红外谱图解析示例.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第十八章 红外,吸收,光谱分析法,一、红外谱图解析,analysis of,infrared spectrograph,二、未知物结构确定,structure determination of compounds,第四节 红外谱图解析,infrared absorption spec-,troscopy,，IR,analysis of,infrared spectrograph,2026/1/31 周六,一,、红外谱图解析,analysis of,infrared spectrograph,1烷烃,（,CH,3,，CH,2,，CH）(CC,CH),-（,CH,2,）,n-,n,as,1460,cm,-1,s,1380,cm,-1,CH,3,CH,2,s,1465,cm,-1,CH,2,r,720 cm,-1,（,水平摇摆）,重叠,CH,2,对称伸缩2853,cm,-1,10,CH,3,对称伸缩2872,cm,-1,10,CH,2,不对称伸缩2926,cm,-1,10,CH,3,不对称伸缩2962,cm,-1,10,3000,cm,-1,2026/1/31 周六,H,C,1,3,8,5,-,1,3,8,0,c,m,-,1,1,3,7,2,-,1,3,6,8,c,m,-,1,C,H,3,C,H,3,CH,3,s,CC,骨架振动,1:1,1155,cm,-1,1170,cm,-1,C,C,H,3,C,H,3,1,3,9,1,-,1,3,8,1,c,m,-,1,1,3,6,8,-,1,3,6,6,c,m,-,1,4:5,1195,cm,-1,C,C,H,3,C,H,3,C,H,3,1,4,0,5,-,1,3,8,5,c,m,-,1,1,3,7,2,-,1,3,6,5,c,m,-,1,1:2,1250,cm,-1,a),由于支链的引入，使,CH,3,的对称变形振动发生变化。,b),CC,骨架振动,明显,2026/1/31 周六,c),CH,2,面外变形振动,(,CH,2,),n,，,证明长碳链的存在。,n,=1,770785,cm,-1,（,中,）,n,=2,740 750,cm,-1,（,中,）,n,=3,730 740,cm,-1,（,中,）,n,722,cm,-1,（,中强,）,d),CH,2,和,CH,3,的相对含量也可以由,1460,cm,-1,和,1380,cm,-1,的峰,强度估算,强度,cm,-1,1500,1400,1300,正二十八烷,cm,-1,1500,1400,1300,正十二烷,cm,-1,1500,1400,1300,正庚烷,2026/1/31 周六,2026/1/31 周六,2.烯烃，炔烃,伸缩振动,变形振动,a)C-H,伸缩振动,(,30,00,cm,-1,),3080,cm,-1,3030,cm,-1,3080,cm,-1,3030,cm,-1,3300,cm,-1,（C-H）,3080-3030,cm,-1,2900-2800,cm,-1,30,00,cm,-1,2026/1/31 周六,b)C=C,伸缩振动(,1680-1630,cm,-1,),1660,cm,-1,分界线,（C=C）,反式烯,三取代烯,四取代烯,1680-1665,cm,-1,弱，尖,顺式烯,乙烯基烯,亚乙烯基烯,1660-1630,cm,-1,中强，尖,2026/1/31 周六,分界线,1660,cm,-1,顺强，反弱,四取代（不与,O，N,等相连）无,（C=C）,峰,端烯的强度强,共轭使,（C=C）,下降20-30,cm,-1,2140-2100,cm,-1,（弱）,2260-2190,cm,-1,（弱）,总结,2026/1/31 周六,c)C-H,变形振动(,1000-700,cm,-1,),面内变形,（=,C-H）,1400-1420,cm,-1,（,弱）,面外变形,（=,C-H）,1000-700,cm,-1,（,有价值）,（=,C-H）,970,cm,-1,（,强）,790-840,cm,-1,（820,cm,-1,）,610-700,cm,-1,（,强）,2：,1375-1225,cm,-1,（,弱）,（=,C-H）,800-650,cm,-1,（,690,cm-,1,）,990,cm,-1,910,cm,-1,（,强）,2：,1850-1780,cm,-1,890,cm,-1,（,强）,2：,1800-1780,cm,-1,2026/1/31 周六,谱图,2026/1/31 周六,2026/1/31 周六,对比,烯烃顺反异构体,2026/1/31 周六,3.醇（,OH）,O,H，C,O,a)-OH,伸缩振动,(3600,cm,-1,),b),碳氧伸缩振动,(1100,cm,-1,),游离醇，酚,伯-,OH,3640,cm,-1,仲-,OH,3630,cm,-1,叔-,OH,3620,cm,-1,酚-,OH,3610,cm,-1,（,OH）,（,C-O,）,1050,cm,-1,1100,cm,-1,1150,cm,-1,1200,cm,-1,支化,：-15,cm,-1,不饱和,：-30,cm,-1,2026/1/31 周六,OH,基团特性,双分子缔合（二聚体）,3550-3450,cm,-1,多分子缔合（多聚体）,3400-3200,cm,-1,分子内氢键：,分子间氢键：,多元醇（如1，2-二醇）,3600-3500,cm,-1,螯合键（和,C=O，NO,2,等）,3200-3500,cm,-1,多分子缔合（多聚体）,3400-3200,cm,-1,分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变。,水（溶液）,3710,cm,-1,水（固体）,3300,cm-1,结晶水,3600-3450,cm,-1,2026/1/31 周六,3515,cm,-1,001,M,01M,025M,10M,3640,cm,-1,3350,cm,-1,乙醇在四氯化碳中不同浓度的,IR,图,2950,cm,-1,2895,cm,-1,2026/1/31 周六,2026/1/31 周六,2026/1/31 周六,脂族和环的,C-O-C,as,1150-1070,cm,-1,芳族和乙烯基的=,C-O-C,as,1275-1200,cm,-1,（,1250,cm,-1,）,s,1075-1020,cm,-1,4.,醚（,COC）,脂族,R-OCH,3,s,(CH,3,),2830-2815,cm,-1,芳族,Ar,-OCH,3,s,(CH,3,),2850,cm,-1,2026/1/31 周六,5醛、酮,2026/1/31 周六,醛,2026/1/31 周六,2026/1/31 周六,6羧酸及其衍生物,羧酸的红外光谱图,2026/1/31 周六,酰胺的红外光谱图,2026/1/31 周六,不同酰胺吸收峰数据,2026/1/31 周六,酸酐和酰氯的红外光谱图,2026/1/31 周六,氰基化合物的红外光谱图,CN,=2275-2220cm,-1,2026/1/31 周六,硝基化合物的红外光谱图,AS（N=O）,=1565-1545cm,-1,S（N=O）,=1385-1350cm,-1,脂肪族,芳香族,S（N=O）,=1365-1290cm,-1,AS（N=O）,=1550-1500cm,-1,2026/1/31 周六,二、未知物结构确定,structure determination of compounds,1.未知物,2026/1/31 周六,?2.推测,C,4,H,8,O,2,的结构,解：1）,=1-8/2+4=1,2）,峰归属,3）可能的结构,2026/1/31 周六,?3.推测,C,8,H,8,纯液体,解：1）,=1-8/2+8=5,2）,峰归属,3）可能的结构,2026/1/31 周六,?4.,C,8,H,7,N，,确定结构,解：1）,=1-（1-7）/2+8=6,2）,峰归属,3）可能的结构,2026/1/31 周六,内容选择：,第一节 红外基本原理,basic principle of,Infrared absorption spectroscopy,第二节 红外光谱与分子结构,infrared spectroscopy,and molecular structure,第三节 红外光谱仪器,infrared absorption spectrophotometer,第四节 红外谱图解析,analysis of,Infrared spectrograph,第五节 激光拉曼光谱,laser Raman spectrometry,结束,2026/1/31 周六,二、定性分析,1.已知物的鉴定,红外光谱法广泛用于有机化合物定性鉴定和结构分析。,将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照。,如果,两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同,，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。,如用,计算机谱图检索，则采用相似度来判别,。,使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同,。,2026/1/31 周六,2.未知物结构的测定,如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准谱图进行查对：,（1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带相同的标准谱图；,（2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后再由化学分类索引查找标准谱图对照核实。,几种标准谱图,（1）萨特勒（,Sadtler,）,标准红外光谱图,（2）,Aldrich,红外谱图库,（3）,Sigma Fourier,红外光谱图库,2026/1/31 周六,2.未知物结构的测定,图谱解析,1）收集样品的有关资料和数据。了解试样的来源、以估计其可能是哪类化合物；测定试样的物理常数，如熔点、沸点、溶解度、折光率等，作为定性分析的旁证；,2）根据元素分析及相对摩尔质量的测定，求出化学式并计算化合物的不饱和度。,2026/1/31 周六,=1+,n,4,+(n,3,-n,1,)/2,式中,n,4,、n,3,、n,1,、,分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。,当,=0时，表示分子是饱和的，应在链状烃及其不含双键的衍生物。,当,=1时，可能有一个双键或脂环；当,=2时，可能有两个双键和脂环，也可能有一个叁键；当,=4时，可能有一个苯环等。但是，二价原子如,S、O,等不参加计算,2026/1/31 周六,定义：,不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。,作用：,由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。,例：,C,9,H,8,O,2,=（2+29,8）/2=6,2026/1/31 周六,3）谱图解析,（1）排除杂峰、溶剂峰,H,2,O 3700cm,1,（溶剂中）,3450,-,3330cm,1,（样品或,KBr,中,）,2000-1280cm,1,（,大气中）,CO,2,2345cm,1,667 cm,-1,KBr,1100cm,-1,（2）根据图检索特征峰,2026/1/31 周六,原则,先特征区，后指纹区；,先最强峰，后次强峰；,先粗查，后细找；,先否定，后肯定,。,先从基团频率区的最强谱带开始，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团。,再从指纹区的谱带进一步验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰确认一个基团的存在。,对于简单化合物，确认几个基团之后，便可初步确定分子结构，然后查对标准谱图核实。,2026/1/31 周六,定性分析,各类有机化合物的特征吸收,1.烷烃,2.烯烃,3.炔烃,4.芳烃,5.羰基化合物,6.酚、醇,7.醚,8.胺,9.硝基化合物,2026/1/31 周六,例1：,C,6,H,12,=1,1642,cm,-1,为,C=C,993 cm,-1,与910,cm,-1,为,CH,2,=CH-,2967 cm,-1,、2878 cm,-1,、1379 cm,-1,为,CH,3,3083,cm,-1,为,C=C-H,2933,cm,-1,、2865 cm,-1,、740 cm,-1,、1459 cm,-1,为,CH,2,2026/1/31 周六,可为：,应为：,2026/1/31 周六,例2：,C,4,H,6,O,2,=2,3300-2700,cm,-1,宽吸收 为羧基中的,OH,1715cm,-1,为,C=O,1650 cm,-1,为,C=C,960、910,cm,-1,为,CH,2,=CH-,1418,cm,-1,为,CH,2,2026/1/31 周六,例3,C,6,H,10,=2,3300,cm,-1,炔氢,2980、1460cm,-1,为,CH,3,2150 cm,-1,为炔,2960、1380,cm,-1,为,CH,2,2026/1/31 周六,例4,C,6,H,12,O,2,=1,2960、1465,cm,-1,为孤立甲基,1720cm,-1,为,C=O,1280、1184、1150cm,-1,为,C-O-C，,表明为酯,1397、1370,cm,-1,面积比为1：2为叔丁基,2026/1/31 周六,例5：,C,4,H,9,NO,=1,3350、3170,cm,-1,为,N-H,2960cm,-1,为,CH,3,1640cm,-1,有肩峰 为伯酰胺的,C=0,1355、1370,cm,-1,面积比为1：1表明为异丙基,1465 cm,-1,、,1425 cm,-1,为,C-N,与,N-H,的混合峰,1290,cm,-1,为次甲基,2026/1/31 周六,五、红外谱图解析示例,1烷烃,2026/1/31 周六,2 烯烃,2026/1/31 周六,对比,2 烯烃顺反异构体,2026/1/31 周六,醇,氢键,缔合,2026/1/31 周六,醛、酮,2026/1/31 周六,5羧酸及其衍生物,2026/1/31 周六,6 红外谱图解析,未知物1,2026/1/31 周六,定量分析,红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。,由于红外光谱的谱带较多，选择的余地大，所以能方便地对单一组份和多组份进行定量分析。此外，该法不受样品状态的限制，能定量测定气体、液体和固体样品。因此，红外光谱定量分析应用广泛。但红外定量灵敏度较低，尚不适用于微量组份的测定。,2026/1/31 周六,吸收带。,（2）所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有,线性关系。,（3）所选择的吸收带应有较大的吸收系数且周围尽可能,没有其它吸收带存在，以免干扰。,2.吸光度的测定,（1）一点法,该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透过率，再由公式,lg1/T=A,计算吸光度。,2026/1/31 周六,（一）基本原理,1.选择吸收带的原则,（1）必须是被测物质的特征吸收带。例如分析酸、酯、,醛、酮时，必须选择,C=O,基团的振动有关的特征吸收带。,（2）所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有,线性关系。,（3）所选择的吸收带应有较大的吸收系数且周围尽可能,没有其它吸收带存在，以免干扰。,2.吸光度的测定,（1）一点法,该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透过率，再由公式,lg1/T=A,计算吸光度。,2026/1/31 周六,实际上这种背景可以忽略的情况较少，因此多用基线法。,（2）基线法,通过谱带两翼透过率最大点作光谱吸收的切线，作为该谱线的基线，则分析波数处的垂线与基线的交点，与最高吸收峰顶点的距离为峰高，其吸光度,A=,lg,（,I,0,/I,）。,（二）定量分析方法,可用标准曲线法、求解联立方程法等方法进行定量分析。,2026/1/31 周六,