红外解析实例与应用简介

红外解谱练习与应用简介

解析红外谱图，获得官能团的基本信息，推导未知物的可能结构

能力目标

认识红外光谱图，分析特点横坐标波数，纵坐标百分透过率，谷底表示吸收峰。特征区：4000-1350指纹区：1350

650cm-1谱图解析的一般程序

图解析方法：先根据分子式其不饱和度，初步判断结构，查看特征官能团区，判断官能团的种类，最后查看指纹区，判断其精细结构，确定结构式注意：在解析过程中，要把注意力集中到主要基团的相关峰上，避免孤立解析。

分子的不饱和度定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。计算：若分子中仅含一，二，三，四价元素（H，O，N，C），则可按下式进行不饱和度的计算：

=（2+2n4+n3–n1

）/2

n4，n3，n1

分别为分子中四价，三价，一价元素数目。作用：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。例：C9H8O2

=（2+29

–8）/2=61、—O—H3650

3200cm-1

确定醇，酚，酸

2、不饱和碳原子上的=C—H（

C—H

）

苯环上的C—H3030cm-1

=C—H3010

2260cm-1

C—H3300cm-1

3、C=O（1850

1600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。

4、单核芳烃的C=C键伸缩振动（16261650cm-1）

主要官能团的吸收频率范围

各种官能团的吸收频率范围从第一区域到第四区域，4000cm-1到400cm-1各种官能团的特征吸收频率范围。区域基团吸收频率（cm-1）振动形式吸收强度说明第

一

区

域

—OH（游离）—OH（缔合）—NH2，—NH（游离）—NH2，—NH（缔合）—SHC—H伸缩振动不饱和C—H

≡C—H（叁键）═C—H（双键）苯环中C—H

饱和C—H

—CH3

—CH3—CH2—CH23650—35803400—32003500—33003400—31002600—2500

3300附近3010—30403030附近

2960±52870±102930±52850±10伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩

伸缩伸缩伸缩

反对称伸缩对称伸缩反对称伸缩对称伸缩m，shs，bms，b

sss

ssss判断有无醇类、酚类和有机酸的重要依据

不饱和C—H伸缩振动出现在3000cm-1以上

末端═C—H2出现在3085cm-1附近强度上比饱和C—H稍弱，但谱带较尖锐饱和C—H伸缩振动出现在3000cm-1以下（3000—2800cm-1），取代基影响较小

三元环中的CH2出现在3050cm-1—C—H出现在2890cm-1，很弱第二区域—C≡N—N≡N—C≡C—

—C=C=C—2260—22202310—21352260—2100

1950附近伸缩伸缩伸缩

伸缩s针状mv

v干扰少

R—C≡C—H，2100—2140；R—C≡C—R`，2190—2260；若R`=R，对称分子无红外谱带

第

三

区

域C=C芳环中C=C

—C=O

—NO2—NO2S=O1680—16201600，15801500，14501850—1600

1600—15001300—12501220—1040伸缩伸缩

伸缩

反对称伸缩对称伸缩伸缩m，wv

s

sss

苯环的骨架振动

其他吸收带干扰少，是判断羰基（酮类、酸类、酯类、酸酐等）的特征频率，位置变动大

各种官能团的吸收频率范围

四

区

域C—O

C—O—C

—CH3，—CH2

—CH3—NH2C—FC—ClC—BrC—I=CH2—（CH2）n—,n>41300—1000

900—1150

1460±10

1370—13801650—15601400—1000800—600600—500500—200910—890720伸缩

伸缩

—CH3反对称变形，CH2变形对称变形变形伸缩伸缩伸缩伸缩面外摇摆面内摇摆s

s

m

sm,ssssssvC—O键（酯、醚、醇类）的极性很强，故强度强，常成为谱图中最强的吸收醚类中C—O—C的νas=1100±50是最强的吸收。C—O—C对称伸缩在900—1000，较弱大部分有机化合物都含有CH3、CH2基，因此此峰经常出现

各种官能团的吸收频率范围根据特征吸收的位置，判断可能存在的特征官能团图谱解析训练1图谱解析训练2图谱解析训练3图谱解析训练4例5:根据分子式和红外光谱确定结构式例6:根据分子式和红外光谱确定结构式例7:根据分子式和红外光谱确定结构式例8.判断Z-3-己烯-1-醇和E-3-己烯-1-醇.EZ例9.选择正确答案3、红外光谱的应用举例（1）已知化合物的确认用已知物的标准样品和待测物在相同条件下测定红外光谱，进行对照。例：为了确定用发酵法生产D-核糖的结构，在相同的条件下，测试发酵产物与标准样品的红外光谱，其红外光谱与标准D-核糖完全一致，可确定发酵产物为D-核糖。分析样品与标准谱图对比例：要鉴定衣服上的染料成分。检材经分离提纯后，测得染料红外谱图，查阅萨特勒标准谱图，发现与X1705号罗丹明B的谱图相同，因此可确定送检衣物上的染料是罗丹明B。比较二样品的同一性例：在保险柜被砸盗窃案中，一把榔头粘有微量该皮斑痕(检材)，将检材与被砸保险柜的漆皮(比对物)用微量压片法制样并测绘其红外谱图，结果检材与比对物的红外图完全相同，表明两者具有相同的成分，为定案提供了物证。（2）通过基团的特征频率跟踪检测反应历程红外吸收光谱可用于验证反应是否朝预定方向进行，主要是利用原料和产物相应的特征峰的差别。例1：由5-硝基靛红肟通过热裂解反应制备4-硝基-2-氰基苯胺：反应原料5-硝基靛红肟的红外光谱在1700cm-1附近有很强的碳基吸收峰，而产物4-硝基-2-氰基苯胺在2200cm-1附近有明显的氰基峰，因此该反应可以通过碳基的逐渐消失，氰基的逐渐形成进行检测。在反应过程中可定时取少量样品测定红外光谱，根据其光谱图中羰基和氰基的变化，判断反应的进行程度。例

红外吸收光谱应用举例例2：利用红外光谱分析聚氨酯涂料的固化过程图(a)是聚氨酯清漆H552的原始光谱，由谱图可以得知，其树脂结构中的聚合单体含有少量的苯乙烯和带羟基的单体，702cm-1和706cm-1是苯乙烯的特征峰，3503cm-1是羟基的特征吸收蜂。图(b)是聚氨酯涂料的固化剂多异氰酸酯，它的特征蜂在2272cm-1。图(c)为H552清漆与固化剂混合后末固化漆膜的红外光谱，可以发现固化剂中-NCO在2272cm-1的吸收峰不与清漆的吸收蜂重叠，并且不受其他蜂的干扰。

红外吸收光谱应用举例三红外吸收光谱应用举例图(d)是末固化、固化5min和固化60min漆膜的红外光谱。可以看出，随着固化时间的增加，异氰酸根在2272cm-1的吸收峰和羟基在3503cm-1的吸收峰逐渐减小，而亚胺基3382cm-1的特征峰逐渐增大，说明异氰酸根和羟基发生化学反应，生成氨酯键-NHCOO。随着固化程度的不断深入，异氰酸基和羟基基不断消耗，当异氰酸基完全消失时，漆膜就完全固化。可利用红外光谱考查不同固化时间的固化程度，确定了其固化条件。红外吸收光谱应用举例（3）利用红外光谱进行产品纯度的鉴定样品中若含有杂质，它的红外谱图与纯物质相比，会出现多余的吸收峰，可以比较物质提纯前后的红外光谱来了解物质提纯过程中杂质的消除情况，以此来鉴定物质的纯净程度。例如：二甲苯产品中含有邻、间、对三种异构体，为了得到其中对二甲苯纯品，采用低温分布结晶法提纯，可用红外光谱来鉴定分离提纯的程度。如图(a)、(b)、(c)所示。

红外吸收光谱应用举例(a)是第一级分离产物的光谱，除800cm-1附近的对二甲苯特征峰外，还有间二甲苯(770cm-1和700cm-1附近)和邻二甲苯(750cm-1附近)的特征吸收峰。(b)是二级分离产物的光谱，可以看出对二甲苯的纯度有所提高，但邻位和间位的二甲苯依然存在。(c)是第三级分离产物的光谱，可以看出经过多次提纯后，产品只有所得要的对二甲苯的特征峰，邻位和间位对应的吸收峰已消失，说明分离已达到了一定的纯度。红外吸收光谱应用举例（4）利用红外光谱对化合物进行分析鉴定例：3,4,5-三甲氧基苯甲醛(TMB)的合成路线如下：对合成实验的后三步反应可根据取代基的变化采用红外光谱法进行定性分析。红外吸收光谱应用举例图(a)是第三步合成中间体的红外谱图，反应中苯环4-位上的二溴甲烷水解为醛，因此在特征区出现了位于1670cm-1的最强峰，应当是碳基的吸收峰；1800cm-1附近的两个弱峰可视为苯环四取代的倍频峰；3160cm-1处的中宽峰为羟基峰，其波数低移的原因是分子间形成氢键；2870cm-1处的弱尖峰说明芳香醛的存在，由以上分析可初步确定该步合成反应的产物即3,5-二溴代-4-氧基苯甲醛。红外吸收光谱应用举例图(b)是第四步合成反应中间体的红外光谱，将其与图(a)比较，可明显看出，特征区的2850cm-1和2960cm-1两处出现弱尖峰，是芳醚化合物中甲基的吸收峰；1260cm-1及l030cm-1处的吸收峰为芳醚的C-O-吸收特征峰，这几个峰的出现可以说明产物出现芳醚结构。红外吸收光谱应用举例图(c)是该合成实验最终产物的红外谱图。比较图(b)，在图(c)中特征区的3160cm-1的中宽峰已消失，说明产物中已不存在羟基；2850cm-1处吸收峰的加强表明产物中-O-CH3的相对含量增大。通过以上的谱图分析，可以得出结论，合成反应的最终产物为3,4,5-三甲氧基苯甲醛。区域波数基团备注3700~25003300-OH,NH，≡CH3100~