第三章 红外吸收光谱-4

分子式为C8H8
不饱和度为5
C=C-H伸 缩振动
C=C伸缩 振动
端烯烃
单取代苯 衍生物
其可能结构为:
CH
CH2
分子式为C4H10O
③
② ④
①
计算出其不饱和度为0 ① 3350 cm-1缔合羟基的伸缩振动； ② 饱和碳原子的C-H伸缩振动； ③ 1380 cm-1双峰为叔氢的弯曲振动； ④ 一级醇的C-O伸缩振动
29
-Csp3-H面 内弯曲分子 中有叔丁基 <3000 cm-1 -Csp3-H
-O-H 伸缩振动
分子中 含有-OH
-C-O 伸缩振动
该化合物应为含有叔丁基结构的脂肪醇。
30
例2 已知化合物分子式是C9H7NO，其红外光谱如图所示，推 测其结构式。
H 3030
NH 3270
C C 2100
2.官能团的确定( >1500 cm-1)
2）根据未知物的红外光谱，找出主要的强吸收峰，按 照由简单到复杂的顺序，分五个区来分析： 4000~2500cm-1: X-H（X=C.N.O.S）的伸缩振动区 2500~2000cm-1: 三键和累积双键（-C≡C-,-C ≡ N, -C=C=C-,-N=C=O,-N=C=S等）的伸缩振动区 2000~1500cm-1: 双键的伸缩振动区，如 C=C,C=O, N=C，N=O,苯环骨架等 1500~1300cm-1: 主要提供C-H弯曲振动的信息 1300~400cm-1: 单键的伸缩振动、分子骨架振动、双 键上C-H面外弯曲振动信息
2．未知物的结构测定 (1). 先观察是否存在C=O(1820~1660cm-1, s) (2). 如果有C=O, 确定下列状况. 羧酸 是否存在O-H(3400~2400cm-1, 宽峰, 往往与C-H重叠) 酰胺 是否存在N-H(3400cm-1附近有中等强度吸收; 有时是同
等强度的两个吸收峰
分子式为C3H6O
1.由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1。 2.以3084、3014、1647、993、919cm-1等处的 吸收峰，可判断出该化合物具有端取代乙烯。 3.因分子式含氧，在3338cm-1处又有吸收强、峰
形圆而钝的谱带。因此该未知化合物必为－－醇 综合上述信息，未知物结构为：
酯 是否存在C-O(1300~1000cm-1有强吸收)
酸酐 1810和1760cm-1附近有两个强的C=O吸收 醛 酮 是否存在O=C-H(2850和2750附近有两个弱的吸收) 没有前面所提的吸收峰
(3). 如果没有C=O, 确定下列状况. 醇、酚 是否存在O-H(3400~3300cm-1, 宽峰; 1300~1000附近 的C-O吸收) 胺 是否存在N-H(3400cm-1附近有中等强度吸收; 有时
峰归属如下：
NH 3270 cm 1 C O 1638 cm 1 NH 1533 cm 1 1 CH 3300 cm C N 1323 cm 1 C C 2100 cm1
H 3030 cm
1 CH 1268 cm 1
含 酰 胺 结 构 C 0 NH
3.7
红外光谱解析及应用
一、红外谱图解析的基本步骤
二、红外谱解析要点及注意事项 三、红外光谱解析实例
一、红外谱图解析的基本步骤：
1.计算不饱和度
2.官能团的确定( >1500 cm-1)
3.指纹区确定细节（1500～600 cm-1）
4.配合其他分析方法综合解析
5.综合以上分析提出化合物的可能结构
图上可见芳香化合物的一系列特征吸收 3060 ，3040 和3020 cm 1有吸收 为芳环 H 1600 ， 1584 和 1493 cm 1三处吸收 为芳环 C C
1 756 和 702 cm （双峰） 为芳环 H （单取代形式）
360Fra Baidu bibliotek ~ 3200 cm 1 无 OH 吸收， 否定结构 2 且结构2没有芳环特征吸收
波谱解析
不饱和度为5，可能含有苯环； 3030cm-1为Ar-H伸缩振动；1600， 1585cm-1为C=C伸缩振动；740，690cm-1 提示该化合物可能为单取代苯衍生物； 1690为羰基吸收(但不是醛)； O 分子结构可能为
C CH3
解：特征区最强峰 1687cm-1为C＝O的伸 缩振动，因分子式中只含一个氧原子。不可 能 是 酸 或 酯 ， 只 能 是 醛 或 酮 。 1600cm-1 、 1580cm-1、1450cm-1三个峰是苯环的骨架振动； 3000cm-1附近的数个弱峰是苯环及CH3的C-H 伸缩振动；指纹区760cm-1、692cm-1两个吸收 峰结合 2000 － 1667cm-1 的一组泛频蜂说明为 单取代苯。l363 cm－1和1430 cm－1的吸收峰 为甲基的C－H弯曲振动。
推测化合物结构为：
CH3 CH3 CH CH2 OH
• 一、指出下列红外光谱图中的官能团。 注意：仅仅根据红外光谱只能获得分子中可能存在 的官能团的特征吸收而无法最终确定分子结构。
-C≡C-H
-C≡C-H <3000 cm-1 -Csp3-H -Csp3-H面 内弯曲
-C≡C-H
该化合物应为长碳链的脂肪端炔。
CH 3300
H 763 ，694 （双峰）
C O 1638 （芳环）1597 ，1495 ，1445 C C

解：
2 29 1 7 U 7 可能含有苯环 2
1638 cm 1强吸收 为 C O
3270 cm 1有吸收 NH
3500 ~ 3200 cm 1 无 NH 吸收 2240 ~ 2220 cm 1 无 C N 吸收 ~ 1375 cm
1
无 CH 3 吸收
为样品中水的吸收）
（3）吸收峰往往不可能全部解析，特别是指纹 区 （4）掌握主要基团的特征吸收：掌握特征吸收 频率的四个波段。特殊：3000cm-1是个界，不饱和
CH﹥3000，饱和CH﹤ 3000；孤立叁键、双键
；羰基；苯环C=C1650~1450 2~4个中强吸收峰。 利用指纹区判断单、双、三取代等
1 1533 cm 吸收 NH 1 3300 cm （强） 含 CH 1 1323 cm 1 C N 2100 cm （强） 含 C C
1 1268 cm 1 CH 3030 cm 为 H
1 1597 ， 1495 和 1445 cm （三峰） 为 C （芳环） C 1 763 和 694 cm （双峰） 为 H （单取代）
6.与标准谱图对照
谱图解析步骤
计算不饱和度 基团区
1700 cm-1 附近
无
芳香烃 ？
羰基的吸收带
（强，中等宽度）
有
根据基团区其它吸收峰， 推测 是否为下列化合物？ 酸、酯、醛、酰胺、酮 芳香烃 ？
根据基团区其它吸收峰， 推测 是否为下列化合物？ 醇、酚、醚、胺等
指纹区 有的放矢地检查 与基团有关的吸收带
解析完后，进行验证，不饱和度与计 算值是否相符，性质与文献值是否一致， 与标准图谱进行验证 谱图对照应注意：所用的仪器在分辨 率和精确度一致；测定的条件一致；杂质 引进的吸收带应仅可能避免。
三、红外光谱解析实例C8H16
例一：未知物分子式为C8H16，其红外图谱如 下图所示，试推其结构。
解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1， 即该化合物具有一个烯基或一个环。 3079cm-1处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连 的氢，因此该化合物肯定为烯，在1642cm-1处还 有C=C伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存 在。
910、993cm-1处的C-H弯曲振动吸收说明该化合 物有端乙烯基，1823cm-1的吸收是910吸收的倍频。 从2928、1462cm-1的较强吸收及2951、1379cm 1的较弱吸收知未知物CH 多，CH 少。 2 3 综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯， 即1-辛稀。
某化合物IR谱图如下，请判断该化合物的正确结构。
含 — C CH
1 C （芳环骨架） 1597 ， 1495 和 1445 cm C 1 H 763 ，694 cm （双峰）
含单取代苯
结构式应为
例3
解:
此题五个化合物有四个含有苯环， 其中三个还分别具有 C N ， NH 和C O； 只有化合物2无苯环，但具有 OH
CH2=CH-CH2-OH。
类化合物。再结合1028cm-1的吸收，知其为伯醇。
例三：未知物分子式为C12H24O2，其红外图如 下图所示，试推其结构。
1.Ω＝1 2.1703cm-1处的强吸收知该化合物含羰基，与一个不饱和 度相符。
3.2920、2851cm-1处的吸收很强而2956、2866cm-1处的吸 收很弱，这说明CH2的数目远多于CH3的数目，723cm-1的 显著吸收所证实，说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。 4.2956、2851cm-1的吸收是叠加在另一个宽峰之上的，从 其底部加宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰 来自－OH,很强的波数位移说明有很强的氢键缔合作用。结 合1703cm-1的羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。940、 1305、1412cm-1等处的吸收进一步说明羧酸官能团的存在。
综上所述，未知物结构为：CH3－（CH2）10－COOH
例四：未知物分子式为C6H8N2，其红外图如下 图所示，试推其结构。
芳香胺：分子式为C6H6N2
1. Ω＝4
2. 可能有苯环，此推测由3031、1593、1502 的吸收峰所证实，由750cm-1的吸收知该化合 物含邻位取代苯环。 3. 3285、3193 cm-1的吸收是很特征的伯胺吸 收。（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）
二、红外谱解析要点及注意事项
1.红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形） 2.同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的 先特征（峰），后指纹（峰）； 先最强（峰），后次强（峰）； 先否定（法），后肯定（法）； 先粗查．后细找； 抓住一组相关峰。
解析图谱时的几点经验： （1）查找基团时，先否定，以逐步缩小范围 （2） 在解析特征吸收峰时，要注意其它基团吸 收峰的干扰（ 3350和1640cm-1处出现的吸收峰可能
是同等强度的两个吸收
醚 是否存在C-O(1300~1000cm-1有强吸收, 并确认 3400~3300cm-1附近是否有O-H吸收峰) (4). 观察是否有C=C或芳环 C=C: 1650cm-1附近有弱的吸收
芳环:
1600~1450cm-1范围内有几个中等或强吸收
结合3100~3000cm-1的C-H伸缩振动, 确定C=C或芳环.
(5). 观察是否有C≡C或C≡N
腈 是否存在C≡N(2250cm-1附近有弱峰)
炔 是否存在C≡C(2150cm-1附近有尖的弱峰; 并在
3300cm-1注意观察≡C-H吸收峰
(6). 观察是否有NO2
在1600~1530cm-1和1390~1300cm-1的出现两个 N=O强吸收
(7). 碳氢化合物 没有出现前面的任何吸收峰. 主要吸收峰是3000cm-1附近的C-H伸缩振动, 谱图 简单, 并在1460和1375cm-1出现中等到弱的吸收
3387、3366 cm-1 ：NH2的伸缩振动； 1624 cm-1 ： NH2弯曲振动； 1274 cm-1 ：C-N伸缩振动；
综合上述信息及分子式，可知该化合物为： 邻苯二胺
图谱解析实例
例1 某化合物，测得分子式为C8H8O，其红外
光谱如下图所示，试推测其结构式。
C8H8O红外光谱图
CH3 1 CH3(CH2)3OH 2 CH3 C CH3 OH 3 CH2=CH CH2CH2OH
T%
3360
2970
1476
1235
1395,1363
2000 1800 1600
4000 3600
2800
(cm-1)
1400
1200
1000
910
800 600
400
答案：2
未知物分子式为C3H6O，其红外图如下图所 示，试推其结构。