红外光谱在有机化学中的应用.ppt

第四节第四节 红外光谱在有机化学中的应用红外光谱在有机化学中的应用红外光谱图与分子结构有确定的关系，组成物质的分子有各自红外光谱图与分子结构有确定的关系，组成物质的分子有各自特有的红外光谱图。组成分子的基团和化学键有其特征振动频特有的红外光谱图。组成分子的基团和化学键有其特征振动频率、峰形、峰强。因此，红外光谱图可于有机化合物的结构鉴率、峰形、峰强。因此，红外光谱图可于有机化合物的结构鉴定以及适当的定量分析。定以及适当的定量分析。一：谱图解析步骤一：谱图解析步骤峰位（即波数、波长）峰位（即波数、波长）：判断某种基团是否存在的最有用的特判断某种基团是否存在的最有用的特征。但也要注意，有时，不同的基团会有所干扰、重叠等。征。但也要注意，有时，不同的基团会有所干扰、重叠等。峰形峰形：可以判断某种基团存在的形式；可以判断某种基团存在的形式；峰强峰强：进一步提供某种基团存在的信息。：进一步提供某种基团存在的信息。解析步骤：解析步骤：1 1、分子式的确定（一般化合物分子式为已知）、分子式的确定（一般化合物分子式为已知）由元素分析、分子量测定、质谱法等推出化合物的分子式。由元素分析、分子量测定、质谱法等推出化合物的分子式。2 2、不饱和度的计算、不饱和度的计算3 3、确定分子中所含的基团和化学键的类型、确定分子中所含的基团和化学键的类型（肯定法、否定法（肯定法、否定法等）等）在整个在整个IRIR谱图范围内，对不同波数可能存在的基团有明确的谱图范围内，对不同波数可能存在的基团有明确的了解，针对此进行逐步的分析、对照、验证。了解，针对此进行逐步的分析、对照、验证。(1)3700(1)370031003100cmcm-1-1 OHOH、NHRNHR伸缩振动（醇、酚、胺、酰伸缩振动（醇、酚、胺、酰胺、酸）；胺、酸）；(2)3100(2)31003000 3000 cmcm-1-1 与不饱和键相连的与不饱和键相连的C CH H伸缩振动；伸缩振动；(3)3000(3)30002700 2700 cmcm-1-1 CHCH3 3、CHCH2 2 中及醛基中的中及醛基中的C CH H伸缩振动；伸缩振动；(4)2400(4)24002100 2100 cmcm-1-1 CC CC、CNCN的伸缩振动；的伸缩振动；(5)1900(5)19001600 1600 cmcm-1-1 羰基羰基C CO O伸缩振动；伸缩振动；(6)1670(6)16701600 1600 cmcm-1-1 烯烃、芳烃的烯烃、芳烃的C=CC=C伸缩振动；伸缩振动；(7)1600(7)16001450 1450 cmcm-1-1 芳环的芳环的C CC C骨架伸缩振动骨架伸缩振动(8)1490(8)14901350 1350 cmcm-1-1 CHCH3 3、CHCH2 2的弯曲振动，注意峰形的变化的弯曲振动，注意峰形的变化(9)1310(9)13101020 1020 cmcm-1-1 C CO OC C的骨架振动（特征峰）的骨架振动（特征峰）(10)1000(10)1000600 600 cmcm-1-1 双键、芳环的不同取代情况，双键、芳环的不同取代情况，720 720 cmcm-1-1 出现四个及四个以上出现四个及四个以上 CHCH2 2 相连的单峰相连的单峰二、应用方法二、应用方法1 1、已知化合物结构的验证、已知化合物结构的验证鉴定某一化合物的鉴定某一化合物的IRIR是否为某个已知确定成分的化合物，有以是否为某个已知确定成分的化合物，有以下方法：下方法：其一：用已知化合物名称的标样和待测样在相同的条件下，作其一：用已知化合物名称的标样和待测样在相同的条件下，作红外光谱图，对比，若两谱图完全相同则肯定为同一个化合物。红外光谱图，对比，若两谱图完全相同则肯定为同一个化合物。极个别情况例外：不同的化合物具有相同的红外光谱图。极个别情况例外：不同的化合物具有相同的红外光谱图。如：正二十二烷和正二十三烷具有相同的红外光谱图；如：正二十二烷和正二十三烷具有相同的红外光谱图；M=150M=150，000000和和 M=100M=100，000000的聚苯乙烯也有相同的红外光谱图。的聚苯乙烯也有相同的红外光谱图。因为它们具有相同的官能团，而且官能团的活化学环境几乎相因为它们具有相同的官能团，而且官能团的活化学环境几乎相同，所以其红外光谱图相同。同，所以其红外光谱图相同。其二：用已知化合物名称的标准红外谱图与待测样品的红外其二：用已知化合物名称的标准红外谱图与待测样品的红外谱图对照，如果除了峰强有适当的差别外，其余均相同，则谱图对照，如果除了峰强有适当的差别外，其余均相同，则可肯定为同一种化合物。可肯定为同一种化合物。常见的标准谱图有：萨特勒（常见的标准谱图有：萨特勒（sadtlersadtler）标准红外谱图标准红外谱图2 2、未知物结构的确定、未知物结构的确定要肯定的确定未知物的结构是比较复杂的工作，一般不能仅要肯定的确定未知物的结构是比较复杂的工作，一般不能仅靠红外谱图来确定，还要结合其它分析方法来综合解析。靠红外谱图来确定，还要结合其它分析方法来综合解析。例如：例如：3 3、定量分析、定量分析红外光谱也可以用于定量分析，其理论依据与紫外可见分光光红外光谱也可以用于定量分析，其理论依据与紫外可见分光光度计法相同：朗伯比尔定律。度计法相同：朗伯比尔定律。优点优点：A A、谱线多，有选择余地；谱线多，有选择余地；B B、对性质相近的多组分物质可以方便的分析；对性质相近的多组分物质可以方便的分析；C C、大多数有机化合物和无机化合物在红外区有吸收峰，大多数有机化合物和无机化合物在红外区有吸收峰，应用广泛。应用广泛。缺点缺点：A A、灵敏度低灵敏度低 10103 3 B B、对浓度对浓度1%1%的组分，一般检测不到（不如紫外、可见的组分，一般检测不到（不如紫外、可见光灵敏）。光灵敏）。由于其灵敏度不如紫外光谱，故红外光谱很少用作定量测试。由于其灵敏度不如紫外光谱，故红外光谱很少用作定量测试。测试步骤测试步骤：第一步：标准工作曲线第一步：标准工作曲线（注意单组分测定较多，多组分较复杂，较少用）（注意单组分测定较多，多组分较复杂，较少用）首先选一个不干扰、不重叠的特征吸收峰，且此峰随浓度的首先选一个不干扰、不重叠的特征吸收峰，且此峰随浓度的变化较灵敏。配制一系列已知浓度变化较灵敏。配制一系列已知浓度C C的溶液，分别在红外光的溶液，分别在红外光谱中测其吸光度谱中测其吸光度A A，作作A AC C标准工作曲线。标准工作曲线。第二步：第二步：以相同条件测未知样品在相同波数处的吸光度以相同条件测未知样品在相同波数处的吸光度A Ax x，由由A Ax x从从A AC C标准工作曲线反推未知样品的浓度标准工作曲线反推未知样品的浓度C Cx x。四、未知物结构确定四、未知物结构确定structure determination of compounds1.未知物2.推测推测C4H8O2的结构的结构解：解：1）=1-8/2+4=1 2）峰归属峰归属 3）可能的结构）可能的结构3.推测推测C8H8纯液体纯液体解：解：1）=1-8/2+8=52）峰归属峰归属 3）可能的结构）可能的结构 4.C8H7N，确定结构确定结构解：解：1）=1-（1-7）/2+8=6 2）峰归属峰归属 3）可能的结构）可能的结构