常職院儀器分析測試技術課件6-3紅外吸收光譜法：紅外吸收光譜的解譜及應用

?紅外吸收光譜法模塊之儀器分析》精品課程任務3:紅外吸收光譜的解譜及應用?能力目標儀器分析》精品課程口解析紅外譜圖，獲得官能團的基本信息，推導未知物的可能結構N認識紅外光譜圖，分析特點《儀器分斬》精品課程4000300020001000Wavenumbers(cm)圖3-46未知物C7H8O的紅外光譜圖---------.....一---.......oooooO086421(DouccH-ESUraH汶橫坐標波數(shù)，縱坐標百分透過率，谷底表示吸收峰。?譜圖解析的一般程序儀器分析》精品課程□一種是按光譜圖中吸收峰強度順序解析，即首先識別特征區(qū)的最強峰，然后是次強峰或較弱峰，它們分別屬于何種基團，同時查對指紋區(qū)的相關峰加以驗證，以初步推斷試樣物質的類別，最后詳細地查對有關光譜資料來確定其結構；□另一種是按基團順序解析，即首先按C=o、O-H、C-O、C=C（包括芳環(huán)）、C=N和一NO?等幾個主要基團的順序，采用肯定與否定的方法，判斷試樣光譜中這些主要基團的特征吸收峰存在與否，以獲得分子結構的概貌,然后查對其細節(jié)，確定其結構。注意：在解析過程中，要把注意力集中到主要基團的相關峰上，避免孤立解析。?各種官能團的吸收頻率范圍儀器分析》精品課程從第一區(qū)域到第四區(qū)域，4000cm-1到400cm-1各種官能團的特征吸收頻率范圍。區(qū)域基團吸收頻率（cm-1）振動形式吸收強度說明—OH（游離）3650—伸縮m,判斷有無醇類、酚類和有機酸的重—OH（締合）3580伸縮sh要依據(jù)—NH2,—NH（游離）3400—伸縮s,b—NH2,—NH（締合）3200伸縮m—SH3500—伸縮s,bC—H伸縮振動3300第不飽和C—H3400—不飽和C—H伸縮振動出現(xiàn)在3000cm-13100以上三C一H（叁鍵）2600—伸縮一—C—H（雙鍵）2500伸縮s末端一C—H2出現(xiàn)在3085cm-1附近苯環(huán)中C—H伸縮s強度上比飽和C—H稍弱，但譜帶較s尖銳飽和C—H飽和C—H伸縮振動出現(xiàn)在3000cm-1以區(qū)3300附近下（3000—2800cm-1）,取代基影響3010—較小一CH33040反對稱伸縮域一CH33030附近對稱伸縮s一CH2反對稱伸縮s三元環(huán)中的CH2出現(xiàn)在3050cm-1一CH2對稱伸縮s—C—H出現(xiàn)在2890cm-1,很弱s2960+52870±102930+52850+10?各種官能團的吸收頻率范圍儀器分析》精品課程第二區(qū)域—C=N—N=N—C=C——C=C=C—2260一

22202310一21352260一

21001950附近伸縮伸縮伸縮伸縮s針狀mvv干擾少R—C三C—H,2100—2140；R—C三C—R',2190—2260；若R'=R,對稱分子無紅外譜帶第區(qū)域C=C芳環(huán)中C=C—C=O—NO?—NO2S=O1680一

16201600,15801500,14501850一16001600一

15001300一12501220一1040伸縮伸縮伸縮反對稱伸縮對稱伸縮伸縮m，wvssss苯環(huán)的骨架振動其他吸收帶干擾少，是判斷羰基（酮類、酸類、酯類、酸酎等）的特征頻率，位置變動大?各種官能團的吸收頻率范圍儀器分析》精品課程C—O1300一伸縮sC—O鍵（酯、醚、醇類）的極性很1000強，故強度強，常成為譜圖中最強的吸收醚類中C—O—C的C—O—C900—1150伸縮svas=1100±50是最強的吸收。C—O—C對稱伸縮在900—1000，較弱—CH3，—ch2—CH3反對稱m大部分有機化合物都含有ch3、ch2基1460±10變形，CH?變，因此此峰經(jīng)常出現(xiàn)四—CH3形s—NH21370—對稱變形m,s區(qū)C—F1380變形sC—Cl1650—伸縮s域C—Br1560伸縮sC—I1400—伸縮s=CH21000伸縮s一（CH?）n一,n>4800—600面外搖擺v600—500500—200910—890720面內搖擺根據(jù)特征吸收的位置，判斷可能存在的特征官能團4000300020001000Wavenumbers(cm1)?學生進行圖譜解析訓練1儀器分析》精品課程軒疑某未知物的分子式為C3H6O,測得其紅外光譜圖如3-45,試推測其化學結構式。^.03W.最0.80-CDousMESUeJIl汶教師引導，學生思考并讓學生在講臺前給其他學生進行分析，討論。4000300020001000Wavenumbers(cm1)蚌匸1jffiW口怕口口1米枉某未知物的分子式為C3H6O,測得其紅外光譜圖如3-45,試推測其化學結構式」/=1+3+扌(0-6)=1說明該化合物有一個雙鍵或一個環(huán)。(2)圖譜解析3325cm-1處的吸收峰，說明化合物中存締合的一OH(u°h)基團；3085cm-1處的吸收峰，表明化合物存在不飽和碳氫，即=CH基團3=如)；2923cm-1、2854cm"1處的吸收峰為飽和的uch,表明化合物中有一CH3或一CH2,但從1427cm—1處的吸收峰和1380cm—】附近沒有吸收峰，說明化合物只有一CH2;1643cm1處的峰位為C=C雙鍵(uc=c)的伸縮振動，表明化合物存在—C=C基團；1026cm-1處的峰位是uc—o伸縮振動吸收峰；995cm—】、918cm—1處的峰位是烯蛭R—CH=CH2類型面外彎曲振動(y=CH);640cm-1處的吸收峰為羥基的面外彎曲振動y°H,進一步證明化合物中存在一OH基團；L.S660.9Z0L008060402008CS-EWCE5獨學生進行圖譜解析訓練2稍口口誅干王100806040204000300020001000Wavenumbers(cm1)緑硼的務刼CM0,滯的朧蘭姉3?4禎翻*僻關丸(DOU-SMESUE」一汶圖3-46未知物C7H8O的紅外光譜圖精品課程4000300020001000Wavenumbers(cm1)解：⑴根盼子式計寐秫和度//=1+7+：(0-8)=4訥未堿中可能含有-個苯環(huán)。圖3-46未知物C7H8O的紅外光譜圖(2)圖譜解析3039cm—i,3001cm-i為不飽和的C—H伸縮振動(u=c-h);2947cm—1為飽和的C一H伸縮振動(uc-h);2839cnr】為O—CH3基中的C—H伸縮振動(&_h),說明化合物中存在一O—CH3基團；1599cm-\1503cm—】為芳環(huán)的骨架振動，表明化合物中存在苯環(huán)；1460cm-1處的吸收峰，是由于甲氧基中氧原子的電負性導致甲基彎曲振動6c—h移向高波數(shù),進一步證明化合物中存在一O—CH3;1248cm—1、1040cm—】處的吸收峰分別為芳族的=C—O—C反對稱伸縮振動和對稱伸縮振動OasC—O—C，UsC—O—C；756cm_1、694cm—i處的吸收峰為芳環(huán)的單取代的面外彎曲振動y=c_H。I

-_一oOO8------oO64QJ—1一汶■ch34000300020001000Wavenumbers(cm1)?學生進行圖譜解析訓練3《儀器分析》精品課程推測化合物C8H7N的結構。其紅外光譜圖如圖3-47。圖3-47未知物C8H7N的紅外光譜圖》蛙□'ffl!□m

口口課干王推測化合物C8H7N的結構。其紅外光譜圖如圖3-47。4000300020001000Wavenumbers(cm。圖3-47未知物C8H7N的紅外光譜圖解：(1)根據(jù)分子式計算其不飽和度r了=1+8+§(1—7)=6說明未知物中可能含有一個苯環(huán)兩個雙鍵或一個苯環(huán)一個三鍵。(2)圖譜解析3063cm-1處的吸收峰為不飽和C—H伸縮振動u=C-h;2924cm-1處的吸收峰為飽和C—H伸縮振動uC-h;2229cm—1處的吸收峰為參鍵C=N的伸縮振動uc-n

,表明化合物中存在一C三N基團；1589cm—】、1481cm—i、1458cm—i處的吸收峰為芳環(huán)的骨架振動(uc=c);1381cm-1處的吸收峰為甲基的面內彎曲振動&H,表明化合物中存在一CH,；787cm"1.687cm-1處的吸收峰為芳環(huán)的間位二取代的面外彎曲振動yc-h;?CN4000300020001000Wavenumbers(cm1)N學生進行圖譜解析訓練4Do十冃口口味干王某一化合物分子式C6H4FNO2,其紅外光譜圖如圖3-48,推測其結構。18U￡-Esue」一次圖3-48未知物C6H4FNO2的紅外光譜圖某一化合物分子式C6H4FNO2,其紅外光譜圖如圖3-48,推測其結構。儀器分析》精品課程4000300020001000Wavenumbers(cm1)圖3-48未知物C6H4FNO2的紅外光譜圖解：（i）根據(jù)分子式計算其不飽和度r/=l+6+j（l-5）=5不飽和度為5,結構式可能有一個苯環(huán)（不飽和度是4）,另有一個雙鍵或環(huán)；（2）圖譜解析3124cm~\3086cm-1處的吸收峰為不飽和C—H反對稱和對稱伸縮振動u=c-h;1620cm-1.1597cm-1.1497cm-1處的吸收峰為芳環(huán)的骨架振動（uc=c）;1527cm—】、1350cm—】處的吸收峰為硝基的反對稱和對稱伸縮振動uNO2,表明化合物中存在硝基一NO?;1242cm-1處的吸收峰為不飽和的=C—F伸縮振動；856cm-1處的吸收峰為芳環(huán)的對位二取代的面外彎曲振動＞=c-h,所以該化合物為苯環(huán)的對位取彳o綜合上述可推測,未知物的結構可能為4-氟硝基苯&O2,核對標準光譜也完全一致。4000300020001000Wavenumbers(cm1)~學生進行圖譜解析訓練5儀器分析》精品課程某一化合物分子式C10H10O4,其紅外光譜圖如圖3-49,推測其結構。0)?！煲籈sueJIJL%圖3-49未知物C10H10O4的紅外光譜圖4000300020001000Wavenumbers(cm1)------------------------------------------------:-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------某一化合物分子式CioHioO”其紅外光譜圖如圖3-49,推測其結構?！秲x器分析》精品課程圖3-