苯环红外谱图的特点及其原因
苯环红外谱图的特点及其原因
只有当苯环为单取代、1，3取代、1，2，3-取代和1，3，5-取代时是红外活性 的，因此可以根据δ（环）在690cm-1~710cm-1吸收峰的存在与否来区分取代 类型。
Ar—H面外变形振动γ（=C-H）
芳烃在650~900cm-1 吸收峰的位置和数目以及1650~2000cm-1倍频区域峰的形 状是表征苯环上取代位置和数目的主要依据，可以确定苯环化合物是单取代 还是双取代，是邻、间位取代还是对位取代等不同的取代类型。
带有正丙基或丙基以上烷基侧链的芳烃经麦氏重 排产生C7H8+离子（m/z92）。正丁基苯的EI-MS 图
如何确定未知物中存在苯环
苯环碎片离子顺次失去C2H2: m/z91→ m/z65→ m/z39 m/z77→ m/z51
因此当化合物含有苯环时，一般可在谱图 中看到m/z39/、m/z51、 m/z65、 m/z77等峰。
65 78
63
60
70
80
134
105
103
115
90
100 110 120 130 140 150
乙酰丙酮的核磁共振C谱
IR
在讨论芳烃的红外谱图前有两个要注意的问题 ①分子的对称性。具有对称性的分子在振动时分子对称 性
不变面只是分子大小变化称为呼吸振动，一般为红外非活 性振动（芳环的骨架伸缩振动）；只有当取代破坏了对称 性或偶极矩矢量和不为零时，才有红外活性振动。 ②苯环具有刚性，不能产生旋转构象。所以芳烃的红外吸 收都是尖锐的针状谱带。
苯环的3 J 大于饱和碳键3 J ，典型的为3 J =8Hz。由于苯 环的共扼体系，在氢上存在远程偶合，甲基分别与邻、 对芳环上氢偶合的J为0.6~0.9Hz、0.5~0.6Hz，间位的则 较小。
红外光谱谱图解析实例
各种官能团的吸收频率范围
—C≡N
第 —N≡N 二 —C≡C—
区 域 —C=C=C—
2260—2220 2310—2135 2260—2100
1950附近
伸缩 伸缩 伸缩
伸缩
s针 状 m v
v
干扰少
R—C≡C—H，2100—2140；R— C≡C—R` ， 2190—2260 ； 若 R`=R，对称分子无红外谱带
红外吸收光谱的解谱及应用
能力目标
解析红外谱图，获得官能团的基本信息，推导未知物 的可能结构
认识红外光谱图，分析特点
横坐标波数，纵坐标百分透过率 ，谷底表示吸收峰。
特征区：4000-1350 指纹区： 1350 650 cm-1
谱图解析的一般程序
图解析方法： 先根据分子式其不饱和度，初步判断结构，查看特征官能团
区域基团吸收频率cm1振动形式吸收强度说明第一oh游离oh缔合nh2nh游离nh2nh缔合shch伸缩振动不饱和chch叁键ch双键苯环中ch饱和ch3650358034003200350033003400310026002500伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩mshsbmsbsss判断有无醇类酚类和有机酸的重要依据不饱和ch伸缩振动出现在3000cm1以上末端ch2出现在3085cm1附近强度上比饱和ch稍弱但谱带较尖锐饱和ch伸缩振动出现在3000cm1缩以下30002800cm1取代基影响较小区域ch3ch3ch2ch23300附近301030403030附近2960528701029305285010反对称伸缩对称伸缩反对称伸缩对称伸缩ssss现三元环中的ch2出现在3050cm1ch出现在2890cm1很弱第二区域cnnncccccccc2260222023102135226021001950附近伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩s针状mv干扰少rcch21002140
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
苯的红外吸收特征峰
苯的红外吸收特征峰嘿，朋友们！今天咱来聊聊苯的红外吸收特征峰这个有趣的玩意儿。
你说苯啊，就像一个独特的音乐大师，在红外光谱的舞台上有着自己独特的“表演风格”。
苯的红外吸收特征峰就像是它的独特“音符”，这些“音符”组合起来，就能让我们识别出它的存在。
想象一下，红外光谱就像是一个超级大的音乐会场，各种分子都在上面“演奏”着自己的“曲目”。
而苯呢，它的那些特征峰就是它与众不同的“旋律”。
苯环上的碳氢键，就好像是一组轻快的“小铃铛”声音，在特定的波长处发出清脆的“响声”。
苯的红外吸收特征峰可是非常重要的哦！它就像是分子的“身份证”一样。
通过对这些特征峰的分析，我们就能准确地判断出是不是苯这个“音乐大师”在“演奏”啦！这难道不神奇吗？我们平时在化学研究或者实际应用中，经常需要依靠这些特征峰来了解苯的情况。
就好比我们听音乐，通过不同的音符和旋律来感受音乐所表达的情感和故事。
苯的红外吸收特征峰也在向我们讲述着它的故事呢！而且啊，这些特征峰还非常稳定，就像一个可靠的老朋友。
不管在什么环境下，它们都会按时出现，向我们打招呼。
这多让人安心啊！大家想想看，如果没有这些特征峰，我们要怎么去准确地识别苯呢？那可就像在茫茫人海中寻找一个没有明显特征的人一样困难。
但有了这些特征峰，一切都变得简单明了啦！所以说啊，苯的红外吸收特征峰真的是太重要啦！我们一定要好好了解它们，掌握它们的规律和特点。
这样我们才能在化学的世界里更加自如地探索和发现。
总之，苯的红外吸收特征峰就是化学世界里的一颗璀璨明珠，它为我们打开了了解苯的大门，让我们能更深入地研究和利用这个神奇的分子。
让我们一起好好珍惜和利用这些宝贵的特征峰吧！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
采用计算化学方法解析苯和甲苯红外谱图
采用计算化学方法解析苯和甲苯红外谱图邢波;孙珍全【摘要】本研究应用量子计算化学软件Gaussian 03W HF方法中的3-21G基组优化苯和甲苯分子结构,预测苯和甲苯分子的红外光谱.找到苯环振动吸收峰分别是苯红外图中的1658 cm-1与甲苯红外图中的1667 cm-1.与苯和甲苯文献检索红外谱图相对应(特征吸收峰分别是1478和1485 cm-1),符合较好.还找到苯环C-H 拉伸振动吸收峰3080cm-1(苯)和3040 cm-1(甲苯).能够实用于红外法检测环境中苯和甲苯.【期刊名称】《现代仪器与医疗》【年(卷),期】2010(016)001【总页数】3页(P42-44)【关键词】苯;甲苯;计算化学方法;红外谱图【作者】邢波;孙珍全【作者单位】北京市理化分析测试中心,北京,100089;北京市理化分析测试中心,北京,100089【正文语种】中文【中图分类】工业技术现代仪器 ()引言采用计算化学方法解析苯和甲苯红外谱图邢波孙珍全（北京市理化分析测试中心北京 1 00089 ）摘要本研究应用量子计算化学软件 Gaussian03WHF 方法中的 3-21G 基组优化苯和甲苯分子结构，预测苯和甲苯分子的红外光谱。
找到苯环振动吸收峰分别是苯红外图中的 1658cm-l 与甲苯红外图中的1667cm“ 。
与苯和甲苯文献检索红外谱图相对应（特征吸收峰分别是 1478 和 1485cm.l），符合较好。
还找到苯环 C-H 拉伸振动吸收峰 3080 cmJ （苯）和 3040cm-l （甲苯）。
能够实用于红外法检测环境中苯和甲苯。
关键词苯，甲苯计算化学方法红外谱图苯(C6H6) 和甲苯 (C6H5CH3) 是环境中主要污染物，主要用作工业溶剂，在使用过程中会经常挥发到空气中。
它们具有致癌性，致突变性‘ I】。
其挥发气体有毒，可以通过呼吸道对人体造成危害，使用和生产时要防止它进入呼吸器官，避免对健康产生危害，同时此类物质易燃易爆，属于危险化学品‘ 2】。
苯环的红外光谱的吸收峰位置
苯环的红外光谱的吸收峰位置在实验室的那间角落，老李站在红外光谱仪前，像是在和仪器对话。
仪器是那般的沉默，偶尔发出一些低沉的“嗡嗡”声，仿佛在回应着老李的期待。
“老李，你又在研究这苯环的红外光谱吸收峰位置了？”旁边的小张好奇地问。
“是啊，小张。
你不知道，这红外光谱分析对于有机化学的研究有多重要。
”老李一边回答，一边仔细调整仪器。
“哦，那你能给我讲讲这苯环的红外光谱吸收峰位置有什么特殊的地方吗？”小张好奇地追问。
老李微微一笑：“当然可以。
苯环的红外光谱吸收峰位置对于鉴定苯环结构有着至关重要的作用。
你看，苯环上的碳-氢键和碳-碳键在红外光谱上会有不同的吸收峰。
”老李话音刚落，仪器上便显示出一系列的吸收峰。
小张凑过来看，只见屏幕上的数据密密麻麻。
“你看，这些吸收峰的位置都是在3100-3200cm-1之间，这正是碳-氢键的伸缩振动吸收峰。
而且，这些峰比较尖锐、强度大，这说明苯环上的碳-氢键振动较为强烈。
”老李指着屏幕上的数据解释道。
“哦，原来是这样。
那碳-碳双键的吸收峰位置在哪里呢？”小张接着问。
“碳-碳双键的吸收峰位置在1600-1650cm-1之间。
这个位置的吸收峰比较宽，说明碳-碳双键的振动较为复杂。
”老李继续解释。
就在这时，仪器上又出现了一个新的吸收峰。
老李立刻拿起笔，在纸上记录下来：“你看，这个新的吸收峰出现在900-950cm-1之间，这是苯环特有的特征吸收峰，表明我们的样品中含有苯环。
”小张看着老李在纸上画下的红外光谱图，心中充满了敬佩：“老李，你真是太厉害了。
我都要开始怀疑自己是不是进入了一个神秘的世界。
”老李笑着拍了拍小张的肩膀：“别担心，小张。
只要你用心去研究，这个神秘的世界一定会为你揭开更多的秘密。
”在老李的指导下，小张渐渐掌握了红外光谱分析的方法。
每当遇到难题，他总会想起老李那句话：“用心去研究，这个神秘的世界一定会为你揭开更多的秘密。
”。
苯环的红外光谱的吸收峰位置
苯环的红外光谱的吸收峰位置在化学实验室里，张教授正拿着一台精密的红外光谱仪，对着手中的苯环样品仔细观察。
旁边的李同学好奇地望着，时不时插上一句：“张教授，这红外光谱的吸收峰位置是怎么确定的啊？”张教授微微一笑，放下手中的笔，走到李同学身边，指着光谱仪上的图谱说：“你看，这个图谱上的吸收峰位置，就像是苯环的指纹，它能告诉我们苯环分子内部的结构信息。
”李同学瞪大了眼睛，仔细看着图谱上的线条：“那这些吸收峰是怎么产生的呢？”“这就要从分子内部的运动说起了。
”张教授走到光谱仪旁，拿起一张打印出来的图谱，指着一条明显的吸收峰说，“这条峰出现在3000厘米^-1处，这就是苯环中的C-H键的伸缩振动。
”李同学点头：“哦，我明白了。
那其他峰呢？”张教授接着说：“你看，这些峰在1600厘米^-1到1700厘米^-1范围内，这是苯环的骨架振动。
苯环的结构比较特殊，六个碳原子形成了一个正六边形的环，每个碳原子都与两个相邻的碳原子通过双键相连，所以会有这样的吸收峰。
”这时，王同学走了进来，好奇地问：“那这些吸收峰的位置为什么会不同呢？”张教授回答：“这就是化学键的不同所导致的。
比如，C-H键的伸缩振动峰在3000厘米^-1，而C-C键的伸缩振动峰则会在1390厘米^-1到1500厘米^-1之间。
这些吸收峰的位置不同，是因为它们对应着不同的化学键振动频率。
”王同学若有所思：“那这些吸收峰的位置有没有规律呢？”张教授笑了笑，指着图谱说：“当然有，这些吸收峰的位置受到分子内部电荷分布、化学键类型、分子结构等多种因素的影响。
通过分析这些峰的位置，我们就能推断出分子内部的结构信息。
”李同学和王同学听了，都觉得受益匪浅。
他们开始认真观察图谱，试图找出其中的规律。
而张教授则在一旁耐心地解答他们的疑问，脸上始终洋溢着满意的笑容。
化学实验室里，讨论声此起彼伏，大家都在为解开苯环红外光谱的吸收峰之谜而努力。
而这一切，都离不开那些不断探索、不懈努力的科研者们。
常见高分子红外光谱谱图解析
H3C C
H2C C
CH2
H
反式 1，4840 cm－1
H2 H CC
C CH3
CH2 3，4889 cm－1
3034 2960 cm－1 2927 cm－1 2853 cm－1
2236 cm－1
1663 cm－1 1448 cm－1 1375 cm－1 887 cm－1 835 cm－1
－COOC—吸收非常特征。—CH2—序列的特征为 720cm－1 的吸收峰，当部分结晶时呈分裂的双
峰。
18 / 24
17.聚丙烯酸酯
聚丙烯酸酯的光谱特征在 1725、1250、1190-1163 和 1124-1110cm－1 之间。在 1000-770 cm －1 之间的吸收峰适合于测定醇组分的类别。 聚丙烯酸甲酯
3.聚异丁烯
CH3
H2
CC
n
CH3
2975 cm－1
－CH3 不对称伸缩振动
2950 cm－1
－CH2－ 不对称伸缩振动
2894 cm－1
－CH3 对称伸缩振动
1471 cm－1
－CH2－ 弯曲振动
1388、1365 cm－1
>C-(CH3)2 对称变形振动
1很简单的，异丙基结构为其主要特征。
>C＝CH2 面外变形 -CH=CH2 面外变形 -CH=CH2 面外变形 反式-CH=CH- 面外变形 -CH=CH2 面外变形 -CH=CH2 面外变形 >C＝CH2 面外变形
2953 cm－1 2917 cm－1 2873 cm－1 2845 cm－1 1459 cm－1 1377 cm－1 1156 cm－1 971 cm－1
苯环骨架振动峰
苯环骨架振动峰1前言苯环骨架是有机化学中最基本的结构之一，由六个碳原子和六个氢原子组成的环形结构。
苯环骨架的振动峰是有机化学中一个重要的研究方向，它们能够反映出分子内部的化学键状态以及分子的立体构型等信息。
本文将通过介绍苯环骨架振动峰的相关知识，帮助读者更好地理解苯环骨架的振动特性。
2振动峰简介振动光谱是研究物质结构和化学键状态的重要手段之一。
在振动光谱中，各种化学键的振动对应着不同的振动峰。
苯环骨架振动峰是指苯环骨架在振动光谱中所对应的峰。
在红外光谱中，苯环骨架振动峰通常出现在1500-1600cm^-1的范围内，而在拉曼光谱中，则出现在1400-1600cm^-1的范围内。
3红外光谱中苯环骨架峰的解析在红外光谱中，苯环骨架振动峰可以分为两类：对称伸缩振动和非对称伸缩振动。
对称伸缩振动对应的是苯环内部的同向化学键的伸缩，而非对称伸缩振动对应的则是苯环内部的反向化学键的伸缩。
苯环骨架对称伸缩振动的振动模式被表示为A1g，而非对称伸缩振动则被表示为B2g。
在红外光谱中，A1g振动峰通常在1600-1580cm^-1左右，而B2g振动峰则在1500-1450cm^-1左右。
此外，苯环骨架还有一个所谓的“出平面弯曲振动”（δ），其振动峰大约出现在800-1000cm^-1范围内。
4拉曼光谱中苯环骨架峰的解析与红外光谱不同，拉曼光谱能够对分子的谐振吸收光谱进行解析，因此苯环骨架振动峰在拉曼光谱中的表现也大为不同。
在拉曼光谱中，苯环骨架振动峰通常分为两个：堆积振动峰和缩聚振动峰。
堆积振动峰对应的是苯环骨架内部的同向化学键的伸缩，其拉曼频率通常在1580-1610cm^-1左右。
缩聚振动峰则对应的是反向化学键的伸缩，其拉曼频率通常在1400-1450cm^-1左右。
与红外光谱不同的是，拉曼光谱中不会出现苯环骨架的出平面弯曲振动。
5苯环骨架振动峰的应用苯环骨架振动峰具有广泛的应用价值。
例如，在药物的质谱分析中，苯环骨架振动峰可以用于确定药物的分子结构。
红外光谱的原理及应用
红外光谱的原理及应用红外光谱的原理及应用(一)红外吸收光谱的定义及产生分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱（二）基本原理1产生红外吸收的条件(1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。
如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
(2)只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。
2分子的振动类型伸缩振动：键长变动，包括对称与非对称伸缩振动弯曲振动：键角变动，包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆、扭曲振动3几个术语基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰；组频：如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为v1和v2的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和，故称组频。
特征峰：凡是能用于鉴定官能团存在的吸收峰，相应频率成为特征频率。
相关峰：相互可以依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰4影响基团吸收频率的因素（1 外部条件对吸收峰位置的影响：物态效应、溶剂效应（2分子结构对基团吸收谱带的影响：诱导效应：通常吸电子基团使邻近基团吸收波数升高，给电子基团使波数降低。
共轭效应：基团与吸电子基团共轭，使基团键力常数增加，因此基团吸收频率升高，基团与给电子基团共轭，使基团键力常数减小，因此基团吸收频率降低。
苯环的特点
苯环的核磁共振波谱分析
电子云密度减小，屏蔽效应就比较小，向低 场位移，化学位移增加 电子云密度增加，屏蔽效应就比较大，向高 场位移，化学位移减小 芳环中心是屏蔽区，四周是去屏蔽去，因此 芳环质子共振吸收峰位于显著低场
苯环的核磁共振波谱分析
实验：有机物2 有3种不同的H （1）甲基上的H （2）甲基邻对位上的H （3）甲基间位上的H
所以，1600cm-1和1500cm-1附近的这两个吸收带 对于确定芳核结构很有价值
苯环的红外光谱分析
苯衍生物在2000~1650cm-1范围出现C-H面外和C=C面内变 形振动的泛频吸收 苯环取代类型在900~650cm-1的面外变形伸缩振动C-H 取代类型
单取代 邻位取代 间位取代 对位取代
相邻氢数
5H 4H 3H 2H
C-H伸缩振动/cm-1
770~730,710~690 770~735 810~750,725~680 860~800
苯环的红外光谱分析
影响基团频率位移的因素 1.外部因素 2.内部因素 (1)电效应 诱导效应 共轭效应 偶极场效应 (2)氢键 (3)振动的偶合 (4)费米共振 (5)立体障碍 (6)环的张力
苯环的紫外吸收光谱分析
紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而 产生的
生色团：分子中可吸收UV而产生电子跃迁的 官能团（不饱和中心）称为生色团 助色团：具有非键电子对的饱和基团，与生 色团连接后，使生色团的吸收带红移，吸收 强度增加（极性基团和带有）称为助色团
苯环的紫外吸收光谱分析
苯有两个强吸收带 E1吸收带185nm E2吸收带204nm 这是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭系统的跃迁所产 生的，是芳香族化合物的特征吸收 若苯环上有助色团取代，由于n- π共轭，使E2吸收带向 长波方向移动，但一般在210nm左右 若有生色团取代而且与苯环共轭（ π- π共轭 ），则E2 吸收带与K吸收带合并发生深色移动 在230~270nm处还有较弱的一系列吸收带，称为精细 结构吸收带，亦称为B吸收带，这是由于π- π*跃迁和苯 环的振动的重叠引起的
波谱分析第三章03红外谱图解析
R1 C C-H R1 C C -R2
R1＝ R2
强度强
频率低
强度变化大 频率高
分子对称无吸收
2140～2100 cm-1 2260～2190 cm-1
48
4、芳烃
振动频率/ cm-1
-O-H 3650 3200 cm-1 确定 醇，酚，酸
饱和碳原子上的-C-H
—CH3 —CH2— —CH —
2960 cm-1 2870 cm-1 2930 cm-1 2850 cm-1 2890 cm-1
反对称伸缩振动 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 对称伸缩振动 弱吸收
3000 cm-1 以下
—CH2— CO — CH2— —CH2— CO —O— —CH2— CO —NH—
1715 cm-1 1735 cm-1 1680 cm-1
酮 酯 酰胺
2、红外光谱与分子结构
有机化合物基团频率出现在 4000 400 cm-1 ， 依据基 团的振动形式，分为四个区：
（1） X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ） （X=O，N，C，S）
1250、1210 （叔丁基）
正构烷只在3000及1400 cm-1附近出现吸收，n>4 时 720
cm-1有弱吸收；
异构烷除CH3、CH2还有CH的C-H，2890 cm-1强度弱，难辨
认。
44
烷烃
表3-4, (CH2)n结构 中亚甲基面内摇 摆振动
1168 1367 1386 1468
CH3 –CH – CH2 –CH – CH3
红外光谱谱图分析ppt课件
10.请根据所给质谱图(10C,下页)及红外光谱(图10D, 次下页)推导结构式 • （ 1）M/Z=120，低分辨质谱数据
得→ C9H12 → r﹢db=4 • （2）质谱峰 39，51，65，77 典型苯环类 ，不饱和度用完。
35
10C
36
图10D
37
• （3）3100-3000 苯环中=CH伸缩 (=CH) , 1600，1500，1450苯环骨架伸缩; 760，700 单取代苯特征 合频及倍频区2000-1660 为单取代苯特征 (C9H12用去6个C 5个H)
8
• （7）无 1380，无-CH3 • （8） C14H14中二个单取代苯用去12个C和
10个H，且无甲基， 剩2个 C 和4个H ，只能为： -CH2-CH2• （9）1452苯环骨架伸缩和CH2弯曲 • （10） 756, 702单取代苯特征 • （11）如光谱图下面结构式
9
2.已知C7H5NO及IR图(图2) ,推导结构式
b.13C NMR中只有一个峰为4 重峰q (4), 故只有一个 -CH3 , 3个H对C偶合(n+1)=3+1=4.
c.到此C7H12O已用去3个C，1个O，4个H和2个 (r﹢db)不饱和度， 还剩4个C，8个H. (9) 13C NMR中有4个峰为3重峰t (3),可知有4个 -CH2- ，
2个H对C偶合(n+1)=2+1=3. 到此得到: -C=O, –(CH3)C(H)-, 4个-CH2- 和 一个环.
13
14
(4) 1442，1380为 -CH3 （2925又证）， 再用去1个C ，3个H
(5) 剩下4个H能被苯用，故为双取代苯 (6) 748，邻位取代苯特征（在770-745） (8) 1303，1258 (C-N) (9) 如光谱图下面 结构式
苯环的红外吸收峰位置
苯环的红外吸收峰位置苯环的红外吸收峰位置，这话题听起来有点儿高深，但其实吧，咱们可以轻松聊聊！想象一下，苯环就像是化学界的小明星，光彩夺目，四处吸引眼球。
它的结构就像一个六边形，简直是个完美的“蜂窝”形状，真是让人忍不住想多看几眼。
说到红外吸收峰，那可是苯环的拿手好戏。
你要是看过红外光谱，就会发现，苯环在大约1500到1600cm⁻¹这一带的吸收峰，特别显眼，犹如舞台上的聚光灯。
有人说这段波数就像苯环的“名片”，一眼看去，哇，真是鲜明又独特。
说到这里，苯环的红外特性，可真是让人觉得神奇。
它的吸收峰和振动模式密切相关，这就像人唱歌一样，不同的音调、不同的音色。
苯环的C=C键的伸缩振动，发出的声音简直就是化学界的天籁之音。
而且你知道吗，这些红外峰能告诉我们很多秘密，比如说苯环周围的环境变化。
真是个“侦探”，啥都能探查出来！有趣的是，苯环在不同的溶剂中，吸收峰位置也会有所不同，简直像是一个变色龙，随着环境的变化而变化，真是让人感慨万千。
想想看，化学里的每一个小变化，都是一场奇妙的冒险。
苯环吸收峰的位置，和它周围的基团也有关系哦。
比如说，苯环上有些取代基，就像朋友聚会时的不同性格，搞得整个氛围都不一样。
有些取代基就会让苯环的红外吸收峰往低频移动，另一些则会让它往高频跑，真的是你追我赶，热闹非凡！这时候，化学家们就像指挥家，指挥着这些“小伙伴”，把它们的特性展现得淋漓尽致，简直就是一场化学交响乐。
这些红外吸收峰不仅好玩，还有实用价值呢！在分析有机化合物时，科学家们常常借助这些峰，来识别物质的结构和组成。
就好比你在超市里挑水果，红外光谱就像是帮你挑选最甜的苹果，不用瞎猜，直接给你答案，简直是太方便了！对于化学研究者来说，红外吸收峰就像是打开了一扇窗，让他们能看到更多的“风景”，探索更多的未知。
有趣的是，苯环的红外特征还能用在许多领域。
无论是药物研发，还是材料科学，苯环都能派上用场。
它的红外吸收峰就像是个信号，告诉科学家们该往哪个方向深入，简直就是科研路上的“导航仪”。
红外光谱谱图解析
C H3 C C H3 CH
3
08:31:12
CH3 δ s C—C骨架振动
1385-1380cm-1
1155cm-1
1:1
1372-1368cm-1
1170cm-1
1391-1381cm-1 1368-1366cm-1
1405-1385cm-1 1372-1365cm-1
4:5 1195 cm-1
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
08:31:12
08:31:12
2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
注意区分 —NH伸缩振动： 3500 3100 cm-1
08:31:12
3515cm-1
2895 cm-1
3640cm-1
3350cm-1
2950cm-1
08:31:12
乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图
0．01M
0．1M 0．25M 1．0M
②饱和碳原子上的—C—H
在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅 根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征 振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变 得极弱。 （五）提出结构式 如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和 度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应 把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的 性质以及红外光谱排除不合理的结构。
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C:\Program Files\OPUS_65\search\Hit190.0
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Wavenumber cm-1
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Transmittance [%] 20 30 40 50 60 70 80 90 100
3086.32 3062.21 3027.52 2920.48 2872.42 2734.51
⒉烷基单取代的苯的衍生物B带都产生红移，但E2带无明显变化。B带红移是 由于烷基C-H的σ电子与苯环的σ-π超共扼引起的，同时精细结构减弱或消失。 见附表
谱图的综合解析-芳环的存在
⒈质谱 应当出现m/z=77，51系列峰，碳和苯环相连时一般还出现m/z=91，65， 39系列峰，有时还产生m/z=92的重排峰。
⑴1600cm-1和1580cm-1峰 当分子对称性好时，如苯分子不出现这对吸收峰，当有取代时才出现。有以下几种情况：
①共扼基团取代
通常1580cm-1是1600cm-1的肩峰（甲苯红外谱图）。当取代为共扼基团时，1600cm1 与1580cm-1均增强，1580cm-1增强尤其明显（苯甲醛红外谱图） ②取代基有杂原子（苯环直接与杂原子相连）
苯环的特点及其原因
苯与甲苯等在各仪器分析方法的特点
苯环的结构特点
苯的结构式
C6 H 6
空间结构：苯分子中6个C和6个H，其中6个C
原子之间形成一种介于单键与双键之间的特殊
的键——大Π键。由此，苯环本身形成一个大 的共扼体系，这使得它很稳定。
1H NMR
化学位移
自旋耦合作用
磁各向异性效应 化学位移的确定
1942.57 1857.93 1802.67 1604.23 1495.71 1460.22 1379.62
1178.89 1081.14 1030.54 895.73 729.08 694.70 520.94 464.24
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1500
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91 100
92 50
39
27
38 41 45
UV-VIS
⒈苯分子的π-π*跃迁在184nm、204nm和256nm附近会出现三个吸收谱 带，这
是由于苯的激发态电子之间的相互作用裂分为 1 E1u、 1 B和1u 1 B三2u种能态。
184nm附近的为E1带。因其在远紫外区，利用较少；204nm附近为E2带（主 带）；在256nm附近有精细结构的弱吸收带为B带（苯的特征吸收带）见附表， 但在极性溶剂中其精细结构不明显甚至消失。通过B带可以比较容易识别苯及 其衍生物。某些烷基取代苯衍生物的吸收光谱特征数据见附表
芳烃的红外光谱特征
⒈芳环不饱和碳氢伸缩振动υ（=C-H）。该振动通常出现在3100~3000cm-1，其谱带与 烯烃伸缩振动重叠，是弱峰。当有烷基存在时，该谱带只是烷基C-H峰2963cm-1的一个 肩峰。（甲苯红外谱图）
⒉芳环骨架伸缩振动υ（C=C）（环呼吸振动）。该振动产生1600cm-1和1500cm-1两条 谱带。当苯环与C=O、C=C、NO2、C≡N和Cl、S、P等共扼时，1600cm-1谱带会裂分为 1600cm-1和1580cm-1两条谱带且明显增强（尤其是1580cm-1谱带；1500cm-1会裂分为 1500cm-1和1450cm-1两条谱带，但共扼使1500cm-1变弱甚至消失，而1450cm-1吸收峰 与饱和碳氢等强峰重叠 而失去价值。由此，环呼吸振动一般包括1600cm-1和1580cm-1、 1500cm-1和1450cm-1两对谱峰。
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(n istd e m o ) To lu e n e
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39பைடு நூலகம்
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(n istd e m o ) Be n ze n e ,b u tyl-
③苯环有对位取代基
X=Y， 1600cm-1和1580cm-1峰不出现；当X与Y相似时，1600cm-1很弱；当X≠Y时， 1600cm-1很强，1580cm-1峰也出现。由此，可据1600cm-1峰强弱判断两取代基性质 （电负性）差异大小。
⑵ 1500cm-1和1450cm-1峰
通常1500cm-1峰很强，一般强于1600cm-1峰，1500cm-1的位置对电负性变化 较敏感，吸电子基团使其频率下降到1480cm-1，而供电基使其频率上升到 1510cm-1。共扼基团取代一般使1500cm-1峰强度减弱，甚至消失。在对位 取 代时，如果两个取代基极性相反可能抵消偶极矩，而使1500cm-1峰变弱，甚 至消失。甲苯的红外谱图
大小及影响因素是有帮助的。如在芳香化合物中4 J =1~3Hz大于5J =0~1Hz与较大 3J=6~12Hz相结合可确定
取代基位移。
EI-MS
芳烃的共扼体系非常稳定，电离能低，所以有很 强的分子离子峰，以至于可以精确测定M+1和 M+2峰，碎片化倾向较弱。
烷基取代的芳烃在苄基处发生β断裂，产生m/z91 的基峰（m/z离子是烷基苯类化合物的特征离子）。 m/z91基峰还会进一步失去C2H2分子，形成环戊 烯离子C5H5+（m/z65）和环丙烯离子C3H3+ （m/z39）。如甲苯的EI-MS图
4000
C:\Program Files\OPUS_65\search\Hit192.0
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Wavenumber cm-1
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Transmittance [%] 20 30 40 50 60 70 80 90 100
3064.26
2819.85 2737.92
1702.34 1653.54 1597.04 1584.16 1455.92 1391.52 1311.36 1203.87 1167.35 1072.20 1023.31 827.95 746.01 688.51 650.13 451.98
⒊芳环骨架的面外变形振动δ（环）
只有当苯环为单取代、1，3取代、1，2，3-取代和1，3，5-取代时是红外活性 的，因此可以根据δ（环）在690cm-1~710cm-1吸收峰的存在与否来区分取代 类型。
Ar—H面外变形振动γ（=C-H）
芳烃在650~900cm-1 吸收峰的位置和数目以及1650~2000cm-1倍频区域峰的形 状是表征苯环上取代位置和数目的主要依据，可以确定苯环化合物是单取代 还是双取代，是邻、间位取代还是对位取代等不同的取代类型。
IR
在讨论芳烃的红外谱图前有两个要注意的问题 ①分子的对称性。具有对称性的分子在振动时分子对称 性
不变面只是分子大小变化称为呼吸振动，一般为红外非活 性振动（芳环的骨架伸缩振动）；只有当取代破坏了对称 性或偶极矩矢量和不为零时，才有红外活性振动。 ②苯环具有刚性，不能产生旋转构象。所以芳烃的红外吸 收都是尖锐的针状谱带。
带有正丙基或丙基以上烷基侧链的芳烃经麦氏重 排产生C7H8+离子（m/z92）。正丁基苯的EI-MS 图
如何确定未知物中存在苯环
苯环碎片离子顺次失去C2H2: m/z91→ m/z65→ m/z39 m/z77→ m/z51
因此当化合物含有苯环时，一般可在谱图 中看到m/z39/、m/z51、 m/z65、 m/z77等峰。
⒋紫外光谱 出现B吸收带（254nm附近）。 例如验证甲苯的结构：
质谱 应当出现m/z92、m/z65和m/z39的谱峰 核磁 谱图中可以看到四组峰，分别在2.4ppm和7.00~7.20ppm附近 红外 3030cm-1附近有=C-H不饱和伸缩振动，在2800~3000cm-1产生C-H 饱和伸缩振动。1600cm-1和1500cm-1出峰且后者明显强。在690~730cm-1出 峰，表现为单取代，同时在1800~2000cm-1有C=C倍频。 紫外 有苯的B带，但发生红移，精细结构消失。
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乙酰丙酮的核磁共振C谱
虽然也有类似双键的结构，但 在1H NM中R ，氢的化学位移值 比烯氢大。因为存在芳环的各 向异性效应。
芳烃位于芳环去屏蔽区，在低场共 振。苯的6个出现一个单峰 （δ7.27），甲苯的5个仍近似单峰 （ δ7.10）。有计算公式：
δ=7.27+∑Si
双键的π电子为盘式，形成环状 取代基参数Si及详细介绍见下表
共扼体系。当它们的平面垂直
于外加磁场时，就会产生环状
感应电流和感应磁场。
苯环的环状感 应电流与磁场
返回
苯环的3J 大于饱和碳键3J ，典型的为3J =8Hz。由于苯
环的共扼体系，在氢上存在远程偶合，甲基分别与邻、 对芳环上氢偶合的J为0.6~0.9Hz、0.5~0.6Hz，间位的则 较小。
结论：在芳香和某些环状化合物中，了解远程偶合常数
⒉氢核磁共振波谱 观测化学位移在6.6~9.0附近的芳烃质子的谱峰，烷基单 取代一般产生一个单峰（宽）；对位取代一般产生四个谱峰；其他取代类型 峰形都较复杂。
⒊红外光谱 观测特征区产生的3030cm-1，1600cm-1，1500cm-1附近的吸收 带；同时可观测指纹区在650~900cm-1出现的苯环取代类型吸收带。芳环骨架 振动1600cm-1和1500cm-1吸收峰一般发生裂分在1600cm-1、1580cm-1和 1500cm-1、1450cm-1附近出现两对谱峰。