红外光谱法推测化合物结构区别顺反丁烯二酸

实验九红外光谱法推测化合物的结构一、目的要求
1.通过推测化合物C
7H
6
O
2
的结构，掌握用红外光谱推测化合物结构的原理和方
法。

2.了解红外分光光度计的工作原理和操作方法。

二、基本原理
当已知化合物的分子式时，可以计算其不饱和度u，从而可推测化合物的类型。

然后根据红外光谱解析的程序，有的放矢的对测得的红外光谱图进行解析。

通过解析图谱中的主要（特征）吸收峰，可知道组成化合物的各基团及它们相互间的连接情况，可推测可能的结构式。

最后与红外标准图谱对照以确定其结构。

三、仪器与试剂
1.仪器：FTIR—8900傅立叶变换红外光谱仪；压片装置；玛瑙研钵；不锈钢刮刀。

2.试剂：苯甲酸；苯甲酸钠。

四、实验步骤
本实验制样方式是采用溴化钾压片法。

1.取1～2mg样品，与玛瑙研钵中研细至2 m左右。

2.于玛瑙研钵中加入100～200mg事先干燥的KBr粉末，把样品与KBr粉末充分研磨均匀。

3.用不锈钢刮刀移取上述均匀的混合物于压模的底磨面上，中心可稍高一些，小心降下柱塞，并用柱塞一面捻动，一面稍加压力使粉末完全铺平，慢慢拔出柱塞。

放入顶模和柱塞，把模具装配好，置于压片机下。

逐渐加压到7500kg/cm2以上，持续5～10min后缓缓降压，取出压模。

除去底座，用取样器顶出锭片，即得到一直径为13mm，厚度为0.8～1.0mm的半透明锭片。

4.把此半透明锭片放于红外分光光度计的样品窗口，在参比窗口放上空白的KBr锭片，进行测量。

5.用测好的红外光谱图，进行图谱解析工作。

五、图谱解析
通过对化合物C
7H
6
O
2
的不饱和度u的计算，初步确定该化合物是否含有C=C，
C=O ，COOH 或苯环等不饱和结构。

1. 将所测苯甲酸的红外光谱的各谱峰归属在图上标识出：
由上述各谱峰归属表，推测化合物结
构。

2.苯甲酸与苯甲酸钠的红外光谱比较
将所测苯甲酸的红外光谱的各谱峰归属在图上标识出，并将苯甲酸钠的红外光谱图与苯甲酸的红外光谱图比较，各吸收峰有何异同，并加以解释：
六、问题讨论 1. 用压片法制样时，
为什么要求研磨到颗粒粒度
在2μm 左右？研磨时不在红外灯下操作，谱图上会出现什么情况？ 2. 要准确确证样品的结构，还需进行那些工作？
实验十 红外光谱法区别顺、反丁烯二酸
一、实验目的
1. 用红外光谱法区分丁烯二酸的两种级和异构体。

2. 练习用KBr 压片法制样。

二、实验原理
红外光谱法（Infra-red Spectrometry ）区分烯烃顺、反异构体，常常借助位于1000-650cm -1范围的
υ
C-H
谱带。

烷基型烯烃的顺式结构出现在730-675cm -1，
反式结构出现在～960cm -1. 当取代基变化时，顺式结构峰位变化较大，反式结构峰位基本不变，因此在确定异构体是非常有用。

除上述谱带外，对于丁烯二酸，位于1710-1580cm -1范围的光谱也很特征。

顺丁烯二酸和反丁烯二酸的区别，是分子中两个羰基相对于双键的几何排列不同。

顺丁烯二酸分子结构对成性差，加之双键与羰基共轭，在～1600cm -1出现很强的
υc=c 谱带；反丁烯二酸分子结构对称性强，双键位于对称中心，其伸缩
振动无红外活性，在光谱中观察不到吸收谱带。

另外，顺丁烯二酸只能生成分子间氢键，其羰基谱带位于1705cm -1,接近羰基
υc=o 频率的正常值；而反丁烯二
酸能生成分子内氢键，其羰基谱带移至1680cm -1.因此，利用这一区间的谱带可以很容易地将两种几何异构体区分开来。

三.仪器和试剂
1. 仪器：红外光谱仪；压片装置（压膜，油压机，真空泵）；玛瑙研钵；不锈钢刮刀。

2. 试剂：溴化钾（分析纯）；顺丁烯二酸；反丁烯二酸。

（均为分析纯）。

四、实验步骤
C = C
R 1R 2H
1.将1-2mg顺丁烯二酸放在玛瑙研钵中磨细至2μg左右，再加入100-200mg 干燥的KBr粉末继续研磨3分钟，混合均匀。

用不锈钢刮刀移取200mg混合粉末于压模的底磨面上，中心可稍高一些。

小心降下柱塞，并用柱塞一面捻动一面稍加压力使粉末完全铺平，慢慢拔出柱塞。

放入顶模和柱塞，把模具装配好，置于油压机下。

将柱塞连上真空泵，在10-30L/min抽取下预排气5min，逐渐加压到7500kg/cm2,持续5min后拆除真空泵，缓缓降压，取出压模。

除去底座，用取样器顶出锭片，即得到一直径为12mm,厚度为0.8mm的透明锭片。

2.同样方法制得反丁烯二酸的锭片。

3.分别录制谱图。

五.数据处理
根据实验所得的两张谱图，鉴别顺、反异构体。

同时查阅Sadtler谱图，将顺、反丁烯二酸的实测谱与标准谱相对照，做进一步确证。

六.问题与讨论
找出能够区别顺、反异构体的其他有代表型的峰五：实验数据处理。

1.将所测苯甲酸的红外光谱的各谱峰归属在图上标出并推测化合物结构
苯甲酸钠和苯甲酸的红外光谱比较。

将所测苯甲酸的红外光谱的各谱峰归属在图上标识，并将苯甲酸钠的红外光谱与苯甲酸的红外光谱图比较，各吸收峰有何异同，并加以解释。

由以上的分析知由于苯甲酸和苯甲酸钠都含有苯环结构，故在710-680cm-1处的吸收峰比较相似，而在1700-1200 cm-1出的吸收峰有明显不同，产生差异的原因是-COONa和-COOH 的结构不同。

3.根据实验所得的两张谱图，鉴别顺，反异构体。

同时查阅Ssdtler谱图，将顺反丁烯二酸的实测谱图与标准谱图相对照，做进一步确证。

答: ⑴分子中两个羰基相对于双键的位置不同：顺式结构对称性差，双键与羰基共轭，在1700-1600cm-1出现很强的C=C 的伸缩振动谱带,反式结构对称性强，双键位于对称中心其伸缩振动无红外活性在对应区域观察不到吸收谱带。

⑵顺式能形成分子间氢键，其羰基谱带位于1706 cm-1附近，接近羰的振动频率正常值；反式能形成分子内氢键，其羰基谱带移至1680 cm-1。

六.思考题。

1.用压片法制样时为什么要研磨到颗粒粒度在2μm左右？研磨时不在红外灯下操作，谱图上会出现什么情况？
答:因为要把样品与kBr粉末的混合物进行研磨，如果颗粒太大，则会导致压片粉末不均衡，压片不成功，使用红外灯为了保持被研磨的kBr和样品混合粉末干燥，避免吸水受潮，kBr 粉末易吸收空气中的水和二氧化碳从而在谱图上出现相应的峰，影响测定。

2.要验证样品的结构还需要进行工作?
答:需要用标准谱图与所测得的谱图进行对照，运用所学的红外光谱知识进行解谱，找到特征谱带的归属，再根据分子式写出化合物的可能结构，运用所学化学知识和谱图知识来确定化合物的结构。

3.能够找出区别顺反异构体的其他代表性的峰。

答：可借助1100-650 cm-1范围内C-H变形振动谱带。

烷基型烯烃的顺式结构出现在730-675 cm-1，反式结构出现在1100-960 cm-1。

当取代基为羧基时顺式结构峰位置变化较大，反式结构峰基本不变，因此在常被用来区分顺反异构体。