各類化合物紅外光譜特征

1、各類化合物的紅外光譜特征有機(jī)化合物的數(shù)目非常大，但組成有機(jī)化合物的常見元素只有10種左右，組成有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)單元即稱為基團(tuán)的原子組合數(shù)目約有幾十種。根據(jù)上述討論，基團(tuán)的振動頻率主要取決于組成基團(tuán)原子質(zhì)量（即原子種類）和化學(xué)鍵 力常數(shù)（即化學(xué)鍵的種類）。一般來說，組成分子的各種基團(tuán)如C-H、C-N、C=C、 C=O、C-X等都有特定的紅外吸收區(qū)域（特征吸收峰），根據(jù)特征吸收峰可以推斷物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。所以，有必要對各類有機(jī)化合物的光譜特征加以總結(jié)。一、烷烴通常在720cm-1處）有譜帶（CH2以內(nèi)搖擺），它二、烯烴1. v= C-H3010-31002. v C=C1680-16003. SC-H1

2、000-700三、炔烴1. v -H3300-3250峰形較窄，易于OH和NH區(qū)別開。2. H900-610寬的譜帶3. v C =C2140-2100一兀取代炔烴RO CH|2260-2190四、芳香烴1. vC-H3080-30102. vC-C1650-145024個(gè)吸收峰3.面外彎曲振動 （g=C-H ）900-650五、醇和酚羥基化合物當(dāng)化合物具有四個(gè)以上鄰接的CH2基團(tuán)時(shí)，幾乎總是在（715-725,在鑒別上是有用的。二元取代炔烴vOH3OH3700-3500 （游離的醇和酚，峰尖、強(qiáng)）15001300| 3500-3200（締和的羥基，峰形強(qiáng)而寬）1. vGH30002840C-

3、H伸縮振動頻率2. 3GH1460 和1380C-H彎曲振動頻率3.C-C1250-8003. vGO12501000六、醚1脂肪醚1150-10602芳香醚1270 1230 (為 Ar-O 伸縮) 1050 1000 cm-1 (為 R-O 伸縮)3乙烯醚：1225-1200 5、在環(huán)氧乙烷類中有三條特征譜帶可作為這種基團(tuán)的存在的標(biāo)志：1280-1240 環(huán)的不對稱伸縮振動| 950-810cm-1環(huán)的對稱伸縮振動 |840-750cm-1七、羰基化合物（包括醛、酮、羧酸、酯、酸酐和酰胺等）1酮1725-17052醛1740-17202820-2720出現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)度相等的吸收峰3羧酸(1)v

4、O-H3200-2500 （液體及固體羧酸）| 3550 （在氣相或極稀的非極性溶劑溶液中）(2)n C=O1730-1700(2)vGO1250附近（強(qiáng)峰）(3)SO-H1400cm-1和920cm-1區(qū)域有兩個(gè)強(qiáng)而寬的吸收峰(4)羧酸鹽1580cm-1和1400cm-1之間的兩個(gè)譜帶4.酯(1)v C=O 1750-1735(2)vO-C1330-10305酸酐（1）n C=O在1860-1800cm-1和1800-1750cm-1出現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)的吸收峰（2）n C-O-C開鏈的在 1180-1045cm-1，而環(huán)狀酸酐在 1310-1200cm-16酰胺：兼有胺和羰基化合物的特點(diǎn)（1） vN

5、H稀溶液中伯酰胺出現(xiàn)兩個(gè)中等強(qiáng)度的峰，分別在3500cm-1和3400cm-1附近，濃溶液和固體中由于有氫鍵發(fā)生,將移向3350-3180cm-1低頻區(qū)仲酰胺在很稀溶液中，在3460-3420cm-1處只出現(xiàn)一個(gè)譜帶，濃溶液中或固體中締和體出現(xiàn)在3330cm-1S-N彎曲振動(酰胺II帶)伯酰胺游離態(tài)在 1600cm-1處，締合態(tài)在 1650-1620處,仲酰胺游離態(tài)在 1550-1510處；締和體在1570-1515處酰胺還有C-N吸收帶(酰胺III帶),它們的吸收位置如下：伯酰胺1420-1400cm-1 (中)；仲酰胺 1305-1200cm-1 (中)叔酰胺700-620cm-1 (中

6、)八、胺和胺鹽1胺：胺有三個(gè)特征吸收帶即：nNH、3陽 和nC-N吸收帶nNH 3550-32503 NH 1650-15402銨鹽伯胺和仲胺的 v NH v NH3+伯胺鹽在3000-2800cm-1之間出現(xiàn)強(qiáng)和寬的吸收帶伯胺鹽的 3 NH3出現(xiàn)在1600-1575cm-1和1550-1504cm-1處兩個(gè)吸收帶仲胺鹽的 v NH2+出現(xiàn)在2700-2250cm-1區(qū)域；3 NH2+出現(xiàn)在1620-1560cm-1區(qū)域叔胺鹽的v NH+在2700-2250cm-1區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)的寬帶或一組較尖的譜帶。九、硝基化合物vNO2別在 1650-1500cm 1和 1370-1250cm-1脂肪族硝

7、基化和物的兩個(gè)峰分別在1565-1545cm-1 ; 1380-1350cm-1芳香族硝基化和物 v a( NO2) 152515cm-1 ; v s(NO2 ) 1345cm-1，芳香硝基化和物在 870cm-1附近 十、腈類 -gN飽和脂肪腈在2260-2240 cm 1有尖而強(qiáng)的 v-CN伸縮振動吸收帶當(dāng)與不飽和鍵和芳環(huán)共軛時(shí)，該帶位移到2240-2220 cm 1區(qū)間，且強(qiáng)度增加十一、其它各類化合物1有機(jī)鹵化合物：2有機(jī)硫化合物3有機(jī)磷化合物4有機(jī)硅化合物：一、譜圖解析的一般步驟1、 根據(jù)分子式，計(jì)算不飽和度：f = 1 + n4 + 1/2 ( n3- n1)通過計(jì)算不飽和度估計(jì)分子

8、結(jié)構(gòu)式中是否有雙鍵、三鍵或芳香環(huán)等，并可驗(yàn)證光譜解析是否合理2、根據(jù)未知物的紅外光譜圖找出主要的強(qiáng)吸收峰。按照由簡單到復(fù)雜的順序，習(xí)慣上將紅外區(qū)分為五個(gè)區(qū)域來分析：40002500cm-1.這是X-H(x包括C、N、0、S等)伸縮振動區(qū)，主要的吸收基團(tuán)有羥基、胺基、烴基等。25002000cm-1.為叁鍵和累積雙鍵(-gC-、-CN-、-C =C=C-、-N = C=O-、-N = C= S-等)的伸縮振動區(qū)。 20001500cm-1.為雙鍵伸縮振動區(qū)，主要有羰基(C=O)吸收、碳碳雙鍵(C=C)吸收、苯環(huán)的骨架振動及 C=NN=O 等基團(tuán)的吸收。20001500cm-1，為C-H的彎曲振動

9、吸收峰。1300400cm-1.這個(gè)區(qū)域中有單鍵的伸縮振動頻率、分子的骨架振動頻率及反映取代類型的苯環(huán)和烯烴面外彎曲 振動頻率等吸收。在解析圖譜時(shí)，可先從 4000-1500cm-1的官能團(tuán)入手，找出該化合物存在的官能團(tuán)，然后有的放矢到指紋區(qū)找這些基團(tuán)的吸收峰。例如：如果樣品的光譜在 1740cm-1出現(xiàn)強(qiáng)的吸收時(shí)，表示有酯羰基存在， 接著從指紋區(qū)的1300-1050cm-1 有酯的C O伸縮振動強(qiáng)吸收，酯的官能團(tuán)就進(jìn)一步得到肯定。另外，指紋區(qū)的一些譜帶也能提拱很有用的信息。例 如在900-650cm-1區(qū)，就可以確定(CH2 4的存在，雙鍵取代程度、芳環(huán)取代位置等。二、解析圖譜應(yīng)注意幾點(diǎn)：1

10、、解析時(shí)應(yīng)兼顧紅外光譜的三要素，即峰位、強(qiáng)度和峰形如，羰基的吸收峰比較強(qiáng)，如果在 1700cm-1 附近有吸收，但其強(qiáng)度很低，這并不表明所研究的化合物存在羰基，而是 說明該化合物存在少量含羰基的雜質(zhì)。另外，從峰形可判斷官能團(tuán)，如締合的羥基、締合的伯胺的吸收峰位置略有差 別。但締合的羥基峰圓滑而寬闊，而締合的伯胺吸收峰較尖，有分岔。2、注意同一基團(tuán)的幾種振動吸收峰的相互映證。防止解釋的片面性：對于官能團(tuán)的定性，通常只有在伸縮振動和彎曲振動頻率都出現(xiàn)的情況下，才能肯定。不能確 定時(shí)，可用化學(xué)方法、質(zhì)譜、核磁、紫外等檢驗(yàn)。對化合物的鑒定只有在全部譜峰位置，強(qiáng)度和形狀完全吻合時(shí)，才 能確定，否則就不能

11、認(rèn)為是同一化合物。3、注意區(qū)別和排除非樣品譜帶的干擾。例1、計(jì)算C 10H200的不飽和度U=1+ 10 + 0.5 X（ 0-22 ） =0這可以提供化合物不含羰基，可能是醇或醚。2、 圖譜的表示方法對光譜吸收帶的標(biāo)繪法，在紅外光譜圖中，吸收位置多用波數(shù)（cm-1 ）表示頻率，也有用波長（入）表示頻率的。吸收強(qiáng)度一般都用下列符號來表示：VS （很強(qiáng)）、S （強(qiáng)）、M （中等）、W（弱）、b （寬）、Vw Sh （肩狀吸收帶）。光譜圖一般有兩種表示法，一種是以吸光度（即光密度）作縱坐標(biāo)（lgI0/I ），以波長或波數(shù)作橫坐標(biāo)，這樣表示的圖譜吸收峰向上。另一種表示方法是以透光率（T%即1/10*

12、100 ）為縱坐標(biāo)，以波長或波數(shù)為橫坐標(biāo)，這樣表示的圖譜吸收峰向下，吸收越強(qiáng)，則曲線越向下降。這兩種方法一般后一種用的較多。一、鑒定化合物 這項(xiàng)工作在日常中遇到最多，盡管有機(jī)化合物多達(dá)數(shù)百萬種，紅外光譜對鑒定是否是某一化合物是一項(xiàng)有力的工具。通常工作方法有下列幾種：1、鑒定是否為已知的化合物在鑒定是否為已知的化合物時(shí)，通常又有這二種情況：一種是用已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品與樣品在同樣條件下測試，所得 的紅外光譜圖，如果官能團(tuán)區(qū)和指紋區(qū)的吸收峰及其相對強(qiáng)度完全吻合，則樣品即被認(rèn)為與該標(biāo)準(zhǔn)品為同一化合物。 另一種情況是沒有標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，可查閱有關(guān)的紅外光譜的標(biāo)準(zhǔn)圖譜。一般來說官能團(tuán)區(qū)和指紋區(qū)的吸收峰及其相對強(qiáng) 度都完全吻合，則可以認(rèn)為是同一化合物。2 . 鑒定一個(gè)全新的未知化合物 對于一個(gè)文獻(xiàn)上沒有的全新化合物的鑒定工作，則是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作，僅憑一種紅外光譜圖是不能完全解決的， 但是紅外光譜圖可以給我們提供一些很有用的官能團(tuán)信息。再用其他波譜方法，經(jīng)典