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文檔簡介
1.O-H、N-H伸縮振動區(qū)(3750-3000cm-1);2.C-H伸縮振動區(qū)(3300-2700cm-1
)3.三鍵和累積雙鍵區(qū)(2400-2100cm-1
)4.羰基的伸縮振動區(qū)(1900-1650cm-1
)5.雙鍵伸縮振動區(qū)(1690-1500cm-1
)6.X-H面內(nèi)彎曲振動和X-Y伸縮振動區(qū)(1475-1000cm-1
)7.C-H面外彎曲振動區(qū)(1000-650cm-1
)紅外光譜中的幾個區(qū)段第四節(jié)各種化合物的典型光譜1第三章紅外光譜(二)一、脂肪烴類化合物(一)烷烴
1.C-H伸縮振動3000cm-1是區(qū)分飽和與不飽和C-H伸縮振動頻率的一個分界線,飽和烴的υC-H小于3000cm-1
,只有環(huán)丙烷的不對稱伸縮振動υC-H=3060cm-1~3040cm-1
,及鹵代烷例外。2第三章紅外光譜(二)2.C-H彎曲振動3.C-C骨架振動3第三章紅外光譜(二)液體樣品,夾在兩個KBr窗片之間得到譜圖。由于飽和化合物有很多低能量的構(gòu)象,每一種構(gòu)象吸收峰的位置有一定的差異,譜峰的加寬是由于不同構(gòu)象的峰疊加而成的。譜圖解析——正己烷4第三章紅外光譜(二)在3000cm-1以上沒有吸收峰,表明沒有不飽和的C-H伸縮振動。在3000cm-1以下的四個峰是飽和C-H伸縮振動峰。譜圖解析——正己烷5第三章紅外光譜(二)在2962cm-1處的峰是CH3基團(tuán)的反對稱伸縮振動。這種反對稱伸縮振動范圍2962±10cm-1。譜圖解析——正己烷6第三章紅外光譜(二)在2926cm-1處,是CH2的不對稱伸縮振動峰,一般在2926±10cm-1范圍內(nèi)。譜圖解析——正己烷7第三章紅外光譜(二)2872cm-1處是CH3的對稱伸縮振動峰,一般波數(shù)范圍為:2872±10cm-1。譜圖解析——正己烷8第三章紅外光譜(二)在2853cm-1處的吸收峰,是CH2的對稱伸縮振動峰,一般這種振動峰的吸收位置在:2853±10cm-1。譜圖解析——正己烷9第三章紅外光譜(二)在1460cm-1出現(xiàn)的寬峰實(shí)際上是兩個峰疊加而成的。一般地,CH3基團(tuán)的反對稱彎曲振動峰的位置在1460±10cm-1,這是一個簡并彎曲振動。譜圖解析——正己烷10第三章紅外光譜(二)在1455±10cm-1處,是CH2的彎曲振動峰吸收值(也叫剪刀振動)。譜圖解析——正己烷11第三章紅外光譜(二)在1375±10cm-1,是CH3對稱彎曲振動(也叫“傘”彎曲振動)吸收峰位置,因?yàn)檫@個峰比較孤立,通常很有用的。譜圖解析——正己烷12第三章紅外光譜(二)這是指紋區(qū),這一段區(qū)間的吸收有很多的因素,很難解釋。不管多么復(fù)雜,利用參考譜圖進(jìn)行比對,即可對樣品進(jìn)行定性判斷。譜圖解析——正己烷13第三章紅外光譜(二)當(dāng)四個或更多的CH2基團(tuán)在一根鏈上,720±10cm-1是CH2基團(tuán)的搖擺振動。譜圖解析——正己烷14第三章紅外光譜(二)根據(jù)甲基,亞甲基的伸縮振動、彎曲振動和骨架振動的頻率數(shù)據(jù),可獲得關(guān)于飽和烴許多結(jié)構(gòu)上的信息。(1)區(qū)分飽和和不飽和化合物在小于3000cm-1
(~2900cm-1,~2800cm-1
)有強(qiáng)吸收峰是飽和烴的特征。(2)提供異構(gòu)化信息甲基對稱彎曲振動(δs)1380cm-1的裂分提供烷基異構(gòu)化信息:4.由飽和烴特征頻率所得的信息:15第三章紅外光譜(二)2,3-二甲基丁烷與正己烷相比,均有CH3基團(tuán);正己烷有CH2基團(tuán),2,3-二甲基丁烷有CH。譜圖解析-2,3-二甲基丁烷16第三章紅外光譜(二)2962cm-1,CH3反對稱伸縮振動。譜圖解析-2,3-二甲基丁烷17第三章紅外光譜(二)2880cm-1,CH3基團(tuán)的伸縮振動。注意:這里沒有CH2基團(tuán)的吸收峰,因?yàn)樵摲肿又袥]有CH2基團(tuán)。譜圖解析-2,3-二甲基丁烷18第三章紅外光譜(二)1460cm-1,是CH3的反對稱彎曲振動峰(僅顯示兩個簡并模式中的一個)。譜圖解析-2,3-二甲基丁烷19第三章紅外光譜(二)1380和1365cm-1,是CH3”傘“形彎曲振動峰,在正己烷中,這是一個單峰;在2,3-二甲基丁烷中,兩個CH3基團(tuán)聯(lián)在同一個碳上,這個峰就裂分成雙峰。譜圖解析-2,3-二甲基丁烷20第三章紅外光譜(二)指紋區(qū):在這個區(qū)域與標(biāo)準(zhǔn)譜比較即可對該樣品定性,注意這個樣品沒有720cm-1的CH2的搖擺振動峰。譜圖解析-2,3-二甲基丁烷21第三章紅外光譜(二)(3)提供碳鏈長短的信息:CH3,CH2的相對含量可由1380cm-1和1460cm-1吸收峰的相對強(qiáng)度來判斷。如C7,C13,C28,都有兩個甲基1380cm-1的吸收峰相近,1460cm-1的δCH2
強(qiáng)度卻相差很多。碳鏈越長,1460cm-1的吸收峰越強(qiáng)。22第三章紅外光譜(二)(二)烯烴烯烴特征頻率包括:=CH伸縮振動,彎曲振動和C=C伸縮振動。1.C-H振動υ=CH2
3080(w);υ=CH~3030(w);υ
-CH=CH2
是3080,3030兩個吸收峰兼有。伸縮振動:面外彎曲振動:面內(nèi)彎曲振動是弱峰,無實(shí)用價值。γC=H(順式)~690cm-1(中→強(qiáng))γC=H(反式)~965cm-1(中→強(qiáng))23第三章紅外光譜(二)Cis:=C-HTrans:=C-H96569024第三章紅外光譜(二)2.C=C骨架振動順式>反式;取代基完全對稱時,峰消失3.影響υC=C
的因素:(1)共軛使其下降約20~30cm-1;(2)鍵角效應(yīng);雙鍵在環(huán)外:雙鍵在環(huán)內(nèi):25第三章紅外光譜(二)烯烴的VC=C及δ=C-H面外彎曲振動(cm-1)類別VC=Cδ=C-H(面外)RCH=CH2RR’C=CH2RCH=CHR’(反)RCH=CHR’(順)RR’C=CHR’RR’C=CR’’R’’~1645(m)~990(s)~910(s)~1655(m)~890(s)~1670(w)~970(s)~1600(m)730~675(m)~1670(w~m)840~800(s)~1670(w)26第三章紅外光譜(二)1-己烯你能分辨出哪一個峰是雙鍵峰?譜圖解析——1-己烯27第三章紅外光譜(二)3080cm-1,是=CH2反對稱伸縮振動峰。在3000cm-1以上有吸收峰,表面有不飽和基團(tuán)存在(雙鍵或炔烴或芳烴)。譜圖解析——1-己烯28第三章紅外光譜(二)1821cm-1是=CH2面彎曲振動909cm-1處的基頻峰的倍頻峰(灰色),倍頻峰的吸收強(qiáng)度要比基頻峰弱得多。譜圖解析——1-己烯29第三章紅外光譜(二)1642cm-1是C=C伸縮振動。一般,1640±20cm-1是順式和乙烯基的伸縮振動峰的位置;1670±10cm-1是反式、叔碳、季碳取代的雙鍵伸縮振動峰的位置。反式-2-己烯只有一個很弱的吸收峰,這是因?yàn)閮?nèi)雙鍵伸縮僅會導(dǎo)致偶極矩的微小變化(近似于對稱的情況)。譜圖解析——1-己烯30第三章紅外光譜(二)993cm-1,是=CH2的面扭曲振動,只有單取代或反式雙鍵有此振動,該振動峰必須有兩個反式的H存在;順式雙鍵有一個不同的面彎曲振動峰。譜圖解析——1-己烯31第三章紅外光譜(二)909cm-1,是CH2面彎曲振動峰,只有端基帶兩個氫的雙鍵才有這個吸收峰。譜圖解析——1-己烯32第三章紅外光譜(二)指紋區(qū):與參考譜圖對比即可對該化合物進(jìn)行定性。注意:沒有720cm-1的搖擺峰,因?yàn)樵摲宓某霈F(xiàn)必須4個和4個以上的CH2連在一起。譜圖解析——1-己烯33第三章紅外光譜(二)1.C-H振動(三)炔烴炔類化合物的特征頻率主要是:三C-H伸縮振動,C三C伸縮振動三C-H基團(tuán)伸縮振動頻率比=CH和Ar-H基團(tuán)的伸縮振動頻率高,接近3300cm-1,譜帶較強(qiáng)而尖。三C-H伸縮振動:2.C≡C骨架振動取代基完全對稱時,峰消失。末端炔,υC三C=2140~2100cm-1;中間炔:υC三C=2260~2190cm-1
;34第三章紅外光譜(二)1-庚炔你能判斷出哪些峰來自三鍵?譜圖解析——1-庚炔35第三章紅外光譜(二)3312cm-1,是
CH伸縮振動峰,一般來說,范圍在3300±20cm-1,而且非常尖銳。譜圖解析——1-庚炔36第三章紅外光譜(二)2119cm-1,-CC伸縮振動峰,一般范圍:端炔基,2220±10cm-1;分子鏈內(nèi)炔基,2225±10cm-1。如果是對稱取代,則該峰不出現(xiàn)(比較4-辛炔)。譜圖解析——1-庚炔37第三章紅外光譜(二)1238cm-1,是-CH彎曲振動的倍頻峰,基頻(灰色)振動峰的位置在630cm-1。譜圖解析——1-庚炔38第三章紅外光譜(二)630cm-1,-CH彎曲振動。注意:在4-辛炔中沒有該峰。譜圖解析——1-庚炔39第三章紅外光譜(二)40第三章紅外光譜(二)41第三章紅外光譜(二)二、芳香族化合物芳烴紅外光譜與烷烴不同,它具有許多尖銳的譜帶。因苯環(huán)具有剛性,不可能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)構(gòu)象。芳烴主要特征譜帶有:Ar-H伸縮振動;C=C伸縮振;
Ar-H彎曲振動和Ar-H彎曲振動的倍頻。1.芳?xì)渖炜s振動與烯烴的υ=CH重疊,一般出現(xiàn)3070cm-1
,3050cm-1兩個峰。42第三章紅外光譜(二)2.C=C伸縮振動(或稱芳環(huán)骨架振動)C=C伸縮振動:包括1600cm-1,1580cm-1和1500cm-1,1450cm-1兩對峰。(1)
1600cm-1,1580cm-1一對峰:※
共軛使這一對譜帶強(qiáng)度增強(qiáng),1580cm-1峰的增強(qiáng)尤為明顯。1600cm-1譜帶裂分成雙峰是芳環(huán)共軛的特征。
1580cm-1(w)是1600cm-1譜帶的一個肩部,只有當(dāng)苯環(huán)上有取代基時才出現(xiàn)這一對峰。43第三章紅外光譜(二)※
苯環(huán)與雜原子(O,N等)直接相連時產(chǎn)生p-π共軛,如苯胺,也使這一對峰強(qiáng)度增強(qiáng)。因此,1600cm-1譜帶是取代苯的特征。(2)1500,1450cm-1一對峰:1500cm-1譜帶常比1600cm-1峰強(qiáng),
1450cm-1(強(qiáng))與甲基不對稱彎曲振動、亞甲基剪式振動譜帶相重疊,結(jié)構(gòu)中存在烷基時苯環(huán)的1450cm-1譜帶用處不大?!诒椒肿又校@一對峰簡并成1485cm-1,只有取代苯中才出現(xiàn)1500,1450cm-1一對峰。44第三章紅外光譜(二)苯甲苯單取代45第三章紅外光譜(二)3.芳?xì)鋸澢駝印袛啾降娜〈问紸r-H的面內(nèi)彎曲振動在1225~950,由于此范圍受C-C,C-O伸縮振動頻率的干擾,很少用。Ar-H的面外彎曲振動在900~650范圍非常特征,可憑借它來判斷苯環(huán)上基團(tuán)取代的位置。Ar-H彎曲振動的倍頻和合頻區(qū)(2000~1650cm-1)倍頻區(qū)譜帶常由2~6個小峰組成,也是苯環(huán)取代類型的特征峰46第三章紅外光譜(二)苯670單取代苯770—730(強(qiáng))
710—690(較強(qiáng))鄰二取代苯770—735間二取代苯900—860810—750 725—680對二取代苯860—800芳?xì)涞膹澢駝游眨╟m-1):雙峰三峰47第三章紅外光譜(二)1.單取代取代苯特征吸收19001700cm-1800700cm-148第三章紅外光譜(二)甲苯仔細(xì)看一下譜圖,然后逐個解析每一個峰。譜圖解析——甲苯49第三章紅外光譜(二)3050±50cm-1,對應(yīng)于芳環(huán)或不飽和C(sp2)-H伸縮振動,一般總是在3000cm-1,這些峰并不明確歸屬哪些振動模式。譜圖解析——甲苯50第三章紅外光譜(二)這些是在更低頻率的峰的合頻峰或倍頻峰,是單取代芳環(huán)峰的特征。對這些峰進(jìn)行歸屬是沒有意義的。譜圖解析——甲苯51第三章紅外光譜(二)1601cm-1,是苯環(huán)的對稱伸縮振動峰,苯環(huán)對稱伸縮振動峰的波數(shù)范圍在1590±10cm-1,這個振動有偶極矩的變化,因此在紅外上有吸收,但是這種情況只有發(fā)生在苯環(huán)不是對稱取代的情況。這個吸收峰的強(qiáng)度與取代基有關(guān)。譜圖解析——甲苯52第三章紅外光譜(二)1500cm-1,不同形式的環(huán)伸縮振動,該振動峰的范圍:1500±10cm-1,吸收峰強(qiáng)度變化。譜圖解析——甲苯53第三章紅外光譜(二)1455cm-1,CH3的反對稱彎曲振動峰。譜圖解析——甲苯54第三章紅外光譜(二)1450±10cm-1,側(cè)面環(huán)伸縮振動峰。這個峰不是芳環(huán)的判斷標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)镃H3的彎曲振動峰也是在這里。譜圖解析——甲苯55第三章紅外光譜(二)1375±10cm-1,CH3對稱彎曲振動峰。譜圖解析——甲苯56第三章紅外光譜(二)指紋區(qū),芳環(huán)C-H彎曲振動吸收峰,指紋區(qū)的峰變化復(fù)雜,很難解釋。無論如何,與參考譜的比較可以得出可靠的結(jié)論。譜圖解析——甲苯57第三章紅外光譜(二)730±20cm-1,對應(yīng)于芳環(huán)C-H對稱面彎曲振動;鄰位被取代的話,C-H彎曲振動峰向更高頻率處位移。譜圖解析——甲苯58第三章紅外光譜(二)690±20cm-1,對應(yīng)于環(huán)扭曲振動峰。這個峰只有單取代、間取代或1,3,5-三取代情況下出現(xiàn)。與鄰、間、對-二甲苯譜圖作一比較。譜圖解析——甲苯59第三章紅外光譜(二)2.雙取代60第三章紅外光譜(二)芳環(huán)=C-H伸縮振動:3021cm-1;甲基C-H伸縮振動:2941cm-1;芳環(huán)C=C伸縮振動:1608,1493cm-1;芳環(huán)C=C伸縮振動和甲基C-H彎曲振動:1462,1449cm-1;甲基C-H彎曲振動:1376cm-1;苯的1,2-二元取代:746cm-1鄰二甲苯的紅外光譜61第三章紅外光譜(二)芳環(huán)=C-H伸縮振動:3030cm-1;甲基C-H伸縮振動:2941cm-1;芳環(huán)C=C伸縮振動:1613,1587和1490cm-1;芳環(huán)C=C伸縮振動和甲基C-H彎曲振動:1458cm-1;甲基C-H彎曲振動:1370cm-1;苯的1,3-二元取代:772,694cm-1間二甲苯的紅外光譜62第三章紅外光譜(二)芳環(huán)=C-H伸縮振動:3021cm-1;芳環(huán)C=C伸縮振動:1626,1515cm-1;芳環(huán)C=C伸縮振動和甲基C-H彎曲振動:1449cm-1;甲基C-H伸縮振動:2941cm-1;甲基C-H彎曲振動:1370cm-1;苯的1,4-二元取代:798cm-1對二甲苯的紅外光譜63第三章紅外光譜(二)三、醇、酚、醚(一)醇、酚羥基特征頻率:
OH伸縮振動,C-O伸縮振動和OH的彎曲振動。1.O-H伸縮振動:64第三章紅外光譜(二)65第三章紅外光譜(二)2.C-O伸縮振動:羥基的彎曲振動(面內(nèi)1400cm-1~1200cm-1;面外650cm-1~250cm-1)譜帶對結(jié)構(gòu)分析無實(shí)用價值。66第三章紅外光譜(二)1-己醇你能分辨哪些峰是OH峰?譜圖解析——1-己醇67第三章紅外光譜(二)3334cm-1,-OH的伸縮振動峰,一般波數(shù)范圍:3350±10cm-1。這是一個很特征的OH峰,由于氫鍵的存在,所有OH峰均比較寬。譜圖解析——1-己醇68第三章紅外光譜(二)1058cm-1,-C-O伸縮振動峰,與C-C伸縮振動是反對稱的,一般波數(shù)范圍:伯醇:1050±25cm-1仲醇:1125±25cm-1叔醇:1150±50cm-1譜圖解析——1-己醇69第三章紅外光譜(二)725cm-1,-(CH2)4搖擺振動峰,只有在4個和4個CH2存在時才有這個搖擺振動峰。譜圖解析——1-己醇70第三章紅外光譜(二)660cm-1,-OH搖擺振動峰,這是由于OH基團(tuán)的存在的另外一個寬峰。譜圖解析——1-己醇71第三章紅外光譜(二)72第三章紅外光譜(二)回顧:◆
烷烴73第三章紅外光譜(二)◆烯烴烯烴特征頻率:=CH伸縮振動,彎曲振動和C=C伸縮振動。C-H伸縮振動:C-H面外彎曲振動γC=H(順式)~690cm-1(中→強(qiáng))γC=H(反式)~965cm-1(中→強(qiáng))C=C骨架振動順式>反式;取代基完全對稱時,峰消失74第三章紅外光譜(二)譜圖解析——1-己烯75第三章紅外光譜(二)◆炔烴炔類特征頻率:三C-H伸縮振動,C三C伸縮振動三C-H伸縮振動C≡C骨架振動76第三章紅外光譜(二)譜圖解析——1-庚炔77第三章紅外光譜(二)◆
芳香族化合物芳烴特征譜帶:Ar-H伸縮振動;C=C伸縮振;
Ar-H彎曲振動和Ar-H彎曲振動倍頻。ArH伸縮振動C=C伸縮振動(或稱芳環(huán)骨架振動)1600cm-1,1580cm-1一對峰:1500,1450cm-1一對峰:1500cm-1譜帶常比1600cm-1峰強(qiáng),
結(jié)構(gòu)中存在烷基時苯環(huán)的1450cm-1譜帶用處不大。78第三章紅外光譜(二)苯670單取代苯770—730(強(qiáng))
710—690(較強(qiáng))鄰二取代苯770—735間二取代苯900—860810—750 725—680對二取代苯860—800雙峰三峰ArH彎曲振動—判斷苯的取代形式79第三章紅外光譜(二)譜圖解析——甲苯80第三章紅外光譜(二)◆醇、酚
羥基特征頻率:OH伸縮振動,C-O伸縮振動。
O-H伸縮振動C-O伸縮振動81第三章紅外光譜(二)譜圖解析——1-己醇82第三章紅外光譜(二)(二)醚2.芳醚和烯醚1.鏈醚和環(huán)醚83第三章紅外光譜(二)84第三章紅外光譜(二)對丙烯基苯甲醚2835:
VC-H(CH3),
1639:VC=C,1611,1511,1441:
VAr骨架,1247,1038:VC-O;814:δAr-H,(p),762:
δCH=CH85第三章紅外光譜(二)四、羰基化合物86第三章紅外光譜(二)醛、酮、酸、酯、酰胺等都有羰基。各種羰基的特征頻率都有差異,對羰基的鑒定很有用。羰基的吸收譜帶總是強(qiáng)峰。峰位排序:酸酐>酰鹵>羧酸(游離)>酯類>醛>酮>酰胺(一)酮、醛、酰氯1.酮
共軛效應(yīng)使吸收峰→低波數(shù)區(qū)環(huán)酮:環(huán)張力↑,吸收峰→高波數(shù)區(qū)87第三章紅外光譜(二)2-丁酮3-丁烯-2-酮2.醛88第三章紅外光譜(二)雙峰原因→費(fèi)米共振(δCH(O)倍頻峰(1360)與V
CH(O)2850cm-1接近,分裂成雙峰)共軛效應(yīng)使吸收峰→低波數(shù)區(qū)89第三章紅外光譜(二)己醛你能將醛基的紅外吸收峰分辨開來嗎?譜圖解析——己醛90第三章紅外光譜(二)3420cm-1,是C=O在1727cm-1處的倍頻峰。譜圖解析——己醛91第三章紅外光譜(二)2820cm-1,-CHO伸縮/彎曲(二者之一),由于費(fèi)米共振,1390cm-1的倍頻峰裂分成兩個峰,但是高頻處的一個峰往往會被C-H伸縮峰掩蓋。譜圖解析——己醛92第三章紅外光譜(二)2717cm-1,-CHO伸縮/彎曲(第二個)。一般波段范圍:2735±15cm-1。這個峰不會被C-H伸縮振動峰覆蓋,這個峰與C=O伸縮振動峰(1727cm-1)同時出現(xiàn)是醛的一個很好的證據(jù)。譜圖解析——己醛93第三章紅外光譜(二)1727cm-1,C=O伸縮振動峰。這個峰的位置是醛的特征峰。共扼會使伸縮振動峰向低頻方向移動。譜圖解析——己醛94第三章紅外光譜(二)1390cm-1,-CHO彎曲振動峰,一般范圍:1395±10cm-1。這個峰的倍頻峰是醛基C-H伸縮振動峰的費(fèi)米共振。譜圖解析——己醛95第三章紅外光譜(二)丙醛苯甲醛3.酰氯:酰鹵中
C=O
吸收位于高波數(shù)端,特征,無干擾。誘導(dǎo)效應(yīng)使吸收峰→高波數(shù)區(qū)
96第三章紅外光譜(二)酰鹵中
C=O
吸收位于高波數(shù)端,特征,無干擾,(乙酰氯1805)。97第三章紅外光譜(二)98第三章紅外光譜(二)4.相關(guān)峰雖然各類羰基νC=O分別在較窄的波數(shù)范圍內(nèi)很特征,但僅依靠羰基頻率νC=O來鑒定酮、醛、羧酸及酯等化合物是不夠的。還必須依靠其它特征峰-----相關(guān)峰作為佐證。(i)酮的相關(guān)峰酮的νC=O1715cm-1是強(qiáng)峰,它沒有其它較特征的相關(guān)峰。C-(CO)-C的νC=O脂肪族的相關(guān)峰在1100cm-1,常受指紋區(qū)其它峰干擾。大多數(shù)芳香酮在該譜帶~1300cm-1,通常在1260cm-1可作為芳酮的佐證。99第三章紅外光譜(二)(ii)醛的相關(guān)峰醛羰基的νC=O1725cm-1是強(qiáng)峰,νO=C-H2720,2820cm-1是一對較強(qiáng)的吸收峰,它們來自C-H伸縮與彎曲振動倍頻的費(fèi)米共振峰,可用于醛類的鑒定。雖然-O-CH2-O-基團(tuán)的νCH2在此范圍內(nèi)也有窄的雙峰,但可根據(jù)νC=O是否存在來區(qū)分它們。丙酰苯1260690730100第三章紅外光譜(二)羰基化合物酮(~1715cm-1),酰鹵(~1800cm-1)無相關(guān)峰,但可區(qū)分。醛(~1725cm-1),相關(guān)峰(二)羧酸、酯、酸酐1.羧酸101第三章紅外光譜(二)羧酸的相關(guān)峰(i)νC=O1760cm-1(單體),1710cm-1(二聚體)。
(ii)3300~2500cm-1寬峰:ν
OH,CH2締合羥基及合頻峰;
(iii)~1420cm-1(弱);1300~1200cm-1(強(qiáng)):C-O伸縮振動與
OH彎曲振動的偶合峰。(iv)γOH920cm-1(中):羧酸二聚體OH基團(tuán)面外彎曲振動。102第三章紅外光譜(二)103第三章紅外光譜(二)庚酸你知道紅外譜圖中的哪些峰是羧酸基團(tuán)的峰?譜圖解析——庚酸104第三章紅外光譜(二)3166cm-1,-OH-COOH二聚體OH的伸縮振動峰,一般3000±500cm-1。氫鍵導(dǎo)致很寬的吸收峰。譜圖解析——庚酸105第三章紅外光譜(二)1711cm-1,C=O伸縮振動峰,相對于酮和酯來說,波數(shù)相對較低。這是因?yàn)槎垠wCOOH有氫鍵的作用以及共扼作用。譜圖解析——庚酸106第三章紅外光譜(二)1285cm-1,-COOH彎曲振動峰。一般波數(shù)范圍:1250±50cm-1。這個峰包含:O-C-C反對稱伸縮振動以及OH的彎曲振動。正己醇的O-C-C的反對稱伸縮振動在1420cm-1處。譜圖解析——庚酸107第三章紅外光譜(二)指紋區(qū):與參考譜圖進(jìn)行比較,即可得出比較明確的結(jié)論。譜圖解析——庚酸108第三章紅外光譜(二)938cm-1,二聚體氫鍵-OH的搖擺振動峰。一般范圍在935±15cm-1。在稀溶液中,這個峰消失。譜圖解析——庚酸109第三章紅外光譜(二)肉桂酸的IR反式烯單取代苯110第三章紅外光譜(二)2.酯111第三章紅外光譜(二)3484cm-1,-C=O伸縮振動峰的倍頻峰。譜圖解析——乙酸乙酯112第三章紅外光譜(二)1742cm-1,-C=O伸縮振動峰。在小環(huán)酯化合物中,這個振動峰由于鄰位的C-O以及C-C鍵影響會向高波數(shù)方向移動,移動的波數(shù)決定于O-C(O)-C角度。與其他羰基化合物一樣,共扼會降低這個伸縮振動峰的波數(shù)。譜圖解析——乙酸乙酯113第三章紅外光譜(二)1241cm-1,-O-C(O)-C伸縮振動峰。一般來說:乙酸酯范圍:1245±15cm-1,其他酯化合物的范圍:1190±30cm-1。譜圖解析——乙酸乙酯114第三章紅外光譜(二)1048cm-1,-C-O伸縮振動峰,與鄰位的C-C伸縮振動峰耦合在一起。一般的范圍:乙酸酯:1045±15cm-1;其他酯:1040±60cm-1(經(jīng)常與其他C-O伸縮重疊在一起。與己醇比較。譜圖解析——乙酸乙酯115第三章紅外光譜(二)肉桂酸甲酯116第三章紅外光譜(二)丙酸甲酯methylpropionate乙酸乙烯酯vinylacetate1240117第三章紅外光譜(二)γ-丁酸內(nèi)酯gamma-butyrolactone
1190118第三章紅外光譜(二)3.酸酐
酸酐中兩個羰基振動偶合產(chǎn)生雙峰,
約60-80cm-1,開鏈酸酐(約1830,1760cm-1)高波數(shù)譜帶強(qiáng)度較大。
,
-不飽和酸酯或苯甲酸酯,低波數(shù)位移(約20cm-1)。119第三章紅外光譜(二)丙酸酐的IRVC-O1050cm-1VC=O1810,1770cm-1120第三章紅外光譜(二)1819cm-1,C=O對稱耦合伸縮,一般的波數(shù)范圍:1830±10cm-1。兩個羰基裂分成兩個峰,這兩個峰是酸酐的特征峰。在環(huán)形酸酐中,對稱模式要小于反對稱模式。譜圖解析——丁酸酐121第三章紅外光譜(二)1750cm-1,-C=O反對稱伸縮振動耦合峰,一般波數(shù)范圍:1755±15cm-1。譜圖解析——丁酸酐122第三章紅外光譜(二)1029cm-1,-C-O伸縮振動峰。一般范圍:1050±50cm-1。比較酯、酸、醇的C-O伸縮振動峰。譜圖解析——丁酸酐123第三章紅外光譜(二)苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物的IR(KBr壓片)124第三章紅外光譜(二)五、含氮化合物(一)胺氨基的主要特征吸收有:N-H伸縮振動,N-H彎曲振動和C-N伸縮振動。1.N-H伸縮:特征區(qū)分→
對稱及不對稱伸縮振動伯胺在~3200cm-1處還可出現(xiàn)一弱峰。125第三章紅外光譜(二)νNH2雙δNH2的倍頻126第三章紅外光譜(二)2.N-H彎曲:面內(nèi)彎曲:面外彎曲:900~650cm-13.C-N伸縮:υ
C-N伸縮振動的峰位與υC-C相近,由于C-N鍵極性較強(qiáng),此峰吸收強(qiáng)度比υC-C鍵強(qiáng),但不如υC-O。υ
C-N:
脂肪族:1280~1030;芳香族:1360~1250127第三章紅外光譜(二)1-己胺你能分辨哪些峰是來自NH2基團(tuán)?譜圖解析——1-己胺128第三章紅外光譜(二)3390cm-1,-NH2反對稱申說振動峰,一般NH2的反對稱伸縮振動峰的位置:3300±100cm-1。比OH的伸縮振動峰的強(qiáng)度要弱很多。譜圖解析——1-己胺129第三章紅外光譜(二)3290cm-1,-NH2對稱伸縮振動峰。仲胺只有一個伸縮振動峰,叔胺沒有N-H伸縮振動峰。譜圖解析——1-己胺130第三章紅外光譜(二)1613cm-1,-NH2剪刀彎曲振動峰。一般來說,NH2的剪刀彎曲振動峰的位置在1615±15cm-1。對于仲胺和叔胺來說,不出現(xiàn)這個峰。譜圖解析——1-己胺131第三章紅外光譜(二)797cm-1,-NH2搖擺振動峰。仲胺出現(xiàn)一個相似的搖擺振動峰,但是叔胺不存在搖擺振動峰。譜圖解析——1-己胺132第三章紅外光譜(二)133第三章紅外光譜(二)134第三章紅外光譜(二)說明:(1)形成銨鹽苯胺成鹽后,NH2基團(tuán)的νNH2,δNH2以及芳C-N伸縮振動νC-N的譜帶消失,出現(xiàn)NH3+的特征峰:(i)~3000cm-1強(qiáng)寬峰:NH3+的νs,νa。此處被石蠟油的CH3,
CH2譜帶所覆蓋。(ii)2606cm-1,2014cm-1:中~弱譜帶,NH3+的倍、合頻,(iii)1602、1495cm-1譜帶:δNH3+,與苯環(huán)νC=C重疊。注意:當(dāng)形成內(nèi)鹽時也具備以上特征,如鄰氨基苯磺酸中NH2基團(tuán)可與鄰位-SO3H基團(tuán)形成內(nèi)鹽。135第三章紅外光譜(二)136第三章紅外光譜(二)(2)產(chǎn)生氫鍵締合當(dāng)伯胺與羥基形成分子內(nèi)或分子間氫鍵締合時,νNH2的峰位和峰形改變很顯著,其νNH2往低波數(shù)位移,在3390~3280cm-1范圍出現(xiàn)兩個非常尖銳的譜帶。通常高頻側(cè)峰<3390cm-1,低頻側(cè)峰>3280cm-1,且高頻側(cè)峰強(qiáng)于低頻側(cè)峰,非常特征。741鄰位取代特征νNH2:3376,3300137第三章紅外光譜(二)νNH2:3340,3280826,對位取代特征138第三章紅外光譜(二)(二)酰胺1.N-H伸縮振動:與胺類相近。特征區(qū)分→139第三章紅外光譜(二)2.νC=O伸縮:(酰胺I譜帶)游離伯酰胺:~1690cm-1;締合:1650cm-1;游離仲酰胺:~1680cm-1;締合:1680~1630cm-1游離叔酰胺:1670cm-1~1630cm-13.N-H面內(nèi)彎曲振動(δNH2、δ
NH
):(酰胺II譜帶)游離伯酰胺δNH2
:1620~1590cm-1;締合:1650~1620cm-1;游離仲酰胺δNH
:1550~1510cm-1;締合:1570~1515cm-1140第三章紅外光譜(二)4.C-N伸縮振動:(酰胺III譜帶)伯酰胺
:1400cm-1(W);仲酰胺
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