有机波谱分析.pptx
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1、3.1.2 近红外、中红外和远红外 波段名称 波长 波数(cm-1)近红外 0.752.5 133004000 中红外 2.525 4000400 远红外 251000 40010第1页/共59页 红外光谱是研究波数在4000-400cm4000-400cm-1-1范围内不同波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波长或波数为横坐标,以透光度为纵坐标而形成。透光度以下式表示:I:表示透过光的强度;I0:表示入射光的强度。3.1.3 3.1.3 红外光谱的表示方法第2页/共59页 横坐标:波数()4004000 cm-1;表示吸收峰的位置。纵坐标:透过率(T%),表示吸收强度。T,表明吸收的
2、越好,故曲线低谷表示是一个好的吸收带。第3页/共59页3.1.4 3.1.4 分子振动与红外光谱 1.1.分子的振动方式(1)伸缩振动:第4页/共59页(2)弯曲振动:值得注意的是:不是所有的振动都能引起红外吸收,只有偶极矩()发生变化的,才能有红外吸收。H2、O2、N2 电荷分布均匀,振动不能引起红外吸收。HCCHH、RRCCRR,其CC(三键)振动 也不能引起红外吸收。第5页/共59页 2.振动方程式(Hooke定律)式中:k 化学键的力常数,单位为N.cm-1 折合质量,单位为 g力常数k:与键长、键能有关:键能(大),键长(短),k k。化学键键长(nm)键能(KJ mol-1)力常数
3、 k(N.cm-1)波数范围 (cm-1)CC0.154347.34.57001200CC0.134610.99.616201680CC0.116836.815.621002600第6页/共59页 折合质量:两振动原子只要有一个的质量,(v),红外吸收信号将出现在高波数区。一些常见化学键的力常数如下表所示:第7页/共59页 分子振动频率习惯以 (波数)表示:由此可见:(v)k k,(v)与成反比。吸收峰的峰位:化学键的力常数k越大,原子的折合质量越小,振动频率越大,吸收峰将出现在高波数区(短波长区);反之,出现在低波数区(高波长区)第8页/共59页结论:2.必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能
4、产生红外吸收光谱。1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相 当,才能满足分子振动能级跃迁所需的能量,而产生吸收光谱。产生红外光谱的必要条件是:第9页/共59页3.2 各类有机化合物的红外特征吸收 3.2.1.第一峰区(40002500cm-1)XH 伸缩振动吸收范围。X代表O、N、C、S,对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃 及饱和烃类的 OH、NH、CH 伸缩振动。1.OH 醇与酚:游离态36403610cm-1,峰形尖锐。缔合3300cm-1附近,峰形宽而钝第10页/共59页 羧酸:33002500cm-1,中心约3000cm-1,谱带宽 2.NH 胺类:游离35003300cm-1
5、 缔合吸收位置降低约100cm-1 伯胺:3500,3400cm-1,(吸收强度比羟基弱)仲胺:3400cm-1(吸收峰比羟基要尖锐)叔胺:无吸收 酰胺:伯酰胺:3350,3150cm-1 附近出现双峰 仲酰胺:3200cm-1 附近出现一条谱带 叔酰胺:无吸收第11页/共59页 3.CH 烃类:33002700 cm-1范围,3000 cm-1是分界线。不饱和碳(三键、双键及苯环)3000 cm-1 饱和碳(除三元环外)3000 cm-1 炔烃:3300 cm-1,峰很尖锐 烯烃、芳烃:31003000 cm-1 饱和烃基:30002700 cm-1,四个峰 CH3:2960(s)、2870
6、 cm-1(m)CH2:2925(s)、2850 cm-1(s)CH:2890 cm-1第12页/共59页醛基:28502720 cm-1,两个吸收峰 巯基:26002500 cm-1,谱带尖锐,容易识别 3.2.2.第二峰区(25002000 cm-1)叁键、累积双键(CC、CN、CC C、NCO、NCS)谱带为中等强度吸收或弱吸收。干扰少,容易识别。第13页/共59页 1.CC 22802100cm-1 乙炔及全对称双取代炔在红外光谱中观测不到。2.CN 22502240cm-1,谱带较 CC 强。CN 与苯环或双键共轭,谱带向低波数位移 2030cm-1。第14页/共59页 3.2.3.
7、第三峰区(20001500cm-1)双键的伸缩振动区。包括CO、CC、CN、NO,NH 1.CO 19001650cm-1,峰尖锐或稍宽,其强度都较大。羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。变化规律:第15页/共59页 酰卤:吸收位于最高波数端,特征,无干扰。酸酐:两个羰基振动偶合产生双峰,波长位移6080 cm-1。酯:脂肪酯1735 cm-1 不饱和酸酯或苯甲酸酯低波数位移约20 cm-1 羧酸:1720 cm-1 若在第一区约 3000 cm-1出现强、宽吸收,可确认羧基 存在。第16页/共59页 醛:在28502720 cm-1 范围有 m 或 w 吸收,出现12条谱 带,结合此峰,可判断醛
8、基存在。酮:唯一的特征吸收带 酰胺:16901630 cm-1,缔合态约 1650 cm-1 伯酰胺:1690 cm-1(),1640 cm-1()仲酰胺:1680 cm-1(),1530 cm-1(),1260 cm-1()叔酰胺:1650 cm-1第17页/共59页 2.CC 16701600 cm-1,强度中等或较低 烯烃:16801610 cm-1 芳环骨架振动:苯环、吡啶环及其它芳环 16501450 cm-1 范围 苯:1600,1580,1500,1450 cm-1 吡啶:1600,1570,1500,1435 cm-1 呋喃:1600,1500,1400 cm-1 喹啉:162
9、0,1596,1571,1470 cm-1第18页/共59页 硝基、亚硝基化合物:强吸收 脂肪族:15801540 cm-1,13801340 cm-1 芳香族:15501500 cm-1,13601290 cm-1 亚硝基:16001500 cm-1 胺类化合物:NH2 位于16401560 cm-1,为 s 或 m 吸收带。第19页/共59页 3.2.4.第四峰区(1500600 cm-1)指纹区 XC(XH)键的伸缩振动及各类弯曲振动 1.CH 弯曲振动 烷烃:CH3 约1450 cm-1、1380 cm-1 CH(CH3)2 1380 cm-1、1370 cm-1 C(CH3)3 13
10、90 cm-1、1370cm-1 CH 1340 cm-1(不特征)第20页/共59页 烯烃:面内:14201300 cm-1,不特征 面外:1000670 cm-1,容易识别,可用于判断 取代情况。芳环:面内:1250950 cm-1范围,应用价值小 面外:910650 cm-1,可判断取代基的相对位置 第21页/共59页 苯910670 cm-1 一取代770730 cm-1,710690 cm-1 二取代 邻:770735 cm-1 对:860800 cm-1 间:900800 cm-1,810750 cm-1,725680 cm-1 2.CO 伸缩振动 13001000 cm-1 第2
11、2页/共59页 醇、酚:12501000 cm-1,强吸收带 酚:1200 cm-1 伯醇:1050 cm-1 仲醇:1100 cm-1 叔醇:1150 cm-1 醚:COC伸缩振动位于 12501050 cm-1,确定醚类存在的唯一谱带第23页/共59页 酯:COC 伸缩振动位于13001050 cm-1,2 条谱带,强吸收 酸酐:COC 伸缩振动吸收带位于 13001050 cm-1,强而宽 3.其它键的振动 NO2:对称伸缩振动位于14001300 cm-1 脂肪族:13801340 cm-1 芳香族:13601284 cm-1 第24页/共59页 COOH、COO:约1420 cm-1
12、,13001200 cm-1,两条强吸收带 NH2:面内:16501500 cm-1 面外:900650 cm-1【CH2】n :13501192 cm-1(间隔约 20 cm-1)的谱带,800700 cm-1,弱吸收带第25页/共59页3.3 3.3 有机化合物基团的特征频率总结大量红外光谱资料后,发现具有同一类型化学键或官能团的不同化合物,其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内,我们把这种能代表某基团,并有较高强度的吸收峰,称为该基团的特征吸收峰(又称官能团吸收峰)。第26页/共59页3.3.1 红外光谱的八个峰区第27页/共59页4000-1500cm-1区域又叫官能团区.该区域出现
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