紅外光譜法推測化合物結(jié)構(gòu)區(qū)別順反丁烯二酸

1、實驗九 紅外光譜法推測化合物的結(jié)構(gòu)一、目的要求1. 通過推測化合物C7H6O2的結(jié)構(gòu)，掌握用紅外光譜推測化合物結(jié)構(gòu)的原理和方法。2. 了解紅外分光光度計的工作原理和操作方法。二、基本原理 當已知化合物的分子式時，可以計算其不飽和度u， 從而可推測化合物的類型。然后根據(jù)紅外光譜解析的程序，有的放矢的對測得的紅外光譜圖進行解析。通過解析圖譜中的主要（特征）吸收峰，可知道組成化合物的各基團及它們相互間的連接情況，可推測可能的結(jié)構(gòu)式。最后與紅外標準圖譜對照以確定其結(jié)構(gòu)。三、儀器與試劑1. 儀器：FTIR8900傅立葉變換紅外光譜儀；壓片裝置；瑪瑙研缽；不銹鋼刮刀。2. 試劑：苯甲酸；苯甲酸鈉。四、實驗

2、步驟 本實驗制樣方式是采用溴化鉀壓片法。1. 取12mg樣品，與瑪瑙研缽中研細至2m左右。2. 于瑪瑙研缽中加入100200mg事先干燥的KBr粉末，把樣品與KBr粉末充分研磨均勻。3. 用不銹鋼刮刀移取上述均勻的混合物于壓模的底磨面上，中心可稍高一些，小心降下柱塞，并用柱塞一面捻動，一面稍加壓力使粉末完全鋪平，慢慢拔出柱塞。放入頂模和柱塞，把模具裝配好，置于壓片機下。逐漸加壓到7500kg/cm2以上，持續(xù)510min后緩緩降壓，取出壓模。除去底座，用取樣器頂出錠片，即得到一直徑為13mm，厚度為0.81.0mm的半透明錠片。4. 把此半透明錠片放于紅外分光光度計的樣品窗口，在參比窗口放上空

3、白的KBr錠片，進行測量。5. 用測好的紅外光譜圖，進行圖譜解析工作。五、圖譜解析通過對化合物C7H6O2的不飽和度u的計算，初步確定該化合物是否含有C=C，C=O，COOH或苯環(huán)等不飽和結(jié)構(gòu)。1. 將所測苯甲酸的紅外光譜的各譜峰歸屬在圖上標識出：苯甲酸的紅外光譜圖（理論）/cm-1歸 屬30002500（一組譜帶）羥基的伸縮振動及其倍頻譜帶1687c=O伸縮振動1420，1320，1285c=O及OH的偶合譜帶930羧基中羥基的面外彎曲振動3070，3010CH的伸縮振動1600，1582，1493骨架振動705CH的面外彎曲振動680CH的面內(nèi)彎曲振動由上述各譜峰歸屬表，推測化合物結(jié)構(gòu)。2

4、.苯甲酸與苯甲酸鈉的紅外光譜比較將所測苯甲酸的紅外光譜的各譜峰歸屬在圖上標識出，并將苯甲酸鈉的紅外光譜圖與苯甲酸的紅外光譜圖比較，各吸收峰有何異同，并加以解釋：苯甲酸鈉的特征吸收峰（理論）/cm-1歸 屬1549反對稱伸縮振動1415對稱伸縮振動，出現(xiàn)兩條強吸收帶。3060，1599，1490714，673單取代苯環(huán)的特征六、問題討論1. 用壓片法制樣時，為什么要求研磨到顆粒粒度在2m左右？研磨時不在紅外燈下操作，譜圖上會出現(xiàn)什么情況？2. 要準確確證樣品的結(jié)構(gòu)，還需進行那些工作？實驗十 紅外光譜法區(qū)別順、反丁烯二酸一、實驗?zāi)康?. 用紅外光譜法區(qū)分丁烯二酸的兩種級和異構(gòu)體。2. 練習(xí)用KBr

5、壓片法制樣。二、實驗原理紅外光譜法（Infra-red Spectrometry）區(qū)分烯烴順、反異構(gòu)體，常常借助位于1000-650cm-1范圍的C-H譜帶。烷基型烯烴的順式結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在730-675cm-1，反式結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在960cm-1. 當取代基變化時，順式結(jié)構(gòu)峰位變化較大，反式結(jié)構(gòu)峰位基本不變，因此在確定異構(gòu)體是非常有用。除上述譜帶外，對于丁烯二酸，位于1710-1580cm-1范圍的光譜也很特征。順丁烯二酸和反丁烯二酸的區(qū)別，是分子中兩個羰基相對于雙鍵的幾何排列不同。順丁烯二酸分子結(jié)構(gòu)對成性差，加之雙鍵與羰基共軛，在1600cm-1出現(xiàn)很強的c=c譜帶；反丁烯二酸分子結(jié)構(gòu)對稱性強，雙鍵位

6、于對稱中心，其伸縮振動無紅外活性，在光譜中觀察不到吸收譜帶。另外，順丁烯二酸只能生成分子間氫鍵，其羰基譜帶位于1705cm-1,接近羰基c=o頻率的正常值；而反丁烯二酸能生成分子內(nèi)氫鍵，其羰基譜帶移至1680cm-1.因此，利用這一區(qū)間的譜帶可以很容易地將兩種幾何異構(gòu)體區(qū)分開來。三.儀器和試劑1. 儀器：紅外光譜儀；壓片裝置（壓膜，油壓機，真空泵）；瑪瑙研缽；不銹鋼刮刀。2. 試劑：溴化鉀（分析純）；順丁烯二酸；反丁烯二酸。（均為分析純）。四、實驗步驟 1.將1-2mg順丁烯二酸放在瑪瑙研缽中磨細至2g左右，再加入100-200mg干燥的KBr粉末繼續(xù)研磨3分鐘，混合均勻。用不銹鋼刮刀移取20

7、0mg混合粉末于壓模的底磨面上，中心可稍高一些。小心降下柱塞，并用柱塞一面捻動一面稍加壓力使粉末完全鋪平，慢慢拔出柱塞。放入頂模和柱塞，把模具裝配好，置于油壓機下。將柱塞連上真空泵，在10-30L/min抽取下預(yù)排氣5min，逐漸加壓到7500kg/cm2,持續(xù)5min后拆除真空泵，緩緩降壓，取出壓模。除去底座，用取樣器頂出錠片，即得到一直徑為12mm,厚度為0.8mm的透明錠片。2.同樣方法制得反丁烯二酸的錠片。3.分別錄制譜圖。五.數(shù)據(jù)處理根據(jù)實驗所得的兩張譜圖，鑒別順、反異構(gòu)體。同時查閱Sadtler譜圖，將順、反丁烯二酸的實測譜與標準譜相對照，做進一步確證。六.問題與討論找出能夠區(qū)別順

8、、反異構(gòu)體的其他有代表型的峰五：實驗數(shù)據(jù)處理。1.將所測苯甲酸的紅外光譜的各譜峰歸屬在圖上標出并推測化合物結(jié)構(gòu)苯甲酸的譜峰歸屬不飽和度U=1+7+(0-6)/2=5可能含有苯環(huán)譜峰歸屬25559.4-OH伸縮振動1685.7C=O的伸縮振動1600.8 1580 1450 1423苯環(huán)骨架振動的特征吸收峰1292.2C-O的伸縮振動931-OH的面外變形振動707.8 684.7單取代苯環(huán)的面外變形振動確定結(jié)構(gòu)苯甲酸2苯甲酸鈉和苯甲酸的紅外光譜比較。將所測苯甲酸的紅外光譜的 各譜峰歸屬在圖上標識，并將苯甲酸鈉的紅外光譜與苯甲酸的紅外光譜圖比較，各吸收峰有何異同，并加以解釋。不飽和度U=1+7+

9、(0-6)/2=5可能含有苯環(huán)譜峰歸屬3026苯環(huán)中C-H的伸縮振動1596 1417苯環(huán)骨架的伸縮振動1550.7C=O的伸縮振動1305.7C-O的伸縮振動709 680單取代 苯環(huán)的面外變形振動確定結(jié)構(gòu)苯甲酸鈉由以上的分析知由于苯甲酸和苯甲酸鈉都含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，故在710-680cm-1處的吸收峰比較相似，而在1700-1200 cm-1出的吸收峰有明顯不同，產(chǎn)生差異的原因是-COONa和-COOH 的結(jié)構(gòu)不同。3.根據(jù)實驗所得的兩張譜圖，鑒別順，反異構(gòu)體。同時查閱Ssdtler譜圖，將順反丁烯二酸的實測譜圖與標準譜圖相對照，做進一步確證。答: 分子中兩個羰基相對于雙鍵的位置不同：順式結(jié)構(gòu)

10、對稱性差，雙鍵與羰基共軛，在1700-1600cm-1出現(xiàn)很強的C=C 的伸縮振動譜帶,反式結(jié)構(gòu)對稱性強，雙鍵位于對稱中心其伸縮振動無紅外活性在對應(yīng)區(qū)域觀察不到吸收譜帶。順式能形成分子間氫鍵，其羰基譜帶位于1706 cm-1附近，接近羰的振動頻率正常值；反式能形成分子內(nèi)氫鍵，其羰基譜帶移至1680 cm-1。六.思考題。1.用壓片法制樣時為什么要研磨到顆粒粒度在2m左右？研磨時不在紅外燈下操作，譜圖上會出現(xiàn)什么情況？答:因為要把樣品與kBr粉末的混合物進行研磨，如果顆粒太大，則會導(dǎo)致壓片粉末不均衡，壓片不成功，使用紅外燈為了保持被研磨的kBr和樣品混合粉末干燥，避免吸水受潮，kBr粉末易吸收空氣中的水和二氧化碳從而在譜圖上出現(xiàn)相應(yīng)的峰，影響測定。2.要驗證樣品的結(jié)構(gòu)還需要進行工作?答:需要用標準譜圖與所測得的譜圖進行對照，運用所學(xué)的紅外光譜知識進行解譜，找到特征譜帶的歸屬，再根據(jù)分子式寫出化合物的可能結(jié)構(gòu) ，運用所學(xué)化學(xué)