第二章 紅外光譜2

1、2.4.3 醇、酚和醚醇、酚和醚1. 1. 醇和酚存在三個特征吸收：醇和酚存在三個特征吸收：羥基羥基OH 伸縮振動和彎曲振動，伸縮振動和彎曲振動， C-O伸縮振動。伸縮振動。 基團(tuán)基團(tuán)吸收位置（吸收位置（cm-1）說明說明OH36503580（游離）（游離）35503450（二聚體）（二聚體）34003200（多聚體）（多聚體）3600-2500（分子內(nèi)締合）（分子內(nèi)締合）尖尖中強(qiáng)，較尖中強(qiáng)，較尖強(qiáng)，寬強(qiáng)，寬寬，散寬，散CO1050（伯）（伯）1100（仲）（仲）1150（叔）（叔）1200（酚）（酚）強(qiáng)，酚的吸收峰發(fā)強(qiáng)，酚的吸收峰發(fā)生裂分，峰形特別生裂分，峰形特別最強(qiáng)的第一吸收最強(qiáng)的第一吸收

2、H內(nèi)彎曲，強(qiáng)，寬面內(nèi)彎曲，強(qiáng)，寬面外彎曲，寬面外彎曲，寬正丁醇的紅外光譜正丁醇的紅外光譜 3450cm-1：締合締合OH伸縮振動；伸縮振動；1350cm-1：OH面內(nèi)彎曲振動面內(nèi)彎曲振動 譜圖解析1-己醇3334cm-1, -OH的伸縮振動峰，的伸縮振動峰，一般波數(shù)范圍：一般波數(shù)范圍：335010 cm-1。這是一個很特征的這是一個很特征的OH峰，由峰，由于氫鍵的存在，所有于氫鍵的存在，所有OH峰均比峰均比較寬。較寬。31-己醇譜圖解析1-己醇2960cm-1, -CH3反對反對稱 伸 縮 振稱 伸 縮 振動峰。動峰。4譜圖解析1-己醇2931cm-1,-CH2反對稱

3、反對稱伸縮振動峰伸縮振動峰。5譜圖解析1-己醇2870cm-1, -CH3對稱對稱伸 縮 振 動伸 縮 振 動峰。峰。6譜圖解析1-己醇2861cm-1, -CH2對稱對稱伸 縮 振 動伸 縮 振 動峰。峰。7譜圖解析1-己醇1468cm-1, -CH3反對稱反對稱彎曲振動峰彎曲振動峰。8譜圖解析1-己醇1455cm-1,-CH2剪剪刀彎曲振動峰。刀彎曲振動峰。9譜圖解析1-己醇1430cm-1,-OH彎曲振動峰，一般彎曲振動峰，一般波數(shù)范圍：波數(shù)范圍：1400 100cm-1，這這個寬峰被個寬峰被CH彎曲模式峰掩蓋。彎曲模式峰掩蓋。10譜圖解析1-己醇指紋區(qū)：與參考譜圖指紋區(qū)：與參考譜圖比對

4、，即能給出定性比對，即能給出定性結(jié)論。結(jié)論。11譜圖解析1-己醇1058cm-1,-C-O伸縮振伸縮振動峰，與動峰，與C-C伸縮振動伸縮振動是反對稱的，一般波是反對稱的，一般波數(shù)范圍：數(shù)范圍：伯醇：伯醇：1050cm-1仲醇：仲醇：1100cm-1叔醇：叔醇：1150cm-112譜圖解析1-己醇725cm-1, -(CH2)4搖擺搖擺振動峰，只有在振動峰，只有在4個和個和4個個CH2存在時才有這存在時才有這個搖擺振動峰。個搖擺振動峰。13譜圖解析1-己醇660cm-1,-OH搖擺振動峰（搖擺振動峰（面外彎曲振動），這是由于面外彎曲振動），這是由于OH基團(tuán)的存在的另外一個基團(tuán)的存在的另外一個寬峰

5、。寬峰。14苯酚的紅外光譜圖苯酚的紅外光譜圖 締合羥基3226OH的彎曲振動1376CO伸縮振動1238乙醇在乙醇在CCl4中濃度變化中濃度變化對紅外吸收的影響對紅外吸收的影響 2. 醚醚2.4.4 含羰基化合物含羰基化合物n醛酮n羧酸、羧酸鹽n酸酐n酯n酰鹵n酰胺羰基化合物的羰基化合物的C=O伸縮振動吸收峰位置伸縮振動吸收峰位置 化合物類型化合物類型吸收峰位置（吸收峰位置（cm-1）醛醛1735-1715酮酮1720-1710酸酸1770-1750酯酯1745-1720酰胺酰胺1700-1680（酰胺（酰胺“I”峰）峰）酸酐酸酐1820和和17601. 醛酮正丁醛正丁醛 2720cm-1:

6、醛基醛基CH伸縮振動，特征伸縮振動，特征；1730cm-1：C=O 伸縮振動伸縮振動 苯甲醛苯甲醛 苯異丙基酮苯異丙基酮 16941694cmcm-1-1：C=OC=O伸縮振動，羰基與苯環(huán)共軛，吸收移向低波數(shù)；伸縮振動，羰基與苯環(huán)共軛，吸收移向低波數(shù)； 1580 1580cmcm-1-1：苯環(huán)骨架振動，與羰基共軛，移向低波數(shù)苯環(huán)骨架振動，與羰基共軛，移向低波數(shù) 2. 羧酸和羧酸鹽羧酸和羧酸鹽CO2-的反對稱伸縮振動，的反對稱伸縮振動，1650-1540，最強(qiáng)峰；對稱伸縮振動，最強(qiáng)峰；對稱伸縮振動，1420-1300，強(qiáng)峰，強(qiáng)峰2-甲基丙酸甲基丙酸 33002500 cm-1：羧酸二聚體的羧酸二

7、聚體的OH伸縮振動，峰形寬，散；伸縮振動，峰形寬，散；1710 cm-1：C=O伸縮振動；伸縮振動；920 cm-1：非平面搖擺，特征峰：非平面搖擺，特征峰苯甲酸苯甲酸 33002500 cm-1：羧酸二聚體的羧酸二聚體的OH伸縮振動，峰形寬，散；伸縮振動，峰形寬，散；1695 cm-1：C=O伸縮振動，因與苯環(huán)共軛移向低波數(shù)；伸縮振動，因與苯環(huán)共軛移向低波數(shù)；920cm-1：OH非平面搖擺振動，特征非平面搖擺振動，特征金剛烷酰氯6. 酸酐n有兩個羰基伸縮振動，1800，1750，相差50cm-1，n反對稱伸縮位于高頻區(qū)， 對稱伸縮振動位于低頻區(qū)。n開鏈酸酐的高波數(shù)峰比低波數(shù)峰強(qiáng)， 環(huán)狀酸酐兩

8、峰的相對強(qiáng)度正好相反，強(qiáng)度差別比開鏈酸酐懸殊。三甲基乙酸酐順丁烯二酸酐鄰苯二甲酸酐7.酰胺nN-H伸縮振動：3540-3125厘米-1，伯酰胺為強(qiáng)度相近的雙峰，相距120厘米-1，仲酰胺為單峰，叔酰胺無此峰。n羰基伸縮振動：1690-1620厘米-1（酰胺I峰）nN-H彎曲振動+C-N伸縮振動：1650-1580厘米-1（酰胺II峰）nC-N伸縮振動：1430-1050 （酰胺III峰）胺、亞胺和胺鹽胺、亞胺和胺鹽特征吸收特征吸收化合物化合物吸收峰位置吸收峰位置(cm-1)吸收峰特征吸收峰特征NH伸縮振伸縮振動動伯胺類伯胺類3500-3300兩個峰，強(qiáng)度中兩個峰，強(qiáng)度中 仲胺類仲胺類3500-

9、3300一個峰，強(qiáng)度中一個峰，強(qiáng)度中 亞胺類亞胺類3400-3300一個峰，強(qiáng)度中一個峰，強(qiáng)度中NH彎曲振彎曲振動動伯胺類伯胺類1650-1590強(qiáng)度強(qiáng)，中強(qiáng)度強(qiáng)，中 仲胺類仲胺類1650-1550強(qiáng)度極弱強(qiáng)度極弱C-N振動振動芳香芳香胺胺伯伯1340-1250強(qiáng)度強(qiáng)強(qiáng)度強(qiáng) 仲仲1350-1280強(qiáng)度強(qiáng)強(qiáng)度強(qiáng) 叔叔1360-1310強(qiáng)度強(qiáng)強(qiáng)度強(qiáng) 脂肪脂肪胺胺 1220-1020強(qiáng)度中，弱強(qiáng)度中，弱 1410強(qiáng)度弱強(qiáng)度弱2.4.5 含氮化合物含氮化合物 2-戊胺戊胺 3400 cm-1 NH2反對稱伸縮振動；反對稱伸縮振動；3340 cm-1 NH2對稱伸縮振動對稱伸縮振動1590cm-1NH2

10、剪式振動；剪式振動；1185cm-1：CN伸縮振動伸縮振動 二己胺二己胺 3310cm-1：弱峰，弱峰，NH伸縮振動；伸縮振動；1460cm-1：CH2剪式振動剪式振動+CH3反對稱變形反對稱變形振動；振動；1110Cm-1：CN伸縮振動；伸縮振動；715cm-1：NH非平面搖擺振動非平面搖擺振動硝基化合物硝基化合物 金屬有機(jī)化合物金屬有機(jī)化合物三苯基砷的紅外光譜圖三苯基砷的紅外光譜圖3078cm-1：苯基苯基C-H伸縮振動；伸縮振動；1607cm-1: 苯基苯基C=C伸縮振動；伸縮振動；1488，1432 cm-1苯苯環(huán)骨架振動；環(huán)骨架振動；734，694 cm-1：單取代苯的單取代苯的C-

11、H彎曲振動彎曲振動 2.4.6 其他含雜原子有機(jī)化合物其他含雜原子有機(jī)化合物高分子化合物高分子化合物 聚異戊二烯的紅外光譜圖聚異戊二烯的紅外光譜圖1652 cm-1: C=C伸縮振動；伸縮振動；1438 cm-1：甲基反對稱變形振動和亞甲基剪式振動重甲基反對稱變形振動和亞甲基剪式振動重疊；疊；1369 cm-1：甲基對稱變形振動甲基對稱變形振動 2.5 2.5 紅外圖譜解析紅外圖譜解析n紅外光譜的分區(qū)紅外光譜的分區(qū) n紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖及檢索紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖及檢索n薩特勒紅外譜圖集是較常用的譜圖薩特勒紅外譜圖集是較常用的譜圖集，數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)上資源集，數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)上資源 n紅外圖譜的解析步驟紅外圖譜的解析步驟

12、n紅外圖譜的解析實例紅外圖譜的解析實例When you analyze the spectra, it is easier if you follow a series of steps in examining each spectrum.1. Look first for the carbonyl C:O band. Look for a strong band at 1820-1660 cm-1. This band is usually the most intense absorption band in a spectrum. It will have a medium width

13、. If you see the carbonyl band, look for other bands associated with functional groups that contain the carbonyl by going to step 2. If no C:O band is present, check for alcohols and go to step 3.2. If a C:O is present you want to determine if it is part of an acid, an ester, or an aldehyde or keton

14、e. At this time you may not be able to distinguish aldehyde from ketone and you will not be asked to do so. ACID Look for indications that an O-H is also present. It has a broad absorption near 3300-2500 cm-1. This actually will overlap the C-H stretch. There will also be a C-O single bond band near

15、 1100-1300 cm-1. Look for the carbonyl band near 1725-1700 cm-1.ESTER Look for C-O absorption of medium intensity near 1300-1000 cm-1. There will be no O-H band. ALDEHYDE Look for aldehyde type C-H absorption bands. These are two weak absorptions to the right of the C-H stretch near 2850 cm-1 and 27

16、50 cm-1 and are caused by the C-H bond that is part of the CHO aldehyde functional group. Look for the carbonyl band around 1740-1720 cm-1.KETONE The weak aldehyde CH absorption bands will be absent. Look for the carbonyl CO band around 1725-1705 cm-1. 3. If no carbonyl band appears in the spectrum,

17、 look for an alcohol O-H band.ALCOHOL Look for the broad OH band near 3600-3300 cm-1 and a C-O absorption band near 1300-1000 cm-1. 4. If no carbonyl bands and no O-H bands are in the spectrum, check for double bonds, C:C, from an aromatic or an alkene. ALKENE Look for weak absorption near 1650 cm-1

18、 for a double bond. There will be a CH stretch band near 3000 cm-1. AROMATIC Look for the benzene, C:C, double bonds which appear as medium to strong absorptions in the region 1650-1450 cm-1. The CH stretch band is much weaker than in alkenes.5. If none of the previous groups can be identified, you

19、may have an alkane.ALKANE The main absorption will be the C-H stretch near 3000 cm-1. The spectrum will be simple with another band near 1450 cm-1.6. If the spectrum still cannot be assigned you may have an alkyl bromide.ALKYL BROMIDE Look for the C-H stretch and a relatively simple spectrum with an

20、 absorption to the right of 667 cm-1.2.5.1 紅外光譜的分區(qū)紅外光譜的分區(qū)n4000-2500cm-1:這是X-H單鍵的伸縮振動區(qū)。n2500-2000cm-1:此處為叁鍵和累積雙鍵伸縮振動區(qū)n2000-1500cm-1:此處為雙鍵伸縮振動區(qū)n1500-600cm-1:此區(qū)域主要提供C-H彎曲振動的信息 2.5.3 2.5.3 紅外圖譜的解析步驟紅外圖譜的解析步驟 n化合物類型的判斷化合物類型的判斷 有機(jī)物和無機(jī)物有機(jī)物和無機(jī)物 飽和化合物與不飽和化合物飽和化合物與不飽和化合物 烯烴或芳烴烯烴或芳烴n推斷可能含有的功能團(tuán)推斷可能含有的功能團(tuán) 先看特征頻率

21、區(qū)（先看特征頻率區(qū)（3600-13503600-1350），再看指紋區(qū)），再看指紋區(qū)（1350-4001350-400）。）。 先看強(qiáng)峰，再看弱峰先看強(qiáng)峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相關(guān)峰佐證先找特征吸收峰，再找相關(guān)峰佐證 先否定，后肯定先否定，后肯定n計算分子的計算分子的不飽和度不飽和度，根據(jù)不飽和度的結(jié)果推，根據(jù)不飽和度的結(jié)果推斷分子中可能存在的官能團(tuán)。斷分子中可能存在的官能團(tuán)。n根據(jù)吸收峰的位置、強(qiáng)度、形狀分析各根據(jù)吸收峰的位置、強(qiáng)度、形狀分析各種官能種官能團(tuán)及其相對關(guān)系，推出化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)團(tuán)及其相對關(guān)系，推出化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu) 222banU其中其中n為分子中為分子中4價原子的數(shù)目

22、，如價原子的數(shù)目，如C，Si；a為為 分子中分子中3價原子的數(shù)目，如價原子的數(shù)目，如P，N；b為分子中為分子中1價原子的數(shù)目，如價原子的數(shù)目，如H，F(xiàn)，Cl，Br，I。氧和硫的存在對不飽和度沒有影響。氧和硫的存在對不飽和度沒有影響。不飽和度不飽和度一個雙鍵分子中可能含苯環(huán)分子中可能含苯環(huán)環(huán)，或一個叁鍵，或一個雙鍵分子中可能含兩個雙鍵或一個環(huán)分子中可能含一個雙鍵構(gòu)分子中無雙鍵或環(huán)狀結(jié)54210UUUUU例例1：某化合物的分子式：某化合物的分子式C6H14，紅外譜紅外譜圖如下，試推測該化合物的結(jié)構(gòu)。圖如下，試推測該化合物的結(jié)構(gòu)。 從譜圖看，譜峰少，峰形尖銳，譜圖相對簡單，可能化合從譜圖看，譜峰少，

23、峰形尖銳，譜圖相對簡單，可能化合物為對稱結(jié)構(gòu)。物為對稱結(jié)構(gòu)。 從分子式可看出該化合物為烴類，不飽和度的計算：從分子式可看出該化合物為烴類，不飽和度的計算：U=（62+2-14）/2=0 表明該化合物為飽和烴類。表明該化合物為飽和烴類。由于由于1380cm-1的吸收峰為一單的吸收峰為一單峰，表明無偕二甲基（異丙基）存在峰，表明無偕二甲基（異丙基）存在。775cm-1的峰表明亞甲的峰表明亞甲基基團(tuán)是獨立存在的基基團(tuán)是獨立存在的（P24 表表2-4）。因此結(jié)構(gòu)式應(yīng)為：）。因此結(jié)構(gòu)式應(yīng)為：CH3CH2CHCH3CH2CH3解答解答譜峰歸屬譜峰歸屬 3000-2800cm-1：飽和飽和CH的反對稱和對稱

24、伸縮振動的反對稱和對稱伸縮振動（甲基：（甲基：2960和和2872cm-1，亞甲基：亞甲基：2926和和2853cm-1）。）。1461cm-1：亞甲基和甲基彎曲振動（分別為亞甲基和甲基彎曲振動（分別為1470和和1460cm-1）。）。1380cm-1：甲基彎曲振動甲基彎曲振動(1380cm-1)。775cm-1：乙基乙基CH2的平面搖擺振動（的平面搖擺振動（780cm-1）。）。3000-2800cm-1：飽和飽和CH的反對稱和對稱伸縮振動的反對稱和對稱伸縮振動（甲基：（甲基：2960和和2872cm-1，亞甲基：亞甲基：2926和和2853cm-1）。）。1461cm-1：亞甲基和甲基彎

25、曲振動亞甲基和甲基彎曲振動1380cm-1：甲基彎曲振動甲基彎曲振動775cm-1：亞甲基的平面搖擺振動亞甲基的平面搖擺振動例例2: 試推斷化合物試推斷化合物C4H5N的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)解答解答 不飽和度計算：不飽和度計算：U=（42+2-5+1）/2=3由不飽和度分析，分子中可能存在一個雙鍵和一個叁鍵。由不飽和度分析，分子中可能存在一個雙鍵和一個叁鍵。由于分子中含由于分子中含N，可能分子中存在可能分子中存在CN基團(tuán)?；鶊F(tuán)。從譜圖的高頻區(qū)可看到從譜圖的高頻區(qū)可看到:2260cm-1，氰基的伸縮振動吸收；氰基的伸縮振動吸收；1647cm-1 ，乙烯基的乙烯基的C=C伸縮振動吸收。伸縮振動吸收。可推測分

26、子結(jié)構(gòu)為：可推測分子結(jié)構(gòu)為：由由990，935cm-1：表明為末端乙烯基。表明為末端乙烯基。1418cm-1：亞甲基的彎曲振動（亞甲基的彎曲振動（1470cm-1，受到兩側(cè)不飽和基團(tuán)的影響，向低波數(shù)位移）和末端乙烯基彎受到兩側(cè)不飽和基團(tuán)的影響，向低波數(shù)位移）和末端乙烯基彎曲振動（曲振動（1400cm-1）。）。驗證推測正確。驗證推測正確。CH2CHCH2CN歸屬歸屬990，935cm-1：末端乙烯基。末端乙烯基。P50 表表2-6亞甲基的彎曲振動亞甲基的彎曲振動試推測化合物試推測化合物C8H8O的分子結(jié)構(gòu)。的分子結(jié)構(gòu)。解答解答 不飽和度的計算U=（82+2-8）/2=5不飽和度大于4，分子中可

27、能由苯環(huán)存在，由于僅含8個碳，因此分子應(yīng)為含一個苯環(huán)一個雙鍵。1610，1580，1520，1430cm-1：苯環(huán)的骨架振動（1600、1585、1500及1450cm-1）。證明苯環(huán)的存在。825cm-1：對位取代苯（833-810cm-1）。1690cm-1：醛基C=O伸縮振動吸收（1735-1715cm-1，由于與苯環(huán)發(fā)生共軛向低波數(shù)方向位移）。2820和2730cm-1：醛基的CH伸縮振動（2820和2720cm-1）。1465和1395 cm-1：甲基的彎曲振動（1460和1380cm-1）。由以上信息可知化合物的結(jié)構(gòu)為：CH3CHOAnalysis: C8H8O 解答解答IUPAC

28、 Name: acetophenoneAnalysis: C3H10NO 解答解答IUPAC Name: N-methylacetamide (N-methylethanamide)Analysis: C4H8O2 C8H16O2C7H6O2某化合物的分子式某化合物的分子式C6H14，紅外譜圖紅外譜圖如下，試推測該化合物的結(jié)構(gòu)。如下，試推測該化合物的結(jié)構(gòu)。第六節(jié)第六節(jié) 紅外光譜技術(shù)的進(jìn)展及其應(yīng)用紅外光譜技術(shù)的進(jìn)展及其應(yīng)用n紅外顯微鏡紅外顯微鏡(IR microscope)n漫 反 射 傅 立 葉 變 換 紅 外 光 譜 技 術(shù) （漫 反 射 傅 立 葉 變 換 紅 外 光 譜 技 術(shù) （ d i f f u s e reflectance spectroscopy, DRS