有机化学波谱__(6)
有机化合物波谱分析
有机化合物波谱分析有机化合物波谱分析是一种重要的手段，可用于确定有机物的分子结构和功能基团。
其中，核磁共振波谱（NMR）和红外光谱（IR）是两种常用的波谱技术。
本文将重点介绍这两种波谱分析技术的基本原理、应用和解读方法。
核磁共振波谱（NMR）是一种基于核自旋的波谱分析方法。
它通过测量核自旋与外加磁场相互作用导致的能量变化来获得信息。
核磁共振波谱图通常由若干个特征峰组成，每个峰对应于一种不同类型的核。
峰的位置称为化学位移，可以通过参考物质（如四氯化硅）来标定。
峰的形状和强度可以提供有关分子结构和相互作用的信息。
核磁共振波谱提供了关于有机分子的碳氢骨架以及官能团、取代基等信息，因此在有机化学和药物化学领域有广泛应用。
红外光谱（IR）是一种基于分子振动的波谱分析方法。
它通过测量物质吸收红外辐射的能量来获得信息。
由于不同分子具有不同的振动模式和结构，它们吸收红外辐射的方式也不同。
红外光谱图通常由一系列特征峰组成，峰的位置称为波数，可以用来标识不同的官能团和化学键。
峰的强度和形状可以提供关于分子的结构和取向的信息。
红外光谱在有机化学、聚合物化学和无机化学等领域都有广泛的应用。
在进行有机化合物波谱分析时，需要先对样品进行样品制备。
核磁共振波谱通常需要溶解样品，然后将溶液转移到核磁共振管中进行测量。
红外光谱则可以对固体、液体和气体样品进行测量，通常需要将样品制备成固体片或涂在透明载体上。
波谱仪器通常会提供相应的样品制备方法和参数设置。
在分析核磁共振波谱和红外光谱时，需要注意以下几个方面。
首先，对于核磁共振波谱，要正确解读峰的化学位移。
化学位移受到许多因素的影响，如官能团、电子效应、取代基等。
因此，需要结合文献和经验来确定不同类型核的化学位移范围。
其次，对于红外光谱，要正确解读峰的波数。
不同的官能团和化学键都有特定的波数范围，可以用来确定它们的存在。
最后，对于波谱图的解读，需要综合考虑各种信息，如位置、形状、强度和相对强度等。
有机波谱知识点总结
有机波谱知识点总结波谱是化学分析中常用的一种手段，通过测定分子在电磁波中的吸收、散射或发射，可以了解分子的结构和性质。
有机波谱是指在有机化合物中应用的波谱分析方法，主要包括红外光谱、紫外-可见光谱、质谱和核磁共振谱等。
本文将针对有机波谱的各种知识点进行总结，包括波谱的基本原理、各种波谱的特点和应用、波谱分析中需要注意的问题等内容。
一、红外光谱1.基本原理红外光谱是利用物质对红外辐射的吸收和散射的规律来研究物质结构和性质的一种分析方法。
红外光谱的基本原理是在物质中分子或原子的振动和转动会产生特定的频率的红外光吸收，这样可以用红外光谱来检验物质的结构和成分。
2.特点和应用红外光谱对于分析有机化合物的结构和功能团具有非常重要的作用。
红外光谱具有分辨率高、灵敏度强、操作简便等特点，广泛应用于聚合物材料、药物分析、食品检测等领域。
3.需要注意的问题在进行红外光谱分析时，需要注意样品的处理、仪器的校准和数据的解释等问题。
此外，还需要对不同功能团的吸收峰进行了解，进行光谱图谱的解读。
二、紫外-可见光谱1.基本原理紫外-可见光谱是利用物质对紫外光和可见光的吸收的规律来研究物质结构和特性的一种分析方法。
紫外-可见光谱的基本原理是分子在吸收紫外-可见光时，电子跃迁至较高的能级，产生吸收峰，可以由此推测分子的结构和键合的性质。
2.特点和应用紫外-可见光谱对于分析有机化合物的共轭结构和电子转移能力有很大的作用。
紫外-可见光谱具有快速、敏感、定量等特点，广泛应用于有机合成、药物分析、环境监测等领域。
3.需要注意的问题在进行紫外-可见光谱分析时，需要注意样品的准备、仪器的校准和光谱图谱的解释。
此外，还需要了解分子在吸收紫外-可见光时的机理和特性，进行光谱图谱的解读。
三、质谱1.基本原理质谱是利用物质在电子轰击下的离子化和质子转移等规律来研究物质结构和成分的一种分析方法。
质谱的基本原理是将物质离子化后，通过质子转移和碎裂等反应产生一系列离子，再根据其质荷比来推测物质的结构和成分。
(波普解析)有机化合物波谱解析
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第二节 紫外光谱的基本知识 一、 分子轨道
分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。 分子成键轨道; 分子反键轨道
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分子轨道的种类
(1) 原子A和B的s轨道相互作用，形成的分子轨道
(2)原子A和B的p轨道相互作用形成的分子轨道
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(3)原子A的s轨道和原子B的p轨道相互作用形成的分子轨道
• 吸收光谱特征： 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收
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（2）数据表示法
例如λ 溶m剂a2x 37nm(ε104) 或λ 2溶m3剂a7xnm(lgε4.0)
常用术语
生色团（发色团）：分子结构中含有π电子的基团 产生π→ π* 跃迁和（或）n→ π*跃迁 跃迁，E较低
例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— ； —NO2
物质对电磁辐射的吸收性质常用吸收曲线来描述，即考察 物质对不同波长的单色光吸收的情况。
溶液对单色光的吸收程度遵守Lambert-Beer 定律。
A = acl
A 为吸光度(光密度), a为吸光系数, l 为吸收池厚度, c 为溶液的浓度。
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•若溶液的浓度以mol L-1为单位时， Lambert-Beer 定律的吸 收系数(a) 表示，单位为L mol-1 cm-1，即摩尔吸光系数。 •对于相对分子质量未知的物质，常采用质量百分比浓度 (g/100ml)，相应的系数称为百分吸收系数，以E1%1cm表示。 •以摩尔吸收系数 用得最普遍。
三甲基胺n →σ*跃迁的λ分别为173nm、183nm和227nm。
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第二节 紫外光谱的基本知识
二、 电子跃迁类型
第八章有机化合物的波谱分析
1H核的I=1/2，当它围绕自旋轴转动时就产生了磁场，
因质子带正电荷，根据右手定则可确定磁场方向。
氢核在外磁场中的两种取向示意图 ΔE与外磁场感应强度（B0）成正比，如下图及关系式 所示：
图 8-6 质子在外加磁场中两个能级与外磁场的关系
h E B 0 h 2
B 0 （8-4） 2
式中：γ称为磁旋比，是核的特征常数，对1H而言， 其值为2.675×108A·m2·J-1·s-1；h为Plank常量；ν无线电 波的频率。
因为只有吸收频率为ν的电磁波才能产生核磁共振， 故式（8-4）为产生核磁共振的条件。 ⑵核磁共振仪和核磁共振谱
被测样品溶解在CCl4、CDCl3、D2O等不含质子的溶 剂中，样品管在气流的吹拂下悬浮在磁铁之间并不停的旋 转，使样品均匀受到磁场作用。
化学键类型
伸 缩 振 动
－N－H sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
化学键类型
特征频率/cm-1（化合物类型） 1680~1620(烯烃) 1750~1710(醛、酮) 1725~1700(羧酸） 1850~1800，1790~1740(酸酐) 1815~1770(酰卤) 1750~1730(酯) 1700~1680(酰胺) 1690~1640(亚胺、肟) 1550~1535,1370~1345(硝基化合物） 2200~2100(不对称炔烃) 2280~2240(腈)
低场
高场
外加磁场 B0
因而，质子核磁共振的条件应为：
B实 B 0(1 ) 2 2
(8-6)
对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种： ①核外成键电子的电子云密度对所研究的质子产生的 屏蔽作用，即局部屏蔽效应。 ②分子中其它质子或基团的核外电子对所研究的质子 产生的屏蔽作用，即远程屏蔽效应（磁各向异性效应）。 综上所述，不同化学环境的质子，受到不同程度的屏 蔽效应，因而在核磁共振谱的不同位置出现吸收峰，这种 峰位置上的差异称为化学位移。
有机波谱分析总结
有机波谱分析总结有机波谱分析是有机化学中一项重要的分析技术，通过对有机化合物的波谱进行分析，可以确定其结构和功能基团，对于有机合成、药物研发等领域有着广泛的应用。
本文将对有机波谱分析的原理、常见波谱技术和分析方法以及应用进行总结。
一、有机波谱分析原理有机波谱分析主要基于分子中所包含的原子核和电子的转动、振动和电子能级跃迁引起的辐射吸收或发射现象。
通过测量分子在不同频率范围内所吸收或发射的辐射能量，可以得到不同类型的波谱。
有机波谱分析常用的波谱包括红外光谱、质谱、核磁共振谱和紫外可见光谱。
二、常见的有机波谱技术1.红外光谱（IR）：红外光谱是根据有机化合物中的官能团和化学键所具有的振动频率的不同来进行分析的。
通过红外光谱可以确定有机化合物中的官能团，如羧酸、醇、醛等。
红外光谱具有非破坏性、操作简便的特点，广泛应用于有机合成、药物研发等领域。
2.质谱（MS）：质谱是通过对有机化合物中分子离子和碎片离子质量进行测量来分析有机化合物的分子结构。
质谱具有高灵敏度、高分辨率的特点，可以确定分子的组成和相对分子质量，对于有机化合物的鉴定具有重要意义。
3.核磁共振谱（NMR）：核磁共振谱是根据核磁共振现象进行分析的。
通过测量有机化合物中原子核受到外加磁场影响的吸收或发射的辐射能量，可以得到有机化合物中原子核的位置、种类和环境。
核磁共振谱具有高分辨率、非破坏性和无辐射的特点，广泛应用于有机合成、物质鉴定和生物医学研究等领域。
4.紫外可见光谱（UV-Vis）：紫外可见光谱是通过测量有机化合物在紫外可见光区域吸收或发射的辐射能量，以确定有机化合物的电子能级和共轭体系的存在与否。
紫外可见光谱具有高灵敏度和快速测量的特点，常用于有机合成、化学动力学和药物研发等领域。
三、有机波谱分析方法1.结构鉴定法：通过与已知化合物的波谱进行对比，确定未知化合物的结构。
结构鉴定法常用于核磁共振谱和质谱。
2.定量分析法：通过测定化合物在特定波长或波数处的吸光度或吸收峰面积，来确定有机化合物的含量。
波谱分析-有机化学PDF课件-中国科技大学-06
1 2 k
m1 .m2 m1 m2
式中：k — 化学键的力常数，单位为N.cm-1 μ — 折合质量，单位为 g
力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长 ↓(短)，k↑。
化学 键 C― C C＝ C C≡ C 键长 （nm） 0.154 0.134 0.116 键能 （KJ mol-1） 347.3 610.9 836.8 力常数 k（N.cm-1） 4.5 9.6 15.6 波数范围 （cm-1） 700～1200 1620～1680 2100～2600
产生红外光谱的必要条件是： 1. 辐射光的频率与分子振动的频率相当。 2. 能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外收。 三、有机化合物的红外光谱解析 （一） 特征谱带区、指纹区和相关峰
1、4000-1400cm-1 特征谱带区 H-X (X=O、N、C) 主要是左边各化学键 的伸缩振动吸收 C=X (X=O、N、C) 峰少，易辨认，用于 C X (X=N、C) 鉴定某功能团的存在
γH ν= 2π 0
质子实际感受到的磁场并不是H0，而是:
H = H0 + H’ = H0 +σH0 =H0(1+ σ)
σ 为屏蔽常数
当H’在质子处与H0反向，质子感受到的磁场减弱—屏蔽 当H’在质子处与H0同向，质子受到的磁场增强—去屏蔽 不同质子所处的环境不同，产生的H’不同；尽管实 现共振的实际磁场 H是一样的，但共振时观察到的外 加磁场H0不同—这种由于电子屏蔽或去屏蔽引起的共 振吸收位置的移动称为化学位移
二、红外光谱 的基本原理 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动：
沿轴振动，只改变键长，不改变键角
C
对称伸缩振动(νs) -1 (2853 cm )
有机波谱-习题-第六章：质谱法
第六章质谱法一、填空1.质谱仪按用途可分为________、________和________三种。
2.质谱图一般都采用“条图”，在图中横轴表示________，纵轴表示________（________），它是以________（________）的峰高作为100%，而以对它的________来表示其他离子峰的强度，峰越高表示________，即谱线的强度是与________成正比的。
3.典型的质谱仪一般由________、________、________和________组成，还包括________、________和________等辅助设备，其中，________是使离子按不同质荷比大小进行分离的装置，是质谱仪的核心。
4.不同离子源使样品分子分离的方式各不相同。
________源使用1具有一定能量的电子直接轰击样品而使样品分子分离，这种离子源能电离________、________和________，是质谱仪中广泛采用的一种离子源，该源要求固液样品________后在进入离子源，因此不适合________的样品。
5.在正电荷表示法中，“+”表示含有________个电子，“+”表示含有________的离子。
正电荷一般留在分子中________、________和________。
6共价键的断裂有________、________和________三种方式，在电子________________。
7.质谱裂解方式主要分为________、________、________和________。
8.在质谱中出现的阳离子一般有________离子、________离子、________离子、________离子、________离子、________离子和________离子。
9.根据离子的质量与电子奇偶性________。
质量奇偶性的变化与重排产生。
重排裂解前后母离子与子离子的电子奇偶性________。
有机波谱分析要点例题和知识点总结
有机波谱分析要点例题和知识点总结一、有机波谱分析简介有机波谱分析是有机化学中非常重要的分析手段，它能够帮助我们确定有机化合物的结构。
常见的有机波谱分析方法包括红外光谱（IR）、紫外可见光谱（UVVis）、核磁共振谱（NMR，包括氢谱 1H NMR 和碳谱 13C NMR）以及质谱（MS）。
二、红外光谱（IR）（一）原理分子中的化学键在不同频率的红外光照射下会发生振动和转动，从而产生吸收峰。
不同的官能团具有特定的吸收频率范围。
（二）要点1、官能团的特征吸收峰例如，羰基（C=O）在 1700 1750 cm⁻¹有强吸收峰；羟基（OH）在 3200 3600 cm⁻¹有宽而强的吸收峰。
2、影响吸收峰位置的因素包括诱导效应、共轭效应、氢键等。
（三）例题例 1：某化合物的红外光谱在 1720 cm⁻¹处有强吸收峰，可能含有什么官能团？答：可能含有羰基（C=O）。
三、紫外可见光谱（UVVis）（一）原理基于分子中的电子在不同能级之间跃迁产生吸收。
（二）要点1、生色团和助色团生色团如羰基、双键等能产生紫外吸收；助色团如羟基、氨基等能增强生色团的吸收。
2、影响吸收波长的因素包括共轭体系的大小、取代基的种类等。
（三）例题例 2：某化合物在 250 nm 处有强吸收，可能的结构是什么？答：可能具有共轭双键结构。
四、核磁共振谱（NMR）（一）氢谱（1H NMR）1、原理氢原子核在磁场中的自旋能级跃迁产生信号。
2、化学位移不同环境的氢原子具有不同的化学位移值。
例如，甲基上的氢通常在 08 12 ppm 处出峰。
3、峰的裂分相邻氢原子的个数会导致峰的裂分，遵循 n ＋ 1 规律。
例题 3：一个化合物的氢谱在 12 ppm 处有一个三重峰，在 36 ppm 处有一个单峰，可能的结构是什么？答：可能是 CH₃CH₂OH。
（二）碳谱（13C NMR）1、化学位移不同类型的碳原子具有不同的化学位移范围。
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(5). 观察是否有C≡C或C≡N 腈 炔 是否存在C≡N(2250cm-1附近有弱峰) 是否存在C≡C(2150cm-1附近有尖的弱峰; 并在 3300cm-1注意观察≡C-H吸收峰 (6). 观察是否有NO2 在1600~1530cm-1和1390~1300cm-1的出现两个N=O强吸收 (7). 碳氢化合物 没有出现前面的任何吸收峰. 主要吸收峰是3000cm-1附近的C-H伸缩振动, 谱图简单, 并在 1460和1375cm-1出现中等到弱的吸收
2．未知物的结构测定
(1). 先观察是否存在C=O(1820~1660cm-1, s) (2). 如果有C=O, 确定下列状况. 羧酸 酰胺 是否存在O-H(3400~2400cm-1, 宽峰, 往往与C-H重叠) 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 酸酐 醛 酮 是否存在C-O(1300~1000cm-1有强吸收) 1810和1760cm-1附近有两个强的C=O吸收 是否存在O=C-H(2850和2750附近有两个弱的吸收) 没有前面所提的吸收峰
例2:N-甲基乙酰胺的红外光谱图(KBr压片法) 2:N-甲基乙酰胺的红外光谱图(KBr压片法) (KBr压片法
5.胺的特征吸收频率 5.胺的特征吸收频率
基团
N-H
振动方式
伯胺 伸缩 振动 弯曲 振动 仲胺 伯胺 仲胺 伯芳胺
吸收范围
3500~3250cm-1 (m~w, 稍宽 稍宽) 3450~3300cm-1 (m~w, 尖锐) 尖锐 1650~1580 cm-1( m, 较宽 较宽)
叔酰胺
伯酰胺 Байду номын сангаас酰胺
N-H
游离态: 游离态: 往往与C=O伸缩 1620~1590cm 1620 1590cm-1 振动重叠
1570~1515 游离态: 酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ 游离态: cm-1(缔合 m~w) 1550~1510cm-1 带能很好地分离 缔合, 1550 1510cm 缔合
例1:丁酰胺的红外光谱图(KBr压片法) 1:丁酰胺的红外光谱图(KBr压片法) 丁酰胺的红外光谱图(KBr压片法
(3). 如果没有C=O, 确定下列状况. 醇、酚 是否存在O-H(3400~3300cm-1, 宽峰; 1300~1000附近 的C-O吸收) 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 醚 是否存在C-O(1300~1000cm-1有强吸收, 并确认 3400~3300cm-1附近是否有O-H吸收峰) (4). 观察是否有C=C或芳环 C=C: 芳环: 芳环 1650cm-1附近有弱的吸收 1600~1450cm-1范围内有几个中等或强吸收 结合3100~3000cm-1的C-H伸缩振动, 确定C=C或芳环.
例1:丁酸乙酯的红外光谱图(KBr压片法) 1:丁酸乙酯的红外光谱图(KBr压片法) 丁酸乙酯的红外光谱图(KBr压片法
例2:2-甲基丙烯酸甲酯的红外光谱图(KBr压片法) 2:2-甲基丙烯酸甲酯的红外光谱图(KBr压片法) (KBr压片法
例3:乙酸乙烯酯的红外光谱图(KBr压片法) 3:乙酸乙烯酯的红外光谱图(KBr压片法) 乙酸乙烯酯的红外光谱图(KBr压片法
只有芳胺为强峰,特征性强; 只有芳胺为强峰,特征性强; 脂肪族胺吸收强度弱, 脂肪族胺吸收强度弱,用处不大
C-N
伸缩 振动
仲芳胺 叔芳胺 伯胺盐 仲胺盐 叔胺盐
出现NH 出现NH3+的第二个宽的强吸收带 出现NH 出现NH2+的较宽的强吸收带 出现NH+的吸收谱带 出现NH
铵盐
例1:丁胺的红外光谱图(KBr压片法) 1:丁胺的红外光谱图(KBr压片法) 丁胺的红外光谱图(KBr压片法
例2:二丁基胺的红外光谱图(KBr压片法) 2:二丁基胺的红外光谱图(KBr压片法) 二丁基胺的红外光谱图(KBr压片法
例3:三丁胺的红外光谱图(KBr压片法) 3:三丁胺的红外光谱图(KBr压片法) 三丁胺的红外光谱图(KBr压片法
例4:N-甲基苯胺的红外光谱图(KBr压片法) 4:N-甲基苯胺的红外光谱图(KBr压片法) (KBr压片法
六．红外吸收光谱的应用
1．有机化合物的鉴定
若一种物质的红外光谱与标准谱图(萨特勒(Ssdtler)红外标准 若一种物质的红外光谱与标准谱图(萨特勒(Ssdtler)红外标准 (Ssdtler) 谱图集)完全一致, 基本上可以确认为同一钟化合物. 谱图集)完全一致, 基本上可以确认为同一钟化合物. 测定红外光谱时注意事项: 测定红外光谱时注意事项: 样品纯度需大于98% 尽可能使用与标准谱图相同分辨率和精度的仪器 必需在与标准谱图相同的测量条件下测定 注意避免”杂质峰”的出现
例4:苯甲酸甲酯的红外光谱图(KBr压片法) 4:苯甲酸甲酯的红外光谱图(KBr压片法) 苯甲酸甲酯的红外光谱图(KBr压片法
例5:邻羟基苯甲酸甲酯的红外光谱图(KBr压片法) 5:邻羟基苯甲酸甲酯的红外光谱图(KBr压片法) 邻羟基苯甲酸甲酯的红外光谱图(KBr压片法
⑶. 酰胺
基团 N-H 振动方式
说明
双峰:脂肪族胺在低频一侧有肩峰; 双峰:脂肪族胺在低频一侧有肩峰; 芳香胺为一个尖锐小峰 单峰:饱和脂肪族胺吸收峰很弱( 单峰:饱和脂肪族胺吸收峰很弱(常观察 不到), 芳香胺中等. 不到), 芳香胺中等. 芳香胺容易与苯环骨架振动谱带重叠 较弱
N-H
1340~1250 cm-1 1350~1280 cm-1 1360~1310 cm-1 3200~2800 cm-1 3000~2700 cm-1 2700~1330 cm-1
伸缩 振动
仲酰胺
C =O
伸缩 振动
(酰胺 酰胺 Ⅰ带) 面内 弯曲 振动 (酰胺 酰胺 Ⅱ带)
伯酰胺 仲酰胺
1670~1620 cm-1(缔合 s) 缔合, 缔合 1680~1630 cm-1(缔合 s) 缔合, 缔合 1670~1630 cm-1(缔合 s) 缔合, 缔合 1650~1620 cm-1(缔合 s) 缔合, 缔合
伯酰胺
吸收范围
3500~3180 cm-1 (s, 双峰 双峰) 3460~3140 cm-1 (m~s) 3110~3060 cm-1 (w)
说明
稀溶液中:3500, 稀溶液中:3500, 3400cm-1有双峰 氢键结合: 氢键结合 3350, 3180cm-1有双峰 cm 稀溶液中:3460 3400cm 稀溶液中:3460~3400cm-1有单峰 :3460 氢键结合: 氢键结合 3300cm-1有单峰 cm N-H面内弯曲振动的倍频峰(基频峰 面内弯曲振动的倍频峰( 约为位于1550cm 约为位于1550cm-1) 游离态: 游离态: 1690cm-1 游离态: 游离态: 1680cm-1 在缔合态时三种酰 胺的羰基伸缩振动 吸收基本都在 左右. 1650cm-1左右.
红外吸收光谱的应用举例
Ω（不饱和度）= 1/2（2 + 2n4 + n3 - n1） 不饱和度） （
n4 、 n3 、 n1分别表示分子中四价、三价和一价元素的原子个数 分别表示分子中四价、 例1:根据分子式和红外光谱确定结构式
ClCH2C≡CH
酯类的νC-O-C谱带 酯的类型
甲酸酯 乙酸酯 丙酸及更高级的羧酸酯 丙烯酸、 丙烯酸、富马酸及马来酸酯 苯甲酸及邻苯二甲酸酯 内酯
νC-O-C/cm-1
1180，1150~1000 ， 1240， 1100~1000 ， 1200~1150，1150~1050 ， 1300~1200，1180~1130 ， 1310~1250，1150~1100 ， 1250，1370 ，