第三章红外吸收光谱-4

1、一、红外谱图解析的基本步骤一、红外谱图解析的基本步骤二、红外谱解析要点及注意事项二、红外谱解析要点及注意事项三、红外光谱解析实例三、红外光谱解析实例1.1.计算不饱和度计算不饱和度2.2.官能团的确定官能团的确定( 1500 cm( 1500 cm-1-1) )3.3.指纹区确定细节（指纹区确定细节cm600 cm-1-1）4 4. .配合其他分析方法综合解析配合其他分析方法综合解析5.5.综合以上分析提出化合物的可能结构综合以上分析提出化合物的可能结构6.6.与标准谱图对照与标准谱图对照2 2未知物的结构测定未知物的结构测定(1). 先观察是否存在C=O(18201

2、660cm-1, s)(2). 如果有C=O, 确定下列状况. 羧酸羧酸 是否存在O-H(34002400cm-1, 宽峰, 往往与C-H重叠) 酰胺酰胺 是否存在N-H(3400cm-1附近有中等强度吸收; 有时是同 等强度的两个吸收峰 酯酯 是否存在C-O(13001000cm-1有强吸收) 酸酐酸酐 1810和1760cm-1附近有两个强的C=O吸收 醛醛 是否存在O=C-H(2850和2750附近有两个弱的吸收) 酮酮 没有前面所提的吸收峰2）根据未知物的红外光谱，找出主要的强吸收峰，按根据未知物的红外光谱，找出主要的强吸收峰，按照由简单到复杂的顺序，分五个区来分析：照由简单到复杂的顺

3、序，分五个区来分析：40002500cm-1: X-H（X=C.N.O.S）的伸缩振动区的伸缩振动区25002000cm-1: 三键和累积双键三键和累积双键（-CC-,-C N, -C=C=C-,-N=C=O,-N=C=S等等）的伸缩振动区的伸缩振动区20001500cm-1: 双键的伸缩振动区，如双键的伸缩振动区，如 C=C,C=O, N=C，N=O,苯环骨架等苯环骨架等15001300cm-1: 主要提供主要提供C-H弯曲振动的信息弯曲振动的信息1300400cm-1: 单键的伸缩振动、分子骨架振动、双单键的伸缩振动、分子骨架振动、双 键上键上C-H面外弯曲振动信息面外弯曲振动信息1.红外

4、吸收谱的三要素（位置、强度、峰形）红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形）2.同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的二、红外谱解析要点及注意事项二、红外谱解析要点及注意事项解析图谱时的几点经验：解析图谱时的几点经验： （1）查找基团时，先否定，以逐步缩小范围）查找基团时，先否定，以逐步缩小范围 （2） 在解析特征吸收峰时，要注意其它基团吸在解析特征吸收峰时，要注意其它基团吸收峰的干扰（收峰的干扰（ 3350和和1640cm-1处出现的吸收峰可能处出现的吸收峰可能为样品中水的吸收）为样品中水的吸收） （3）吸收峰往往不可能全部解析，特别是指纹）吸收峰往往不可能

5、全部解析，特别是指纹区区 （4）掌握主要基团的特征吸收：掌握特征吸收）掌握主要基团的特征吸收：掌握特征吸收频率的四个波段。特殊：频率的四个波段。特殊：3000cm-1是个界，不饱和是个界，不饱和 CH3000，饱和，饱和 CH 3000；孤立叁键、双键；孤立叁键、双键；羰基；苯环；羰基；苯环C=C16501450 24个中强吸收峰。个中强吸收峰。利用指纹区判断单、双、三取代等利用指纹区判断单、双、三取代等 解析完后，进行验证，不饱和度与计解析完后，进行验证，不饱和度与计算值是否相符，性质与文献值是否一致，算值是否相符，性质与文献值是否一致，与标准图谱进行验证与标准图谱进行验证 谱图对照应注意：

6、所用的仪器在分辨谱图对照应注意：所用的仪器在分辨率和精确度一致；测定的条件一致；杂质率和精确度一致；测定的条件一致；杂质引进的吸收带应仅可能避免。引进的吸收带应仅可能避免。三、红外光谱解析实例三、红外光谱解析实例C8H16C8H16例一：未知物分子式为例一：未知物分子式为C8H16，其红外图谱如其红外图谱如下图所示，试推其结构。下图所示，试推其结构。解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1，即该化合物具有一个烯基或一个环。即该化合物具有一个烯基或一个环。3079cm-1处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连的氢，因此该化合

7、物肯定为烯，在的氢，因此该化合物肯定为烯，在1642cm-1处还处还有有C=C伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存在。在。910、993cm-1处的处的C-H弯曲振动吸收说明该化合弯曲振动吸收说明该化合物有端乙烯基，物有端乙烯基，1823cm-1的吸收是的吸收是910吸收的倍吸收的倍频。频。从从2928、1462cm-1的较强吸收及的较强吸收及2951、1379cm -1的较弱吸收知未知物的较弱吸收知未知物CH2多，多，CH3少。少。综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，即即1-辛稀。辛稀。 某化合物IR谱图如下

8、，请判断该化合物的正确结构。CH3(CH2)3OHCH3CH3C OHCH3CH2=CHCH2CH2OH123答案：答案：2T%4000 36002800200018001600140012001000800600400(cm-1)3360297014761395知物分子式为未知物分子式为C3H6O，其红外图如下图所，其红外图如下图所示，试推其结构。示，试推其结构。分子式为分子式为C C3 3H H6 6OO1.由其分子式可计算出该化合物不饱和度为由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1。2.以以3084、3014、1647、993、919cm-1等处的等处的吸收峰，可

9、判断出该化合物具有端取代乙烯。吸收峰，可判断出该化合物具有端取代乙烯。3.因分子式含氧，在因分子式含氧，在3338cm-1处又有吸收强、峰处又有吸收强、峰形圆而钝的谱带。因此该未知化合物必为醇形圆而钝的谱带。因此该未知化合物必为醇类化合物。再结合类化合物。再结合1028cm-1的吸收，知其为伯醇。的吸收，知其为伯醇。综合上述信息，未知物结构为：综合上述信息，未知物结构为： CH2=CH-CH2-OH。例三：未知物分子式为例三：未知物分子式为C12H24O2，其红外图如，其红外图如下图所示，试推其结构。下图所示，试推其结构。1.12.1703cm-1处的强吸收知该化合物含羰基，与一个不饱和处的强

10、吸收知该化合物含羰基，与一个不饱和度相符。度相符。3.2920、2851cm-1处的吸收很强而处的吸收很强而2956、2866cm-1处的吸处的吸收很弱，这说明收很弱，这说明CH2的数目远多于的数目远多于CH3的数目，的数目，723cm-1的的显著吸收所证实，说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。显著吸收所证实，说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。4.2956、2851cm-1的吸收是叠加在另一个宽峰之上的，从的吸收是叠加在另一个宽峰之上的，从其底部加宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰其底部加宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰来自来自OH,很强的波数位移说明有很强的氢键缔

11、合作用。结很强的波数位移说明有很强的氢键缔合作用。结合合1703cm-1的羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。的羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。940、1305、1412cm-1等处的吸收进一步说明羧酸官能团的存在。等处的吸收进一步说明羧酸官能团的存在。综上所述，未知物结构为：综上所述，未知物结构为：CH3（CH2）10COOH例四：未知物分子式为例四：未知物分子式为C6H8N2，其红外图如下，其红外图如下图所示，试推其结构。图所示，试推其结构。芳香胺：芳香胺：分子式为分子式为C C6 6H H6 6NN2 21. 42. 可能有苯环，此推测由可能有苯环，此推测由3031、1593、150

12、2的吸收峰所证实，由的吸收峰所证实，由750cm-1的吸收知该化合的吸收知该化合物含邻位取代苯环。物含邻位取代苯环。3. 3285、3193 cm-1的吸收是很特征的伯胺吸的吸收是很特征的伯胺吸收。（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）收。（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）v 3387、3366 cm-1 ：NH2的伸缩振动；的伸缩振动；v 1624 cm-1 ： NH2弯曲振动；弯曲振动；v 1274 cm-1 ：C-N伸缩振动；伸缩振动；v综合上述信息及分子式，可知该化合物为：综合上述信息及分子式，可知该化合物为： 邻苯二胺邻苯二胺图谱解析实例图谱解析实例 例例1 某化合物，测得分子式为某化合物，

13、测得分子式为C8H8O，其红外，其红外光谱如下图所示，试推测其结构式。光谱如下图所示，试推测其结构式。C8H8O红外光谱图红外光谱图波谱解析波谱解析v 不饱和度为不饱和度为5，可能含有苯环；，可能含有苯环；v 3030cm-1为为Ar-H伸缩振动；伸缩振动；1600，1585cm-1为为C=C伸缩振动；伸缩振动；740，690cm-1提示该化合物可能为单取代苯衍生物；提示该化合物可能为单取代苯衍生物；v 1690为羰基吸收为羰基吸收(但不是醛但不是醛)；分子结构可能为分子结构可能为OCH3C 解：特征区最强峰解：特征区最强峰1687cm-1为为CO的伸的伸缩振动，因分子式中只含一个氧原子。不可

14、缩振动，因分子式中只含一个氧原子。不可能是酸或酯，只能是醛或酮。能是酸或酯，只能是醛或酮。1600cm-1、1580cm-1、1450cm-1三个峰是苯环的骨架振动；三个峰是苯环的骨架振动；3000cm-1附近的数个弱峰是苯环及附近的数个弱峰是苯环及CH3的的C-H伸缩振动；指纹区伸缩振动；指纹区760cm-1、692cm-1两个吸收两个吸收峰结合峰结合20001667cm-1的一组泛频蜂说明为的一组泛频蜂说明为单取代苯。单取代苯。l363 cm1和和1430 cm1的吸收峰的吸收峰为甲基的为甲基的CH弯曲振动。弯曲振动。单取代苯单取代苯衍生物衍生物C=C-H伸伸缩振动缩振动C=C伸缩伸缩振动

15、振动分子式为分子式为C8H8 不饱和度为不饱和度为5端烯烃端烯烃其可能结构为其可能结构为:CHCH2分子式为分子式为C C4 4H H1010OO 计算出其不饱和度为计算出其不饱和度为0 3350 cm-1缔合羟基的伸缩振动；缔合羟基的伸缩振动； 饱和碳原子的饱和碳原子的C-H伸缩振动；伸缩振动； 1380 cm-1双峰为叔氢的弯曲振动；双峰为叔氢的弯曲振动； 一级醇的一级醇的C-O伸缩振动伸缩振动 CH3CHCH2OHCH3推测化合物结构为：推测化合物结构为：29-CC-H-CC-H-CC-H3000 cm-1-Csp3-H30-O-H伸缩振动伸缩振动-C-O伸缩振动伸缩振动C=CH2例例6

16、.化合物化合物C4H8O，根据如下，根据如下IR谱图确定结构，谱图确定结构，并说明依据。并说明依据。 例例6解：解：1）不饱和度）不饱和度2）峰归属）峰归属 U=1-8/2+4=1分子式分子式: C4H8O,波数（波数（cm-1 ）归属归属结构信息结构信息2981,29402883饱和碳氢饱和碳氢(C-H)(C-H)伸缩振动，伸缩振动， （C-H)CH2,CH317161716C CO O伸缩振动峰伸缩振动峰, , （C=O）C=O1365甲基对称变形振动峰甲基对称变形振动峰 （CH3）O=C-CH311701170C-CC-C伸缩振动峰伸缩振动峰, , （C-C）OCCC10.4.3 标准红

17、外谱图库简介*1.萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图库。2.应用最多，七万多张的红外谱图，每年增补。该谱图集有多种检索方法，例如分子式索引、化合物名称索引、化合物分类索引和相对分子质量索引等。3. Aldrich红外谱图库。4. Sigma Fourier红外光谱图库。5.一些仪器厂商开发的联机检索谱图库。10.4.4 红外光谱的定量分析* 通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量。理论依据为朗伯-比尔定律 A = - lg( I / I0) = lg(1/ T) = c l特点：（1）红外光谱的谱带较多，选择的余地大，能方便地对单一组分和多组分进行定量分析。 （2）不受试样状态的限制，

18、能定量测定气体、液体和固体试样，测溶液普遍。 （3）但红外光谱法定量灵敏度较低，尚不适用于微量组分的测定。选择吸收带的原则 ：* 1. 一般选组分的特征吸收峰，并且该峰应该是一个不受干扰和其他峰不相重叠的孤立的峰。 例如：分析酸、酯、醛、酮时，应该选择与羰基（C=O）振动有关的特征吸收带。 2. 所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有线性关系。 3. 若所选的特征峰附近有干扰峰时，也可以另选一个其他的峰，但此峰必须是浓度变化时其强度变化灵敏的峰，这样定量分析误差较小。 定量方法 ：* （1）一点法：不考虑背景吸收，直接从谱图中读取选定波数的透过率。 （2）基线法：用基线来表示该吸收峰不存

19、在时的背景吸收。 当采用KBr压片法、研糊法和液膜法进行定量分析时，由于试样的厚度难以精确控制，此时可采用内标法进行定量分析。 4 0 0 03 6 0 03 2 0 02 8 0 02 4 0 02 0 0 01 6 0 01 2 0 08 0 04 0 001 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 0 Transmittance %W a v e n u m b e r(c m-1) 7731378146128742926 29562963H3CCH2CHCH2CH3CH3CHCH3CH3CH2n4000360032002800240020001600120080040

20、00102030405060708090100T%cm-1CH2n4 0 0 03 6 0 03 2 0 02 8 0 02 4 0 02 0 0 01 6 0 01 2 0 08 0 04 0 001 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 0 Transmittance %W a v e n u m b e r(c m-1)H2CHCCH2OH4 0 0 03 6 0 03 2 0 02 8 0 02 4 0 02 0 0 01 6 0 01 2 0 08 0 04 0 001 02 03 04 05 06 07 08 09 01 0 0 Transmittance %W

21、 a v e n u m b e r(c m-1)例例4：化合物的分子式为化合物的分子式为C8H8O，IR光谱图如下如下，试推断其可能的分子结光谱图如下如下，试推断其可能的分子结构结构。构结构。 U=5单取代苯单取代苯甲基酮甲基酮69176112651360144615951685292430053062苯环苯环VC=C甲基弯曲振动甲基弯曲振动甲基酮的特征甲基酮的特征 C=0共轭酮共轭酮CCH3O饱和与不饱和饱和与不饱和-CH3、CH2对称与反对称对称与反对称伸缩振动伸缩振动 40003600320028002400200016001200800400010203040506070809010

22、0 Transmittance %Wavenumber(cm-1)x-H伸缩振动区伸缩振动区 40002500cm-1三键和积三键和积累双键区累双键区 25002000cm-1双键伸缩振双键伸缩振动区动区2000 1300cm -1 Hexane 己烷726.101379.631462.782865.392926.862959.72甲基、亚甲基甲基、亚甲基对称与反对称对称与反对称伸缩振动吸收峰伸缩振动吸收峰甲基、亚甲基甲基、亚甲基面外变型振动吸收峰面外变型振动吸收峰亚甲基亚甲基面外摇摆面外摇摆振动吸收峰振动吸收峰1300900cm-1红外识谱歌红外识谱歌帮助记忆帮助记忆红外可分远中近，中红特征指纹区，1300来分界，注意横轴划分异。 识图先学饱和烃，三千以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。1470碳氢弯，1380甲基显。二个甲基同一碳，1380分二半。面内摇摆720，长链亚