78红外光谱分析

II红外光谱（IR）一.概述波长（m）波数（cm-1）近红外区：0.75~2.513330~4000中红外区：2.5~15.44000~650远红外区：15.4~830650~12绝大多数有机化合物红外吸收波数范围：4000~665cm-1红外谱图中,横坐标:吸收波长()或波数().吸收峰位置。纵坐标:透过率(T%)或吸光度(A).吸收峰强度。二.基本原理用一定频率的红外光照射分子,分子发生振动能级的跃迁。分子的振动分为：伸缩振动（）、弯曲振动（）。=——2C1KMm1m2m1+m2M=双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。C-HC-CC-OC-ClC-BrC-I300012001100800550500cm-1~v分子振动伸缩振动(键长改变)弯曲振动对称伸缩振动不对称伸缩振动面内弯曲振动面外弯曲振动（变形振动）cm-1vCCC=CCC2200~21001680~16201200~700力常数/g.s-212~181058~121054~6105力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、键长有关。键能大，键长短，K值大，振动吸收频率移向高波数；键能小，键长长，K值小，振动吸收频率移向低波数。三.不同官能团的特征吸收频区红外光谱可分为两个区域官能团区4000~1350cm-1指纹区1350~650cm-1官能团区分为：X-H区、三键区和双键区。官能团区4000~2500cm-1(X-H区)O-HN-HC-HS-H...2500~1900cm-1（三键区含累积双键）CCCNC=C=CC=C=O1900~1350cm-1（双键区）C=OC=NN=OC=C(烯或芳环骨架振动)指纹区1350~650cm-1（单键区）C-CC-OC-NC-X四.影响官能团吸收频率的因素主要讨论分子结构变化时,官能团红外吸收频率的变化。1.电子效应1）诱导效应RCR'ROCClOVC=O~1715~1800~1869cm-1RCFO卤原子吸电子诱导效应,使羰基双键性增强,C=O的力常数变大,吸收向高波数移动。CH3CH2CClOOCCH3O2）共轭效应键长平均化。双键键长增长，力常数减小。吸收频率移向低波数。RCORCNH2ORCR'ORCOC=CVC=O~17151685~1670~1695~1675cm-1C6H5COCH2CH3试比较下列两组化合物中哪一个羰基的振动波数相对较高？COCH2CH3CH2COCH3CHO(CH3)2NCHOABAB1.2.试判断丁烯酮中碳氧、碳碳双键与1-丁烯、2-丁酮中双键的红外吸收频率的高低。CH3CCH2CH3CH3CCH=CH2CH3CH2CH=CH2OO17201685162316472.氢键的影响使基团化学键的力常数减小,伸缩振动波数降低、峰形变宽。醇羟基：游离态二聚体多聚体3600~3640cm-13500~3600cm-13200~3400cm-1(a)1.4%(b)3.4%(c)7.1%(d)14.3%正丁醇羟基的伸缩振动吸收位置（氯苯中）羧酸及胺类等化合物,分子间形成氢键后,其相应吸收频率均移向低波数.当羰基是氢键受体时,其羰基特征吸收频率向低频移动40~60cm-13.环的张力一般而言,环的张力增大时,环上有关官能团的吸收频率逐渐升高。CH2CH2CH2CH2VC=C1651165716901750OOOOVC=O1715174517801815•环内双键的C=C伸缩振动吸收频率随环的减小而降低。VC=C1645161015604.成键碳原子的杂化状态CHCHCHVC-H3300310029005.振动的偶合分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时,它们之间发生强相互作用,结果产生两个吸收峰,一个向高频移动,一个向低频移动。五.红外吸收峰的强度红外吸收强度取决于跃迁的几率：跃迁几率ab2E2oab跃迁偶极矩红外电磁波的电场矢量Eo强度决定于振动时偶极矩变化大小。偶极矩变化愈大，吸收强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈小；没有偶极矩变化,则不产生红外吸收。例：VC=O吸收强度大于VC=C。对称烯、炔等无吸收峰或吸收峰很弱。吸收强度的表示：vs(ε200)、s(ε=75~200)、m(ε=25~75)、w(ε=5~25)、vw(ε5)。六.各类有机化合物的特征基团频率1.烷烃C-H2900~2850cm-1(S)C-H1470cm-1、1380cm-12.烯烃C=C1680~1600cm-1(m-w)=CH3100~3010cm-1=CH1000~800cm-1C=C吸收峰的强度受分子对称性影响3.炔烃VC≡C2250cm-1V≡C-H3340-3300cm-1≡C-H680-610cm-1CCH2CH3t-BuCCCH3t-BuCH3CH3CCHt-BuCH3CH3Cl2C=CCl210.350.140相对强度比CH31380cm-1（孤立甲基）CH(CH3)2138513654.芳烃C=C1660~1450cm-1（芳环碳碳骨架伸缩振动）2~4个中强峰：~1500(强)、~1600(中)=CH3110~3010cm-1=CH900~690cm-1“定位峰”倍频区2000~1650cm-15.醇、酚类化合物V-OH3650~3600cm-1(游离)尖峰V-OH3550~3200cm-1(缔合)宽峰VC-O1260~1000cm-16.含羰基化合物1)酮脂肪酮VC=O~1715cm-1芳香酮VC=O~1695cm-1不饱和酮VC=O~1675cm-12)醛VC=O~1725cm-1VC-H2720cm-1（鉴别-CHO）3)酯VC=O~1740cm-1VC-O-C1300~1150（鉴定酯）4)羧酸VC=O1770~1750cm-1（单体），1710cm-1（二聚体）VO-H3000~2500（二聚体）O-H~1400，~920cm-15)酸酐VC=O1860~1800cm-1，1800~1750cm-1VC-O-C1170~1050(开链酸酐),1310~1210cm-1(环状酸酐)6)酰胺VN-H3500~3035VC=O1690~1620cm-1N-H1620~1590(伯)1550~1510(仲)7)酰卤脂肪族酰卤VC=O1800cm-1芳香族酰卤VC=O1785~1765cm-17.醚类VC-O-C1275~1020cm-18.胺类一级胺VN-H3490~3400N-H1650~1590，900~650二级胺VN-H3500~3300N-H750~700三级胺无VN-H吸收峰无N-H吸收峰应用IR、1HNMR谱中的哪一种可快速有效鉴别下列化合物？1CH3CH2CH2CH2CHOCH3COCH2CH32OHO~1380cm-1烷CH3七.红外谱图解析1.根据给出的分子式IRNMR数据,推测化合物的结构式。分子式：C3H8O；IR：3600~3200cm-1(宽)NMRH/ppm:1.1(d,6H)，3.8(m,1H)，4.4(s,1H)CH3CHCH3OHCH3CH2CHCH3OHOCH2CH2CH2BrCCH3BrCH3342.根据给出的分子式及IRNMR主要数据,推测化合物的结构。分子式：C10H12O2IR：3010，2900，1735，1600，1500cm-1NMR:1.3(t,3H)，2.4(q,2H)，5.1(s,2H)，7.3(s,5H)CH2OCCH2CH3O3.一化合物分子式为C9H10O,其IR及1HNMR谱如下图。写出化合物的结构式,并指出1HNMR谱中各峰及IR谱中主要峰的归属。C9H10OCH2CCH3O1HNMR:/ppm7.1H(s,5H)3.5CH2CO(s,2H)2.0CCH3O(s,3H)IR:~3050cm-1苯=C-H~2900cm-1烷C-H~1700cm-1C=O~1600,1500cm-1苯C=C思考题：(1)根据下面所给的分子式、IR、NMR主要数据,推测相应化合物的结构。C9H10O2；IR/cm-1:3010，3000，1670，1598，1500，1258，1021，833NMR/ppm:2.5(s,3H),3.95(s,3H),7.5(q,峰形对称,4H)(2)反式和顺式-1,2-环戊二醇在3450~3570cm-1处均有一个宽的吸收带，如何用IR来区分顺反异构体。作业8-20，21，28思考题(1)、(2)