红外谱图解析示例精选文档.ppt

《红外谱图解析示例精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《红外谱图解析示例精选文档.ppt（57页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、红外谱图解析示例2023/1/25本讲稿第一页，共五十七页一一、红外谱图解析、红外谱图解析 analysis of infrared spectrograph1 1烷烃烷烃（CH3，CH2，CH）(CC,CH)-（CH2）n-nasas14601460 cm-1 s s13801380 cm-1CH3 CH2 s s14651465 cm-1CH2 r r 720 cm720 cm-1-1（水平摇摆）重重叠叠 CH2 对称伸缩2853cm-110CH3 对称伸缩2872cm-110 CH2不对称伸缩2926cm-110 CH3不对称伸缩2962cm-110 3000cm-1 2023/1/25

2、本讲稿第二页，共五十七页HC1385-1380cm-11372-1368cm-1CH3CH3CH3 s s C CC C骨架振动骨架振动 1:11:111551155cmcm-1-111701170cmcm-1-1CCH3CH31391-1381cm-11368-1366cm-14:5 4:5 1195 1195 cmcm-1-1 CCH3CH3CH31405-1385cm-11372-1365cm-11:21:21250 1250 cmcm-1-1a)由于支链的引入，使由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。的对称变形振动发生变化。b)b)C CC C骨架振动骨架振动明显明显2023

3、/1/25本讲稿第三页，共五十七页c)CH2面外变形振动面外变形振动(CH2)n n，证明长碳链的存在。证明长碳链的存在。n=1 770785 cmcm-1-1 （中）n=2 740 750 cmcm-1-1 （中）n=3 730 740 cmcm-1-1（中）n 722 cmcm-1-1 （中强）d)CH2和和CH3的相对含量也可以由的相对含量也可以由1460 cmcm-1-1和和1380 1380 cmcm-1-1的峰的峰 强度强度估算估算强度强度cmcm-1-115001400 1300正二十八正二十八烷烷cmcm-1-1150014001300正十二烷正十二烷cmcm-1-11500

4、1400 1300正庚烷正庚烷2023/1/25本讲稿第四页，共五十七页2023/1/25本讲稿第五页，共五十七页2.2.烯烃，炔烃烯烃，炔烃伸缩伸缩振动振动变形变形振动振动a)C-H 伸缩振动伸缩振动(3000 cmcm-1-1)3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3300 cmcm-1-1 （C-HC-H）3080-3030 cmcm-1-1 2900-2800 cmcm-1-1 3000 cmcm-1-1 2023/1/25本讲稿第六页，共五十七页b)C=C 伸缩振动伸缩振动(1680-1630 cmcm-1-1

5、 )1660cmcm-1-1 分界线分界线（C=CC=C）反式烯反式烯三取代烯三取代烯四取代烯四取代烯1680-1665 cmcm-1-1 弱，尖弱，尖顺式烯顺式烯乙烯基烯乙烯基烯亚乙烯基烯亚乙烯基烯1660-1630cmcm-1-1 中强，尖中强，尖2023/1/25本讲稿第七页，共五十七页 分界线1660cmcm-1-1 顺强，反弱 四取代（不与O，N等相连）无（C=CC=C）峰 端烯的强度强 共轭使（C=CC=C）下降20-30 cmcm-1-1 2140-2100cmcm-1-1 （弱）（弱）2260-2190 cmcm-1-1 （弱）（弱）总结总结2023/1/25本讲稿第八页，共五

6、十七页c)C-H 变形振动变形振动(1000-700 cmcm-1-1 )面内变形（=C-H）1400-1420 cmcm-1-1 （弱）（弱）面外变形（=C-H）1000-700 cmcm-1-1 （有价值）（有价值）（=C-H）970 cmcm-1-1（强）（强）790-840 cmcm-1-1 （820 cmcm-1-1）610-700 cmcm-1-1（强）（强）2：1375-1225 cmcm-1-1（弱）（弱）（=C-H）800-650 cmcm-1-1（690 690 cm-cm-1 1）990 cmcm-1-1910910 cmcm-1-1 （强）（强）2：1850-1780

7、cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（强）（强）2：1800-1780 cmcm-1-1 2023/1/25本讲稿第九页，共五十七页谱图谱图2023/1/25本讲稿第十页，共五十七页2023/1/25本讲稿第十一页，共五十七页对比对比烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体2023/1/25本讲稿第十二页，共五十七页3.醇（醇（OH）OH，COa)-OH 伸缩振动伸缩振动(3600 cmcm-1-1)b)碳氧伸缩振动碳氧伸缩振动(1100 cmcm-1-1)游离醇，酚伯-OH 3640cmcm-1-1仲-OH 3630cmcm-1-1叔-OH 3620cmcm-1-1酚-OH 3610cmcm-1-

8、1（OH）（C-OC-O）1050 cmcm-1-11100 cmcm-1-11150 cmcm-1-11200 cmcm-1-1支化：-15 cmcm-1-1不饱和：-30 cmcm-1-12023/1/25本讲稿第十三页，共五十七页OH基团特性基团特性 双分子缔合（二聚体）3550-3450 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1分子内氢键：分子内氢键：分子间氢键：分子间氢键：多元醇（如1，2-二醇）3600-3500 cmcm-1-1螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1

9、分子间氢键随浓度而变，而分分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变。子内氢键不随浓度而变。水（溶液）水（溶液）3710 cmcm-1-1水（固体）水（固体）33003300cm-1cm-1结晶水结晶水 3600-3450 3600-3450 cmcm-1-12023/1/25本讲稿第十四页，共五十七页3515cm-10 00101M M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图2950cm-12895 cm-12023/1/25本讲稿第十五页，共五十七页2023/1/25本讲稿第十六页，共五十七页2023/1/25本

10、讲稿第十七页，共五十七页脂族和环的C-O-C asas 1150-1070cmcm-1-1 芳族和乙烯基的=C-O-Casas 1275-1200cmcm-1-1（1250cmcm-1-1）s s 1075-1020cmcm-1-14.醚（醚（COC）脂族 R-OCH3 s s(CH3)2830-2815cmcm-1-1 芳族 Ar-OCH3 s s(CH3)2850cmcm-1-1 2023/1/25本讲稿第十八页，共五十七页5醛、酮醛、酮2023/1/25本讲稿第十九页，共五十七页醛醛2023/1/25本讲稿第二十页，共五十七页2023/1/25本讲稿第二十一页，共五十七页6 6羧酸及其衍

11、羧酸及其衍生物生物羧酸的红外光谱图羧酸的红外光谱图2023/1/25本讲稿第二十二页，共五十七页酰胺的红外光谱图酰胺的红外光谱图2023/1/25本讲稿第二十三页，共五十七页不同酰胺吸收峰数据不同酰胺吸收峰数据2023/1/25本讲稿第二十四页，共五十七页酸酐和酸酐和酰氯的酰氯的红外光红外光谱图谱图2023/1/25本讲稿第二十五页，共五十七页氰基化合物氰基化合物的红外光谱的红外光谱图图CNCN=2275-2220cm=2275-2220cm-1-12023/1/25本讲稿第二十六页，共五十七页硝基化合物的红外硝基化合物的红外光谱图光谱图AS AS（N=ON=O）=1565-1545cm=15

12、65-1545cm-1-1S S（N=ON=O）=1385-1350cm=1385-1350cm-1-1脂肪族脂肪族芳香族芳香族S S（N=ON=O）=1365-1290cm=1365-1290cm-1-1AS AS（N=ON=O）=1550-1500cm=1550-1500cm-1-12023/1/25本讲稿第二十七页，共五十七页二、未知物结构确定二、未知物结构确定structure determination of compounds1.未知物2023/1/25本讲稿第二十八页，共五十七页?2.推测推测C4H8O2的结构的结构解：解：1）=1-8/2+4=1 2）峰归属）峰归属 3）可能的

13、结构）可能的结构2023/1/25本讲稿第二十九页，共五十七页?3.推测推测C8H8纯液体纯液体解：解：1）=1-8/2+8=52）峰归属）峰归属 3）可能的结构）可能的结构 2023/1/25本讲稿第三十页，共五十七页?4.C8H7N，确定结构，确定结构解：解：1）=1-（1-7）/2+8=6 2）峰归属）峰归属 3）可能的结构）可能的结构2023/1/25本讲稿第三十一页，共五十七页 内容选择：内容选择：第一节第一节 红外基本原理红外基本原理basic principle of Infrared absorption spectroscopy第二节第二节 红外光谱与分子结构红外光谱与分子结

14、构infrared spectroscopy and molecular structure第三节第三节 红外光谱仪器红外光谱仪器infrared absorption spectrophotometer第四节第四节 红外谱图解析红外谱图解析analysis of Infrared spectrograph 第五节第五节 激光拉曼光谱激光拉曼光谱laser Raman spectrometry结束结束2023/1/25本讲稿第三十二页，共五十七页二、定性分析二、定性分析1.已知物的鉴定已知物的鉴定 红外光谱法广泛用于有机化合物定性鉴定和结构分析。将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献上的

15、谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。如用计算机谱图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。2023/1/25本讲稿第三十三页，共五十七页2.未知物结构的测定未知物结构的测定 如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准谱图进行查对：（1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带相同的标准谱图；（2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后再由化学分类索引查找标准谱图对照

16、核实。几种标准谱图几种标准谱图（1）萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图（2）Aldrich红外谱图库（3）Sigma Fourier红外光谱图库2023/1/25本讲稿第三十四页，共五十七页2.未知物结构的测定未知物结构的测定 图谱解析 1）收集样品的有关资料和数据。了解试样的来源、以估计其可能是哪类化合物；测定试样的物理常数，如熔点、沸点、溶解度、折光率等，作为定性分析的旁证；2）根据元素分析及相对摩尔质量的测定，求出化学式并计算化合物的不饱和度。2023/1/25本讲稿第三十五页，共五十七页 =1+n4+(n3-n1)/2 式中n4、n3、n1、分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原

17、子的数目。当=0时，表示分子是饱和的，应在链状烃及其不含双键的衍生物。当=1时，可能有一个双键或脂环；当=2时，可能有两个双键和脂环，也可能有一个叁键；当=4时，可能有一个苯环等。但是，二价原子如S、O等不参加计算2023/1/25本讲稿第三十六页，共五十七页定义：定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。作用：作用：由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。例：例：C9H8O2 =（2+29 8）/2=62023/1/25本讲稿第三十七页，共五十七页 3）谱图解析 （1）排除杂峰、溶

18、剂峰 H2O 3700cm 1（溶剂中）3450-3330cm 1（样品或KBr中）2000-1280cm 1（大气中）CO2 2345cm 1 667 cm-1 KBr 1100cm-1 （2）根据图检索特征峰2023/1/25本讲稿第三十八页，共五十七页 原则原则 先特征区，后指纹区；先最强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定。先从基团频率区的最强谱带开始，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团。再从指纹区的谱带进一步验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰确认一个基团的存在。对于简单化合物，确认几个基团之后，便可初步确定分子结构，然后查对标准谱图核实。2023/1/2

19、5本讲稿第三十九页，共五十七页定性分析 各类有机化合物的特征吸收 1.烷烃 2.烯烃 3.炔烃 4.芳烃 5.羰基化合物 6.酚、醇 7.醚 8.胺 9.硝基化合物2023/1/25本讲稿第四十页，共五十七页例1：C6H12=11642cm-1 为C=C993 cm-1与910 cm-1为CH2=CH-2967 cm-1、2878 cm-1、1379 cm-1为CH33083 cm-1为C=C-H2933cm-1、2865 cm-1、740 cm-1、1459 cm-1为CH22023/1/25本讲稿第四十一页，共五十七页可为：应为：2023/1/25本讲稿第四十二页，共五十七页例2：C4H6

20、O2=23300-2700cm-1宽吸收 为羧基中的OH1715cm-1 为C=O1650 cm-1 为C=C960、910 cm-1 为CH2=CH-1418cm-1 为CH22023/1/25本讲稿第四十三页，共五十七页例3 C6H10=23300 cm-1炔氢2980、1460cm-1 为CH32150 cm-1 为炔2960、1380 cm-1 为CH22023/1/25本讲稿第四十四页，共五十七页例4 C6H12O2=12960、1465cm-1为孤立甲基1720cm-1 为C=O1280、1184、1150cm-1 为C-O-C，表明为酯1397、1370 cm-1 面积比为1：2

21、为叔丁基2023/1/25本讲稿第四十五页，共五十七页例5：C4H9NO=13350、3170cm-1为N-H2960cm-1 为CH31640cm-1有肩峰 为伯酰胺的C=01355、1370 cm-1 面积比为1：1表明为异丙基1465 cm-1、1425 cm-1为C-N与N-H的混合峰1290 cm-1为次甲基2023/1/25本讲稿第四十六页，共五十七页五、红外谱图解析示例五、红外谱图解析示例1烷烃本讲稿第四十七页，共五十七页2 烯烃2023/1/25本讲稿第四十八页，共五十七页对比对比2 烯烃顺反异构体本讲稿第四十九页，共五十七页醇醇氢键缔合本讲稿第五十页，共五十七页醛、酮本讲稿第

22、五十一页，共五十七页5羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物本讲稿第五十二页，共五十七页6 红外谱图解析红外谱图解析未知物1本讲稿第五十三页，共五十七页定量分析定量分析 红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。由于红外光谱的谱带较多，选择的余地大，所以能方便地对单一组份和多组份进行定量分析。此外，该法不受样品状态的限制，能定量测定气体、液体和固体样品。因此，红外光谱定量分析应用广泛。但红外定量灵敏度较低，尚不适用于微量组份的测定。2023/1/25本讲稿第五十四页，共五十七页 吸收带。（2）所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有 线性关系。（3）所

23、选择的吸收带应有较大的吸收系数且周围尽可能 没有其它吸收带存在，以免干扰。2.吸光度的测定吸光度的测定（1）一点法 该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透过率，再由公式lg1/T=A计算吸光度。2023/1/25本讲稿第五十五页，共五十七页（一）基本原理（一）基本原理1.选择吸收带的原则选择吸收带的原则（1）必须是被测物质的特征吸收带。例如分析酸、酯、醛、酮时，必须选择C=O基团的振动有关的特征吸收带。（2）所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有 线性关系。（3）所选择的吸收带应有较大的吸收系数且周围尽可能 没有其它吸收带存在，以免干扰。2.吸光度的测定吸光度的测定（1）一点法 该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透过率，再由公式lg1/T=A计算吸光度。2023/1/25本讲稿第五十六页，共五十七页实际上这种背景可以忽略的情况较少，因此多用基线法。（2）基线法 通过谱带两翼透过率最大点作光谱吸收的切线，作为该谱线的基线，则分析波数处的垂线与基线的交点，与最高吸收峰顶点的距离为峰高，其吸光度A=lg（I0/I）。（二）定量分析方法（二）定量分析方法 可用标准曲线法、求解联立方程法等方法进行定量分析。2023/1/25本讲稿第五十七页，共五十七页