有机波谱分析第三章-红外光谱

1、红外光谱就是当红外光照射有机物时,用仪器记录下来的吸收情况(被吸收光的波长及强度等红外线可分为三个区域:/µm 0.8 2.550100012500400020010/cm -1可见光微波近中远分子跃迁类型分子振动和转动晶格振动和纯转动泛频、倍频适用范围有机官能团定量分析有机分子结构分析和样品成分分析无机矿物和金属有机物红外光谱法主要讨论有机物对中红区的吸收。分子的近似机械模型弹簧连接小球。分子的振动可用Hooke s rule 来描述:红外光谱中,频率常用波数表示。波数每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。11(2121m m k +=41011×=mcm µ

2、 (1cm=104m(1(1 振动方程式若将频率采用波数表示,Hooke s rule 则可表示为:11(2121m m k c +=(2式中:k 化学键的力常数; m 成键原子的质量。不同分子的结构不同,化学键的力常数不同,成键原子的质量不同,导致振动频率不同。用红外光照射有机分子,样品将选择性地吸收那些与其振动频率相匹配的波段,从而产生红外光谱。(2 分子振动模式分子的振动类型有两大类:伸缩振动(:只改变键长,不改变键角;波数较高。弯曲振动(:只改变键角,不改变键长;波数较低。分子振动伸缩振动弯曲振动剪动煽动波数高波数低(动扭(sas(s(w(t摇动(r面内面外(3 红外吸收峰产生的条件必

3、要条件:辐射光的频率与分子振动的频率相当。充分条件:振动过程中能够改变分子偶极矩!O C O 无红外吸收H H O有红外吸收CH 3 C C CH 3CH 3-CH 2-C C-H-C C-有无-C C-例2:CS 2、CCl 4等对称分子的IR 谱图特别简单,可用作IR 溶剂。例1:所以,分子对称性高者,其IR 谱图简单;分子对称性低者,其IR 谱图复杂; 苯环上五氢相连(单取代:700、750 cm -1 例:苯酚的IR 四氢相连(邻二取代:750 cm -1 例:邻二甲苯的IR 三氢相连(间二取代:700、780cm -1 例:间二甲苯的IR 二氢相连(对二取代:830cm -1 例:对

4、二甲苯的IR 孤立氢:880 cm -1-CH=CH 2990,910cm -1690970910820键上:双C=CH 2HH H H H-1cm -1cm -1cm -1cm C=CC=C C=C例: 1-辛烯、1-癸烯的IR 谱图(2 解析IR谱图的原则解析IR谱图时,不必对每个吸收峰都进行指认。重点解析强度大、特征性强的峰,同时考虑相关峰原则。相关峰由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存、相互佐证的吸收峰。1700cm -1( C=O 3335-2500cm -1胖峰( O-H 1250cm -1( C-O 930cm-1( O-H 有-C-OHO例:庚酸的IR 图3300cm -1

5、( C H 2150cm -1( C C C H 630cm -1( 有C CH 例2:若分子中存在-COOH ,则其IR 谱图中应出现下列一组相关峰:例1:若分子中存在-C CH ,则其IR 谱图中应出现下列一组相关峰:例:1-己炔的IR 图(3 一般步骤计算不饱和度。样品中有无双键、脂环、苯环?官能团区:峰的位置?强度?样品中有哪些官能团?指纹区:有无诊断价值高的特征吸收?如:1380cm-1有峰?1000 cm-1以下有峰?形状如何?双键的取代情况及构型?苯环上的取代情况?其他信息:来源?合成方法?化学特征反应?物理常数?NMR、MS、UV谱图特征?掌握的信息越多,越有利于给出结构式。查

6、阅、对照标准谱图,确定分子结构。 (4 解析实例:例1:正十二烷的红外光谱例2:3-甲基戊烷的红外光谱例3 :1-辛烯的红外光谱 例4:1-己炔的红外光谱例5:C 8H 16O 的IR 谱图例6:C 5H 10O 的IR 谱图例7:C 7H 8的IR 谱图例8:C 7H 8O 的IR 谱图例9:C 8H 8O 2的IR 谱图例10:C 3H 7NO 的IR 谱图羰基吸收峰的位置对官能团鉴定有特别重要的意义!不同羰基的大致吸收位置:波数升高;-I效应、环张力等使C=O共轭效应使波数降低C=O波数例:2-戊酮、乙酸苯酯、苯乙酮的IR谱图丁胺 乙醇(液膜 乙醇(CCl4 C7H8OCH2OH 2-辛炔CH 3CH2CH2CH2CH2C CCH3环戊基腈 C5H10OOCH3C CH2CH2CH3C8H8O2OO