第二章 红外光谱2

CH3
CHO
第六节 红外光谱技术的进展及其应用（自学）
红外显微镜(IR microscope) 漫 反 射 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 技 术 （ diffuse
2. If a C::O is present you want to determine if it is part of an acid, an ester, or an aldehyde or ketone. At this time you may not be able to distinguish aldehyde from ketone and you will not be asked to do so.
6. If the spectrum still cannot be assigned you may have an alkyl bromide.
ALKYL BROMIDE Look for the C-H stretch and a relatively simple spectrum with an absorption to the right of 667 cm-1.
根据吸收峰的位置、强度、形状分析各种官能 团及其相对关系，推出化合物的化学结构
不饱和度
U 2n 2 a b 2
其中n为分子中4价原子的数目，如C，Si； a为 分子中3价原子的数目，如P，N； b为分子中1价原子的数目，如H，F，Cl，Br，I。 氧和硫的存在对不饱和度没有影响。
U 0 分子中无双键或环状结构 U 1 分子中可能含一个双键或一个环 U 2 分子中可能含两个双键，或一个双键 环，或一个叁键 U 4 分子中可能含苯环 U 5 分子中可能含苯环 一个双键
When you analyze the spectra, it is easier if you follow a series of steps in examining each spectrum.
1. Look first for the carbonyl C::O band. Look for a strong band at 18201660 cm-1. This band is usually the most intense absorption band in a spectrum. It will have a medium width. If you see the carbonyl band, look for other bands associated with functional groups that contain the carbonyl by going to step 2. If no C::O band is present, check for alcohols and go to step 3.
ALKENE Look for weak absorption near 1650 cm-1 for a double bond. There will be a CH stretch band near 3000 cm-1.
AROMATIC Look for the benzene, C::C, double bonds which appear as medium to strong absorptions in the region 1650-1450 cm-1. The CH stretch band is much weaker than in alkenes.
1380cm-1：甲基弯曲振动 1461cm-1：亚甲基和甲基弯曲振动
例2: 试推断化合物C4H5N的结构
解答
不饱和度计算： U=（4×2+2-5+1）/2=3
由不饱和度分析，分子中可能存在一个双键和一个叁键。 由于分子中含N，可能分子中存在—CN基团。 从谱图的高频区可看到:2260cm-1，氰基的伸缩振动吸收； 1647cm-1 ，乙烯基的—C=C—伸缩振动吸收。 可推测分子结构为：
1410
吸收峰特征
两个峰，强度中
一个峰，强度中 一个峰，强度中
强度强，中
强度极弱 强度强
强度强 强度强 强度中，弱
强度弱
2-戊胺
~3400 cm-1 和～3340 cm-1 NH2反对称和对称伸缩振动； ~1590cm-1NH2剪式振动；~1185cm-1：C—N伸缩振动
二己胺
~3310cm-1：弱峰，N—H伸缩振动； ~1460cm-1：CH2剪式振动+CH3反对称变形振动； ~1110Cm-1：C—N伸缩振动； ~715cm-1：N—H非平面摇摆振动
硝基化合物
2.4.6 其他含杂原子有机化合物
金属有机化合物: 配位基的振动引起
三苯基砷的红外光谱图 3078cm-1：苯基C-H伸缩振动；1607cm-1: 苯基C=C伸缩振 动；1488，1432 cm-1苯环骨架振动；734，694 cm-1：单 取代苯的C-H弯曲振动
高分子化合物：重复单元
CH3 CH3 CH2 CH CH2 CH3
谱峰归属
3000-2800cm-1：饱和C—H的反对称和对称伸缩振 动 （ 甲 基 ： 2 9 6 0 和 2 8 7 2 cm-1， 亚 甲 基 ： 2 9 2 6 和 2853cm-1）。
1461cm-1：亚甲基和甲基弯曲振动（分别为1470和 1460cm-1）。
ALCOHOL Look for the broad OH band near 3600-3300 cm-1 and a C-O absorption band near 1300-1000 cm-1.
4. If no carbonyl bands and no O-H bands are in the spectrum, check for double bonds, C::C, from an aromatic or an alkene.
化合物类型的判断
有机物和无机物 饱和化合物与不饱和化合物 烯烃或芳烃
推断可能含有的功能团
先看特征频率区（3600-1350），再看指纹区 （1500-400）。
先看强峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相关峰佐证 先否定，后肯定
计算分子的不饱和度，根据不饱和度的结果推 断分子中可能存在的官能团。
聚异戊二烯的红外光谱图 1652 cm-1:C=C伸缩振动;1438 cm-1:甲基反对称变形振动 和亚甲基剪式振动重叠；1369 cm-1：甲基对称变形振动
2.5 红外图谱解析
红外光谱的分区 红外标准谱图及检索 萨特勒红外谱图集是较常用的
谱图集，数据库，网上资源 红外图谱的解析步骤 红外图谱的解析实例
ESTER Look for C-O absorption of medium intensity near 1300-1000 cm-1. There will be no O-H band.
ALDEHYDE Look for aldehyde type C-H absorption bands. These are two weak absorptions to the right of the C-H stretch near 2850 cm-1 and 2750 cm-1 and are caused by the C-H bond that is part of the CHO aldehyde functional group. Look for the carbonyl band around 1740-1720 cm-1.
KETONE The weak aldehyde CH absorption bands will be absent. Look for the carbonyl CO band around 1725-1705 cm-1.
3. If no carbonyl band appears in the spectrum, look for an alcohol O-H band.
1380cm-1：甲基弯曲振动(1380cm-1)。 775cm-1：亚甲基—CH2—的平面摇摆振动（770～ 785 cm-1）。
3000-2800cm-1：
饱和C—H的反对称和对称伸缩振动
（甲基：2960和2872cm-1， 亚甲基：2926和2853cm-1）。
775cm-1：亚甲基的平面摇摆振动
例1：某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下， 试推测该化合物的结构。
解答
从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能化合 物为对称结构。
从分子式可看出该化合物为烃类，不饱和度的计算： U=（6×2+2-14）/2=0
表明该化合物为饱和烃类。由于1380cm-1的吸收峰为一单 峰，表明无偕二甲基（异丙基）存在。775cm-1的峰表明亚甲 基基团是独立存在的（P48 表2-4）。因此结构式应为：
2.4.5 含氮化合物
胺、亚胺和胺盐
特征吸收
化合物
吸收峰位置(cm-1)
NH伸缩振动 NH弯曲振动
伯胺类
仲胺类 亚胺类 伯胺类
3500-3300
3500-3300 3400-3300 1650-1590
C-N振动
仲胺类 芳香胺 伯
1650-1550 1340-1250
仲 叔 脂肪胺
1350-1280 1360-1310 1220-1020
5. If none of the previous groups can be identified, you may have an alkane.
ALKANE The main absorption will be the C-H stretch near 3000 cm-1. The spectrum will be simple with another band near 1450 cm-1.
ACID Look for indications that an O-H is also present. It has a broad absorption near 3300-2500 cm-1. This actually will overlap the C-H stretch. There will also be a C-O single bond band near 1100-1300 cm-1. Look for the carbonyl band near 1725-1700 cm-1.
2.5.1 红外光谱的分区
4000-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。 2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振
动区 2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区 1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的
信息
2.5.3 红外图谱的解析步骤
试推测化合物C8H8O的分子结构。
解答
不饱和度的计算 U=（8×2+2-8）/2=5 不饱和度大于4，分子中可能由苯环存在，由于仅含8个碳，因此分子应 为含一个苯环一个双键。 1610，1580，1520，1430cm-1：苯环的骨架振动（1600、1585、1500及 1450cm-1）。证明苯环的存在。 825cm-1：对位取代苯（833-810cm-1）。 1690cm-1：醛基—C=O伸缩振动吸收（1735-1715cm-1，由于与苯环发生 共轭向低波数方向位移）。 2820和2730cm-1：醛基的C—H伸缩振动（2820和2720cm-1）。 1465和1395 cm-1：甲基的弯曲振动（1460和1380cm-1）。 由以上信息可知化合物的结构为：
CH2 CH CH2 CN
由990，935cm-1：表明为末端乙烯基。1418cm-1：亚甲基的弯曲振动（ 1470cm-1，受到两侧不饱和基团的影响，向低波数位移）和末端乙烯基弯 曲振动（1400cm-1）。验证推测正确。
归属
氰基的 伸缩振动
亚甲基的弯曲振动
乙烯基的—C=C— 伸缩振动
990，935cm-1： 末端乙烯基(单取代) P5ຫໍສະໝຸດ Baidu 表2-6