紅外光譜法.ppt123課件

1、 212eUKrr 1()2VEVh v 12VEhv 121212Kummumm 112cKcu 1302Ku 111130729.6 13071650cm12/ 2kkcuu 正己烯中正己烯中C=CC=C鍵伸縮振動頻率實測值為鍵伸縮振動頻率實測值為1652cm1652cm-1-1變形振動變形振動 用用分子平動和轉(zhuǎn)動自由度分子平動和轉(zhuǎn)動自由度 分子的質(zhì)心可以沿分子的質(zhì)心可以沿x、y和和z三個坐標(biāo)方向平移，三個坐標(biāo)方向平移，故分子的平動自由度等于故分子的平動自由度等于3。只有原子在空間的位置發(fā)生改變的轉(zhuǎn)動，才能只有原子在空間的位置發(fā)生改變的轉(zhuǎn)動，才能形成一個自由度。形成一個自由度。 線性分子共

2、有線性分子共有3個平動自由度，個平動自由度，2 個轉(zhuǎn)動自由度。個轉(zhuǎn)動自由度。非線性分子共有非線性分子共有3個平動自由度，個平動自由度，3 個轉(zhuǎn)動自由度。個轉(zhuǎn)動自由度。xyz線性分子平動和轉(zhuǎn)動自由度線性分子平動和轉(zhuǎn)動自由度yxz 線性分子圍繞線性分子圍繞x和和y軸的轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動,引起原子的位置改引起原子的位置改變，因此各形成一個轉(zhuǎn)動自由度。分子繞變，因此各形成一個轉(zhuǎn)動自由度。分子繞z軸轉(zhuǎn)動，軸轉(zhuǎn)動，原子的位置沒有改變，不能形成轉(zhuǎn)動自由度。原子的位置沒有改變，不能形成轉(zhuǎn)動自由度。xyz非線性分子平動和轉(zhuǎn)動自由度非線性分子平動和轉(zhuǎn)動自由度OHHHHOOHHs-1as-1-1OHOHOH3652cm

3、3756cm 1595cm+s1as111C=OC=OC=OC=O OCO OCO OC=O OCO1340cm 2350cm 666cm 6 66cm 2211 ()()22Ehv VVx (12 )Ehvx RCROOORCORRCClRCFO1715cm-11870cm-11800cm-11735cm-1誘導(dǎo)效應(yīng)：誘導(dǎo)效應(yīng)：RCRORCO1715cm-11685cm-1RCSROORCRRCORO1690cm-11715cm-11735cm-1OOOCH2CH2CH2CH21715cm-11745cm-11775cm-11650cm-11657cm-11678cm-11731cm-116

4、39cm-11623cm-11566cm-13225325CHCCHCOC HCHC=CHCOC H OOOHO1717cm-11738cm-11650cm-1 一般情況下兩者共存，但溫度、溶劑等條件一般情況下兩者共存，但溫度、溶劑等條件不同的體積中兩種互變異構(gòu)體的相對比例有很大不同的體積中兩種互變異構(gòu)體的相對比例有很大差別。差別。 下表是下表是18時在不同溶劑中烯醇式的含量時在不同溶劑中烯醇式的含量。 表表 不同溶劑中乙酰乙酸乙酯的烯醇式的含量（不同溶劑中乙酰乙酸乙酯的烯醇式的含量（18）C OHOCOHOOHOC 1760cm-11710cm-1氣體或非極性溶劑的極稀溶液氣體或非極性溶劑的

5、極稀溶液液態(tài)或固態(tài)液態(tài)或固態(tài)氫鍵可分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵氫鍵可分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵與溶液的濃度和溶劑的性質(zhì)有關(guān)。分子間氫鍵與溶液的濃度和溶劑的性質(zhì)有關(guān)。由于分子內(nèi)氫鍵由于分子內(nèi)氫鍵XHY不在同一直線上，因此其不在同一直線上，因此其XH伸縮振動譜帶位置、強(qiáng)度和形狀的改變，均較分伸縮振動譜帶位置、強(qiáng)度和形狀的改變，均較分子間氫鍵小。子間氫鍵小。振動偶合振動偶合 振動偶合振動偶合是指當(dāng)兩個化學(xué)鍵振動的頻率相等或相是指當(dāng)兩個化學(xué)鍵振動的頻率相等或相 近并具有一公共原子時，由于一個鍵的振動通過公共近并具有一公共原子時，由于一個鍵的振動通過公共原子使另一個鍵的長度發(fā)生改變，產(chǎn)生一個原子

6、使另一個鍵的長度發(fā)生改變，產(chǎn)生一個“微擾微擾”從從 而形成了強(qiáng)烈的振動相互作用。而形成了強(qiáng)烈的振動相互作用。 這種相互作用的結(jié)果，使振動頻率發(fā)生變化，一這種相互作用的結(jié)果，使振動頻率發(fā)生變化，一個向高頻移動，一個向低頻移動。振動偶合常出現(xiàn)在個向高頻移動，一個向低頻移動。振動偶合常出現(xiàn)在一些二羰基化合物中。一些二羰基化合物中。RCRCOOO例：酸酐例：酸酐1820cm-11760cm-1 當(dāng)弱的倍頻當(dāng)弱的倍頻(或組合頻或組合頻)峰位于某強(qiáng)的基頻吸收峰位于某強(qiáng)的基頻吸收峰附近時，它們的吸收峰強(qiáng)度常常隨之增加，或峰附近時，它們的吸收峰強(qiáng)度常常隨之增加，或發(fā)生分裂。發(fā)生分裂。例：正丁基乙烯醚例：正丁基

7、乙烯醚(C4H9OCCH2)21CH810cm 的倍頻約在的倍頻約在1600cm-1與烯基與烯基發(fā)生費(fèi)米共振，在發(fā)生費(fèi)米共振，在1640cm-1和和1613cm-1出現(xiàn)兩個出現(xiàn)兩個強(qiáng)的譜帶。強(qiáng)的譜帶。 不同物理狀態(tài)下的硬脂酸的紅外光譜圖不同物理狀態(tài)下的硬脂酸的紅外光譜圖 (a)CCl4溶液中和溶液中和CS2溶液中；溶液中；(b) 多晶型膜多晶型膜,室溫；室溫；同同(b),-1963000 cm-1 以下以下3CHs 3CHas 2CHas 2CHs CHs CHas 3CHs 2CH 2CH 庚烷庚烷CH3CHCH2CHCH3CH3CH32,4-二甲基戊烷二甲基戊烷2, 2,4-三甲基戊烷三甲

8、基戊烷=C-Has 1-己烯的紅外光譜圖己烯的紅外光譜圖2,4,4-2,4,4-三甲基戊烯三甲基戊烯-1 -169015 cm-1970-960 cm-11310-1295 cm-1 CH CH 1040 cm-1 CO1100 cm-1 苯酚的紅外光譜圖苯酚的紅外光譜圖 正戊醚的紅外光譜圖正戊醚的紅外光譜圖-1C-O-C 1125cmas -1C-O-C 940cms CH2CCH2OCH=CHCROXCH2CROCCOO C=CCOOH苯乙酮的紅外光譜圖苯乙酮的紅外光譜圖COH CH 975 CH=CHCOH苯甲醛的紅外光譜圖苯甲醛的紅外光譜圖 丙酰氯的紅外吸收光譜丙酰氯的紅外吸收光譜 C

9、OO1 16101550cmasCOO 1 1400cmsCOO 苯甲酸的紅外光譜圖苯甲酸的紅外光譜圖苯甲酸鈉的苯甲酸鈉的IR譜圖譜圖C-O-Cas C=O as C=O s 乙酸酐的紅外譜圖乙酸酐的紅外譜圖丙酐乙酐CCOOORCNH2ONH as (游離游離),3350cm-1(締合態(tài)締合態(tài));m35303520cm-1NH s 34003390cm-1(游離游離), 3180cm-1(締合態(tài)締合態(tài));m呈雙峰呈雙峰C=O 1690 1670cm -1,s;NH 16701510cm-1仲酰胺仲酰胺RCNH ONH 35003400cm-1(游離游離),33303060cm-1(締合態(tài)締合態(tài)

10、);mC=O 1680 1630cm -1,s,(固態(tài)固態(tài)), 1700 1670cm -1,s(稀溶液稀溶液)叔酰胺叔酰胺RCNOC=O 1670 1630cm -1,s。苯甲酰胺的紅外光譜圖苯甲酰胺的紅外光譜圖苯甲酰苯胺苯甲酰苯胺(Ph-CO-NH-Ph)的紅外光譜的紅外光譜NHsC-NNHasNH正丙胺的紅外光譜圖正丙胺的紅外光譜圖RNHRNHasNHC-NPh-CH2NH-Ph的紅外光譜的紅外光譜 CNCCC-N正己烷的鹽酸鹽紅外光譜正己烷的鹽酸鹽紅外光譜 RNO2 asNOO15651543cm-1，s sNOO13851360cm-1，sArNO2 as CNCN920800cm-

11、1，m。NOO15501510cm-1，s sNOO13651360cm-1，s CNCN860840cm-1，s。間二硝基苯的紅外光譜間二硝基苯的紅外光譜飽和脂肪腈飽和脂肪腈C N 22602215cm-1，wm，特征。，特征。C N 22602240cm-1，wm，特征。，特征。不飽和腈不飽和腈C N 22402225cm-1，s，特征。，特征。芳香腈芳香腈C N 22402215cm-1，s，特征。，特征。C-HCH3CH=CH2CHC HO431222nnnU基團(tuán)與紅外吸收頻基團(tuán)與紅外吸收頻 例例1：下圖為含：下圖為含C、H的液體化合物的液體化合物(分子量為分子量為84.2，沸點(diǎn)為沸點(diǎn)

12、為634)的紅外光譜，推定其結(jié)構(gòu)。的紅外光譜，推定其結(jié)構(gòu)。解：解：因是碳?xì)浠衔铮蚴翘細(xì)浠衔铮?M/14若為整數(shù)，是烯或有一個環(huán)；若為整數(shù)，是烯或有一個環(huán)；余余2為烷烴；缺為烷烴；缺2為炔烴。故可以從分子量推算出為炔烴。故可以從分子量推算出分子式為分子式為C6H12，其不飽和度為，其不飽和度為1。各個吸收峰為：。各個吸收峰為：3083cm-1 =CH, 2967cm-1 , 2933cm-1 , 2878cm-1 , 2865cm-1 , 1820cm-1 2 , 1642cm-1 C=C ，1459cm-1 , 1379cm-1 ，993cm-1 =CH , 9l0cm-1 , 740c

13、m-1 -(CH2)n，3asCH2asCH3sCH2sCH2CHasCHsCH2CH綜合以上分析可推出可能的結(jié)構(gòu)式四個綜合以上分析可推出可能的結(jié)構(gòu)式四個: CH2=CH(CH2)3CH3 (A) CH2=CH-CH(CH3)-CH2CH3 (B) CH2=CHCH2CH(CH3)2 (C) CH2=CH-C(CH3)3 (D) 若為若為(C)或或(D)式，因為同一個碳上有兩個或三個甲基，式，因為同一個碳上有兩個或三個甲基，所以應(yīng)在所以應(yīng)在13601385cm-1都有兩個特征吸收，而圖譜上只都有兩個特征吸收，而圖譜上只有一個有一個1379cm-1吸收，所以不是吸收，所以不是(C)、(D)式。式

14、。 從從740cm-1的的 -(CH2)n吸收說明有幾個亞甲基相連，又可以吸收說明有幾個亞甲基相連，又可以否定否定(B)式，而確認(rèn)化合物具有式，而確認(rèn)化合物具有(A)式結(jié)構(gòu)，即化合物為式結(jié)構(gòu)，即化合物為 CH2=CH(CH2)3CH3 (A) 例例2：有一化合物分子式：有一化合物分子式C7H6O，其，其IR光譜圖如下，光譜圖如下，試推測結(jié)構(gòu)。試推測結(jié)構(gòu)。解：解： U=1十十7十十 (0-6) /2=53065、1597、1584、1456cm-1的吸收說明有苯環(huán)，結(jié)合在的吸收說明有苯環(huán)，結(jié)合在 746、688cm-1的兩個吸收，可以認(rèn)為是單取代苯環(huán)。的兩個吸收，可以認(rèn)為是單取代苯環(huán)。1703c

15、m-1的強(qiáng)吸收是的強(qiáng)吸收是C=O，波數(shù)較低，應(yīng)該有共軛。，波數(shù)較低，應(yīng)該有共軛。 2820、2738cm-1兩個吸收是醛的特征吸收。兩個吸收是醛的特征吸收。兩個基團(tuán)：單取代苯環(huán)和兩個基團(tuán)：單取代苯環(huán)和-CHO的結(jié)合正好分子式是的結(jié)合正好分子式是C7H6O，該化合物應(yīng)該是苯甲醛。，該化合物應(yīng)該是苯甲醛。Ph-CHO。標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖及檢索標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖及檢索 紅外光譜的譜圖可由于譜圖的表示方式、儀紅外光譜的譜圖可由于譜圖的表示方式、儀器的性能和操作條件的不同而有所差異。但是對器的性能和操作條件的不同而有所差異。但是對同一種分子而言，特征吸收頻率的同一種分子而言，特征吸收頻率的位置位置和相對強(qiáng)和相對

16、強(qiáng)度的度的順序順序是相同的。是相同的。1.薩特勒薩特勒(Sadtler)紅外譜圖集：紅外譜圖集： 這是一套收集譜圖最多，比較實用的圖集。這是一套收集譜圖最多，比較實用的圖集。它收集了棱鏡、光柵光譜和傅里葉變換三代儀它收集了棱鏡、光柵光譜和傅里葉變換三代儀器的光譜圖約器的光譜圖約10多萬張。由美國多萬張。由美國Sadtler實驗室實驗室編制，于編制，于1947年開始出版。它分為化合物年開始出版。它分為化合物標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)譜圖譜圖和和商品譜圖商品譜圖兩大部分兩大部分 。薩特勒薩特勒(Sadtler)紅外譜圖集有下列索引：紅外譜圖集有下列索引：（1）“Alphabetical Index”，按字母順序排列

17、的，按字母順序排列的化合物名稱索引。化合物名稱索引。（2）“Chemical Classes Index”按字母順序排列按字母順序排列的化合物種類索引。的化合物種類索引。（3）“Functional Group Alphabetical Index”按按字母順序排列的官能團(tuán)索引字母順序排列的官能團(tuán)索引.（4）“Molecular Formula Index”為分子式索引，為分子式索引，按按C、H、Br、Cl、F、I、 N、O、P、S、Si、M的順序排列。的順序排列。M表示金屬元素。表示金屬元素。（5）“Commercial Formula Index”從商品名可以從商品名可以找出光譜的號碼。找

18、出光譜的號碼。（6）“Specfinder”是一種譜帶索引。根據(jù)化合物是一種譜帶索引。根據(jù)化合物光譜中的幾個強(qiáng)峰，可從光譜中的幾個強(qiáng)峰，可從“Specfinder”查出可能的查出可能的化合物及其圖譜?；衔锛捌鋱D譜。 這些光譜圖已經(jīng)數(shù)字化，可用于計算機(jī)的檢索。這些光譜圖已經(jīng)數(shù)字化，可用于計算機(jī)的檢索。 在使用標(biāo)準(zhǔn)譜圖作對照時，應(yīng)注意制樣方法、在使用標(biāo)準(zhǔn)譜圖作對照時，應(yīng)注意制樣方法、分光器類型和重結(jié)晶溶劑。分光器類型和重結(jié)晶溶劑。 應(yīng)盡可能使測試條件與標(biāo)準(zhǔn)圖上的應(yīng)盡可能使測試條件與標(biāo)準(zhǔn)圖上的條件一致條件一致。 若推定物質(zhì)的紅外光譜的吸收峰位置、強(qiáng)度、若推定物質(zhì)的紅外光譜的吸收峰位置、強(qiáng)度、形狀與標(biāo)準(zhǔn)圖譜完全一致，便可予以確認(rèn)。若僅形狀與標(biāo)準(zhǔn)圖譜完全一致，便可予以確認(rèn)。若僅有弱吸收不一致，可能是有雜質(zhì)或壓片時結(jié)晶的有弱吸收不一致，可能是有雜質(zhì)或壓片時結(jié)晶的晶型不同等造成。晶型不同等造成。 2.網(wǎng)上