第十八章紅外吸收光譜分析法PPT課件

1、12:43:59第十八章第十八章第十八章第十八章第十八章第十八章 紅外吸收光譜紅外吸收光譜紅外吸收光譜紅外吸收光譜紅外吸收光譜紅外吸收光譜分析法分析法分析法分析法分析法分析法一一、紅外光譜的基團(tuán)頻率、紅外光譜的基團(tuán)頻率group frequency in IR二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰molecular structure and absorption peaks三、影響峰位移的因素三、影響峰位移的因素factors influenced peak shift 四、不飽和度四、不飽和度degree of unsaturation第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 紅外光譜與分子

2、結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)infrared absorption spec-troscopy，IRinfrared spectroscopy and molecular structure 12:44:00一、紅外吸收光譜的特征性一、紅外吸收光譜的特征性一、紅外吸收光譜的特征性一、紅外吸收光譜的特征性一、紅外吸收光譜的特征性一、紅外吸收光譜的特征性 group frequency in IRgroup frequency in IRgroup frequency in IR 與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵與一

3、定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率基團(tuán)特征頻率（特征峰）基團(tuán)特征頻率（特征峰）；例：例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰特征峰；基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺12:44:00紅外光譜信息區(qū)紅外光譜信息區(qū)紅外光譜信息區(qū)紅外光譜信息區(qū)紅外光譜信息區(qū)紅外光譜信息區(qū)常見的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：常見的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍

4、：4000 670 cm-1依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：(1)4000 2500 cm-1 XH伸縮振動(dòng)區(qū)（伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）(2)2500 1900 cm-1 三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(3)1900 1200 cm-1 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(4)1200 670 cm-1 XY伸縮，伸縮， XH變形振動(dòng)區(qū)變形振動(dòng)區(qū)12:44:00二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰 molecular structure and absorpt

5、ion peaksmolecular structure and absorption peaksmolecular structure and absorption peaks1 XH伸縮振動(dòng)區(qū)（伸縮振動(dòng)區(qū)（4000 2500 cm-1 ）（1）OH 3650 3200 cm-1 確定確定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非極性溶劑中，濃度較?。ㄏ∪芤海r(shí)，峰形尖銳，強(qiáng)吸收；當(dāng)濃度較大時(shí)，發(fā)生締合作用，峰形較寬。注意區(qū)分NH伸縮振動(dòng)：3500 3100 cm-1 12:44:00（3）不飽和碳原子上的）不飽和碳原子上的=CH（ CH ） 苯環(huán)上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260

6、cm-1 CH 3300 cm-1 （2 2 2）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的C C CHH H3000 cm-1 以上 CH3 2960 cm-1 反對(duì)稱伸縮振動(dòng) 2870 cm-1 對(duì)稱伸縮振動(dòng) CH2 2930 cm-1 反對(duì)稱伸縮振動(dòng) 2850 cm-1 對(duì)稱伸縮振動(dòng) CH 2890 cm-1 弱吸收3000 cm-1 以下12:44:002 叁鍵（叁鍵（C C）伸縮振動(dòng)區(qū)伸縮振動(dòng)區(qū)（2500 1900 cm-1 ）在該區(qū)域出現(xiàn)的峰較少；在該區(qū)域出現(xiàn)的峰較少；（1）RC CH （2100 2140 cm-1 ） RC C

7、R （2190 2260 cm-1 ） R=R 時(shí)，無紅外活性時(shí)，無紅外活性（2）RC N （2100 2140 cm-1 ） 非共軛非共軛 2240 2260 cm-1 共軛共軛 2220 2230 cm-1 僅含僅含C、H、N時(shí)：峰較強(qiáng)、尖銳；時(shí)：峰較強(qiáng)、尖銳；有有O原子存在時(shí)；原子存在時(shí)；O越靠近越靠近C N，峰越弱；峰越弱；12:44:003 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（ 1900 1200 cm-1 ）（1） RC=CR 1620 1680 cm-1 強(qiáng)度弱，強(qiáng)度弱， R=R（對(duì)稱對(duì)稱）時(shí)，時(shí)，無紅外活性。無紅外活性。（2）單核芳烴）單核芳烴 的的C=C鍵伸縮振動(dòng)（鍵伸縮振動(dòng)（1

8、626 1650 cm-1 ）12:44:00苯衍生物的苯衍生物的C=C 苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出現(xiàn)出現(xiàn) C-H和和C=C鍵的面內(nèi)鍵的面內(nèi)變形振動(dòng)的泛頻吸收（強(qiáng)度弱），可用來判斷取代基位置。變形振動(dòng)的泛頻吸收（強(qiáng)度弱），可用來判斷取代基位置。2000160012:44:00（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧雙鍵的特征峰，強(qiáng)度大，峰尖銳。碳氧雙鍵的特征峰，強(qiáng)度大，峰尖銳。飽和醛飽和醛(酮酮)1740-1720 cm-1 ；強(qiáng)、尖；不飽和向低波移動(dòng)；強(qiáng)、尖；不飽和向低波移動(dòng)；醛，酮的區(qū)分？醛，酮的區(qū)分？12:44:00酸酐的酸酐的C=O 雙吸收峰：

9、18201750 cm-1 ，兩個(gè)羰基振動(dòng)偶合裂分； 線性酸酐：兩吸收峰高度接近，高波數(shù)峰稍強(qiáng)； 環(huán)形結(jié)構(gòu)：低波數(shù)峰強(qiáng)；羧酸的羧酸的C=O 18201750 cm-1 ， 氫鍵，二分子締合體；12:44:004. XY，XH 變形振動(dòng)區(qū)變形振動(dòng)區(qū) 1650 cm-1 指紋區(qū)指紋區(qū)(1350 650 cm-1 ) ,較復(fù)雜。較復(fù)雜。 C-H，N-H的變形振動(dòng)；的變形振動(dòng)； C-O，C-X的伸縮振動(dòng)；的伸縮振動(dòng)； C-C骨架振動(dòng)等。精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分。骨架振動(dòng)等。精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分。 順、反結(jié)構(gòu)區(qū)分；順、反結(jié)構(gòu)區(qū)分；12:44:00基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)帶

10、數(shù)據(jù)帶數(shù)據(jù)基基團(tuán)團(tuán)吸吸收收帶帶數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)r， （反反）r r活活潑潑氫氫不不飽飽和和氫氫飽飽和和氫氫三三鍵鍵雙雙鍵鍵伸伸縮縮振振動(dòng)動(dòng)變變形形振振動(dòng)動(dòng)含含氫氫化化學(xué)學(xué)鍵鍵特特征征吸吸收收帶帶（伸伸縮縮振振動(dòng)動(dòng)）指指紋紋吸吸收收帶帶伸伸縮縮振振動(dòng)動(dòng)變變形形振振動(dòng)動(dòng)12:44:00常見基團(tuán)的紅外吸收帶常見基團(tuán)的紅外吸收帶特征區(qū)特征區(qū)指紋區(qū)指紋區(qū)500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H（氫鍵）氫鍵）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C12:44:001 1內(nèi)部因素內(nèi)部因素（1）電子效

11、應(yīng)）電子效應(yīng)a誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)（蘭移）三、影響峰位變化的因素三、影響峰位變化的因素三、影響峰位變化的因素三、影響峰位變化的因素三、影響峰位變化的因素三、影響峰位變化的因素 molecular structure and absorption peaksmolecular structure and absorption peaksmolecular structure and absorption peaks化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個(gè)固定頻率上。R-COR C=0 1715cm-1 ; R

12、-COH C=0 1730cm -1 ；R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1920cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1 ; R-CONH2 C=0 1920cm-1 ;12:44:00共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516851660cm -1cm -1cm -1cm -112:44:00（）空間效應(yīng)（）空間效應(yīng)（）空間效應(yīng)（）空間效應(yīng)（）空間效應(yīng)（）空間效應(yīng)C H3060-3030 cm-12900-2800 cm-1C HC HC HC H1576cm-11611cm-1164

13、4cm- 11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222空間效應(yīng)空間效應(yīng)：場(chǎng)效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力12:44:002.2.2.2.2.2.氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng) (分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：對(duì)峰位，峰強(qiáng)產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)OCH3OCOH3CHHO3705-31252835O- H伸 縮 cm-1 cm-1RHNORNHOHHC=ON-HN-H伸縮伸縮變形游離氫鍵16903500165034001620-15901650-1620 cm-1 cm-1 cm-1 cm-112:44:00四、不飽和度四、不飽和度四、不

14、飽和度四、不飽和度四、不飽和度四、不飽和度 degree ofdegree ofdegree of unsaturation unsaturation unsaturation 定義：定義： 不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素的的“對(duì)對(duì)”數(shù)。如：乙烯變成飽和烷烴需要兩個(gè)氫原子，不飽數(shù)。如：乙烯變成飽和烷烴需要兩個(gè)氫原子，不飽和度為和度為1。 計(jì)算：計(jì)算： 若分子中僅含一，二，三，四價(jià)元素（若分子中僅含一，二，三，四價(jià)元素（H，O，N，C），），則可按下式進(jìn)行不飽和度的計(jì)算：則可按下式進(jìn)行不飽和度的計(jì)算： = （2 + 2n4 + n3 n1 ）/ 2 n4 ， n3 ， n1 分別為分子中四價(jià)，三價(jià)，一價(jià)元素?cái)?shù)目。分別為分子中四價(jià)，三價(jià)，一價(jià)元素?cái)?shù)目。 作用：作用： 由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性。三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性。例：例： C9H8O2 = （2 +2 9 8 ）/ 2 = 612:44:00 內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：內(nèi)容選擇：結(jié)束結(jié)束結(jié)束結(jié)束結(jié)束結(jié)束第一節(jié)第一節(jié) 紅外基本原理紅外基本原理basic principle of Infrared absorpti