R R1 C C R2
10:14:17

υ υ

C C

2140-2100cm-1 (弱) 2260-2190 cm-1 (弱)

C C

c)C-H 变形振动(1000-700 cm-1 )
面内变形?(=C-H)1400-1420 cm-1 (弱) 面外变形?(=C-H) 1000-700 cm-1 (有价值) R2 ?(=C-H) R1 ?(=C-H) H R1 C C 800-650 cm-1 H (?690 cm-1) C C H

970 cm-1(强)
H R2 R1 R2 R1 R2 C C R4 C C R3

R1 H R1 R2
1

790-850 cm-1 -1 H (820 cm )

C C

H 990 cm-1 H 910 cm-1 (强) H
? ? 2:1850-1780 cm-1

R3

C C

H C C R
10:14:17

610-700 cm-1(强) ? ?2:1375-1225 cm-1弱) R

-1 H 890 cm (强)

? ?2:1800-1780 cm-1

C C R2

1-己烯谱图

10:14:17

对比
烯烃顺反异构体

10:14:17

壬烯

10:14:17

3.醇(—OH)
a)-OH 伸缩振动

b)碳氧伸缩振动

υ
游 伯-OH 离 仲-OH 醇, 酚 叔-OH 酚-OH
10:14:17

(—OH) 3640cm-1 3630cm-1 3620cm-1 3610cm-1

υ

(C-O)

1050 cm-1 1100 cm-1 1150 cm-1 1250 cm-1

羟基

—OH基团特性

分子间氢键: 双分子缔合(二聚体)3550-3450 cm-1 多分子缔合(多聚体)3400-3200 cm-1 分子内氢键:

多元醇(如1,2-二醇 )

3600-3500 cm-1

螯合键(和C=O,NO2等)3200-3500 cm-1 多分子缔合(多聚体)3400-3200 cm-1 水(溶液)3710 cm-1 水(固体)3300cm-1 结晶水 3600-3450 cm-1
10:14:17

分子间氢键随浓度而变, 而分子内氢键不随浓度 而变。

羟基受氢键的影响
3515cm-1

2895 cm-1 0.01M 0.1M 0.25M 1.0M

2950cm-1 3640cm-1 3350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图
10:14:17

10:14:17



10:14:17

65 60

55 50
1645

维 纤 素

45
2928 1367

850

40
%T

30

25 20

纤维素
3406 1153 1082 1024

15 10

3000

2000 Wav enumbers (c m-1)

1000

10:14:17

579

35

766

710

4. 醚(C—O—C)
脂族和环的C-O-C 芳族和乙烯基的=C-O-C 脂族 R-OCH3 υ 芳族 Ar-OCH3 υ
s (CH3)

υ

1150-1070cm-1 as

υ as 1275-1200cm-1 (1250cm-1 ) υ s 1075-1020cm-1
2830-2815cm-1

(CH3) ~2850cm-1 s

10:14:17



10:14:17

10:14:17

6.羧酸及其衍生物

羧酸的红外光谱图

10:14:17

%T
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

壬酸

10:14:17
3000

2929 2844 2675

壬酸

2000 Wav enumbers (c m-1)

1712

1466 1414 1379 1289 1235 1201 1112
1000

939

770 724 672 634 481

葵二酸二正辛酯
95 90 85 80

3456

70 65 60 55

1419

75

1377

964

883

%T

1390

45

35 30

1466

1242

2927

25 20

2856

3000

2000 Wav enumbers (c m-1)

1737

1172

1130

40

1097

50

1355

1000

10:14:17

1038

724

%T
15 20 25 30 35 40 45 50 55

3440

邻苯二甲酸二丁酯

10:14:17 3000
3071 2960 2874

邻苯二甲酸二丁酯

2000

1724 1600 1580 1487 1466 1384 1285 1355

Wav enumbers (c m-1)

1121 1074
1000

1039 962 941

1017

992

842 744 705 651 568 503 411

酰胺的红外光谱图

10:14:17

%T
100 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0

4000

ZH- 1

10:14:17

3429 3214 3081 2952 2919

CH = N

3000

O
2252

NH C CH2

2000

CN
1691 1674 1613 1562 1490 1448 1386 1340 1240 1313

Wav enumbers (c m-1) 1000

1065 967

938

757 690 572 509

不同酰胺吸收峰数据
谱带类型 υ 伯 酰 δ 胺 υ
(N-H) (C=O)

谱带名称

酰胺Ⅰ谱带 (面内) 酰胺Ⅱ谱带 (N-H) υ (C-N) 酰胺Ⅲ谱带 δ (N-H) (面外) 酰胺Ⅳ谱带 υ
(N-H)

游离 3500 cm-1 3400 cm-1 1690 cm-1 1600 cm

-1 1400 cm-1 ?700 cm-1 3440 cm
-1

缔合 3350-3100 几个峰 1650 cm-1 1640 cm-1

υ (C=O) 仲 (面内) 酰 δ (N-H) υ (C-N) 胺 δ (N-H) (面外) δ (OCN) 叔 υ (C=O) 酰 υ (C-N) 胺
10:14:17

酰胺Ⅰ谱带 酰胺Ⅱ谱带 酰胺Ⅲ谱带 酰胺Ⅳ谱带 酰胺Ⅴ谱带

1680 cm1530 cm1260 cm?700 cm-1 ?650 cm-1 1650 cm-1 1180-1060 cm-1

3330 cm-1 3070 cm-1δ (面内)倍频 1655 cm1550 cm1290 cm(N-H)

1650 cm-1

酰氯的红外光谱图

10:14:17

%T
100 10 20 30 40 50 60 70 80 90

4000

新葵酰氯

10:14:17
3000

2962 2935 2875

新葵酰氯

2000 Wav enumbers (c m-1)

1791

1464 1385

1189 1132 1086
1000

943 909 861 798 773

1006

684 630 609


氰基化合物 的红外光谱 图

υ

=2275-2220cm-1 C≡N

10:14:17

硝基化合物
脂肪族

υ

AS (N=O)=1565-1545cm

-1

υ
υ 芳香族 υ

S (N=O)=1385-1350cm

-1
-1

AS (N=O)=1550-1500cm S

=1365-1290cm-1 (N=O)

10:14:17

二、未知物结构确定
structure determination of compounds

1. 未知物

10:14:17

2.推测C4H8O2的结构

解:1)?=1-8/2+4=1

2)峰归属
3)可能的结构
10:14:17

O H C O CH 2CH 2CH 3 1180 O H3C C O CH 2CH 3 1240 O H3CH 2C C O CH 3 1160

3.推测C8H8纯液体

解:1) ? =1-8/2+8=5

2)峰归属
3)可能的结构
10:14:17

H C CH2

4. C8H7N,确定结构

解:1) ? =1-(1-7)/2+8=6

2)峰归属
3)可能的结构
10:14:17

H3C

CN

[Co(NH3)5(ONO)]Cl2和[Co(NH3)5(NO2)]Cl2

10:14:17

[Co(NH3)6SO4]Br和[Co(NH3)6](SO4)3.5H2O

10:14:17


NO.2 红外谱图的解析

红外谱图的解析经验大家请顶一下!!!(不是原创。是转贴!)

首先应该对各官能团的特征吸收熟记于心(我自己常常记不牢,估计是老了,唉!),因 为官能团特征吸收是解析谱图的基础。

对一张已经拿到手的红外谱图:

(1)首先依据谱图推出化合物碳架类型:根据分子式计算不饱和度,公式:

不饱和度=F+1+(T-O)/2 其中:

F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子),

T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子),

O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子),

我以前本科上谱学导论时老师给过公式,但字母都被我改了:F、T、O分别是英文4,3 1的首字母,这样我记起来就不会忘了 :)。

举个例子:比如苯:C6H6,不饱和度=6+1+(0-6)/2=4,3个双键加一个环,正好 为4个不饱和度;

(2)分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收;以3000 cm^-1为界:高于3000cm^-1为不

饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯, 炔, 芳香化合物,而低于3000cm^-1一般为饱 和C-H伸缩振动吸收;

(3)若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在 2250~1450cm^-1频区,分析不饱和碳碳键的伸

缩振动吸收特征峰,其中:

炔 2200~2100 cm^-1

烯 1680~1640 cm^-1

芳环 1600,1580,1500,1450 cm^-1

若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm^-1的频区 ,以 确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对);

(4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物 的官能团;

(5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820 ,2720和1750~1700cm^-1的三个峰,说明醛基的存在。

解析的过程基本就是这样吧,至于制样以及红外谱图软件的使用,一般的有机实验书上都

有比较详细的介绍的,这里就不唠叨了。

这是一个令人头疼的问题,有事没事就记一两个吧:

1.烷烃:C-H伸缩振动(3000-2850cm^-1)

C-H弯曲振动(1465-1340cm^-1)

一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm^-1以下,接近3000cm^-1的频率吸收。

2.烯烃:烯烃C-H伸缩(3100~3010cm^-1)

C=C伸缩(1675~1640 cm^-1)

烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm^1)。

3.炔烃:伸缩振动(2250~2100cm^-1)

炔烃C-H伸缩振动(3300cm^-1附近)。

4.芳烃:3100~3000cm^-1 芳环上C-H伸缩振动

1600~1450cm^-1 C=C 骨架振动

880~680cm^-1 C-H面外弯曲振动

芳香化合物重要特征:一般在1600,1580,1500和1450cm^-1可能出现强度不等的4个峰。 880~680cm^-1,C-H面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化 ,在 芳香化合物红外谱图分析中,常常用此频区的吸收判别异构体。

5.醇和酚:主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收,

O-H 自由羟基O-H的伸缩振动:3650~3600cm^-1,为尖锐的吸收峰,

分子间氢键O-H伸缩振动:3500~3200cm^-1,为宽的吸收峰;

C-O 伸缩振动: 1300~1000cm^-1

O-H 面外弯曲: 769-659cm^-1

6. 醚: 特征吸收: 1300~1000cm^-1 的伸缩振动,

脂肪醚: 1150~1060cm^-1 一个强的吸收峰

芳香醚:两个C-O伸缩振动吸收: 1270~1230cm^-1(为Ar-O伸缩)

1050~1000cm^-1(为R-O伸缩)

7.醛和酮: 醛的主要特征吸收: 1750~1700cm^-1(C=O伸缩)

2820,2720cm^-1(醛基C-H伸缩)

脂肪酮: 1715cm^-1,强的C=O伸缩振动吸收,如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低

8.羧酸:羧酸二聚体: 3300~2500cm^-1 宽,强的O-H伸缩吸收

1720~1706cm^-1 C=O 吸收

1320~1210cm^-1 C-O伸缩

920cm^-1 成键的O-H键的面外弯曲振动

9.酯: 饱和脂肪族酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收谱带: 1750~1735cm^-1区域 饱和酯C-C(=O)-O谱带:1210~1163cm^-1 区域 ,为强吸收

10.胺:3500~3100 cm^-1, N-H 伸缩振动吸收

1350~1000 cm^-1, C-N 伸缩振动吸收

N-H变形振动相当于CH2的剪式振动方式, 其吸收带在:

1640~1560cm^-1, 面外弯曲振动在900~650cm^-1.

11.腈:腈类的光谱特征:三键伸缩振动区域,有弱到中等的吸收

脂肪族腈 2260-2240cm^-1

芳香族腈 2240-2222cm^-1

12.酰胺: 3500-3100cm^-1 N-H伸缩振动

1680-1630cm^-1 C=O 伸缩振动

1655-1590cm^-1 N-H弯曲振动

1420-1400cm^-1 C-N伸缩

13.有机卤化物: C-X 伸缩 脂肪族 C-F 1400-730 cm^-1

C-Cl 850-550 cm^-1

C-Br 690-515 cm^-1

C-I 600-500 cm^-1

NO.3 红外光谱图的解析经验

红外光谱图的解析经验

首先应该对各官能团的特征吸收熟记于心,因为官能团特征吸收是解析谱图的基础。

一、分析红外谱图

(1)首先依据谱图推出化合物碳架类型,根据分子式计算不饱和度。公式:不饱和度=F+1+(T-O)/2

其中:

F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子);

T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子);

O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子)。

F、T、O分别是英文4,3 1的首字母,这样记起来就不会忘了

举个例子:例如苯(C6H6),不饱和度=6+1+(0-6)/2=4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度。

(2)分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收,以3000 cm^-1为界,高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯,炔, 芳香化合物,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。

(3)若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在2250~1450cm^-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中:

炔—2200~2100 cm^-1

烯—1680~1640 cm^-1

芳环—1600,1580,1500,1450 cm^-1

若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm^-1的频区 ,以确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对)。

(4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。

(5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820,2720和1750~1700cm^-1的三个峰,说明醛基的存在。解析的过程基本就是这样吧,至于制样以及红外谱图软件的使用,一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的。

二、记住常见常用的健值

1.烷烃

C-H伸缩振动(3000-2850cm^-1)

C-H弯曲振动(1465-1340cm^-1)

一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm^-1以下,接近3000cm^-1的频率吸收。

2.烯烃

烯烃C-H伸缩(3100~3010cm^-1)

C=C伸缩(1675~1640 cm^-1)

烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm^1)。

3.炔烃

伸缩振动(2250~2100cm^-1)

炔烃C-H伸缩振动(3300cm^-1附近)。

4.芳烃

3100~3000cm^-1 芳环上C-H伸缩振动

1600~1450cm^-1 C=C 骨架振动

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