東華大學(xué)波譜分析課件-第5章-紅外吸收光譜2

1、1,第5章 紅外吸收光譜,5.4 常見有機化合物的紅外光譜,2,5.4.1 飽和烴及其衍生物,(1) 直鏈烷烴,化學(xué)鍵: C—C,C—H.,官能團: CH3，CH2，CH.,3000cm-1,CH2 對稱伸縮2853cm-1±10CH3 對稱伸縮2872cm-1±10 CH2不對稱伸縮2926cm-1±10 CH3不對稱伸縮2962cm-1±

2、;10,CH伸縮振動2890cm-1±10 （弱）,(a) 伸縮振動,3,(b) 變形振動,4,(c) 譜圖實例,5,(2) 支鏈烷烴,化學(xué)鍵: C—C, C—H.,官能團: CH3，CH2，CH.,(a) 由于支鏈的引入，使CH3的對稱變形振動發(fā)生變化。,,,,,,,δs(CH3),C—C骨架振動,1:1,4:5,1:2,1155cm-1,1170cm-1,1195 cm-1,1250 cm-1,6,(b) C—C骨架振動

3、明顯,(c) CH2面外變形振動—（CH2）n—，證明長碳鏈的存在。,n=1 770~785 cm-1 （中） n=2 740 ~ 750 cm-1 （中） n=3 730 ~740 cm-1 （中） n?? 722 cm-1 （中強 ）,(d) CH2和CH3的相對含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰的相對強度估算.,7,(e) 譜圖實例,8,(3) 環(huán)烷烴,化學(xué)鍵: C—C,

4、 C—H.,官能團: CH2.,環(huán)烷烴中CH2的伸縮振動由于受到環(huán)張力的影響，伸縮振動頻率增大.,9,(4) 醇,化學(xué)鍵: C—C, C—H, C—O, O—H.,官能團: CH3，CH2，CH, OH.,(a) O-H 伸縮振動 (>3600 cm-1),(b) 碳氧伸縮振動 (1100 cm-1),10,(c) 氫鍵O-H伸縮振動的影響,分子間氫鍵：,雙分子締合（二聚體）3550-3450 cm-1,多分子締合（多聚體）34

5、00-3200 cm-1,11,分子內(nèi)氫鍵：,多元醇（如1，2-二醇 ） 3600-3500 cm-1,螯合鍵（和C=O，NO2等）3200-3500 cm-1,(e) 水O-H伸縮振動吸收峰：,水（溶液中）3710 cm-1水（固體中）3300cm-1結(jié)晶水 3600-3450 cm-1,分子間氫鍵隨濃度而變，而分子內(nèi)氫鍵不隨濃度而變。,12,乙醇在四氯化碳中不同濃度的IR圖,13,(f) 譜圖實例,14,(5) 醚,化學(xué)

6、鍵: C—C, C—H, C-O-C.,官能團: CH3，CH2，CH.,ν as 1150-1070cm-1 ν s 900～1000 cm-1,芳族和乙烯基的=C-O-C,ν as 1275-1200cm-1 （1250cm-1 ）,ν s 1075-1020cm-1,,脂族 R-OCH3 ν s (CH3) 2830-2815cm-1,芳族 Ar-OCH3

7、 ν s (CH3) ~2850cm-1,脂族和環(huán)的C-O-C,,15,譜圖實例:,16,譜圖實例:,17,(6) 胺,化學(xué)鍵: C—C, C—H, C—N, N—H.,官能團: CH3，CH2，CH, NH, NH2.,(a) N-H 伸縮振動,游離伯胺,ν as(N-H),ν s (N-H),3400cm-1，,3500cm-1，,3300cm-1,3400cm-1,,,游離仲胺,3350-33

8、10cm-13450cm-1,形成氫鍵波數(shù)低移100cm-1,以此區(qū)域單峰和雙峰來區(qū)別伯胺和仲胺,ν (N-H),18,(b) N-H 變形振動,NH2,,N-H 面內(nèi)彎曲振動,N-H 面外彎曲振動,1640~1560 cm-1,900~650 cm-1（寬）,1460 cm-1,-NH-,1580-1490 cm-1（難以檢出）,C=N-H : ν (N-H) 3400-3300 cm-1 ν( C=N） 1690-1640

9、 cm-1,19,(c) C-N 伸縮振動,1230-1030 cm-1 （1100 cm-1 ）,C芳-N 1230-1030 cm-1 （1280 cm-1 ）C脂-N 1280-1180 cm-1,20,(d) 譜圖實例,21,22,23,(7) 鹵代烴和其它化合物,ν （C-F）1000-1100 cm-1,ν （C-Cl）630-700cm-1,ν （C-Br）500-600 cm-1,ν （C-I）500 cm-1,聚氯

10、乙烯： ν （C-Cl） 600-800cm-1 （強寬峰）,ν (Ar-CF3）,1360-1050 cm-1 （通常在這個范圍內(nèi)有二個強譜帶）,1360-1300 cm-1 （通常在稍低頻率處伴有強譜帶 ）,1330-1300 cm-1,同碳有多個鹵素時波數(shù)增加：,ν (C-F2）,ν (C-F3）,24,ν （B-H）2640-2350 cm-1 ν （B-O）1350-1310 cm-1 δ as(C

11、H3)（B-CH3）1435 cm-1 δs(CH3)（B-CH3）1322 cm-1,ν （Si-H）2360-2100 cm-1 ν （Si-O）1100-1000 cm-1δ (CH3)（Si-CH3）1255 cm-1,ν （P-H）2450-2280 cm-1 ν （P=O）1300-1100 cm-1ν （P-O-C脂）1050 cm-1 ν

12、（P-O-C芳）950-875 cm-1,ν （S-H）2600-2550 cm-1 ν （S-O）900-700 cm-1δ (CH3)（S-CH3）1325 cm-1 ν （S=O）1200-1040 cm-1,25,3.4.2 烯烴和炔烴,化學(xué)鍵: C—C, C—H, =C—H, ≡ C—H, C=C, C≡C.,官能團: CH3，CH2，CH, C=C, C≡C.,1) 不飽和C-H 伸縮

13、振動 (> 3000 cm-1),3080 cm-1,3030 cm-1,3080 cm-1,3030 cm-1,3300 cm-1,,ν （C-H）,,,3080-3030 cm-1,2900-2800 cm-1,,3000 cm-1,26,2) C=C 伸縮振動(1680-1630 cm-1 ),,ν （C=C）,反式烯,三取代烯,四取代烯,順式烯,乙烯基烯,亞乙烯基烯,1680-1665 cm-1,1660-1630cm-1

14、,1660cm-1,分界線,弱，尖,中強，尖,27,(a) 分界線1660cm-1順強，反弱四取代（不與O，N等相連）無ν （C=C）峰端烯強度強 共軛使ν （C=C）下降20-30 cm-1,2140-2100cm-1 （弱） 2260-2190 cm-1 （弱）,共軛雙鍵 ν （C=C）,雙烯 1650 cm-1和1600 cm-1 三烯 1650 cm-1和1600 cm

15、-1（有時只有一個譜帶） 多烯 1650-1580 cm-1 （寬譜帶）,28,3) 不飽和C-H 變形振動 (1000-700 cm-1 ),面內(nèi)變形 ?（=C-H）1400-1420 cm-1 （弱）面外變形 ?（=C-H） 1000-700 cm-1 （有價值）,?（=C-H）,?（=C-H）,970 cm-1（強）,790-840 cm-1 （820 cm-1）,610-700 cm-1（強） ??2：

16、1375-1225 cm-1（弱）,800-650 cm-1（?690 cm-1）,990 cm-1910 cm-1 （強）??2：1850-1780 cm-1,890 cm-1（強）??2：1800-1780 cm-1,,,29,4) 譜圖實例,30,31,32,5.4.3 芳烴,化學(xué)鍵: C=C, Ar-H.,官能團: Ar.,1) Ar-H 伸縮振動 (> 3000 cm-1),ν （Ar-H） 3030-3070

17、cm-1,(a) 強度弱或中等，譜峰相當(dāng)尖銳;(b) 分辨率高的儀器（FTIR）可分辨出1－5個峰。,2) 芳環(huán)骨架C=C 伸縮振動,1600 cm-1 1500 cm-1,ν Ar（C=C）,,雙峰，強度：通常1500>1600,33,當(dāng)苯環(huán)與C=O，C?N，C=C，NO2或Cl，S，P等共軛時：,1600 cm-1,1500 cm-1,裂分,,,1600 cm-1,1580 cm-1,1500 cm-1,1450 cm

18、-1,共軛使1500 cm-1峰減弱,與CH2和CH3變形振動重疊,,強度增加（特別是1580 cm-1）,ν Ar（C=C）通常出現(xiàn)4個譜峰.,X=Y 1600 cm-1 ，1580 cm-1 不出現(xiàn)X與Y相似 1600 cm-1 很弱 X?Y 1600 cm-1 ，1580 cm-1 很強 X, Y 極性相近 1500 cm-1

19、 消失,34,3) Ar-H 變形振動(900-650 cm-1 ),表征苯環(huán)取代基位置和數(shù)目,(1) 面外變形 ?(Ar-H）,5個氫相鄰 770-730 cm-14個氫相鄰 770-735 cm-13個氫相鄰 810-750 cm-12個氫相鄰 860-800 cm-1孤立氫 900-860 cm-1,(2) 環(huán)變形δ環(huán),690-700cm-1,單取代苯1

20、，3-取代苯1，3，5-取代苯1，2，3-取代苯,,,35,36,37,38,39,40,5.4.4 羰基化合物,羰基化合物的最大特征存在羰基伸縮振動:ν（C=O）1580～1928 cm-1（常見1650～1850 cm-1）,酰胺酮醛酯酸酸酐酰鹵,41,1) 酮類,化學(xué)鍵: C=O, C-H, .,官能團: CH3，CH2，CH, C=O.,酮羰基 : ν （C＝

21、O）出現(xiàn)在1710～1715 cm-1,脂肪酮:ν （C—C）（ ）出現(xiàn)在～1100 cm-1,芳香酮:ν （C—C）（ ）出現(xiàn)在～1260 cm-1,如果羰基和烯鍵C=C或芳環(huán)共軛:,ν（C＝O）將移向低頻位移出現(xiàn)在1660～1680 cm-1.,(1) 酮羰基伸縮振動,(2) 碳碳伸縮振動,42,(3) 譜圖實例,43,44,2) 醛類,化學(xué)鍵: C=O, C-H,

22、 O=C-H .,官能團: CH3，CH2，CH, CHO.,醛羰基 : ν （C＝O）出現(xiàn)在～1725 cm-1,(1) 酮羰基伸縮振動,(2) 醛基C-H伸縮振動,～ 2820cm-1～ 2720cm-1,ν （=C-H）,,ν C-H和δC-H倍頻Fermi共振偶合峰,醛基存在的特征吸收峰.,45,(3) 譜圖實例,46,3) 羧酸,化學(xué)鍵: C=O, C-H, C-O, O-H .,官能團: CH3，CH2，CH, C

23、OOH.,游離時:ν （C＝O）出現(xiàn)在～1760 cm-1,(1) 羧酸羰基伸縮振動,雙分子締合時: ν （C＝O）出現(xiàn)在～1710 cm-1,(2) 羧羥基O-H伸縮振動,ν （O-H )= 3300-2500cm-1,寬分布的譜峰，特征性強.,二聚體的δ（O-H）在~920 cm-1產(chǎn)生寬中等強度的吸收峰.,(3) 羧羥基O-H變形振動,47,(4) 羧酸譜圖實例,δ（O—H）:~1420 cm-1,ν （C-O）:～1250 cm

24、-1,二聚體δOH和ν（C-O）偶合產(chǎn)生的。,48,ν AS(CO2)=1616-1540cm-1,ν S(CO2)=1450-1400cm-1,,(5) 羧酸鹽譜圖實例,,49,4) 酯類,化學(xué)鍵: C=O, C-H, C-O-C.,官能團: CH3，CH2，CH, COOR.,ν （C＝O）出現(xiàn)在～1735 cm-1,(1) 羰基伸縮振動,(2) 酯C-O-C伸縮振動,ν （C-O-C )出現(xiàn)在1300-1030 cm-1,二

25、個譜帶，為C—O—C基團的不對稱和對稱伸縮振動 .,不對稱伸縮振動通常比ν（C＝O）還強且寬，稱為“酯吸收帶”.,50,ν as（C-O-C ),ν （C＝O）,不對稱伸縮振動并與酯的類型相對應(yīng):,51,(3) 譜圖實例,52,5) 酰胺,化學(xué)鍵: C=O, C-H, N-H, C-N.,官能團: CH3，CH2，CH, C=O, NH2.,(1) N-H 伸縮振動,(a)伯酰胺,游離伯酰胺:ν（N-H）在~3500 cm-1和~340

26、0 cm-1出現(xiàn)雙峰;,締合的伯酰胺:ν（N-H）在3350~3100 cm-1產(chǎn)生幾個峰.,(b) 仲酰胺,游離仲酰胺:ν（N-H）在~3450 cm-1出現(xiàn)單峰;,締合的仲酰胺:ν（N-H）在~3300 cm-1出現(xiàn)吸收峰.,53,(2) 羰基伸縮振動,(a)伯酰胺,游離伯酰胺: ν（C＝O）出現(xiàn)在~1690 cm-1,締合伯酰胺: ν（C＝O）出現(xiàn)在~1650 cm-1,(b) 仲酰胺,游離仲酰胺: ν（C＝O）出現(xiàn)在~1680

27、 cm-1,締合仲酰胺: ν（C＝O）出現(xiàn)在~1665 cm-1,(3) N—H變形振動,仲酰胺N—H面內(nèi)變形振動δ（N—H）出現(xiàn)在1530~1550 cm-1,伯酰胺N—H面內(nèi)變形振動δ（N—H）伯酰胺出現(xiàn)在~1620 cm-1,N—H的面外變形振動在~700 cm-1產(chǎn)生強而寬的譜帶,54,(4) 酰胺的譜帶,55,(5) 譜圖實例,56,57,6) 酰鹵和酸酐,酰氯: ν（C＝O）吸收帶出現(xiàn)在1820~1795 cm-1，常常出

28、現(xiàn)雙峰.,酸酐 : ν（C＝O）吸收帶在1885~1725 cm-1出現(xiàn)雙峰.,酸酐 : ν（C-O-C )出現(xiàn)在1250-1000cm-1 .,58,59,5.4.5 腈基（C≡N）和累積雙鍵（X=Y=Z）化合物,ν X=Y=Z的不對稱伸縮振動吸收帶出現(xiàn)在2275～1900 cm-1 .,脂肪腈基化合物 ν C≡N伸縮振動吸收帶出現(xiàn)在2260-2240cm-1,芳香腈基化合物 ν C≡N伸縮振動吸收帶出現(xiàn)在2230-2220cm-1,