波譜分析：第5章 紅外吸收光譜(3)

1、答疑隨時3號學院樓3102室來前聯(lián)系137618965201第5章 紅外吸收光譜5.5 紅外光譜儀及實驗技術5.6 紅外吸收光譜的應用25.5 紅外光譜儀及實驗技術35.5.1 紅外分光光度計兩種類型：色散型 干涉型（傅立葉變換紅外光譜儀）41. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR52. 傅立葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀光源樣品室檢測器顯示器繪圖儀計算機干涉圖光譜圖FTS63. 傅立葉變換紅外光譜儀的原理與特點 光源發(fā)出的輻射經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀猓ㄟ^試樣后，包含的光信息需要經(jīng)過數(shù)學上的傅立葉變換解析成普通的譜圖。特點：(1) 掃描速度極快(1s)；適合儀器聯(lián)用；

2、(2)不需要分光，信號強，靈敏度很高； (3)儀器小巧。7傅立葉變換紅外光譜儀工作原理圖 8邁克爾干涉儀工作原理圖 94. 色散型紅外光譜儀主要部件(1) 光源 能斯特燈：氧化鋯、氧化釔和氧化釷燒結(jié)制成的中空或?qū)嵭膱A棒，直徑1-3 mm，長20-50mm； 室溫下，非導體，使用前預熱到800 C； 特點：發(fā)光強度大；壽命0.5-1年； 硅碳棒：兩端粗，中間細；直徑5 mm，長20-50mm；不需預熱；兩端需用水冷卻；(2) 單色器 光柵；傅立葉變換紅外光譜儀不需要分光；10(3) 檢測器 真空熱電偶；不同導體構(gòu)成回路時的溫差電現(xiàn)象涂黑金箔接受紅外輻射； 傅立葉變換紅外光譜儀采用熱釋電(TGS)

3、和碲鎘汞(MCT)檢測器； TGS：硫酸三苷肽單晶為熱檢測元件；極化效應與溫度有關，溫度高表面電荷減少(熱釋電)； 響應速度快；高速掃描；115.5.2 樣品的處理和實驗技術1）氣體氣體池2）液體：液膜法難揮發(fā)液體（BP80C）溶液法液體池溶劑： CCl4 ，CS2常用。3) 固體:研糊法（液體石臘法）KBR壓片法薄膜法125.6 紅外吸收光譜的應用135.6.1 紅外光譜圖解析步驟 確定分子式和計算不飽和度; 解析前應了解盡可能多的信息;確定所含的化學鍵或基團 ;先觀察官能團區(qū)，找出存在的官能團，再看指紋區(qū)。如果是芳香族化合物，應定出苯環(huán)取代位置，確定所含的化學鍵或基團. (4) 根據(jù)頻率位

4、移值考慮鄰接基團及其連接方式 ;根據(jù)官能團及化學合理性，列出幾種可能的結(jié)構(gòu)； (5) 與標準譜圖對照分析;(6) 配合其它分析方法綜合解析 .145.6.2 紅外光譜的定性分析 1) 標準紅外譜圖的應用 最常見的紅外光譜標準譜圖有薩特勒（Sadtler）標準紅外光譜圖庫、Aldrich紅外譜圖庫和Sigma Fourier紅外光譜圖庫. “Alphabetical Index”(化合物名稱索引)“Chemical Classes Index” (化合物分類索引)“Molecular Formula Index”（分子式索引） 薩特勒（Sadtler）標準圖庫,同時檢索紫外、紅外 、核磁氫譜和核

5、磁碳譜的標準譜圖.152) 已知化合物和官能團的結(jié)構(gòu)鑒定 16波數(shù)（cm-1 ）歸屬結(jié)構(gòu)信息3030芳環(huán)碳氫伸縮振動（AR-H）AR-H2800-3000甲基伸縮振動as（CH3）CH31718羰基伸縮振動（C=O）酮C=O1686羰基伸縮振動（C=O）酮Ar-C=O1600；1580;芳環(huán)骨架C=C伸縮振動（C=C）芳環(huán)1360甲基對稱變形振動s（CH3） O=C-CH31260酮C-C伸縮振動（C-C）C-C750芳環(huán)碳氫變形伸縮振動 （=C-H）芳環(huán)單取代特征700環(huán)變形振動s（環(huán)） 173) 異構(gòu)體的鑒別 1819烯烴順反異構(gòu)體：203.6.3 未知化合物結(jié)構(gòu)分析 例1. 已知化合物分

6、子式C11H22，根據(jù)IR譜圖確定結(jié)構(gòu).21解：1）不飽和度2）峰歸屬波數(shù)（cm-1 ）歸屬結(jié)構(gòu)信息3090不飽和碳氫伸縮振動（=C-H）C=C-H2960,2870飽和碳氫伸縮振動（C-H）CH2,CH31639碳碳雙鍵伸縮振動（C=C）C=C1465亞甲基變形振動（CH2） CH21380甲基對稱變形振動s（CH3） CH3990,910不飽和碳氫變形振動（=C-H）-CH=CH2720亞甲基變形振動 （C-H）長碳鏈(4個以上CH2) U=1-22/2+11=1分子式: C11H22,22-（CH2）4-CH3CH2CH2CH2CH2 -CH=CH2 -CH=CH2剩余部分：-C5H11

7、：確定支化度3）官能團CH3CH24）可能的結(jié)構(gòu)236）驗證結(jié)構(gòu)5）確定結(jié)構(gòu)與正構(gòu)烷烴比較1460cm-1和1380cm-1兩峰的相對強度R+CH2CH2CH2CH2+ -CH=CH2 R:不飽和度與計算結(jié)果相符；并與標準譜圖對照證明結(jié)構(gòu)正確。 24例2. 某化合物分子式C8H7N，熔點為29；試根據(jù)如下紅外譜圖推測其結(jié)構(gòu)。 25解：1）不飽和度2）峰歸屬 U=1-7/2+1/2+8=6分子式: C8H7N,波數(shù)（cm-1 ）歸屬結(jié)構(gòu)信息3030苯環(huán)上=C-H伸縮振動， （=C-H）C=C-H2920是-CH2或-CH3的C-H非對稱伸縮振動峰，此峰很弱，可能是芳環(huán)上連的烴基。 （CH3）和

8、（CH2）CH32217CN的特征吸收峰， （CN）CN1607,1508芳環(huán)C=C伸縮振動，（C=C）苯環(huán)1450芳環(huán)C=C伸縮振動和CH3的C-H變形振動的迭合。 1384CH3的C-H對稱變形振動 （CH3）。 CH3特征1170C-C伸縮振動吸收峰。 （C-C）817苯環(huán)上=C-H的面外變形振動。 苯環(huán)對位取代263）官能團CH3CN苯環(huán)4）確定結(jié)構(gòu)6）驗證結(jié)構(gòu)不飽和度與計算結(jié)果相符；并與標準譜圖對照證明結(jié)構(gòu)正確。 27例3某化合物分子式C4H8O2，試根據(jù)如下紅外光譜圖，推測其結(jié)構(gòu)。 28解：1）不飽和度2）峰歸屬 U=1-8/2+4=1分子式: C4H8O2,波數(shù)（cm-1 ）歸屬

9、結(jié)構(gòu)信息30002800cm-1 是-CH2或-CH3的C-H伸縮振動峰，（CH3）和 （CH2）CH3, CH21740 cm-1 強峰,CO伸縮振動峰, （C=O）酯C=O1460cm-1甲基不對稱變形振動峰和CH2剪式振動的迭合。CH2,CH31380cm-1 CH3的C-H對稱變形振動， （CH3）甲基特征。 CH31243cm-1 C-O-C不對稱伸縮振動峰， as（C-O-C）酯的特征1049cm-1 C-O-C對稱伸縮振動峰。 s（C-O-C） 酯的特征291180cm-1 as（C-O-C）1240cm-1 1160cm-1 3）官能團CH3CH2C=OC-O4）可能的結(jié)構(gòu)5）

10、確定結(jié)構(gòu)30例4某化合物分子式C8H8，試根據(jù)如下紅外光譜圖，推測其結(jié)構(gòu)。 31解：1）不飽和度2）峰歸屬 U=1-8/2+8=5分子式: C8H8,波數(shù)（cm-1 ）歸屬結(jié)構(gòu)信息31003000cm-1 苯環(huán)和雙鍵(=C-H)伸縮振動， （=C-H）=C-H, AR-H1630 cm-1 CC伸縮振動峰, （C=C）C=C1600 ,1580,1500,1450芳環(huán)C=C伸縮振動，（C=C）苯環(huán)991,909不飽和碳氫變形振動（=C-H）-CH=CH2776,691 苯環(huán)上=C-H的面外變形振動和環(huán)變形振動。 苯環(huán)單取代323）官能團-CH=CH2苯環(huán)4）確定結(jié)構(gòu)33例5某液體化合物分子式C

11、8H8O2，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測其結(jié)構(gòu)。 34不飽和度U=1+8+1/2（0-8）=5可能含有苯環(huán)和含有CO、C=C或環(huán)。譜峰歸屬（1）3068cm-13044cm-1苯環(huán)上=C-H伸縮振動，說明可能是芳香族化合物。（2）2943cm-1飽和碳氫C-H伸縮振動。（3）1765 cm-1C=O伸縮振動吸收峰，波數(shù)較高，可能為苯酯（=C-O-COR，1760 cm-1）。 （4）1594 cm-11493 cm-1芳環(huán)C=C骨架伸縮振動。沒有裂分，說明沒有共軛基團與苯環(huán)直接相連。（5）1371 cm-1CH3的對稱變形振動，波數(shù)低移，可能與羰基相連。（6）1194 cm-1C-O-C不對稱伸縮

12、振動，酯的特征。（7）1027 cm-1C-O-C對稱伸縮振動。（8）750cm-1692cm-1苯環(huán)上相鄰5個H原子=C-H的面外變形振動和環(huán)骨架變形振動，苯環(huán)單取代的特征。推測結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)驗證其不飽和度與計算結(jié)果相符；并與標準譜圖對照證明結(jié)構(gòu)正確。解：35例6. 化合物C4H8O，根據(jù)如下IR譜圖確定結(jié)構(gòu)，并說明依據(jù)。 36解：1）不飽和度2）峰歸屬 U=1-8/2+4=1分子式: C4H8O,波數(shù)（cm-1 ）歸屬結(jié)構(gòu)信息3336羥基伸縮振動， （O-H）OH3078 不飽和碳氫(=C-H)伸縮振動， （=C-H）=C-H2919,2866不飽和碳氫(C-H)伸縮振動， （C-H)C-H16

13、22CC伸縮振動峰, （C=C）C=C1450甲基不對稱變形振動峰和CH2剪式振動的迭合。CH2,CH31036C-O伸縮振動峰, （C-O）C-O896 不飽和碳氫變形振動（=C-H）C=CH237383）官能團C=CH2OH4）確定結(jié)構(gòu)CH3CH239例7. 化合物C4H8O，根據(jù)如下IR譜圖確定結(jié)構(gòu)，并說明依據(jù)。 40解：1）不飽和度2）峰歸屬 U=1-8/2+4=1分子式: C4H8O,波數(shù)（cm-1 ）歸屬結(jié)構(gòu)信息2981,29402883飽和碳氫(C-H)伸縮振動， （C-H)CH2,CH31716CO伸縮振動峰, （C=O）C=O1365甲基對稱變形振動峰 （CH3）O=C-CH31170C-C伸縮振動峰, （C-C）41423）官能團C=O4）確定結(jié)構(gòu)CH3CH243例8. 某化合物C5H7O2N，根據(jù)如下IR和1 譜圖推斷其結(jié)構(gòu)，并說明依據(jù)。44解:不飽和度: U=1+5+1/2（1-7）=3可能含有CO、CN。IR譜峰歸屬（1）2988cm-1，2938cm-1飽和C-H伸縮振動；（2）2266 cm-1氰基CN伸縮振動特征峰；（3）1749 cm-1C=O的特征吸收峰（酯羰基）；（4）1469cm-1，1373 cm-1飽和C-H變形振動；（5）1200cm-1，1029cm-1酯C-O-C伸縮振動。NMR譜峰