第四红外吸收光谱分析法-ppt课件

1、第四章第四章 红外吸收光谱红外吸收光谱分析法分析法一、红外光谱的基团频率一、红外光谱的基团频率group frequency in IR二、分子构造与吸收峰二、分子构造与吸收峰molecular structure and absorption peaks三、影响峰位移的要素三、影响峰位移的要素factors influenced peak shift 四、不饱和度四、不饱和度degree of unsaturation第二节第二节 红外光谱与分子构造红外光谱与分子构造infrared absorption spec-troscopy，IRinfrared spectroscopy and m

2、olecular structure 一、红外吸收光谱的特征性一、红外吸收光谱的特征性 group frequency in IR 与一定构造单元相联络的、在一定范围内出现的化学键与一定构造单元相联络的、在一定范围内出现的化学键振动频率振动频率基团特征频率特征峰；基团特征频率特征峰；例：例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰；特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰；特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-

3、1 酰胺酰胺红外光谱信息区红外光谱信息区常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1根据基团的振动方式，分为四个区：根据基团的振动方式，分为四个区：(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区伸缩振动区X=O，N，C，S(2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区(4)1200 670 cm-1 XY伸缩，伸缩， XH变形振动区变形振动区二、分子构造与吸收峰二、分子构造与吸收峰 molecular structure and abs

4、orption peaks1 XH伸缩振动区4000 2500 cm-1 1OH 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小稀溶液时，峰形锋利，强吸收；当浓度较大时，发生缔协作用，峰形较宽。留意区分NH伸缩振动：3500 3100 cm-1 3不饱和碳原子上的不饱和碳原子上的=CH CH 苯环上的苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1 2饱和碳原子上的饱和碳原子上的CH3000 cm-1 以上 CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 反对称伸

5、缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸收3000 cm-1 以下2 叁键C C伸缩振动区2500 1900 cm-1 在该区域出现的峰较少；在该区域出现的峰较少；1RC CH 2100 2140 cm-1 RC CR 2190 2260 cm-1 R=R 时，无红外活性时，无红外活性2RC N 2100 2140 cm-1 非共轭非共轭 2240 2260 cm-1 共轭共轭 2220 2230 cm-1 仅含仅含C、H、N时：峰较强、锋利；时：峰较强、锋利；有有O原子存在时；原子存在时；O越接近越接近C N，峰越弱；，峰越弱；3 双键伸缩振动区 1900 1

6、200 cm-1 1 RC=CR 1620 1680 cm-1 强度弱，强度弱， R=R对称时，无红外活性。对称时，无红外活性。2单核芳烃单核芳烃 的的C=C键伸缩振动键伸缩振动1626 1650 cm-1 苯衍生物的苯衍生物的C=C 苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现出现 C-H和和C=C键的面内键的面内变形振动的泛频吸收强度弱，可用来判别取代基位置。变形振动的泛频吸收强度弱，可用来判别取代基位置。200016003C=O 1850 1600 cm-1 碳氧双键的特征峰，强度大，峰锋利。碳氧双键的特征峰，强度大，峰锋利。饱和醛饱和醛(酮酮)1740-1720 cm-1

7、；强、尖；不饱和向低波挪动；强、尖；不饱和向低波挪动；醛，酮的区分？醛，酮的区分？酸酐的酸酐的C=O 双吸收峰：双吸收峰：18201750 cm-1 ，两个羰基振动巧合裂分；，两个羰基振动巧合裂分； 线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强；线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强； 环形构造：低波数峰强；环形构造：低波数峰强；羧酸的羧酸的C=O 18201750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体；氢键，二分子缔合体；4. XY，XH 变形振动区变形振动区 1650 cm-1 指纹区指纹区(0 650 cm-1 ) ,较复杂。较复杂。 C-H，N-H的变形振动；的变形振动； C-O，C-X的伸

8、缩振动；的伸缩振动； C-C骨架振动等。精细构造的区分。骨架振动等。精细构造的区分。 顺、反构造区分；顺、反构造区分；基团吸收基团吸收带数据带数据基基团团吸吸收收带带数数据据r， （反反）r r活活泼泼氢氢不不饱饱和和氢氢饱饱和和氢氢三三键键双双键键伸伸缩缩振振动动变变形形振振动动含含氢氢化化学学键键特特征征吸吸收收带带（伸伸缩缩振振动动）指指纹纹吸吸收收带带伸伸缩缩振振动动变变形形振振动动常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收带特征区特征区指纹区指纹区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HCNC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H

9、氢键氢键C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HCCC=C1内部要素1电子效应a诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向挪动兰移三、影响峰位变化的要素三、影响峰位变化的要素 molecular structure and absorption peaks化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部构造和外部要素影响。一样基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ；R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1920cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1 ; R-CONH2 C=0

10、1920cm-1 ;共轭效应共轭效应COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516851660cm -1cm -1cm -1cm -1空间效应空间效应C H3060-3030 cm-12900-2800 cm-1C HC HC HC H1576cm-11611cm-11644cm- 11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222空间效应：场效应；空间位阻；环张力空间效应：场效应；空间位阻；环张力2.2.氢键效应氢键效应 (分子内氢键；分子间氢键分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产生极明显影：对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向挪动

11、响，使伸缩振动频率向低波数方向挪动OCH3OCOH3CHHO3705-31252835O- H伸 缩 cm-1 cm-1RHNORNHOHHC=ON-HN-H伸缩伸缩变形游离氢键16903500165034001620-15901650-1620 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1四、不饱和度四、不饱和度 degree of unsaturation 定义：定义： 不饱和度是指分子构造中到达饱和所缺一价元素不饱和度是指分子构造中到达饱和所缺一价元素的的“对数。如：乙烯变成饱和烷烃需求两个氢原子，不饱和对数。如：乙烯变成饱和烷烃需求两个氢原子，不饱和度为度为1。 计算：计算： 假设分子中仅含

12、一，二，三，四价元素假设分子中仅含一，二，三，四价元素H，O，N，C，那么可按下式进展不饱和度的计算：，那么可按下式进展不饱和度的计算： = 2 + 2n4 + n3 n1 / 2 n4 ， n3 ， n1 分别为分子中四价，三价，一价元素数分别为分子中四价，三价，一价元素数目。目。 作用：作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。例：例： C9H8O2 = 2 +29 8 / 2 = 6 内容选择：终了终了第一节第一节 红外根本原理红外根本原理basic principle of Infrared basic principle of Infrared absorption spectroscopyabsorption spectroscopy第二节第二节 红外光谱与分子构造红外光谱与分子构造infrared spectroscopy and molecular infrared spectroscopy and molecular structurestructure第三节第三节 红外光谱仪器红外光谱仪器infrared absorption spec