复旦仪器分析课件05有机化合物的典型光谱

第二节有机化合物的典型光谱1按基团归类分子结构特点和变化规律峰位峰形峰强yyq2一、脂肪烃类从上到下：正辛烷、1-辛烯、1-辛炔1.烷烃32,4-二甲基戊烷2,4,4-三甲基戊烷主要特征峰CH3000～2850cm-1CH1480～1350cm-1特点：峰位和顺序CH3000～2850cm-14ssasas2323CHCHCHCHsCH3δ2CHδ叠加峰CH~722cm-1，当n4，峰形和峰强偶合分裂～1385cm-1～1375cm-1～1395cm-1～1365cm-1sCH3δCH3CH2CH2CHCH3CH3CH3CCH2CCH3CH3H3CH3C2.烯烃5主要特征峰=CH3100～3000cm-1（m）C=C～1650cm-1（w）=CH1010～650cm-1（s）特点：峰位：as=CH重要特征，区别于烷烃6对称伸缩红外非活性不对称伸缩红外活性=CH特征，最有价值，并可鉴别取代类型共轭时，环烯中环张力，取代、共轭双烯C=C随取代基数目，峰形和峰强3.炔烃7主要特征峰CH3333～3267cm-1CC2260～2100cm-1峰位：ΞCHCΞC峰形：8高度特征特点下列基团C-H出现的位置（峰位）CH3=CH2CHΞCH强，较窄CΞC9二、芳香烃类R苯和取代苯10主要特征峰=CH3100～3000cm-1(wm)CH泛频峰2000cm-1～1667cm-1(w)C=C(骨架)1650cm-1～1430cm-1=CH910～665cm-1(s)芳香烃类=CH泛频峰苯环H特点：C=C（骨架振动=CH鉴别取代基的位置和数目泛频峰非常弱，配合=CH鉴别取代情况11是鉴别苯环的重要标志相邻氢数=CH/cm-15770～7304770～735317829810～7502860～8001900～86012=CH随苯环上相邻氢数目的减少向高波数移动三、醇、酚、醚13OHROHRH2COH2CR14共同点都有-OH及C-O键OH3640～3610cm-1（游离羟基）锐峰3500～3200cm-1（缔合羟基）钝峰CO1260～1000cm-1(s)OH1420~1330cm-1区别酚的芳香结构的一组相关峰1.醇和酚15醇和酚正辛醇苯酚OHCOOHCH3(CH2)7-OH2.醚有-C-O-C-键，没有-OH键醚基氧和苯环或乙烯共轭，使CO波数主要特征峰脂肪醚cm-11150～1070(vs)1150～1070(vw)芳香醚cm-11275～1200(vs)1075～1220(s)乙烯基醚cm-11225～1200(vs)1075～1020(s)ascocscoc1617正己醇，2-丁醇，丁醚的红外光谱四、羰基化合物18羰基例：(C9H10O)c=o1870~1540cm-1（一）酮类19甲乙酮的红外吸收光谱C=O~1715cm-1(vs)（一）酮类20甲乙酮的红外吸收光谱C=O1715174517801815cm-1若共轭，C=O~1715cm-1(vs)OOOO环酮随张力增大，苯乙酮的红外吸收光谱（二）醛类21若共轭，fermi共振：CH双峰C=O~1725cm-1(s)~2820cm-1~2720cm-122（三）酰氯类C=O饱和~1800cm-1(s)，不饱和1780~1750cm-1(s)COCl23特征峰OH3400~2500cm-1单体~3550cm-1二聚~3000cm-1宽峰C=O1740~1650cm-1羰基α位有电负性基团二聚体（氢键）芳香酸（共轭）OH955~915cm-1宽谱带（四）羧酸类RCOOH特征峰饱和脂肪酸酯,-不饱和酸酯芳香酸酯C=O~1735cm-11750～1725cm-11730～1715cm-1C-O1300~1000cm-11210～1163cm-11310～1250cm-124（五）酯类RCOORasCOCsCOC（六）酸酐类由于偶合，羰基峰分裂成双峰酸酐与酸相比不含羟基特征峰C=O双峰as1850~1800cm-1s1780~1740cm-1COCR'ROO（七）酰胺类c=o16801630cm-1NH35003100cm-1NH16901670cm-1,16201590cm-1CN1400cm-126伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰苯甲酰胺CONH2小结：含羰基化合物的羰基C=O顺序酸酐as1810cm-1（s1760cm-1）酰氯1800cm-1酯1735cm-1，醛1725cm-1，酮1715cm-1羧酸1710cm-1酰胺1680cm-127五、含氮化合物（一）胺28NH35003300cm-1正己胺NH伯、仲、叔胺可区别CN13601020cm-1NH16501510cm-1NH900650cm-1（二）硝基化合物15901500cm-113901330cm-1asNO2sNO229对硝基苯甲酸30（三）腈类化合物cN22602215cm-1特征性强对甲基苯甲腈第三节红外光谱仪31光源单色器样品池检测器信号处理和输出第一代仪器岩盐棱镜第二代光栅第三代Michelson干涉仪（FT-IR）计算机系统Michelson干涉仪检测器热电型光电型辐射源硅碳棒Nernst灯样品池32计算机一、FT-IR红外光谱仪（一）主要部件33（二）FT-IR的工作原理光源固定镜动镜检测器干涉光Michelson干涉仪示意图光程差是波长的整数倍时，为相长干涉，亮度最大（亮条）光程差是半波长的奇数倍时，为相消干涉，亮度最小（暗条）（三）FT-IR红外光谱法的主要特点34灵敏度高分辨率高光谱范围宽扫描速度快二、红外光谱仪的性能351.分辨率•某处：/2.波数准确度与重复性•准确度：测定文献•重复性：最大-最小聚苯乙烯薄膜3110~2850cm-1：CH7个峰第四节红外吸收光谱分析压片法糊膏法薄膜法液体池法涂片法/夹片法36固体试样液体试样一、试样的制备对试样的要求①纯度98%②不含水分③溶剂与光谱波段相符二、红外光谱解析方法37了解样品来源和性质选择和充分除去溶剂试样的物理化学常数分子式，可以计算不饱和度(U)试样的浓度和厚度U＝0饱和脂肪族U＝1一个双键/一个饱和环状结构U＝2一个叁键U＝4一个苯环222134nnnU不饱和度计算举例62101022222134nnnU380210422222134nnnUC4H10OC10H10O4饱和脂肪族类一个苯环和一个叁键或一个苯环和两个双键39（一）光谱解析方法•主要用途•特点两个化合物没有完全相同的红外光谱，只要它们化学结构存在细小的差别（如同系物。同分异构体和空间构象等），红外光谱都有不同。对于定性鉴别红外光谱是最有效的方法。由于红外光谱的特征性强，已知化和物的定性鉴定未知化合物的结构分析一般情况下，两个样品的红外光谱完全一致，就是同一个化合物。401.解析三原则2.解析一组相关峰3.解析顺序4.基团与特征频率的相关关系解析的一般原则峰位、峰形和峰强避免孤立解析先特征，后指纹官能团与特征频率的相关表波数(cm-1)振动类型（基团）4000～3200νOH、νNH3310～3000ν≡CHν=CH≈νArH3000～2700νCH（-CH3,饱和CH2及CH、-CHO）2500～2000νC≡C、νC≡N1870～1550νC=O（酸酐,酰氯,酯,醛,酮,羧酸,酰胺）1690～1500νC=C、νC=N、NH1490～1150βCH、βOH（各种面内弯曲振动）1310～1020νC-O-C（酚、醇、醚、酯、羧酸）1000～650=CH（不饱和碳-氢面外弯曲振动）850~500νC-X、CH241解析示例12-142C4H10O0210422222134nnnU分子式计算不饱和度推测化合物类型特征区第一强峰cm-1相关峰cm-1第二强峰cm-1相关峰cm-1峰位峰形297013951363123514763360/宽峰1195判断归属43sCH3asO-COHasCH3sCH3C-C给出结构标准物质对照标准图谱对照确认化合物结构CCH3H3CCH3OH