第十二章 红外吸收光谱法_7

第十二章红外吸收光谱法
思考题和习题
1．化合物的结构式如下，试写出各基团的特征峰、相关峰、并估计峰位。

烯烃:ν=C-H : 3100-3000cm-1,
νC=C:( ~1650cm-1) 因为连接苯环峰位置向低频移动.
芳香烃(苯环): ν=C-H:(3100-3000cm-1), 苯环νC=C(1650-1430cm-1,共轭作用向低频移动.)
羰基:ν=C-O: 1700cm-1.
含氮化合物: νNH(仲胺):3500-3300cm-1, δNH(仲胺):1650-1510cm-1,
νC-N(仲胺): 1360-1020cm-1.
2．某化合物分子式为C5H6O，其紫外光谱的最大吸收在227 nm（ε=104），其红外光谱有吸收带：3015，2905，1687和1620cm-1.试判断该化合物的结构。

3．如合用红外吸收光谱区别一下化合物？
νNH: 伯胺在3500cm-1和3400cm-1出现双峰,游离仲胺在3500~3300cm-1有一个峰,叔胺无此峰.
4．下列基团的C-H伸缩振动(νC-H)出现在什么区域？
(1) –CH3(2) =CH2(3) ≡CH (4) -CHO
νCH3:~2962cm-1(as), ~2872cm-1(s).
ν=CH2:~3100cm-1. ν≡CH:~ 3330cm-1.
νCHO:~2820cm-1(as), ~2720cm-1(s).
5．化合物(A)、(B)、(C)在红外区域有何吸收？
（A）HC≡C-CH2OH （B）缺少化合物的结构图
（C）缺少化合物的结构图
6．如何用红外光谱法区别下列化合物？分别化合物各基团的红外吸收波数。

1) -CH3中的νas C-H 在2962cm-1,δas CH在1450cm-1,δs CH在1380cm-1处有一个峰.
-CH(CH3)2的δs CH在1385cm-1和1375cm-1处出现两个峰,且峰强度相等.
-C (CH3)3的δs CH在1365cm-1和1395cm-1处出现两个峰,且前者峰强度约是后者的两倍.
2)苯甲胺:νNH(伯胺):在约3500和3400cm-1,出现双峰.
苯甲醇:νOH(醇羟基):在约3600~3200 cm-1,出现单峰,且峰稍宽.
苯乙酸:νOH: 在约3400~25 00 cm-1,出现峰,且峰宽而钝.
νCO: 在1700cm-1左右出现峰.
7．某化合物分子式为C10H10Ｏ，测得的红外光谱如图12-25.试通过光谱解析推断其分子结构式。

U=(2+2*10-10)/2=6
νC=C : 1600-1460cm-1, 芳香环的特征峰,说明化合物具有苯环
νCH3: 2985 cm-1, δCH3:1450 cm-1, 甲基
ν
≡C-H : 3220cm -1, νC ≡C : 2165 cm -1, 端基炔烃. γ=C-H : 771 cm -1, 704cm -1, 苯环上单取代. νC-O : 1092cm -1, 叔醇 根据推断则物质为:
8. 已知未知物的分子式为C7H9N ，测得其红外光谱如图12-26，试通过光谱解析推断其分子结构。

备选解析：
（1）计算不饱和度：U = (2+2×7+1−9)/2 = 4，结构式中可能含有一个苯环、或四个双键、或两个双键和一个三键，但由图显示，2400~2100
cm –1区间没有吸收峰，即结构中不含有─C ≡C ─及─C ≡N 键。

（2）由不饱和度提示可能含有苯环，特征区内的3030 cm –1峰，可能是苯环的ν═CH 峰，按附录中提供的取代苯基的一组相关峰数据可
查到：ν═CH 3030 cm –1 (w)，νC ═C 1622、1494、1471、1442 cm –1(w~m)，γ═CH 748 cm –1 (s)，其中2000~1667 cm –1 (v,w)的泛频峰的形状与邻-双取代苯环的泛频峰形状相符，γ═CH 的峰数与峰位均证实为邻-双取代苯基，故含双取代苯基结构。

（3）特征区的3520、3430 cm –1这一组相关峰，在νNH 3500~3300 cm –1伸缩振动区，按附录中提供的胺基的一组相关峰数据可查到：游
离伯胺双峰ν
as
NH 3520 cm –1
和
νs
NH 3430 cm –1，且峰强较强，1588 cm –1吸收峰位于伯胺δNH 1650~1570 cm –1范围内，由于该峰与取代苯基νC ═C
1622 cm –1合并，提示可能为芳胺，1303、1268 cm –1吸收峰位于芳胺的νC ─H 1380~1250 cm –1区间，故含游离芳胺。

（4）从分子式中扣除C 6H 4（邻-双取代苯基）和NH 2（游离胺基），还剩余一个─CH 3，由于苯基是邻-双取代，因此甲基应该在胺基
的邻位。

综上所述，其峰归属如下：
邻-双取代苯基：ν═CH 3030 cm –1 (w)，νC ═C 1622、1494、1471、1442 cm –1(w~m)，γ═CH 748 cm –1 (s)；游离胺基：ν
as NH 3520 cm –1
(s)，
νs
NH 3430 cm –1(s)，δ
NH 1588 cm –1(s)，νC ─H 1303、1268 cm –1(s)；甲基：νC ─H 2925，δs
1380 cm –1(s)
该分子式符合上述归属推断，不饱和度验证合理，其结构式可能为：
9．已知未知物的分子式为C 10H 12
O ，试从其红外光谱图推出其结构。

备选解析：（1）计算不饱和度U = (2+2×10−12)/2 = 5，结构式中可能含有一个苯环和一个双键、或含有2个三键和1个双键，但由图显示，2500~2100 cm–1区间没有吸收峰，即结构中不含有─C≡C─键。

（2）由不饱和度提示可能含有苯环，特征区内的3060、3030 cm–1峰，可能是苯环的ν═CH峰，按附录中提供的取代苯基的一组相关峰数据可查到：ν═CH 3060、3030 cm–1 (w)，νC═C1610、1570、1500 cm–1(w~m)，γ═CH 830 cm–1 (s)，其中γ═CH的峰数与峰位均证实为对-双取代苯基，故含双取代苯基结构。

（3）特征区内第一强峰1700 cm–1，以及2820、2720 cm–1这一组特征峰，从峰位及峰强判断应为典型的νC═O峰和νCH(O)峰，与不饱和度提示的双键相符合，故含有醛基结构。

（4）特征区内的2960 cm–1峰，从峰位及峰强判断应为典型的νas CH
3
峰（2962 cm–1 ± 10 cm–1）。

按照附录提供的烷烃类甲基的一组相
关峰数据可查到：νas CH
3 2960 cm–1 (vs)，δs CH
3
2870 cm–1 (vs)，δas CH
3
1460 cm–1 (s)，δs CH
3
1390 cm–1 (s)，δs CH
3
1365 cm–1 (s)，其中δs CH
3
分裂为δs CH
3
1390 cm–1 (s)和δs CH
3
1365 cm–1 (s)，且双峰的峰强基本相等，表面存在异丙基结构。

综上所述，各峰的归属如下：
对-双取代苯基：ν═CH 3060、3030 cm–1 (w)，νC═C1610、1570、1500 cm–1(w~m)，γ═CH 830 cm–1 (s)；醛基：νC═O 1700 cm–1(s)，νCH(O) 2820、
2720 cm–1(s)；异丙基：νas CH
3 2960 cm–1 (vs)，δs CH
3
2870 cm–1 (vs)，δas CH
3
1460 cm–1 (s)，δs CH
3
1390 cm–1 (s)，δs CH
3
1365 cm–1 (s)
该分子式符合上述推断，不饱和度验证合理，其结构式可能为：
10.已知未知物的分子式为C4H6O2，根据红外线吸收光谱图12-8推断其结构。

U=(2+2*4-6)/2=2
羧酸基团(-COOH): νOH(羧酸羟基):在约2750 cm-1,出现单峰,且峰宽而钝.
νCO: 在1700cm-1左右出现峰.
烯烃: νC=C: ~1640cm-1 ;γ=C-H: 970cm-1,反式结构(注顺式的最高为730cm-1)
δCH3(甲基):1450,1380cm-1,
通过以上可推断出结构式为。