第九章--红外光谱法习题[1]教学提纲

第九章--红外光谱法
习题[1]
第九章红外光谱法
基本要求：了解红外吸收光谱和吸收峰特征的表达，
掌握红外吸收光谱产生的条件，影响吸收峰位置、峰数和强度的因素，
掌握主要的IR谱区域以及在这些区域里引起吸收的键振动的类型，
掌握常见基团的特征吸收频率，利用IR谱鉴别构造异构体并能够解析简单化合物
的结构，了解红外吸收光谱的实验技术，了解拉曼光谱的原理及应用。

重点：IR光谱产生的条件，影响吸收峰位置，峰数和强度的因素，常见基团的特征吸收频率。

难点：键振动的类型，IR谱解析，FT-IR的原理和特点。

部分习题解答
1.产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么?
条件：（1）分子的振动或转动必须伴随偶极矩的变化；（2）红外辐射应具有能满足分子产生振动跃迁
所需的能量(红外辐射频率等于振动量子数差值和振动频率的乘积)
不是所有的分子振动都会产生红外吸收光谱。

只有满足上述两个条件的分子振动才会产生红外吸收光谱。

例如，同核双原子分子（O2、N2、Cl2）等的振动没有红外活性。

5. 计算CO2和H2O的分子振动自由度，它们分别有几种振动形式，在红外吸收光谱中能看到几个吸收普带？数目是否相符？为什么？
CO2：线性分子振动自由度3N-5=3*3-5=4 四种振动形式两个吸收带数目不符对称伸缩振动无偶极矩变化，无红外活性，无吸收峰；面内弯曲和面外弯曲振动简并，只显示一个吸收峰。

H2O：非线性分子振动自由度3N-6=3*3-6=3 三种振动形式三个吸收带数目相符
6.判断正误。

（1）对 （2）错 （3）错 （4）对 （5）错 （6）错
7、下列同分异构体将出现哪些不同的特征吸收带？
（1）CH 3
2H —
（2）C 2
H 3COCH 3
CH 3CH 2CH
2CHO
（3
）解：（1）CH 3— —COH 在3300~2500cm -1处有v O
—H ，
其v C=O 位于1746~1700cm -1
3 无v OH 吸收，其v C=O 位于1750~1735cm -1
（2）C 2H 5CCH 3 其v C=O 位于1720~1715cm -1
CH 3CH 2CH 2CH 其2820cm -1及2720cm -1有醛基费米共振双峰。

v C=O 位于1740~1720cm -1
（3v C=O 吸收频率小于v C=O 吸收频率
8、下列化合物在红外光谱中哪一段有吸收？各由什么类型振动引起？
HO —3—CO 2CH 2C≡CH
（A ） （B ）
解：（A ）C-H ： v OH 3700~3200cm -1
δOH 1300~1165cm -1
v CH(O) 2820~2720cm -1双峰
O O
O
O
v C=O 1740~1720cm -1
苯骨架振动： 1650~1450 cm -1
苯对位取代： 860~800 cm -1
v =CH 3100~3000cm -1
（B ）CH
3—COCH 2C≡CH ：
v C=O 1750~1735cm -1
v C —O —C 1300~1000cm -1
v C≡C 2300~2100cm -1
v ≡CH 3300~3200cm -1
v as C —H 2962±10cm -1、2926±5cm -1
v s C —H 2872±10cm -1、2853±10cm -1
δas C —H 1450±20cm -1、1465±20cm -1
δs C —H 1380~1370cm -1
9、红外光谱（图10-28）表示分子式为C 8H 9O 2N 的一种化合物，其结构与下列结构式哪一个符合？
（A ） （B ） （C ）
（D ） （E ）
解：（A ）结构含—OH ，而图中无v OH 峰，排除
NHCOCH 3 OH NH 2 CO 2CH 3 COCH 2 OCH 3
NHCH 3 CO 2H CH 2NH 2 CO 2H
O
（C ）结构中含—CNH 2，伯酰胺，而图中无1650、1640cm -1的肩峰，排除。

（D ）与（E ）结构中有-COOH ，而图中无3000cm -1大坡峰，排除。

（B ）图中3600cm -1，3300cm -1为v Ar —N
1680cm -1，为v C=O
1600~1400cm -1为苯骨架振动
1300~1000cm -1表示有C-O-C
所以应为（B ）。

10、化合物C 4H 5N ，红外吸收峰：3080, 2960, 2260, 1647, 990和935cm -1，其中1865为弱带，推导结构。

解：Ω= 4 + 1 + )2
5-1( = 3 CH 2 = CHCH 2C≡N
3080cm -1为v =C-H ；
2960cm -1、2260cm -1为v C-H ；
1647 cm -1为v C≡N ；
1418cm -1为δC-H ；
990cm -1和935cm -1为烯烃—取代δ=C-H
11、分子式为C 7H 5OCl 的化合物，红外吸收峰：3080，2810，2720，1705，1593，1573，1470，1438，1383，1279，1196，1070，900及817cm -1，试推结构。

解：Ω= 7 + 1 – 5/2 = 5
Cl C-H
3080cm -1为v =C-H ；
2810 cm -1、2720 cm -1为v CH （O ）费米共振双峰；
1705 cm -1为v C=O ；
O
O
1593、1573、1470、1438 cm -1为苯骨架振动v C=C ； 1383、1279、1196、1070 cm -1为苯对位取代倍频和组频； 900及817cm -1为苯对位取代δC-H 。

12、芳香化合物C 7H 8O ，红外吸收峰为3380、3040、2940、1460、1010、690和740cm -1，试推导结构并确定各峰归属。

解：Ω= 7 + 1 – 8/2 = 4
3380cm -1表明有-OH
3040cm -1表明为不饱和H
690与740cm -1表明苯单取代
得
3380cm -1为v OH ；
2940cm -1为CH 2的v C-H ；
3040cm -1为v =C-H ；
1460cm -1为苯骨架振动；
1010cm -1，为v C-O ；
690与740cm -1为苯单取代δC-H
14、由红外光谱图10-29推导化合物结构。

解：Ω= 4 + 1 + )2
11-1( = 0 CH 2OH
3450cm -1与3300cm -1为v N —H ；
2960cm -1为CH 3的v C —H ；
1620cm -1为δN —H ；
1468 cm -1为—CH 2—的v C —H ； 1385cm -1与1370cm -1峰高比约为1:1
，表明有—CH
所以为 CH —CH 2—NH 2 15、化合物分子式为C 6H 12O 2，据图10-30的IR 谱推导结构。

解：Ω= 6 + 1 -
212 = 1 1397cm -1与1370cm -1峰高比约为1:2，表明有CH 3—C —CH 3
1184cm -1与1150cm -1为v sC —O —C ；
1280cm -1为v asC —O —C ；
1720cm -1为v C=O ；
2960cm -1为v C —H ；
所以可为 CH 3—C COCH 3 或 CH 3—C —O —C —CH 3 其中之一。

若需确证，还需有其它信息。

16、化合物分子式为C 4H 9NO ，据图10-31的IR 谱推导结构。

CH CH CH CH
CH CH O CH CH O CH
解：Ω= 4 + 1 + )2
9-1( = 1 3350cm -1、3170cm -1为v N —H ；
2960cm -1为CH 3的v C —H ；
1640cm -1峰在1650cm -1处有高峰，表明为伯酰胺—CNH 2 ； 1465cm -1峰在1425cm -1为v N —H 与δN —H 混和峰；
1370cm -1与1355cm -1峰高比约为1:1，表明有
CH
所以 CH C —NH 2
CH CH O CH CH O。