第九章红外光谱法习题

1第九章红外光谱法基本要求：了解红外吸收光谱和吸收峰特征的表达，掌握红外吸收光谱产生的条件，影响吸收峰位置、峰数和强度的因素，掌握主要的IR谱区域以及在这些区域里引起吸收的键振动的类型，掌握常见基团的特征吸收频率，利用IR谱鉴别构造异构体并能够解析简单化合物的结构，了解红外吸收光谱的实验技术，了解拉曼光谱的原理及应用。重点：IR光谱产生的条件，影响吸收峰位置，峰数和强度的因素，常见基团的特征吸收频率。难点：键振动的类型，IR谱解析，FT-IR的原理和特点。部分习题解答1.产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么?条件：（1）分子的振动或转动必须伴随偶极矩的变化；（2）红外辐射应具有能满足分子产生振动跃迁所需的能量(红外辐射频率等于振动量子数差值和振动频率的乘积)不是所有的分子振动都会产生红外吸收光谱。只有满足上述两个条件的分子振动才会产生红外吸收光谱。例如，同核双原子分子（O2、N2、Cl2）等的振动没有红外活性。5.计算CO2和H2O的分子振动自由度，它们分别有几种振动形式，在红外吸收光谱中能看到几个吸收普带？数目是否相符？为什么？CO2：线性分子振动自由度3N-5=3*3-5=4四种振动形式两个吸收带数目不符对称伸缩振动无偶极矩变化，无红外活性，无吸收峰；面内弯曲和面外弯曲振动简并，只显示一个吸收峰。H2O：非线性分子振动自由度3N-6=3*3-6=3三种振动形式三个吸收带数目相符6.判断正误。（1）对（2）错（3）错（4）对（5）错（6）错7、下列同分异构体将出现哪些不同的特征吸收带？（1）CH3——CO2H—CO2CH3（2）C2H3COCH3CH3CH2CH2CHO（3）OO解：（1）CH3——COH在3300~2500cm-1处有vO—H，其vC=O位于1746~1700cm-1—COCH3无vOH吸收，其vC=O位于1750~1735cm-1（2）C2H5CCH3其vC=O位于1720~1715cm-1OOO2CH3CH2CH2CH其2820cm-1及2720cm-1有醛基费米共振双峰。vC=O位于1740~1720cm-1（3）O的vC=O吸收频率小于O的vC=O吸收频率8、下列化合物在红外光谱中哪一段有吸收？各由什么类型振动引起？HO——CH=OCH3—CO2CH2C≡CH（A）（B）解：（A）HO——C-H：vOH3700~3200cm-1δOH1300~1165cm-1vCH(O)2820~2720cm-1双峰vC=O1740~1720cm-1苯骨架振动：1650~1450cm-1苯对位取代：860~800cm-1v=CH3100~3000cm-1（B）CH3—COCH2C≡CH：vC=O1750~1735cm-1vC—O—C1300~1000cm-1vC≡C2300~2100cm-1v≡CH3300~3200cm-1vasC—H2962±10cm-1、2926±5cm-1vsC—H2872±10cm-1、2853±10cm-1δasC—H1450±20cm-1、1465±20cm-1δsC—H1380~1370cm-19、红外光谱（图10-28）表示分子式为C8H9O2N的一种化合物，其结构与下列结构式哪一个符合？（A）（B）（C）（D）（E）NHCOCH3OHNH2CO2CH3COCH2OCH3NHCH3CO2HCH2NH2CO2HOO3解：（A）结构含—OH，而图中无vOH峰，排除（C）结构中含—CNH2，伯酰胺，而图中无1650、1640cm-1的肩峰，排除。（D）与（E）结构中有-COOH，而图中无3000cm-1大坡峰，排除。（B）图中3600cm-1，3300cm-1为vAr—N1680cm-1，为vC=O1600~1400cm-1为苯骨架振动1300~1000cm-1表示有C-O-C所以应为（B）。10、化合物C4H5N，红外吸收峰：3080,2960,2260,1647,990和935cm-1，其中1865为弱带，推导结构。解：Ω=4+1+)25-1(=3CH2=CHCH2C≡N3080cm-1为v=C-H；2960cm-1、2260cm-1为vC-H；1647cm-1为vC≡N；1418cm-1为δC-H；990cm-1和935cm-1为烯烃—取代δ=C-H11、分子式为C7H5OCl的化合物，红外吸收峰：3080，2810，2720，1705，1593，1573，1470，1438，1383，1279，1196，1070，900及817cm-1，试推结构。解：Ω=7+1–5/2=5Cl——C-HOO43080cm-1为v=C-H；2810cm-1、2720cm-1为vCH（O）费米共振双峰；1705cm-1为vC=O；1593、1573、1470、1438cm-1为苯骨架振动vC=C；1383、1279、1196、1070cm-1为苯对位取代倍频和组频；900及817cm-1为苯对位取代δC-H。12、芳香化合物C7H8O，红外吸收峰为3380、3040、2940、1460、1010、690和740cm-1，试推导结构并确定各峰归属。解：Ω=7+1–8/2=43380cm-1表明有-OH3040cm-1表明为不饱和H690与740cm-1表明苯单取代得3380cm-1为vOH；2940cm-1为CH2的vC-H；3040cm-1为v=C-H；1460cm-1为苯骨架振动；1010cm-1，为vC-O；690与740cm-1为苯单取代δC-H14、由红外光谱图10-29推导化合物结构。解：Ω=4+1+)211-1(=03450cm-1与3300cm-1为vN—H；2960cm-1为CH3的vC—H；1620cm-1为δN—H；CH2OH51468cm-1为—CH2—的vC—H；1385cm-1与1370cm-1峰高比约为1:1，表明有—CH所以为CH—CH2—NH215、化合物分子式为C6H12O2，据图10-30的IR谱推导结构。解：Ω=6+1-212=11397cm-1与1370cm-1峰高比约为1:2，表明有CH3—C—CH31184cm-1与1150cm-1为vsC—O—C；1280cm-1为vasC—O—C；1720cm-1为vC=O；2960cm-1为vC—H；所以可为CH3—CCOCH3或CH3—C—O—C—CH3其中之一。若需确证，还需有其它信息。16、化合物分子式为C4H9NO，据图10-31的IR谱推导结构。解：Ω=4+1+)29-1(=1CH3CH3CH3CH3CH3CH3OCH3CH3OCH363350cm-1、3170cm-1为vN—H；2960cm-1为CH3的vC—H；1640cm-1峰在1650cm-1处有高峰，表明为伯酰胺—CNH2；1465cm-1峰在1425cm-1为vN—H与δN—H混和峰；1370cm-1与1355cm-1峰高比约为1:1，表明有CH所以CH—C—NH2CH3CH3OCH3CH3O