红外谱图解析示例(精品).ppt

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1、第十八章第十八章 红外红外吸收吸收光谱分光谱分析法析法一、红外谱图解析一、红外谱图解析analysis of infrared spectrograph二、未知物结构确定二、未知物结构确定structure determination of compounds第四节第四节 红外谱图解析红外谱图解析 infrared absorption spec-troscopy，IRanalysis of infrared spectrograph2022/12/26一一、红外谱图解析、红外谱图解析 analysis of infrared spectrograph1 1烷烃烷烃（CH3，CH2，CH）(C

2、C,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 2022/12/26HC1385-1380cm-11372-1368cm-1CH3CH3CH3 s s CCCC骨架振动骨架振动 1:11:111551155cmcm-1-111701170cmcm-1-1CCH3CH3

3、1391-1381cm-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)CCCC骨架振动骨架振动明显明显2022/12/26c)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-

4、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 强度估算强度估算强度强度cmcm-1-115001400 1300正二十八正二十八烷烷cmcm-1-1150014001300正十二正十二烷烷cmcm-1-11500 1400 1300正庚烷正庚烷2022/12/262022/12/262.2.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

5、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 2022/12/26b)C=C 伸缩振动伸缩振动(1680-1630 cmcm-1-1 )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2022/12/26 分界线1660cmcm-1-1 顺强，反弱 四

6、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2022/12/26c)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

7、）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 cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（强）强）2：1800-1780 cmcm-1-1 2022/12/26谱图谱图2022/12/262022/12/26对比对比烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体2022/12/263.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-

8、OH 3640cmcm-1-1仲-OH 3630cmcm-1-1叔-OH 3620cmcm-1-1酚-OH 3610cmcm-1-1（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-1-12022/12/26OH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

9、，NO2等）3200-3500 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1 分子间氢键随浓度而变，分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变。而分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-1-12022/12/263515cm-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-12022/12/26202

10、2/12/262022/12/26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 2022/12/265醛、酮醛、酮2022/12/26醛醛2022/12/262022/12/266 6羧酸及其衍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2022/12/26酰胺的红外光谱图酰

11、胺的红外光谱图2022/12/26不同酰胺吸收峰数据不同酰胺吸收峰数据2022/12/26酸酐和酸酐和酰氯的酰氯的红外光红外光谱图谱图2022/12/26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-1-12022/12/26硝基化合物的硝基化合物的红外光谱图红外光谱图AS AS（N=ON=O）=1565-1545cm=1565-1545cm-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（

12、N=ON=O）=1550-1500cm=1550-1500cm-1-12022/12/26二、未知物结构确定二、未知物结构确定structure determination of compounds1.未知物2022/12/26?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）可能的结构）可能的结构2022/12/26?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 2022/12/26?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

13、结构）可能的结构2022/12/26 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las

14、er Raman spectrometry结束结束2022/12/26二、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。2022/12/262.未知物结构的测定未知物结构的测定 如果未知物

15、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2022/12/262.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

16、式并计算化合物的不饱和度。2022/12/26 =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2022/12/26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：C9

17、H8O2 =（2+29 8）/2=62022/12/26 3）谱图解析 （1）排除杂峰、溶剂峰 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2022/12/26 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

18、后，便可初步确定分子结构，然后查对标准谱图核实。2022/12/26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2022/12/26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CH22022/12/26可为：应为：2022/12/26例2：C4H6O2=23300-2700cm-1宽吸

19、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CH22022/12/26例3 C6H10=23300 cm-1炔氢2980、1460cm-1 为CH32150 cm-1 为炔2960、1380 cm-1 为CH22022/12/26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为叔丁基2022/12/26例5：C4H9NO=13350、3170cm-1为N-H296

20、0cm-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2022/12/26五、红外谱图解析示例五、红外谱图解析示例1烷烃2022/12/262 烯烃2022/12/26对比对比2 烯烃顺反异构体2022/12/26醇醇氢键缔合2022/12/26醛、酮2022/12/265羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物2022/12/266 红外谱图解析红外谱图解析未知物12022/12/26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

21、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。2022/12/26 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。2022/12/26（一

22、）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。2022/12/26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。2022/12/26