红外谱图解析示例

分子间氢键随浓度而变， 而分子内氢键不随浓度而变。
结晶水 3600-3450 cm-1
2021/5/14
3515cm-1
2895 cm-1
3640cm-1
2950cm-1 3350cm-1
乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图
2021/5/14
0．01M
0．1M 0．25M 1．0M
2021/5/14
—OH基团特性
分子间氢键：
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：
多元醇（如1，2-二醇 ） 3600-3500 cm-1
螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500 cm-1
多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1
水（溶液）3710 cm-1 水（固体）3300cm-1
n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） n≥ 722 cm-1 （中强 ）
d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度
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
游离 3500 cm -1 3400 cm -1 1690 cm -1 1600 cm -1 1400 cm -1 700 cm -1
3440 cm -1
1680 cm1530 cm1260 cm 700 cm -1 650 cm -1
缔合 3350-3100 几个峰 1650 cm -1 1640 cm -1
compounds
1. 未知物
2021/5/14
?2.推测C4H8O2的结构
解：1）=1-8/2+4=1
2）峰归属 3）可能的结构
2021/5/14
O H C O CH 2CH 2CH 3
O H3C C O CH 2CH 3
O H3CH 2C C O CH 3
1180 1240 1160
?3.推测C8H8纯液体
（1）排除杂峰、溶剂峰
H2O 3700cm –1 （溶剂中） 3450 -3330cm –1 （样品或KBr中） 2000-1280cm –1 （大气中）
CO2 2345cm –1
667 cm-1
（2）根据图检索特征峰
KBr 1100cm-1
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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
3330 cm -1 3 0 7 0 c m -1 δ （ N-H）（ 面 内 ） 倍 频
1655 cm1550 cm1290 cm-
1650 cm -1
1650 cm -1
1180-1060 cm -1
2021/5/14
酸酐和 酰氯的 红外光 谱图
2021/5/14
氰基化合物 的红外光谱 图
υC≡N=2275-2220cm-1
laser Raman spectrometry
结束
2021/5/14
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。
第十八章
红外吸收光谱分
析法
infrared absorption spec-troscopy，IR
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
analysis of infrared spectrograph
-（CH2）nn
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a)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。
b)C—C骨架振动明显
H C C H3 C H3
C H3 C C H3
1385-1380cm-1
1372-1368cm-1 1391-1381cm-1 1368-1366cm-1
CH3 δs 1:1
4:5
C—C骨架振动 1155cm-1
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4. 醚（C—O—C）
脂族和环的C-O-C
υas 1150-1070cm-1
芳族和乙烯基的=C-O-C
脂族 R-OCH3 υs (CH3) 芳族 Ar-OCH3 υs (CH3)
υas 1275-1200cm-1 （1250cm-1 ） υs 1075-1020cm-1
2830-2815cm-1
υ （Ｃ－Ｎ）
δ （ N -H）（ 面 外 ）
υ （ N-H）
仲
υ （ C=O）
酰 δ （ N -H）（ 面 内 ）
胺
υ （Ｃ－Ｎ）
δ （ N -H）（ 面 外 ）
δ (OCN)
叔 酰
υ （ C=O）
胺
υ （Ｃ－Ｎ）
谱带名称
酰胺Ⅰ谱带 酰胺Ⅱ谱带 酰胺Ⅲ谱带 酰胺Ⅳ谱带
酰胺Ⅰ谱带 酰胺Ⅱ谱带 酰胺Ⅲ谱带 酰胺Ⅳ谱带 酰胺Ⅴ谱带
Cβ Cα″
OH
υ（—OH）
游 伯-OH 离 仲-OH 醇， 酚 叔-OH
酚-OH
3640cm-1 3630cm-1 3620cm-1 3610cm-1
υ（C-O）
1050 cm-1
1100 cm-1 α支化：-15 cm-1 1150 cm-1 α不饱和：-30 cm-1
1200 cm-1
2021/5/14
2021/5/14
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）
R1
Fra Baidu bibliotek
H （=C-H）
CC
970 cm-1（强）
H
R2
R1 CC
R2
R 3 790-840 cm-1 H （820 cm-1）
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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。
2021/5/14
=1+n4+(n3-n1)/2
2021/5/14
一、红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph
1．烷烃
（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H
3000cm-1
CH3
)
δas1460
cm-1
重
δs1380 cm-1
叠
CH2 δs1465 cm-1
CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
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
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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
R1
H
CC
H
H
R1
H
CC
R2
H
1660-1630cm-1
中强，尖
2021/5/14
总结
ⅰ 分界线1660cm-1 ⅱ 顺强，反弱 ⅲ 四取代（不与O，N等相连）无υ（C=C）峰 ⅳ 端烯的强度强 ⅴ共轭使υ（C=C）下降20-30 cm-1
υ HCCR CC 2140-2100cm-1 （弱） υ R1 CCR2 C C 2260-2190 cm-1 （弱）
1170cm-1
1195 cm-1
C H3 C C H3 C H3
1405-1385cm-1 1372-1365cm-1
1:2 1250 cm-1
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c) CH2面外变形振动—(CH2)n—，证明长碳链的存在。 n=1 770~785 cm-1 （中 ） n=2 740 ~ 750 cm-1 （中 ）
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： C9H8O2
= （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
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3）谱图解析
解：1） =1-8/2+8=5
2）峰归属 3）可能的结构
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H C CH2
?4. C8H7N，确定结构
解：1） =1-（1-7）/2+8=6
2）峰归属 3）可能的结构
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H3C
CN
内容选择：
第一节 红外基本原理
basic principle of Infrared absorption spectroscopy
~2850cm-1
2021/5/14
5．醛、酮
2021/5/14
醛
2021/5/14
2021/5/14
6．羧酸及其衍 生物
羧酸的红外光谱图
2021/5/14
酰胺的红外光谱图
2021/5/14
不同酰胺吸收峰数据
谱带类型
υ （ N-H）
伯 酰 胺
υ （ C=O） δ （ N -H）（ 面 内 ）
3000 cm-1 2900-2800 cm-1
2021/5/14
b)C=C 伸缩振动(1680-1630 cm-1 )
反式烯
R1
H
CC
υ（C=C）
H
R2
三取代烯
R1
R3
CC
R2
H
1680-1665 cm-1
四取代烯 顺式烯
R1
R3
CC
R2
R4
R1
R2
CC
H
H
弱，尖 分界线
1660cm-1
乙烯基烯 亚乙烯基烯
R1
R 2 （=C-H）
H
CC H
800-650 cm-1 （690 cm-1）
R1 CC
H
H 990 cm-1 H 910 cm-1 （强）
R1
R3
R1
H 2：1850-1780 cm-1
R2 H
CC
R 4 610-700 cm-1（强）
CCR
2：1375-1225 cm-1 （弱）
R2 R1
C C
C C
H R2
890 cm-1（强）
2：1800-1780 cm-1
2021/5/14
谱图
2021/5/14
2021/5/14
对比
烯烃顺反异构体
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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)
C Cα C Cα′ C
2021/5/14
2021/5/14
2. 烯烃，炔烃
CH
C H 伸缩
CC
振动
CC
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
H
υ（C-H）
C H 3080 cm-1
H
C
3030 cm-1
3080-3030 cm-1
C H 变形
振动
H C CH 2
CH
3080 cm-1 3030 cm-1 3300 cm-1
2021/5/14
硝基化合物的 脂肪族 红外光谱图
芳香族
υAS （N=O）=1565-1545cm-1 υS （N=O）=1385-1350cm-1 υAS （N=O）=1550-1500cm-1 υS （N=O）=1365-1290cm-1
2021/5/14
二、未知物结构确定structure determination of
式中n4、n3、n1、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
2021/5/14
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。