第6章有机化合物的结构解析解析
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8
6.3.3 IR中官能团的吸收位置
9
6.3.4 红外谱图解析的一般步骤
①根据分子式计算不饱和度 (鉴定已知化合物)
②观察特征频率区： ——样品中有无双键、苯环？
③观察指纹区：峰的位置？强度？ ——样品中有哪些官能团？有 无诊断价值高的特征吸收？
如：1380cm-1有峰？1000 cm-1以下有峰？形状如何？双键 的取代情况及构型？苯环上的取代情况？ ④合成方法？化学特征反应？物理常数？Element analysis、NMR、 MS、UV谱图特征？来源、纯度、熔 点、沸点——掌握的信息越多，越有利于给出结构式。
s (强) strong w (弱) weak
Broad peak (br) sharp peak shoulder peak(sh) double peak (d)
7
6.3.2 红外光谱与分子结构的关系
多数有机化合物红外吸收波数范围：4000 ~ 650cm-1(中红外)
红外吸收频率通常分为四个区：
5
红外光谱的表示方法
❖ 横坐标：波长λ或波数σ/cm-1。吸收峰位置。 波数—每厘米中振动的次数表示。σ=1/λ=ν/c ❖ 纵坐标：吸光度A或透光率T。吸收峰强度。
6
同一谱图中，用如下符号表示吸收的相对强度
vs (很强) very strong m (中) medium v (可变) variable
3335-2500cm -1胖峰 ( O-H) 1700cm-1 ( C=O ) 1250cm-1 ( C-O ) 930cm-1 ( O-H )
O
有－C-OH
11
6.3.6 典型 IR 谱图
1. 烷 C-H 伸缩振动 2900cm-1，中到强 弯曲振动 1450cm-1，中
CH3(CH2)5CH3
伸缩 3000
弯曲
1400
12
2.烯
=C-H C=C =C-H
伸缩振动 伸缩振动 弯曲振动
3100~3010cm-1，弱到中 1675~1640cm-1，弱 1000~675cm-1，弱
CCH
伸缩
CC
伸缩
C弯C曲 H
CH2=CH-(CH2)5CH3
C C H 伸缩 3000
1600
CCH
弯曲
13
1-己烯
⑤对照标准谱图验证。
标准图谱“Sadtler Infrared Spectra” 10
6.3.5 解析IR谱图的原则
1. 解析IR谱图时，不必对每个吸收峰都进行指认。 2. 重点解析强度大、特征性强的峰，同时考虑相关峰原则。
相关峰——由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存、 相互佐证的吸收峰。
例如：若分子中存在羧基，则其IR谱图中应出现下列一 组相关峰：
传统化学 分析方法
费时、费力、费钱、 样品的消耗量大
鸦片中吗啡碱 结构的测定， 从1805年开始 研究，直至 1952年才完全 阐明，历时147 年
现代仪器 分析方法
省时、省力、省钱、 样品的消耗量少
VB12,收集数据2-4 h,解析单晶4 h左 右，不用一天就 可以知道他的准 确结构。1964年， Hodgkin为此获 诺贝尔化学奖
质谱
mass spectrum
MS
红外光谱
infrared spectroscopy
IR
紫外-可见光谱
ultraviolet and visible spectroscopy
UV
核磁共振谱
nuclear magnetic resonance spectroscopy
NMR
1
有机化合物的结构表征（即测定）——
2
常见有机波谱
3
在分子光谱中，根据电磁波的波长（λ）划分为几个不同的区域，如下图所示：
近红外：l = 0.78mm~2.5mm 中红外： 2.5mm~25mm 远红外： 25mm~500mm
~
=
1
l
(cm-1)
12820~4000 cm-1
4000~400 cm-1
4
400~20 cm-1
6.3.1 红外吸收光谱的产生--分子振动
分子的近似机械模型——弹簧连接小球。分子的振动可用 Hooke’s rule来描述：
1 k( 1 1 ) 2 m1 m2
当入射红外光的频率恰好等于振动跃迁（基态到 激发态）的频率时，则产生红外吸收光谱。
分子的振动类型有两大类： 伸缩振动（ν）：只改变键长，不改变键角；波数较高。 弯曲振动（δ）：只改变键角，不改变键长；波数较低。
(1)
16
苯乙酮
O C CH3
17
苯酚
18
苯环上五氢相连（单取代）：700、750 cm-1
邻二甲苯
CH3 CH3
19
四氢相连（邻二取代）：750 cm-1
间二甲苯
CH3 CH3
20
三氢相连（间二取代）：700、780cm-1
对二甲苯
CH3 CH3
21
二氢相连（对二取代）：830cm-1
15
4. 芳烃
特征振动频率:
H
C-H 伸缩振动 3100~3000cm-1，中到强
C=C 伸缩振动 (四个峰) 1600~1450cm-1，中到强
C-H 弯曲振动 880~680cm-1，中到强
R 770 和 700 (2个)
R
R
750
R
(1 ) C H 弯曲
R
780 和 700 (2 )
R
R
840
1380
wenku.baidu.com
1450
5
993 910
1. 3030cm-1 =C-H伸缩振动； 4. 1450,1380cm-1 C-H（-CH3、-
2. C-H 伸缩振动；
CH2）面内弯曲振动；
3. 1625cm-1 C＝C伸缩振动； 5. 910,993cm-1 =C-H面外弯曲振动
14
3. 炔 特征振动频率: C C H 伸缩振动 3300cm-1，中到强 C C 伸缩振动 2250~2100cm-1，弱
1.氢键区（4000-2500cm-1） 3700-3200cm-1:νN-H、νO-H 高于3000 cm-1为不饱和νC-H，低于3000 cm-1为饱和 νC-H 2.三键区（2500-2000cm-1） 2500-2200 cm-1：νC≡N、νC≡C（中等强度，尖峰） 3.双键区（2000-1500cm-1） 干扰少，吸收强，重要！ C＝O约在1700 cm-1出峰 ! 4.单键区（1500-600cm-1） 4该00区0为～C1-3C0，0cCm-O-1，：C官-能N等团单区键，伸用缩于振官动能频团率鉴区定。； 1300～650cm-1：指纹区，用于鉴别两化合物是否相同。
6.3.3 IR中官能团的吸收位置
9
6.3.4 红外谱图解析的一般步骤
①根据分子式计算不饱和度 (鉴定已知化合物)
②观察特征频率区： ——样品中有无双键、苯环？
③观察指纹区：峰的位置？强度？ ——样品中有哪些官能团？有 无诊断价值高的特征吸收？
如：1380cm-1有峰？1000 cm-1以下有峰？形状如何？双键 的取代情况及构型？苯环上的取代情况？ ④合成方法？化学特征反应？物理常数？Element analysis、NMR、 MS、UV谱图特征？来源、纯度、熔 点、沸点——掌握的信息越多，越有利于给出结构式。
s (强) strong w (弱) weak
Broad peak (br) sharp peak shoulder peak(sh) double peak (d)
7
6.3.2 红外光谱与分子结构的关系
多数有机化合物红外吸收波数范围：4000 ~ 650cm-1(中红外)
红外吸收频率通常分为四个区：
5
红外光谱的表示方法
❖ 横坐标：波长λ或波数σ/cm-1。吸收峰位置。 波数—每厘米中振动的次数表示。σ=1/λ=ν/c ❖ 纵坐标：吸光度A或透光率T。吸收峰强度。
6
同一谱图中，用如下符号表示吸收的相对强度
vs (很强) very strong m (中) medium v (可变) variable
3335-2500cm -1胖峰 ( O-H) 1700cm-1 ( C=O ) 1250cm-1 ( C-O ) 930cm-1 ( O-H )
O
有－C-OH
11
6.3.6 典型 IR 谱图
1. 烷 C-H 伸缩振动 2900cm-1，中到强 弯曲振动 1450cm-1，中
CH3(CH2)5CH3
伸缩 3000
弯曲
1400
12
2.烯
=C-H C=C =C-H
伸缩振动 伸缩振动 弯曲振动
3100~3010cm-1，弱到中 1675~1640cm-1，弱 1000~675cm-1，弱
CCH
伸缩
CC
伸缩
C弯C曲 H
CH2=CH-(CH2)5CH3
C C H 伸缩 3000
1600
CCH
弯曲
13
1-己烯
⑤对照标准谱图验证。
标准图谱“Sadtler Infrared Spectra” 10
6.3.5 解析IR谱图的原则
1. 解析IR谱图时，不必对每个吸收峰都进行指认。 2. 重点解析强度大、特征性强的峰，同时考虑相关峰原则。
相关峰——由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存、 相互佐证的吸收峰。
例如：若分子中存在羧基，则其IR谱图中应出现下列一 组相关峰：
传统化学 分析方法
费时、费力、费钱、 样品的消耗量大
鸦片中吗啡碱 结构的测定， 从1805年开始 研究，直至 1952年才完全 阐明，历时147 年
现代仪器 分析方法
省时、省力、省钱、 样品的消耗量少
VB12,收集数据2-4 h,解析单晶4 h左 右，不用一天就 可以知道他的准 确结构。1964年， Hodgkin为此获 诺贝尔化学奖
质谱
mass spectrum
MS
红外光谱
infrared spectroscopy
IR
紫外-可见光谱
ultraviolet and visible spectroscopy
UV
核磁共振谱
nuclear magnetic resonance spectroscopy
NMR
1
有机化合物的结构表征（即测定）——
2
常见有机波谱
3
在分子光谱中，根据电磁波的波长（λ）划分为几个不同的区域，如下图所示：
近红外：l = 0.78mm~2.5mm 中红外： 2.5mm~25mm 远红外： 25mm~500mm
~
=
1
l
(cm-1)
12820~4000 cm-1
4000~400 cm-1
4
400~20 cm-1
6.3.1 红外吸收光谱的产生--分子振动
分子的近似机械模型——弹簧连接小球。分子的振动可用 Hooke’s rule来描述：
1 k( 1 1 ) 2 m1 m2
当入射红外光的频率恰好等于振动跃迁（基态到 激发态）的频率时，则产生红外吸收光谱。
分子的振动类型有两大类： 伸缩振动（ν）：只改变键长，不改变键角；波数较高。 弯曲振动（δ）：只改变键角，不改变键长；波数较低。
(1)
16
苯乙酮
O C CH3
17
苯酚
18
苯环上五氢相连（单取代）：700、750 cm-1
邻二甲苯
CH3 CH3
19
四氢相连（邻二取代）：750 cm-1
间二甲苯
CH3 CH3
20
三氢相连（间二取代）：700、780cm-1
对二甲苯
CH3 CH3
21
二氢相连（对二取代）：830cm-1
15
4. 芳烃
特征振动频率:
H
C-H 伸缩振动 3100~3000cm-1，中到强
C=C 伸缩振动 (四个峰) 1600~1450cm-1，中到强
C-H 弯曲振动 880~680cm-1，中到强
R 770 和 700 (2个)
R
R
750
R
(1 ) C H 弯曲
R
780 和 700 (2 )
R
R
840
1380
wenku.baidu.com
1450
5
993 910
1. 3030cm-1 =C-H伸缩振动； 4. 1450,1380cm-1 C-H（-CH3、-
2. C-H 伸缩振动；
CH2）面内弯曲振动；
3. 1625cm-1 C＝C伸缩振动； 5. 910,993cm-1 =C-H面外弯曲振动
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3. 炔 特征振动频率: C C H 伸缩振动 3300cm-1，中到强 C C 伸缩振动 2250~2100cm-1，弱
1.氢键区（4000-2500cm-1） 3700-3200cm-1:νN-H、νO-H 高于3000 cm-1为不饱和νC-H，低于3000 cm-1为饱和 νC-H 2.三键区（2500-2000cm-1） 2500-2200 cm-1：νC≡N、νC≡C（中等强度，尖峰） 3.双键区（2000-1500cm-1） 干扰少，吸收强，重要！ C＝O约在1700 cm-1出峰 ! 4.单键区（1500-600cm-1） 4该00区0为～C1-3C0，0cCm-O-1，：C官-能N等团单区键，伸用缩于振官动能频团率鉴区定。； 1300～650cm-1：指纹区，用于鉴别两化合物是否相同。