红外光谱分析法3

羧酸化合物红外谱图
E 酸酐（P183)
酸酐羰基伸缩振动有对称和不对称两种方式， 酸酐羰基伸缩振动有对称和不对称两种方式，都产 生强吸收。所以在1810cm-1 及1760cm-1附近可以看到有 生强吸收。所以在 很强的双峰。链状酸酐的两峰强度接近相等 酸酐的两峰强度接近相等， 很强的双峰。链状酸酐的两峰强度接近相等，高波数峰 稍强于低波数峰，但环状酸酐的低波数却较高波数峰强。 稍强于低波数峰，但环状酸酐的低波数却较高波数峰强。 根据这两个峰的相对强度来判断酸酐是线形的还是环状 指纹区有酸酐的C-O-C伸缩振动吸收，链状酸酐的 伸缩振动吸收， 的。指纹区有酸酐的 伸缩振动吸收 区产生强而宽的吸收峰， C-O-C在1170~1050cm-1区产生强而宽的吸收峰，而环状 在 酸酐往往在1310~1210cm-1及950~910cm-1区出现双峰。 酸酐往往在 区出现双峰。
酯类化合物红外谱图
D 羧酸（P182)
在羧酸中，羧基（ 的伸缩振动， 在羧酸中，羧基（-COOH）中的 ）中的>c=o的伸缩振动，O-H 的伸缩振动 伸缩振动及O-H面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 伸缩振动及 面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用， 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用，使>c=o的伸缩振动 的伸缩振动 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的Vc=o 在1760cm-1附 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的 而缔合态则降到1720cm 附近。同时，缔合作用使O-H 近，而缔合态则降到1720cm-1附近。同时，缔合作用使O-H 的伸缩振动频率降低，一般在3300~2600cm-1区可见到宽而 的伸缩振动频率降低，一般在 强的吸收峰。在指纹区955~915cm-1 区的 区的O-H弯曲振动的强 强的吸收峰。在指纹区 弯曲振动的强 吸收峰也是比较特征的。 吸收峰也是比较特征的。
H3C
CHO
BUCT
29
BUCT
30
BUCT
31
本章重点
1. 掌握常见基团特征峰 ， 根据红外吸收光谱 掌握常见基团特征峰， 判断主要基团存在与否， 判断主要基团存在与否 ， 从而推断简单分 子结构。 子结构。 2. 通过分子式 xHyOz计算不饱和度 通过分子式C
羰基化合物
羰基化合物包含酮，醛，羧酸，酸酐，酰胺。它们的主 羰基化合物包含酮， 羧酸，酸酐，酰胺。 要特征吸收： 要特征吸收： 在羰基化合物中，由于羰基所处的环境不同， 在羰基化合物中，由于羰基所处的环境不同，它们各自有 自己的特征频率。例如主要几类脂肪族羰基化合物的V 自己的特征频率。例如主要几类脂肪族羰基化合物的VC=O频 率为： 率为： 酮类 醛类 酯类 ~1710cm-1 ~1810cm-1 ~1690cm-1 羧酸 ~1710cm-1 ~1760cm-1 酸酐 ~1810cm-1 酰胺 ~1690cm-1
谱图解析应注意以下问题
观察谱图的高频区，确定可能存在的官能团， （1）观察谱图的高频区，确定可能存在的官能团，再根 据指纹区确定结构。 据指纹区确定结构。 如果有元素分析和质谱的结果， （2）如果有元素分析和质谱的结果，可根据分子的化学 式计算分子的不饱和度， 式计算分子的不饱和度 ， 根据不饱和度的结果推断分子 中可能存在的官能团。例如，当分子的不饱和度为1 时，分子中可能存在一个双键或一个环状结构，不饱 和度大于4时，推断分子结构中可能含有苯环，再根 据红外光谱图验证推测的正确性。 据红外光谱图验证推测的正确性。
谱图解析应注意以下问题
（ 3） 由于红外光谱的复杂性 ， 并不是每一个红外谱峰 ） 由于红外光谱的复杂性， 都是可以给出确切的归属， 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。 谱的时候， 往往只要能给出10%~20%的谱峰的确切 谱的时候 ， 往往只要能给出 的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息， 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时， 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。 重要标志，前者有此峰，后者没有。
谱图解析应注意以下问题
（4）当某些特殊区域无吸收峰时，可推测不存在某些官 ）当某些特殊区域无吸收峰时， 能团，这时往往可以得出确定的结果， 能团，这时往往可以得出确定的结果，这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时， 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此断 定分子中一定有某种官能团，由于红外光谱的吸收频 定分子中一定有某种官能团， 率还受到各种因素的影响， 率还受到各种因素的影响，如电子效应和凝聚态的影 峰的强度和位置可能发生一定的变化 发生一定的变化。 响，峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此， 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此，要 具体分析各种情况， 具体分析各种情况，结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。 出判断。
C
酯类（ 酯类（P183)
O
酯的特征吸收峰是酯基( 酯的特征吸收峰是酯基( C O C) 中 VC=O及 VC-O-C吸 收。酯羰基的伸缩振动频率高于相应的酮类，也是强吸 酯羰基的伸缩振动频率高于相应的酮类， 收峰。另外在3450cm 收峰。另外在3450cm-1附近还经常可以观察到较弱的 伸缩振动的倍频吸收。 C=O 伸缩振动的倍频吸收。在1300~1000cm-1区有两个 分别为c 的对称伸缩振动（ 峰，分别为c-o-c的对称伸缩振动（1140~1030cm-1附近较 弱峰）及不对称伸缩振动（ 附近强峰）。 弱峰）及不对称伸缩振动（1300~1150cm-1附近强峰）。 此两个峰与酯羰基吸收峰配合观察，在酯类结构的判断 此两个峰与酯羰基吸收峰配合观察， 中很重要。 中很重要。
4、推测分子结构
5、验证分子结构 标准物质、萨特勒（Sadtler） 标准物质、萨特勒（Sadtler）红外标准图谱
不饱和度的计算公式
已知分子式C 计算不饱和度： 已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时， 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
应用示例－ 应用示例－1
825cm 对位取代苯（860～ 825cm-1： 对位取代苯（860～800 cm-1）。 伸缩振动吸收（ 1690 cm-1：－C=O伸缩振动吸收（1735 cm-1～1715 cm-1 ） 伸缩振动吸收 醛基的C 伸缩振动（ 2820 cm-1和2730 cm-1：醛基的C-H伸缩振动（2820 cm-1 和2720 cm-1）。 甲基的弯曲振动（ 1465 cm-1和1395 cm-1：甲基的弯曲振动（1460 cm-1和 1380 cm-1）。 1260 cm-1和1030 cm-1：C-O-C反对称和对称伸缩振动
醚类化合物红外谱图
红外光谱法应用－ 红外光谱法应用－定量分析
定量依据 条件选择 定量方法
朗伯-比耳定律 朗伯谱带、溶剂 谱带、 工作曲线法、比例法、内标法 工作曲线法、比例法、
红外光谱法应用－ 红外光谱法应用－定性分析
谱图解析步骤
1、分子式确定 2、不饱和度计算 3、确定分子中所含基团的类型
醛羰基的伸缩振动在1725cm-1附近有一强吸收峰， 醛羰基的伸缩振动在1725cm 附近有一强吸收峰， 此外醛基中的C 伸缩振动在2900 2900～ 此外醛基中的C-H伸缩振动在2900～2700cm-1区有 两个吸收峰,这是区别醛及酮的特征峰。 两个吸收峰,这是区别醛及酮的特征峰。
酮 与 醛 红 外 谱 图
A 酮类（P181) 酮类（
酮类的VC=O吸收峰非常强，几乎是酮类唯一的特征峰 酮类的V 吸收峰非常强， 附近，芳酮及α ,β典型脂肪酮的 VC=O在1715cm-1附近，芳酮及α-,β- 不饱和 酮分别比饱和酮低20~40cm 左右。 酮分别比饱和酮低20~40cm-1左右。
B 醛类（P182) 醛类（
基 团 振动形式
v OH δOH
吸收峰位置/cm-1 吸收峰位置 3700~3200 1400~1250 1300~1165 1100~1000 1260
强度 s w s s
备 注 宽峰
R OH
OH
vC-O-H
醇 酚 醇 酚
醇类化合物红外谱图
酚类化合物红外谱图
醚类化合物红外谱图（P180)
醚类的特征是含有C-O-C的结构，有对称和反 醚类的特征是含有 的结构， 的结构 对称（ 两种伸缩振动吸收。 对称（1150-1060 cm-1 )两种伸缩振动吸收。由于 两种伸缩振动吸收 氧的质量和碳的很接近，使醚键的C-O伸缩振动 氧的质量和碳的很接近，使醚键的 伸缩振动 吸收位置和C-C的类似 位于C-C伸缩振动的指纹 的类似， 吸收位置和C-C的类似，位于C-C伸缩振动的指纹 振动时偶极矩变化较大， 区，但C-O振动时偶极矩变化较大，有利于与 振动时偶极矩变化较大 有利于与C-C 键的区别，但任何含有C-O键的分子（例如醇， 键的区别，但任何含有 键的分子（例如醇， 键的分子 酸等）都对醚键的特征吸收产生干扰， 酚，酯，酸等）都对醚键的特征吸收产生干扰， 因此要由红外光谱来单独确定醚键的存在与否是 比较困难的。 比较困难的。
2x + 2 − y Ω= 2
2 + 2n4 + n3 − n1 Ω= 2
n1、n3、n4为分子式中一价（Cl和Br)、三价 和N）和四 为分子式中一价（ 和 、三价(P和 ） 价（C和Si）原子的数目。 和 ）原子的数目。