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文檔簡介
紅外波譜分子被激發后,分子中各個原子或基團(化學鍵)都會產生特征的振動,從而在特點的位置會出現吸收。相同類型的化學鍵的振動都是非常接近的,總是在某一范圍內出現。常見官能團的紅外吸收頻率鍵型化合物類型吸收峰位置/cm-1吸收強度C-H烷烴2960~2850強二C-H烯烴及芳烴3100~3010中等三C-H炔烴3300強—C—C—烷烴1200~700弱-C=C-烯烴1680~1620不定C三C炔烴2200~2100不定C二O醛1740~1720強酮1725~1705強酸及酯1770~1710強酰胺1690~1650強-OH醇及酚3650~3610不定,尖銳氫鍵結合的醇及酚3400~3200強,寬-NH2月安3500~3300中等,雙峰C-X氯化物750~700中等溴化物700~500中等整個紅外譜圖可以分為兩個區,4000~1350區是由伸縮振動所產生的吸收帶,光譜比較簡單但具有強烈的特征性,1350~650處指紋區。通常,4000?2500處高波數端,有與折合質量小的氫原子相結合的官能團O-H,N-H,C-H,S-H--完整版學習資料分享 鍵的伸縮振動吸收帶,在2500-1900波數范圍內常常出現力常數大的三件、累積雙鍵如:-C三C-,-C三N,-C=C=C-,-C=C=O,-N=C二O等的伸縮振動吸收帶。在1900以下的波數端有-C=C-,-C=O,-C=N-,-C=O等的伸縮振動以及芳環的骨架振動。1350~650指紋區處,有C-O,C-X的伸縮振動以及C-C的骨架振動,還有力常數較小的彎曲振動產生的吸收峰,因此光譜非常復雜。該區域各峰的吸收位置受整體分子結構的影響較大,分子結構稍有不同,吸收也會有細微的差別,所以指紋區對于用已知物來鑒別未知物十分重要。有機化學有機化合物紅外吸收光譜。伸縮振動,6面內彎曲振動,丫面外彎曲振動一、烷烴飽和烷烴IR光譜主要由C-H鍵的骨架振動所引起,而其中以C-H鍵的伸縮振動最為有用。在確定分子結構時,也常借助于C-H鍵的變形振動和C-C鍵骨架振動吸收。烷烴有下列四種振動吸收。1、0cH在2975—2845cm-1范圍,包括甲基、亞甲基和次甲基的對稱與不對稱伸縮振動2、6cH在1460cm-i和1380cm-1處有特征吸收,前者歸因于甲基及亞甲基C-H的。as,后者歸因于甲基C-H的。s。1380cm-1峰對結構敏感,對于識別甲基很有用。共存基團的電負性對1380cm-1峰位置有影響,相鄰基團電負性愈強,愈移向高波數區,例如,在CH3F中此峰移至1475cm-1。異丙基1380cm-1裂分為兩個強度幾乎相等的兩個峰1385cm-1、1375cm-1叔丁基1380cm-1裂分1395cm-1、1370cm-1兩個峰,后者強度差不多是前者的兩倍,在1250cm-1、1200cm-1附近出現兩個中等強度的骨架振動。3、oC-C在1250—800cm-1范圍內,因特征性不強,用處不大。4、Yc-h分子中具有一(CH2)n一鏈節,n大于或等于4時,在722cm-1有一個弱吸收峰,隨著CH2個數的減少,吸收峰向高波數方向位移,由此可推斷分子鏈的長短。二、烯烴烯烴中的特征峰由C=C-H鍵的伸縮振動以及C=C-H鍵的變形振動所引起。烯烴分子主要有三種特征吸收。1、。C9H烯烴雙鍵上的C-H鍵伸縮振動波數在3000cm-1以上,末端雙鍵氫%=CH2 在3075—3090cm-1有強峰最易識別。2、oC=C吸收峰的位置在1670—1620cm-1。隨著取代基的不同,。C=C吸收峰的位置有所不同,強度也發生變化。3、6c=c-h烯烴雙鍵上的C-H鍵面內彎曲振動在1500—1000cm-1,對結構不敏感,用途較少;而面外搖擺振動吸收最有用,在1000—700cm-1范圍內,該振動對結構敏感,其吸收峰特征性明顯,強度也較大,易于識別,可借以判斷雙鍵取代情況和構型。RHC=CH2995~985cm-1(=CH,S)915~905cm-1(=CH2,S)--完整版學習資料分享 RiR2C=CH2895~885cm-1(S)(順)-RiCH=CHR2~690cm-i(反)-RiCH=CHR2980~965cm-1(S)R1R2C=CHR3 840~790cm-1(m)三、炔烴在IR光譜中,炔烴基團很容易識別,它主要有三種特征吸收。1、0cmCH該振動吸收非常特征,吸收峰位置在3300—3310cm-i,中等強度。。N-H值與0cH值相同,但前者為寬峰、后者為尖峰,易于識別。2、。cmc一般 C三C鍵的伸縮振動吸收都較弱。一元取代炔烴RC三CHoC三C出現在2140—2100cm-i,二元取代炔烴在2260—2190cm-i,當兩個取代基的性質相差太大時,炔化物極性增強,吸收峰的強度增大。當 處于分子的對稱中心時,。為紅外非活性。3>oc=C_H炔烴變形振動發生在680—610cm-1。四、芳烴芳烴的紅外吸收主要為苯環上的C-H鍵及環骨架中的C=C鍵振動所引起。芳族化合物主要有三種特征吸收。1、°Ar-H芳環上C-H吸收頻率在3100~3000cm-1附近,有較弱的三個峰,特征性不強,與烯烴的。C=C-H頻率相近,但烯烴的吸收峰只有一個。2、oC=C芳環的骨架伸縮振動正常情況下有四條譜帶,約為1600,1585,1500,1450cm-1,這是鑒定有無苯環的重要標志之一。3、6Ar-H芳烴的C-H變形振動吸收出現在兩處。1275—960cm-1為6“由由于吸收較弱,易受干擾,用處較小。另一處是900—650cm-1的6Ar-H吸收較強,是識別苯環上取代基位置和數目的極重要的特征峰。取代基越多,6Ar-H頻率越高,見表3-10。若在1600—2000cm-1之間有鋸齒壯倍頻吸收(C-H面外和C=C面內彎曲振動的倍頻或組頻吸收),是進一步確定取代苯的重要旁證。苯670cm-1(S) 單取代苯770~730cm-1(VS),710~690cm-1(S)二取代苯770~735cm-1(VS)二取代苯810~750cm-1(VS),725~680cm-1(m~S)二取代苯860~800cm-1(VS)五、鹵化物隨著鹵素原子的增加,。C-X降低。如C-F(1100?1000cm-1);C-CK750?700cm-1);--完整版學習資料分享 C-Br(600~500cm-1);C-I(500~200cm-1)。此外,C-X吸收峰的頻率容易受到鄰近基團的影響,吸收峰位置變化較大,尤其是含氟、含氯的化合物變化更大,而且用溶液法或液膜法測定時,常出現不同構象引起的幾個伸縮吸收帶。因此IR光譜對含鹵素有機化合物的鑒定受到一定限制。六、醇和酚醇和酚類化合物有相同的羥基,其特征吸收是O-H和C-O鍵的振動頻率。1、。O-H一般在3670~3200cm-1區域。游離羥基吸收出現在3640~3610cm-i,峰形尖銳,無干擾,極易識別(溶劑中微量游離水吸收位于3710cm-i)。OH是個強極性基團,因此羥基化合物的締合現象非常顯著,羥基形成氫鍵的締合峰一般出現在3550~3200cm-1。1,2-環戊二醇順式異構體P470.005mol/L(CCl4)3633cm-1(游離),3572cm-1(分子內氫鍵)。0.04mol/L(CC14)3633cm-1(游離),3572cm-1(分子內氫鍵)~3500cm-1(分子間氫鍵)。2、。C-O和§O-HC-O鍵伸縮振動和O-H面內彎曲振動在1410—1100cm-1處有強吸收,當無其它基團干擾時,可利用。C-O的頻率來了解羥基的碳鏈取代情況(伯醇在1050cm-1,仲醇在1125cm-1,叔醇在1200cm-1,酚在1250cm-1)。七、醚和其它化合物醚的特征吸收帶是C-O-C不對稱伸縮振動,出現在1150~1060cm-1處,強度大,C-C骨架振動吸收也出現在此區域,但強度弱,易于識別。醇、酸、酯、內酯的。吸收在此區域,故很難歸屬。C-O八、醛和酮醛和酮的共同特點是分子結構中都含有(C=O),oC=O在1750?1680cm-1范圍內,吸收強度很大,這是鑒別羰基的最明顯的依據。臨近基團的性質不同,吸收峰的位置也有所不同。羰基化合物存在下列共振結構:-O—C甘O-O—C甘IIX-C-Y ——>C=O鍵有著雙鍵性強的A結構和單鍵性強的B結構兩種結構。共軛效應將使。C=O吸收峰向低波數一端移動,吸電子的誘導效應使。C=O的吸收峰向高波數方向移動。a,B不飽和的羰基化合物,由于不飽和鍵與C=O的共軛,因此C=O鍵的吸收峰向低波數移動RCH=CHCOR' RCHClCOR'?!赴?1685~1665cm-1 1745~1725cm-1C=O苯乙酮對氨基苯乙酮對硝基苯乙酮。 1691cm-1 1677cm-1 1700cm-1C=O。O_一般在2700~2900cm-1區域內,通常在~2820cm-1、~2720cm-1附近各有一個CH中等強度的吸收峰,可以用來區別醛和酮。九、羧酸1、oO-H游離的O-H在~3550cm-1,締合的O-H在3300~2500cm-1,峰形寬而散,強度很大。2、oC=O游離的C=O一般在?1760cm-1附近,吸收強度比酮羰基的吸收強度大,但由于羧酸分子中的雙分子締合,使得C=O的吸收峰向低波數方向移動,一般在1725~1700cm-1,如果發生共軛,則C=O的吸收峰移到1690~1680cm-1。3、oC-O一般在1440?1395cm-1,吸收強度較弱。4、6o-h一般在1250cm-1附近,是一強吸收峰,有時會和。C-O重合。十、酯和內酯1、oC=O1750?1735cm-1處出現(飽和酯。C=O位于1740cm-1處),受相鄰基團的影響,吸收峰的位置會發生變化。2、oC-O一般有兩個吸收峰,1300~1150cm-1,1140?1030cm-1十一、酰鹵oC=O由于鹵素的吸電子作用,使C=O雙鍵性增強,從而出現在較高波數處,一般在?1800cm-1處,如果有乙烯基或苯環與C=O共軛,,會使。C_O變小,一般在C=O1780~1740cm-1處。十二、酸酐1、oC=O由于羰基的振動偶合,導致。C=O有兩個吸收,分別處在1860?1800cm-1和1800?1750cm-1區域,兩個峰相距60cm-1。2、。C-O為一強吸收峰,開鏈酸酐的。C-O在1175?1045cm-1處,環狀酸酐1310~1210cm-1處。十三、酰胺1、oC=O酰胺的第IIIIII譜帶,由于氨基的影響,使得oC=。向低波數位移,伯酰胺--完整版學習資料分享 1690~1650cm-i,仲酰胺1680~1655cm-i,叔酰胺1670~1630cm-i。2、on-h一般位于3500~3100cm-i,伯酰胺游離位于~3520cm-i和~3400cm-i,形成氫鍵而締合的位于?3350cm-i和?3i80cm-i,均呈雙峰;仲酰胺游離位于?3440cm-i,形成氫鍵而締合的位于?3i00cm-i,均呈單峰;叔酰胺無此吸收峰。3、6n-h 酰胺的第H譜帶,伯酰胺6n-h位于i640?1600cm-i;仲酰胺i500?i530cm-i,強度大,非常特征;叔酰胺無此吸收峰。4、oC-n酰胺的第HI譜帶,伯酰胺i420?1400cm-i,仲酰胺i300?1260cm-i,叔酰胺無此吸收峰。十四、胺1、oN-H游離位于3500?3300cm-i處,締合的位于3500?3100cm-i處。含有氨基的化合物無論是游離的氨基或締合的氨基,其峰強都比締合的OH峰弱,且譜帶稍尖銳一些,由于氨基形成的氫鍵沒有羥基的氫鍵強,因此當氨基締合時,吸收峰的位置的變化不如OH那樣顯著,引起向低波數方向位移一般不大于100cm-i。伯胺3500~3300cm-i有兩個中等強度的吸收峰(對稱與不對稱的伸縮振動吸收),仲胺在此區域只有一個吸收峰,叔胺在此區域內無吸收。2、。C-N脂肪胺位于1230?1030cm-i處,芳香胺位于1380?1250cm-i處。3、6n-h位于1650?1500cm-1處,伯胺的6n-h吸收強度中等,仲胺的吸收強度較弱。4、Yn-h位于900~650cm-i處,峰形較寬,強度中等(只有伯胺有此吸收峰)。
主要基團的紅外特征吸收峰基團振動類型波數(cm-1)波長(um)強度備注一、烷烴類CH伸3000?28433.33 ?中、分為反稱與對CH伸(反稱)CH伸(對稱)CH彎(面內)C-C伸2972?28802882?28431490?13501250?11403.523.37 ?3.473.49 ?3.526.71 ?7.418.00 ?8.77強中、強中、強稱二、烯烴類CH伸3100?30003.23 ?中、C=C=C為C=^CH彎(面內)CH彎(面外)單取代雙取代順式反式1695?16301430?12901010?650995?985910?905730?650980?9653.335.90 ?6.137.00 ?7.759.90 ?15.410.0?10.1510.9?11.0513.7?15.3810.2?10.36弱中強強強強強2000?1925cm-1三、炔烴類CH伸C三C伸CH彎(面內)CH彎(面外)?33002270?21001260?1245645?615?3.034.41 ?4.767.94 ?8.0315.5?16.25中中強四、取代苯類CH伸泛頻峰骨架振動(v一°)CH彎(面內)CH彎(面外)3100?30002000?16671600±201500±251580±101450±201250?1000910?6653.23 ?3.335.00 ?6.006.25士0.086.67 士0.106.33 士0.04變弱強三、四個峰,特征確定取代位置
6.900.108.0010.0010.9?1土?5.03單取代CH彎(面外)770?73012.99?極強五個相鄰氫鄰雙取代CH彎(面外)770?73013.70極強四個相鄰氫間雙取代CH彎(面外)810?75012.99?極強三個相鄰氫900?86013.70中一個氫(次要)對雙取代CH彎(面外)860?80012.35?極強二個相鄰氫1,2,3,三取代CH彎(面外)810?75013.33強三個相鄰氫與11.12?間雙易混1,3,5,三取代CH彎(面外)874?83511.63強一個氫1,2,4,三取代CH彎(面外)885?86011.63?中一個氫860?80012.50強二個相鄰氫*1,2,3,4四取CH彎(面外)860?80012.35?強二個相鄰氫代CH彎(面外)860?80013.33強一個氫*1,2,4,5四取CH彎(面外)865?810強一個氫代CH彎(面外)?86011.44?強一個氫*1,2,3,5四11.98取代11.30?*五取代11.6311.63?12.5011.63?12.5011.63?12.5011.56?12.35?11.63五、醇類、酚類OH伸3700?32002.70?變OH彎(面內)1410?12603.13弱C-O伸1260?10007.09?強O—H彎(面外)750?6507.93強液態有此峰7.94?10.0013.33?15.38
??谏炜s頻率游離OHOH伸3650?35902.74 ?強銳峰分子間氫鍵OH伸3500?33002.792.86 ?強鈍峰(稀釋向低頻移動*)分子內氫鍵OH彎或C—OOH伸(單橋)3570?34503.032.80 ?強鈍峰(稀釋無影響)伸伯醇(飽和)OH彎(面內)C-O伸OH彎(面內)?14001250?1000?14002.90強強強仲醇(飽和)C-O伸OH彎(面內)1125?1000?1400?7.148.00 ?強強叔醇(飽和)C-O伸OH彎(面內)1210?11001390?133010.00?7.14強中酚類(①OH)①一O伸1260?11808.89 ?10.00?7.148.26 ?9.097.20 ?7.527.94 ?8.47強六、醚類C—O—C伸1270?10107.87 ?9.90強或標C—O伸脂鏈醚C—O—C伸1225?10608.16 ?強脂環醚C——C伸(反稱)C-O—3伸(對稱)1100?1030980?9009.439.09 ?強強芳醚=C―O—C伸(反稱)1270?12309.71強氧與側鏈碳相(氧與芳環相連)=C-O_C伸(對稱)1050?100010.20 ?中連的芳醚同脂CH伸?282511.117.87 ?8.139.52 ?10.00?3.53弱醚O—CH的特征峰3七、醛類(—CHO)CH伸C=O伸CH彎(面外)2850?27101755?1665975?7803.51 ?3.695.70 ?6.0010.2 ?12.80弱很強中一般?2820及?2720cm-1兩個帶
飽和脂肪醛a,B-不飽和醛芳醛C=O伸C=O伸C=O伸?1725?1685?1695?5.80?5.93?5.90強強強八、酮類、_/C-OC=O伸C—C伸泛頻1700?16301250?10303510?33905.78 ?6.138.00 ?9.702.85 ?2.95極強弱很弱脂酮飽和鏈狀酮a,B-不飽和酮B二酮芳酮類Ar-COC=O伸C=O伸C=O伸C=O伸C=O伸1725?17051690?16751640?15401700?16301690?16805.80 ?5.865.92 ?5.976.10 ?6.495.88 ?6.145.92 ?5.95強強強強強C=o與C=5軛向低頻移動譜帶較寬二芳基酮1-酮基-2-羥基(或氨基)芳酮脂環酮四環元酮五元環酮六元、七元環酮C=O伸C=O伸C=O伸C=O伸C=O伸1670?16601665?1635?17751750?17401745?17255.99 ?6.026.01 ?6.12?5.635.71 ?5.755.73 ?5.80強強強強強九、羧酸類(-COOH)OH伸C=O伸OH彎(面內)C—O伸OH彎(面外)3400?25001740?1650?1430?1300950?9002.94 ?4.005.75 ?6.06?6.99?7.6910.53 ?11.11中強弱中弱在稀溶液中,單體酸為銳峰在?3350cm-1;二聚體為寬峰,以?3000cm-1為中心
脂肪酸R-COOHa,B-不飽和酸芳酸C=O伸C=O伸C=O伸1725?17001705?16901700?1650強強強氫鍵5.80 ?5.885.87 ?5.915.88 ?6.06十、酸酎鏈酸酎C=O伸(反稱)1850?18005.41 ?強共軛時每個譜C=O伸(對稱)C-O伸1780?17401170?10505.565.62 ?5.758.55 ?9.52強強帶降20cm-1環酸酎C=O伸(反稱)1870?18205.35 ?強共軛時每個譜(五元環)C=O伸(對稱)C-O伸1800?17501300?12005.495.56 ?5.717.69 ?8.33強強帶降20cm-1十一、酯類C=O伸(泛頻)?3450?2.90弱夕0C=O伸1770?17205.65 ?強多數酯—C—O—RC—O—C伸1280—11005.817.81 ?9.09強C=O伸縮振動正常飽和酯C=O伸1744?17395.73 ?強a,B-不飽和C=O伸?17205.75強酯C=O伸1750?1735?5.81強3-內酯C=O伸1780?17605.71 ?強Y-內酯(飽和)B-內酯C=O伸?18205.765.62 ?5.68?5.50強十二、胺NH伸NH彎(面內)C-N伸NH彎(面外)3500?33001650?15501340?1020900?6502.86 ?3.036.06
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