红外谱图分析课件.ppt
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1、红外分谱图分析红外分谱图分析红外光谱的特征性,基团频率 红外光谱的最大特点是具有红外光谱的最大特点是具有特征性特征性。复杂。复杂分子中存在许多分子中存在许多原子基团原子基团,各个原子基团(化,各个原子基团(化学键)在分子被激发后,都会产生特征的振动。学键)在分子被激发后,都会产生特征的振动。(1)X-H伸缩振动区伸缩振动区: 4000-2500cm-1。X可以是可以是O,H,C和和S原子。在这个区域内原子。在这个区域内主要包括主要包括O-H,N-H,C-H 和和S-H键伸缩键伸缩振动,通常又称为振动,通常又称为“氢键区氢键区”。(2)叁键和累积双键区叁键和累积双键区:2500-1900cm-1
2、。主要包括炔键主要包括炔键-CC-,腈键,腈键-CN、丙二烯基、丙二烯基-C=C=C-、烯酮基、烯酮基-C=C=O、异氰酸酯基、异氰酸酯基-N=C=O等的反对称伸缩振动。等的反对称伸缩振动。(3)双键伸缩振动区:)双键伸缩振动区:1900-1200cm-1。主要包括主要包括C=C,C=O,C=N,-NO2等的伸缩振动,芳环的骨架振动等的伸缩振动,芳环的骨架振动(skeletal vibration)等。)等。(4)X-Y伸缩振动及伸缩振动及X-H变形振动区变形振动区(单键区)(含(单键区)(含指纹区指纹区):):ss。当分子中同。当分子中同时存在时存在CH3和和CH2时,时, C-H键键在在3
3、000300028002800cm-1附近间一般有附近间一般有4 4个吸收峰。个吸收峰。(2 2) C-H键不对称和对称弯曲振动分别在键不对称和对称弯曲振动分别在14701470cm-1和和13801380cm-1附近附近。 a a 孤立孤立CH3在在13801380cm-1附近出现单峰,附近出现单峰,CH3越多,峰强越强;越多,峰强越强; b b 偕二甲基(偕二甲基(=C=C(CHCH3 3)2 2)的)的2 2个个CHCH3 3 对称对称弯曲振动偶合,裂分为双峰,在弯曲振动偶合,裂分为双峰,在13851385cm-1和和13751375cm-1附近,强度几乎相等。附近,强度几乎相等。 c
4、c 叔丁基(叔丁基(-C-C(CHCH3 3)3 3)的)的3 3个个CHCH3 3 对称弯对称弯曲振动偶合,裂分为双峰,在曲振动偶合,裂分为双峰,在13951395cm-1和和13701370cm-1附近,强度后者是前者的附近,强度后者是前者的2 2倍,以此倍,以此与(与(=C=C(CHCH3 3)2 2)相区别。)相区别。 d d 当当CH3与杂原子相连时,与杂原子相连时,13801380cm-1附近峰附近峰由于诱导效应发生位移,相邻基团的电负性越大,由于诱导效应发生位移,相邻基团的电负性越大,13801380cm-1峰越向高波数移动。峰越向高波数移动。 -O-CH-O-CH3 3 =N-
5、CH =N-CH3 3 C-CH C-CH3 3 Si-CH Si-CH3 31440cm-1 1426cm-1 1380cm-1 1255cm-1(3)亚甲基)亚甲基CH2的平面摇摆振动。当分子中的平面摇摆振动。当分子中含有含有-( CH2 )n-(n4)时,在时,在725cm-1有峰有峰,并随着并随着n的减少,逐渐向高波数移动。的减少,逐渐向高波数移动。(4) CH3和和CH2的区别在于:的区别在于: CH3在在13801380cm-1附近有吸收峰,而附近有吸收峰,而CH2没有没有。(5)C-C键的骨架振动在键的骨架振动在12501250800800cm-1附附近,因特征性不强,用处不大。
6、近,因特征性不强,用处不大。2 烯烃烯烃(1)烯烃不饱和)烯烃不饱和C原子上的原子上的C-H伸缩振动在伸缩振动在310031003000cm3000cm-1,强度中等,峰形较尖锐。,强度中等,峰形较尖锐。末末端烯烃端烯烃(RCH=CH2、R1R2C=CH2)的)的=CH的吸收频率较高,的吸收频率较高,在在30953075cm-1有强峰有强峰,而其它取代乙烯的而其它取代乙烯的=CH在在30403000cm-1。 小环烷烃小环烷烃、环氧及环氮化合物,环上的、环氧及环氮化合物,环上的C-H键的伸缩振动频率也在键的伸缩振动频率也在3000cm-1以上。以上。 (2)C=C的伸缩振动频率在的伸缩振动频率
7、在16801620cm-1: 基团基团伸缩振动频率伸缩振动频率(cm-1)强度强度R-CH=CH21645 中强中强R2CH=CH21655(顺顺)RCH=CHR1660(反反) RCH=CHR1675三取代或四取代物三取代或四取代物1670弱弱(3)烯烃不饱和碳原子上的)烯烃不饱和碳原子上的CH面外弯曲振面外弯曲振动在动在1000 650cm-1,对结构敏感:,对结构敏感:一取代双键(一取代双键(RCHCH2) 995 985cm-1(m),), 915 905cm-1(s) 倍频倍频 1860 1790cm-1 ,二取代(二取代(RRCCH2) 895 885cm-1(s),), 倍频倍频
8、1860 1750cm-1反式二取代(反式二取代(CHCH) 980960cm-1(s)顺式二取代(顺式二取代(CHCH) 730665cm-1(s)三取代(三取代( RRCCHR”) 850790cm-1(m)3 炔烃 1辛炔的红外光谱一元取代炔烃的红外吸收光谱有三个特一元取代炔烃的红外吸收光谱有三个特征吸收带:征吸收带:(1)炔烃的炔烃的CH在在3300cm-1附近,峰形附近,峰形尖锐尖锐,容易识别。,容易识别。(2)炔烃的)炔烃的CC在在21402100cm-1,一,一般强度较弱。炔烃的烷基二取代物中,般强度较弱。炔烃的烷基二取代物中,CC在在22602190cm-1,由于分子的偶极,由
9、于分子的偶极矩变化小,一般难以观察到。矩变化小,一般难以观察到。(3)炔烃的)炔烃的面外面外CC在在700600cm-1,吸收带强而较宽。吸收带强而较宽。4 芳烃1芳环的芳环的CH;2芳环的芳环的CC3芳环的面外芳环的面外=CH;4芳香醚的不对称芳香醚的不对称COC芳烃的红外光谱主要有芳烃的红外光谱主要有三个特征吸收带三个特征吸收带:(1)芳环上的)芳环上的C-H键的伸缩振动频率在键的伸缩振动频率在31003000cm-1。(2)芳环的骨架振动频率)芳环的骨架振动频率C=C一般有四个谱一般有四个谱带:带:1600、1585、1500、1450cm-1附近。其附近。其中中1600和和1500cm
10、-1是芳环的特征吸收带,其是芳环的特征吸收带,其强度后者比前者强。强度后者比前者强。(3)芳环上的面外弯曲振动)芳环上的面外弯曲振动CH(即取代)(即取代)苯苯 670cm-1(s)一元取代一元取代 770730cm-1(s),), 710 690cm-1(s)二元取代二元取代(邻位)(邻位) 770735cm-1(s)二元取代二元取代(间位)(间位) 900860cm-1(m),), 810 750cm-1(s) 725680cm-1(m)二元取代二元取代(对位)(对位) 860800cm-1(s) 三元取代三元取代(1,3,5 取代)取代) 860810cm-1(m),), 735 675
11、cm-1(s)三元取代三元取代(1,2,3 取代)取代) 780760cm-1(m),), 725 680cm-1(s)三元取代三元取代(1,2,4 取代)取代) 885870cm-1(m),), 825 805cm-1(s)四、五元取代四、五元取代 900800cm-1(s)CH在20001650cm-1范围出现的泛频吸收(有机物结构中无羰基CO)5 醇、酚醇、酚 -辛醇的红外光谱辛醇的红外光谱(液膜液膜0.025mm)乙醇在不同浓度CCl4中的红外谱图 醇和酚的醇和酚的O-H键及键及C-O键的伸缩振动键的伸缩振动吸收在红外光谱中是鉴定它们的特征频带:吸收在红外光谱中是鉴定它们的特征频带:(
12、1)醇和酚通常以二缔合或多缔合态存在。)醇和酚通常以二缔合或多缔合态存在。缔缔和态的和态的OH伸缩振动频率在伸缩振动频率在35503200cm-1,谱,谱带强而宽。若为二缔合态,吸收带的中心在带强而宽。若为二缔合态,吸收带的中心在3500cm-1附近,多缔合态一般在附近,多缔合态一般在3320cm-1附近。附近。 游离态游离态OH在在36503590cm-1,谱带尖锐,强,谱带尖锐,强度中等。度中等。 结晶水的结晶水的OH也在也在36003000cm-1,但一般强,但一般强度低而且峰窄。水峰同时在度低而且峰窄。水峰同时在16701600cm-1附近附近出现出现H-O-H的弯曲振动峰,以示区别。
13、的弯曲振动峰,以示区别。(2)醇和酚的醇和酚的CO伸缩振动频率在伸缩振动频率在12601000cm-1(s)。因。因OH连接的碳原子类型不连接的碳原子类型不同:同: 伯醇:伯醇: 1050cm-1左右左右 仲醇:仲醇: 1100cm-1左右左右 叔醇:叔醇: 1150cm-1左右左右 酚:酚: 1200cm-1左右左右(3)醇的)醇的O-H键面内弯曲振动频率在键面内弯曲振动频率在14201330cm-1(同(同CH2或或CH面外弯曲振动频率面外弯曲振动频率区)。酚的面外弯曲振动频率在区)。酚的面外弯曲振动频率在1350cm-1左左右,较宽,强度低于右,较宽,强度低于CO伸缩振动频率吸收伸缩振动
14、频率吸收带。带。6 醚 醚的红外特征吸收带是醚的红外特征吸收带是C-O-C键的不对键的不对称伸缩振动:称伸缩振动: 脂肪醚脂肪醚 11501060cm-1(s) 芳香醚芳香醚 12751210cm-1(s) 乙烯基醚乙烯基醚 12251200cm-1(s) 在这一区域附近,醇、醛、酮、酯和内在这一区域附近,醇、醛、酮、酯和内酯等均有红外吸收。因此,酯等均有红外吸收。因此,在红外光谱中只在红外光谱中只有不存在羟基和羰基的其它特征峰,而在此有不存在羟基和羰基的其它特征峰,而在此区域有吸收峰时区域有吸收峰时,才说明被测分子中有醚基,才说明被测分子中有醚基存在。存在。7 羰基化合物 羰基伸缩振动频率(
15、羰基伸缩振动频率( cm-1 ) 酸酐酸酐 1820 1760 酰卤酰卤 1800 酯酯 1740 醛醛 1730 酮酮 1715 羧酸羧酸 1700 酰胺酰胺 1690 7.1 醛醛 正丁醛的红外光谱正丁醛的红外光谱(液膜,液膜,0.025mm) 1醛基中的醛基中的CH;2 CO醛基有醛基有CHO两个特征吸收峰:两个特征吸收峰:(1)羰基的羰基的CO伸缩振动在伸缩振动在17401720cm-1(s);(2)醛基中的醛基中的CH伸缩振动基频与伸缩振动基频与CH弯曲振动的倍弯曲振动的倍频发生费米共振,在频发生费米共振,在2820和和2720cm-1出现出现2个窄的中个窄的中等强度的吸收峰,高波数
16、的吸收峰常被饱和次甲基的等强度的吸收峰,高波数的吸收峰常被饱和次甲基的CH伸缩振动吸收峰覆盖,因此常常只观察到伸缩振动吸收峰覆盖,因此常常只观察到2720cm-1的吸收峰。这是鉴定醛基的依据的吸收峰。这是鉴定醛基的依据。7.2 酮 酮类的羰基伸缩振动吸收带是其唯一的特征吸收带酮类的羰基伸缩振动吸收带是其唯一的特征吸收带。 3,3二甲基二甲基2丁酮的红外光谱丁酮的红外光谱 1羧酸二缔合态的羧酸二缔合态的OH伸缩振动;伸缩振动;2CO的伸缩振动;的伸缩振动;3羧酸二缔合态的羧酸二缔合态的OH面外摇摆面外摇摆在羧酸中,羧基在羧酸中,羧基COOH的的OH键伸缩振动、键伸缩振动、C一一O键伸缩振动以及键
17、伸缩振动以及OH键弯曲振动噘收是红外光谱中键弯曲振动噘收是红外光谱中识别羧酸的主要特征峰:识别羧酸的主要特征峰:(1)羧酸通常以而缔合态存在。)羧酸通常以而缔合态存在。缔合态的缔合态的OH伸缩伸缩振动频率在振动频率在32002500cm-1,峰较强,峰形宽而散。,峰较强,峰形宽而散。这个谱带在这个谱带在27002500cm-1之间通常出现几个连续之间通常出现几个连续小峰,很特征小峰,很特征。在稀溶液或非极性溶剂中羧酸为游。在稀溶液或非极性溶剂中羧酸为游离态,离态, OH伸缩振动频率在伸缩振动频率在3550cm-1附近,为强吸附近,为强吸收峰。收峰。(2)羧酸的)羧酸的CO伸缩振动频率缔合时在伸
18、缩振动频率缔合时在17251700cm-1,游离态在,游离态在1760cm-1附近。附近。(3)羧酸二缔合态的)羧酸二缔合态的OH面外弯曲振动频率在面外弯曲振动频率在955915cm-1,为一个宽而不强的吸收峰,常在羧酸的鉴定,为一个宽而不强的吸收峰,常在羧酸的鉴定中作参考。中作参考。(4)羧酸盐中,羧酸根负离子羧酸盐中,羧酸根负离子COO的的2个个CO是均等是均等的的,其不对称和对称伸缩振动频率分别在,其不对称和对称伸缩振动频率分别在16101550cm-1(S)和)和14201300cm-1(m)。)。7.4 酯 在酯基中(在酯基中(COOC),),CO及及COC伸缩伸缩振动吸收是红外光谱
19、中酯类的振动吸收是红外光谱中酯类的2个特征吸收峰:个特征吸收峰:(1)绝大多数饱和羧酸酯的)绝大多数饱和羧酸酯的CO伸缩振动都位于伸缩振动都位于1740cm-1附近;附近;(2)酯基中的)酯基中的COC伸缩振动在伸缩振动在13001000cm-1有有2个吸收峰,常为酯类化合物的最强吸收峰。个吸收峰,常为酯类化合物的最强吸收峰。其中其中COC不对称伸缩振动在不对称伸缩振动在13001150cm-1(S),),对称伸缩振动在对称伸缩振动在11401000cm-1(w),是鉴定酯类),是鉴定酯类的重要依据。的重要依据。(3)在酯类中,有时可在)在酯类中,有时可在3450cm-1附近看到附近看到CO的
20、倍频吸收峰。的倍频吸收峰。7.5 酸酐 乙酸酐的红外光谱图乙酸酐的红外光谱图 CO伸缩振动伸缩振动1828、1750 cm-1; COC伸缩振动伸缩振动1125 cm-1 酸酐的酸酐的CO及及COC伸缩振动吸收是红外伸缩振动吸收是红外光谱中酯类的光谱中酯类的2个特征吸收峰:个特征吸收峰:(1)酸酐的)酸酐的CO伸缩振动由于分子中的伸缩振动由于分子中的2个个羰基伸羰基伸缩振动偶合缩振动偶合,在,在18601800cm-1和和18001750cm-1间出现间出现2个吸收峰,分别是羰基的不对称和对称伸缩个吸收峰,分别是羰基的不对称和对称伸缩振动,相距振动,相距60cm-1左右。开链酸酐,高频率比低频
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