紅外吸收光譜法譜圖解析

1、紅外吸收光譜法譜圖解析利用紅外吸收光譜進行有機化合物定性分析可分為兩個方面：一是官能團定性分析，主要依據(jù)紅外吸收光譜的特征頻率來鑒別含有哪些官能團，以確定未知化合物的類別；二是結(jié)構(gòu)分析，即利用紅外吸收光譜提供的信息，結(jié)合未知物的各種性質(zhì)和其它結(jié)構(gòu)分析手段（如紫外吸收光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜）提供的信息，來確定未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式或立體結(jié)構(gòu)。解析的主要步驟一計算不飽和度由于紅外吸收光譜不能得到樣品的總體信息（如分子量、分子式等）,如果不能獲得與樣品有關(guān)的其它方面的信息，僅利用紅外吸收光譜進行樣品剖析，在多數(shù)情況下是困難的。為此應(yīng)盡可能獲取樣品的有機元素分析結(jié)果以確定分子式，并收集有關(guān)的物理化學(xué)常數(shù)

2、（如沸點、熔點、折射率、旋光度等），計算化合物的不飽和度。不飽和度表示有機分子中碳原子的不飽和程度，可以估計分子結(jié)構(gòu)中是否有雙鍵、三鍵或芳香環(huán)。計算不飽和度u的經(jīng)驗公式為：w-1H-+-（rtj-rt）式中，n1、n3和n4分別為分子式中一價、三價和四價原子的數(shù)目。通常規(guī)定雙鍵（C=C,C=O）和飽和環(huán)烷炫的不飽和度u=1,三鍵的不飽和度u=2,苯環(huán)的不飽和度u=4（可理解為一個環(huán)加三個雙鍵）。因此根據(jù)分子式，通過計算不飽和度u,就可初步判斷有機化合物的類型。二確定特征官能團由繪制的紅外吸收譜圖來確定樣品含有的官能團，并推測其可能的分子結(jié)構(gòu)。按官能團吸收峰的峰位順序解析紅外吸收譜圖的一般方法如

3、下：查找談基吸收峰vC=O19001650cm1是否存在，若存在，再查找下列談基化合物。Q較酸查找vO-H33002500c計1寬吸收峰是否存在。酸酊查找vC=O1820c葉1和1750c計1的?；駝玉詈想p峰是否存在。0旨查找vC=O13001100cm-1的特征吸收峰是否存在。酰胺查找vN-H35003100cmn1的中等強度的雙峰是否存在。缶醛查找11官能團vC-H和BGH倍頻共振產(chǎn)生的2820cmd和2720cm1兩個特征雙吸收峰是否存在。S同若查找以上各官能團的吸收峰都不存在，則此碟基化合物可能為酮，應(yīng)再查找vas,GC-C在13001000cm1存在的一個弱吸收峰，以便確認。(2)

4、若無談基吸收峰，可查找是否存在醇、酚、胺、醍類化合物®或酚查找vO-H37003000cm1的寬吸收峰及vC-O和S0H相互作用在14101050cmM的強特征吸收峰，以及酚類因締合產(chǎn)生的丫&H720600cmn1寬譜帶吸收峰是否存在。I安查找vN-H35003100cmM的兩個中等強度吸收峰和S沖H16501580cm-1的特征吸收峰是否存在。醒查找vC-O12501100cm1的特征吸收峰是否存在，并且沒有醇、酚vO-H37003000cm1的特征吸收峰。(3)查找烯炫和芳煌化合物。烯煌查找vC=C16801620cmn1強度較弱的特征吸收峰及vC=C-H在3000cmM

5、以上的小肩峰是否存在。芳煌查找vC=C在16201450cmM出現(xiàn)的4個吸收峰，其中1450cmM為最弱吸收峰；其余3個吸收峰分別為1600cm-1,1580cm-1和1500cm-1。以1500cmn1吸收峰最強，1600cm-1吸收峰居中，1580cmM吸收峰最弱，并常被1600cmn1處吸收峰掩蓋而成肩峰。因此1500cm1和1600cm-1雙峰是判定芳煌是否存在的依據(jù)。此外還可查找vC=C-H在3000cm-1以上低吸收強度的小肩峰是否存在。(4)查找快炫、富基和共鈍雙鍵化合物。決煌查找vC三C220%2100cmb1的尖銳特征吸收峰和vC三C-H33003100cm-1的尖銳的特征吸

6、收峰是否存在。此吸收峰易與其它不飽和炫區(qū)分開。氧基查找vC三N2260-2220cm-1特征吸收峰是否存在共鈍雙鍵查找vC=C=C1950cm-1特征吸收峰是否存在(5)查找炫類化合物查找甲基一CH3,vC-H在2960cm-1(vas)和2870cm1(vs)2個吸收峰；亞甲基一CH2,vC-H在2925cm-1(vas)和2850cm1(vs)的2個吸收峰；甲基和亞甲基的SGH(as漁1460cm1的吸收峰；甲基的SGH(s)在1380cm1的吸收峰；4個以上亞甲基的6CH2-在722cm-1吸收峰(它隨CH2個數(shù)減少，吸收峰向高波數(shù)方向移動)；亞甲基-CH2-,丫GH在910cm1的強吸

7、收峰；次甲基-H在995cm-1的強吸收峰上述諸多吸收峰是否存在，可作為判定炫類存在與否的依據(jù)對一般有機化合物，通過以上解析過程，再查閱譜圖中其它光譜信息，與文獻中提供的官能團特征吸收頻率相比較，就能比較滿意地確定被測樣品的分子結(jié)構(gòu)。三譜圖解析結(jié)果的確證當譜圖解析確定了樣品組成后，還要查閱標準紅外吸收光譜圖，進行對比，以確證解析結(jié)果的正確性?，F(xiàn)有3種標準紅外吸收譜圖，即薩特勒紅外標準譜圖集(Sadtlercatalogofinfraredstandardspectra)分子光譜文獻(documentationofmolecularspectroscopy,DMS穿孔卡片和Aldrich紅外光譜

8、庫(theAldrichlitraryofinfraredspectra卜以下以5個實例說明IR譜圖解析方法。例1某未知物的分子式為C12H24,試從其紅外吸收光譜圖(圖1)推出它的結(jié)構(gòu)40003500JOQrt25W2U00ISGC)16001400SIX)600期町2mPytmJ圖1未知物C12H24紅外光譜圖解：(1)由分子式計算其不飽和度：，該化合物具有一個雙鍵或一個環(huán)。(2)譜圖解析由譜圖可看到在19001650cm-1無vC=O的強吸收峰，在13001000cmr1也無一個vas,C-C-C的弱吸收峰，分子式中無氧，可初步判定此化合物不是竣酸、酸酊、酯、酰胺、醛和酮。在370030

9、00cm-1無寬的vO-H或vN-N吸收峰，表明其不是醇、酚、胺類化合物；在12501100cmr1無vC-O吸收峰，分子式中無氧，表明其也不是醍類化合物。按波數(shù)自高至低的順序，對吸收峰進行解析。首先由3075cm-1出現(xiàn)小的肩峰說明存在烯凝vC-H伸縮振動，在1640cm-1還出現(xiàn)強度較弱的vC=C伸縮振動，由以上兩點表明此化合物為一烯炫。Q在30002800cm-1的吸收峰表明有-CH3、-CH2-存在，在2960cm-1、2920cm1、2870cm1、2850cm1的強吸收峰表明存在-CH3和-CH2-的vC-H(as)、vC-H(s),且-CH2-的數(shù)目大于-CH3的數(shù)目，從而推斷此

10、化合物為一直鏈烯燒。在715cm-1出現(xiàn)的小峰，顯示-CH2-的面內(nèi)搖擺振動&CH2-,也表明長碳鏈的存在。(M980cm-1、915cm-1的稍弱吸收峰為次甲基和亞甲基產(chǎn)生的面外彎曲振動丫-H。在1460cm-1吸收峰為-CH3、-CH2-的不對稱剪式振動SGH(as);1375cm>1為-CH3的對稱剪式振動SGH(s),其強度很弱，表明-CH3的數(shù)目很少。由以上解析可確定此化合物為1-十二烯，分子式為例2某未知物分子式為C4H10O,試從其紅外吸收光譜圖(圖2)推斷其分子結(jié)構(gòu)。圖2未知物C4H10O的紅外光譜圖解：(1)由分子式計算它的不飽和度：，表明其為飽和化合物(2)譜

11、圖解析由譜圖可看到19001650cm-1無vC=O的強吸收峰，在13001000cm1無vas,CC-C的弱吸收峰，但有強吸收峰，可初步判定此化合物不是竣酸、酸酊、酯、酰胺、醛和酮。在35003100cm-1未出現(xiàn)vN-H的中強度雙峰，表明無鏤存在；但在3350cm1出現(xiàn)強吸收的寬峰表明存在vO-H伸縮振動，其已移向低波數(shù)表明存在醇的分子締合現(xiàn)象。(M2960cm-1、2920cm1、2870cm1吸收峰，表明存在-CH3、-CH2-的伸縮振動vC-Ho1460cm1吸收峰，表明存在-CH3、-CH2-的不對稱剪式振動SGH(as)。1380cm1、1370cm-1的等強度雙峰，表明存在C-

12、H的面內(nèi)彎曲振動SGH,其為異丙基分裂現(xiàn)象。13031000cm1的一系列吸收峰表明存在C-O的伸縮振動vC-O,即有一級醇-OH存在。由以上解析可確定此化合物為飽和的一級醇，存在異丙基分裂?？纱_定其為異丁醇，分子式為例3分子式為C8H8O的未知物，沸點為220®,由其紅外吸收光譜圖(圖3)判斷其結(jié)構(gòu)。解:(1)從分子式計算不飽和度：，估計其含有苯環(huán)和雙鍵(或環(huán)烷炫)。(2)譜圖解析在1680cm-1呈現(xiàn)vC=O的強吸收峰，可能為竣酸、酸酊、酯、酰胺、醛、酮等化合物。因分子式中無氮，可排除酰胺；在33002500cmr1,無vO-H的寬吸收峰，可排除竣酸；在2820cm-1和2720

13、cmr1無vC-H和SGH倍頻共振的雙吸收峰，可排除醛；在1830cmr1和1750cmr1無vC=O的玻基振動耦合雙峰，可排除酸酊。由于在12001000cmr1存在3個弱吸收峰，可能為vas,GC-C或vC-O伸縮振動吸收峰，因此，此化合物可能為酮或酯。1600cm1、1580cm-1、1500cm-1處的3個吸收峰是苯環(huán)骨架伸縮振動vC=C的特征，表明分子中有苯環(huán)。在1265cm-1呈現(xiàn)的強吸收峰為芳酮特征，其為?；头枷悱h(huán)的耦合吸收峰。在3000cm-1以上僅有微弱的吸收峰，表明分子中僅含少量的-CH3或-CH2-。Q在20001700cm-1僅有微弱的吸收峰，其為丫-H面外伸縮振動,

14、是苯衍生物的特征峰。1380cm1吸收峰，表明有-CH3的面內(nèi)彎曲振動(對稱剪式振動)S-H(s)。903650cm-1的吸收峰，為苯環(huán)C-H面外彎曲振動丫GH,750cm-1、690cm>1的2個強吸收峰，表明化合物為單取代苯。由以上解析可知，此化合物為苯乙酮，分子式為。例4某未知物的分子式為C6H15N,試從其紅外吸收光譜圖(圖4)推斷其結(jié)構(gòu)。解：(1)由分子式計算其不飽和度：，其為飽和化合物。(2)譜圖解析圖4未知化合物C6H15N的紅外光譜圖譜圖中在19001650cm-1無vC=O的強吸收峰，且分子式中無氧，可判定此化合物不是竣酸、酸酊、酯、酰胺、醛和酮。由3330cm-1和3

15、240cm1出現(xiàn)vN-H的2個中等強度吸收峰，可初步判斷它可能為胺類。在1606cm1呈現(xiàn)SNH的特征中等強度寬峰，在1072cm-1呈現(xiàn)vC-N弱吸收峰和在830cm-1呈現(xiàn)的丫NH寬吸收峰,都進一步確證此化合物為胺類。在30002800cm-1出現(xiàn)的分裂的強吸收峰，表明存在-CH3、-CH2-的伸縮振動vas,C-H和vs,C-H;在1473cm-1出現(xiàn)強峰為-CH3、-CH2-面內(nèi)彎曲振動Sas,<H;在1382cm-1出現(xiàn)中等強度的單峰為-CH3面內(nèi)彎曲振動Ss,CH;在723cm1出現(xiàn)的中強吸收峰，為4個以上-CH2-直接聯(lián)結(jié)時的平面搖擺振動。CH2由以上解析，可確定此化合物為正己胺，分子式為CH3(CH2)5NH2。例5某未知物的分子式為C6H10O2,試從其紅外吸收光譜圖(圖5)推斷其結(jié)構(gòu)。圖5未知物C6H10O2的紅外光譜圖解：(1)由分子式計算其不飽和度：其可能含有1個三鍵或2個雙鍵。(2)譜圖解析譜圖中在19001650cm-1有一個vC=O的強吸收峰，且分子有2個氧原子，并在13001100cm1有一vC-O強吸收峰，表明其為典型的竣酸酯類化合物。Q在22002100cm-1無vC=C的尖銳吸收峰，在33003100cm1無vC=C-H的尖銳吸收峰，表明其不是快類化合物