红外光谱分析习题解答

5、解：
H
C
H
H
C
H
（a）CH 伸缩 曲
H
C
H
H
C
H
（b）CH 伸缩
H
C
H
H
C
H
（c）CH2 扭
H
C
H
H
C
H
（d）C＝C 伸缩
H
C
H
H
C
H
（e）CH 剪式
H
C
H
H
C
H
（f）CH 摇摆
判断法则为：若振动前后引起偶极矩的变化的，是具有红外活性的，否则为非红外活性的。因此具有红外活性是：（b）（c） （e），非红外活性 （a）（d）（f）。
CH2
H
H
H
H
H2
CC
C H
C
H2C n
C CH2
C
H2C n
CH
CH2
n
结合题中所给的红外光谱图，可以识别 A，B，C 的键结构分别为：
H
H
CH2
H
H
H2
CC
C CH2
C
H2C n
C H
C
H2C n
CH
CH2
n
18、解：3620 cm-1 处的吸收是游离 OH 的伸缩振动，而 3450 cm-1 处的吸收是由于形成了氢键，吸收波长向长波方向移动形成 的。在 CCl4 稀溶液中只能形成分子内氢键，不易形成分子间氢键。从下面结构可以看出，只有顺式环戊二醇可以形成分子内氢 键，所以在 CCl4 稀溶液中，顺式环戊二醇会在 3450 cm-1 处出峰，而反式环戊二醇则不出现。
数下降，使 C=O 的吸收频率向低波数移动。 对同一基团来说，若诱导效应 I 和中介效应 M 同时存在，则振动频率最后位移的方向和程度，取决于这两种效应的净结果。
因此，不考虑其它因素条件影响，在酸、醛、酯、酰卤和酰胺类化合物中，出现 C＝O 伸缩振动频率的大小顺序为：酰卤酸 酯醛酰胺。
10、解：
N
C
14、解：
NH2 CH2
3500 cm-1 3400 cm-1
－NH2 as s
O
C
CH3
H3C
N
CH3
叔胺无此带
3030 cm-1
=C－H 氢伸缩振动 2960 cm-1，2870 cm-1 －CH3 饱和碳氢 as s
1450 cm-1，1380 cm-1
1600 cm-1-1500 cm-1
H－Cl 键的键力常数
k
2
M1M 2
1307 M1 M 2
29932 35.4531.0079 1307 35.3453 1.0079
5.1N cm1
3、解：依照上题的计算公式
1 k N A k(M1 M 2 ) 1307 k(M1 M 2 )
2c 2c
M1M 2
6、解：线性分子 CS2，理论上计算其基本振动数为：3N－5＝4。其具体振动形式如下：
SCS （a）对称伸缩振动
SCS
SCS （b）反对称伸缩振动
SCS
（c）面内弯曲振动
（d）面外弯曲振动
具有红外活性的有：（b）（c）（d），其中（c）（d）振动吸收的频率一样。
7、解：根据分子式计算该化合物的不饱和度：
CH
N H2
CH2OH
(Ⅰ)
O C CH2
HN C NH
H (Ⅱ)
。 比较结构(Ⅰ) 和(Ⅱ)可知，3330cm-1 和 1600 cm-1 处的锐陡带应分别源于结构（Ⅱ）中的N－H 和C=O 这也可以从该材料在
2300 cm-1 和 3600 cm-1 处无吸收看出，因为 2300 cm-1 和 3600 cm-1 处的吸收分别对应－C≡N 和－OH。因此结构（Ⅱ）更可能为 该材料的结构组成。
－C H3 中 C－H as 296015cm-1 ， s 287015 cm-1 RCH＝CH2 中 C－H as 约为 30953075 cm-1， s 30403010 cm-1 ≡C－H 中 C－H s 约为 3300 cm-1 －CHO 中 C－H s 位于 28502720 cm-1
O
RC
Cl 导致 C=O 键的力常数变大，因而使的吸收向高波数方向移动。元素的电负性越强，诱导效应越强。吸收峰向高波数移动 的程度越显著。 因此，
五个中 C＝O 伸缩振动频率最高的是：
F
F
C
O
9、解：在酸、醛、酯、酰卤和酰胺类化合物中，都有与 C＝O 相连的含孤对电子基团，它们对C=O 的影响主要是通过诱导和
O
O
H2 H2
H2 H2
H3C
C
C
C
O
C
C
C
CH3 （a）
O
O
H2
H2 H2 H2
H3C C C O C C C C CH3 （b）
O
O
H2 H2 H2 H2 H3C C O C C C C C CH3 （c）
对于结构单元，
Cn
H2 CH2 平面摇摆振动位于 800700 cm-1，弱吸收带。对于
收也越强，这就是 C=O 的强度大于 C=C 的原因。一般来说，反对称伸缩振动的强度大于对称收缩振动的强度，伸缩振动的强
度大于变形振动的强度。
2、解：由量子力学可知，简单双原子分子的吸收频率可用下式表示：
1 k 2c
（1）
M1M 2
(M1 M 2 )N A
（1） 式中：
（2）
为波数（cm-1）， c 为光在真空中的速度（310-10cmS-1）， k 为化学键力常数（Ncm-1）
11、解：芳环 C－H 面外弯曲振动位于 900-650cm-1 范围。出现 12 条强吸收带。谱带位置及数目与苯环的取代情况有关，如下
表所示，利用此范围的吸收带可判断苯环上取代基的相对位置。
芳烃的 C－H 面外弯曲振动（cm-1）
类型
C－H
5 个氢取代（单取代）
750（s），700（s）
4 个邻接的氢（邻二取代）
无其它谱带干扰的烃类化合物，可用此范围的谱带判断 n 的数目。
n：
1
2
CH2（cm-1） 785770 743734 【有机波谱分析 孟令芝 武汉大学出版社 2003，p232】
根据谱图信息，结合以上分析，该化合物结构可能为（a）
O
O
H2 H2
H2 H2
H3C C C C O C C C CH3
3
4
729726
725722
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苯环骨架伸缩振 动
750 cm-1，700 cm-1 单取代苯环C－H
1650 cm-1
－CH3 饱和碳氢ass
C=O
15、解：烃类化合物的 C－H 伸缩振动在 33002700 cm-1 范围，不饱和烃C－H 位于高频端，饱和烃C－H 位于低频端。通 常≡C－H ，＝C－H 及芳烃 C－H 的伸缩振动大于 3000 cm-1，饱和 C－H 伸缩振动小于 3000 cm-1。
M1M 2
将 k＝9 Ncm-1，MH=1.0079，MF=18.998 代入可计算得到 HF 的振动吸收峰频率为 4023cm-1。
4、解：2-戊酮的最强吸收带是羰基的伸缩振动（ C=O），分别在极性溶剂 95%乙醇和非极性溶剂正己烷中，其吸收带出现的
频率在正己烷中位于较高处。原因是乙醇中的醇羟基可以与戊酮的羰基形成分子间氢键，导致羰基的伸缩振动频率向低波数方 向移动。而正己烷不能与戊酮形成分子间氢键。
邻位
12、解：根据苯环中 C－H 面外弯曲振动吸收峰在 900600 cm-1 区域内的特征，C7H7Br 在 801 cm-1 有一单吸收带，说明苯环为 对位取代，则该化合物为对溴甲苯。
13、解：根据苯环中 C－H 面外弯曲振动吸收峰在 900600 cm-1 区域内的特征，该氯苯在 900cm-1 和 690 cm-1 间无吸收带，说 明苯环上所有的氢都被氯取代了，因此该化合物为六氯苯。
990 cm-1，935 cm-1 分别为 RCH＝CH2 反式烯氢的面外弯曲振动以及同碳烯氢的面外弯曲振动。 该化合物结构为：CH2＝CH－CH2－CN
20、解：分子式为 C8H14O3，不饱和度：
n4
1
n3
n1 2
81
0 14 2
2
从红外光谱上得到如下信息：
/cm-1
3000 1370 1825 1758
1465 755
1040
基团的振动类型
－CH3 中的C－H －CH3 中的s
结构单元
－CH3
非对称和对称C=O 耦合
C＝O
－CH3，－CH2 的s（剪切振动）` CH2 平面摇摆振动
O
O
－CH2－
Cn
H2
O
O
C C O C C 伸缩振动
CCOCC
O
O
从上述信息可以看出，该化合物中含有： C C O C C ，－CH3，－CH2－结构单元，1370 cm-1 处－CH3 中的s 吸 收峰未发生分裂，说明无异丙基或叔丁基存在，有三种可能的结构形式：
OH
O
H
OH
顺式 1,2-环戊二醇
OH 反式 1,2-环戊二醇
19、解：分子式为 C4H5N，不饱和度：
n4
1
n3
n1 2
4 1 1 5 2
3
红外谱图：
2260 cm-1 为C≡N 伸缩振动，可能存在－C≡N（两个不饱和度）