75红外光谱的应用课件.ppt

1、5:09:20InfraredInfraredInfrared spectroscopyspectroscopyspectroscopy 5:09:20(1)确定分子式和计算不饱和度确定分子式和计算不饱和度;(2)解析前应了解尽可能多的信息解析前应了解尽可能多的信息;(3)确定所含的化学键或基团确定所含的化学键或基团;先观察官能团区，找出存在的官能团，再看指纹区。如先观察官能团区，找出存在的官能团，再看指纹区。如果是芳香族化合物，应定出苯环取代位置，确定所含的果是芳香族化合物，应定出苯环取代位置，确定所含的化学键或基团化学键或基团.(4)根据频率位移值考虑邻接基团及其连接方式根据频率位移值考虑

2、邻接基团及其连接方式;根据官能团及化学合理性，列出几种可能的结构；根据官能团及化学合理性，列出几种可能的结构；(5)与标准谱图对照分析与标准谱图对照分析;(6)配合其它分析方法综合解析配合其它分析方法综合解析.5:09:201)1)标准红外谱图的应用标准红外谱图的应用 最常见的红外光谱标准谱图有萨特勒（最常见的红外光谱标准谱图有萨特勒（Sadtler）标）标准红外光谱图库、准红外光谱图库、Aldrich红外谱图库和红外谱图库和Sigma Fourier红外光谱图库红外光谱图库.“Alphabetical Index”(化合物名称索引化合物名称索引)“Chemical Classes Index

3、”(化合物分类索引化合物分类索引)“Molecular Formula Index”（分子式索引）（分子式索引）萨特勒（萨特勒（Sadtler）标准图库）标准图库,同时检索同时检索紫外、红外紫外、红外、核磁氢谱和核磁碳谱、核磁氢谱和核磁碳谱的标准谱图的标准谱图.5:09:202)2)已知化合物和官能团的结构鉴定已知化合物和官能团的结构鉴定 COCHCOCH3CH35:09:20波数（波数（cm-1）归属归属结构信息结构信息3030芳环芳环碳氢伸缩振动碳氢伸缩振动（AR-H）AR-H2800-3000甲基伸缩振动甲基伸缩振动asas（CH3）CH31718羰基伸缩振动羰基伸缩振动（C=O）酮酮C

4、=O1686羰基伸缩振动羰基伸缩振动（C=O）酮酮Ar-C=O1600；1580;芳环骨架芳环骨架C=CC=C伸缩振动伸缩振动（C=C）芳环芳环1360甲基对称变形振动甲基对称变形振动ss（CH3）O=C-CH31260酮酮C-C伸缩振动伸缩振动（C-C）C-C750芳环芳环碳氢碳氢变形变形伸缩振动伸缩振动 （=C-H）芳环单取代特征芳环单取代特征700环变形振动环变形振动ss（环环）5:09:203)3)异物体的鉴别异物体的鉴别 CCCH2HH2CHCCHH2CHHCCHHCH2HCCH2顺顺式式1 1，4 4聚聚丁丁二二烯烯反反式式1 1，4 4聚聚丁丁二二烯烯1 1，2 2聚聚丁丁二二烯

5、烯5:09:205:09:20烯烃顺反异构体：烯烃顺反异构体：5:09:204)4)未知化合物结构分析未知化合物结构分析 例例1.已知化合物分子式已知化合物分子式C11H22，根据根据IR谱图确定结构谱图确定结构.5:09:20例例1解：解：1）不饱和度）不饱和度2）峰归属峰归属波数（波数（cm-1）归属归属结构信息结构信息3090不饱和不饱和碳氢伸缩振动碳氢伸缩振动（=C-H）C=C-H2960,2870饱和饱和碳氢碳氢伸缩振动伸缩振动（C-H）CH2,CH31639碳碳双键伸缩振动碳碳双键伸缩振动（C=C）C=C1465亚甲基变形振动亚甲基变形振动（CH2）CH21380甲基对称变形振动甲

6、基对称变形振动ss（CH3）CH3990,910不饱和不饱和碳氢碳氢变形变形振动振动（=C-H）-CH=CH2720亚甲基变形振动亚甲基变形振动 （C-H）长碳链长碳链(4个以上个以上CH2)U=1-22/2+11=1分子式分子式:C11H22,5:09:20-（CH2）4-CH3CH2CH2CH2CH2-CH=CH2-CH=CH2剩余部分：剩余部分：-C5H11：确定支化度确定支化度3）官能团）官能团CH3CH24）可能的结构）可能的结构CH2CH2CH2CH2CH3(1)(2)CHCH2CH2CH3CH3(3)CCH3CH3CH2CH2CHCH3(4)(5)CCH3CH3CH3(6)CHC

7、H3CH3CH2CH3CH2CHCH3CH35:09:206）验证结构）验证结构5）确定结构）确定结构与正构烷烃比较与正构烷烃比较1460cm-1和和1380cm-1两峰的相对强度两峰的相对强度R+CH2CH2CH2CH2+-CH=CH2 CH2CH2CH2CH2CH3(1)(3)CHCH2CH2CH3CH3R:CHCH2(CH2)8CH3不饱和度与计算结果相符；并与标准谱图对照证明结构正确。不饱和度与计算结果相符；并与标准谱图对照证明结构正确。5:09:21例例2.某化合物分子式某化合物分子式C8H7N，熔点为，熔点为29；试根据；试根据如下红外谱图推测其结构。如下红外谱图推测其结构。5:0

8、9:21例例2解：解：1）不饱和度）不饱和度2）峰归属峰归属 U=1-7/2+1/2+8=6分子式分子式:C8H7N,波数（波数（cm-1）归属归属结构信息结构信息30303030苯环上苯环上=C-HC-H伸缩振动，伸缩振动，（=C-H）C=C=C-H29202920是是-CH2CH2或或-CH3CH3的的C-HC-H非对称伸缩振动峰，此峰很非对称伸缩振动峰，此峰很弱，可能是芳环上连的烃基。弱，可能是芳环上连的烃基。（CH3）和和 （CH2）CH322172217CNCN的特征吸收峰，的特征吸收峰，（C N）C N16071607,1508,1508芳环芳环C=CC=C伸缩振动，伸缩振动，（C

9、=C）苯环苯环14501450芳环芳环C=CC=C伸缩振动和伸缩振动和CHCH3 3的的C-HC-H变形振动的迭合。变形振动的迭合。13841384CHCH3 3的的C-HC-H对称变形振动对称变形振动 （CH3）。CH3特征特征11701170C-CC-C伸缩振动吸收峰。伸缩振动吸收峰。（C-C）817817苯环上苯环上=C-HC-H的面外变形振动。的面外变形振动。苯环苯环对位取代对位取代5:09:213）官能团）官能团CH3CN苯环苯环4）确定结构）确定结构H3CCN6）验证结构）验证结构不饱和度与计算结果相符；并与标准谱图对照证明结构正确。不饱和度与计算结果相符；并与标准谱图对照证明结构

10、正确。5:09:21例例3 3某化合物分子式某化合物分子式C C4 4H H8 8O O2 2，试根据如下红外光谱试根据如下红外光谱图，推测其结构。图，推测其结构。5:09:21例例3解：解：1）不饱和度）不饱和度2）峰归属峰归属 U=1-8/2+4=1分子式分子式:C4H8O2,波数（波数（cm-1）归属归属结构信息结构信息3000300028002800cmcm-1-1 是是-CH2CH2或或-CH3CH3的的C-HC-H伸缩振动峰，伸缩振动峰，（CH3）和和 （CH2）CH3,CH21740 1740 cmcm-1-1 强峰强峰,C CO O伸缩振动峰伸缩振动峰,（C=O）酯酯C=O14

11、60cm1460cm-1-1甲基不对称变形振动峰和甲基不对称变形振动峰和CHCH2 2剪式振动的迭合。剪式振动的迭合。CH2,CH313801380cmcm-1-1 CHCH3 3的的C-HC-H对称变形振动，对称变形振动，（CH3）甲基特征。甲基特征。CH312491249cmcm-1-1 C-O-CC-O-C不对称伸缩振动峰，不对称伸缩振动峰，asas（C-O-C）酯的特征酯的特征10491049cmcm-1-1 C-O-CC-O-C对称伸缩振动峰。对称伸缩振动峰。s s（C-O-C）酯的特征酯的特征5:09:21HCO CH2CH2CH3OH3C C O CH2CH3OH3CH2C C

12、O CH3O(a)(b)(c)11801180cmcm-1-1 asas（C-O-C）12401240cmcm-1-1 11601160cmcm-1-1 H3C C O CH2CH3O3）官能团）官能团CH3CH2C=OC-O4）可能的结构）可能的结构5）确定结构）确定结构5:09:21例例4 4某化合物分子式某化合物分子式C C8 8H H8 8，试根据如下红外光谱图试根据如下红外光谱图，推测其结构。，推测其结构。5:09:21例例4解：解：1）不饱和度）不饱和度2）峰归属峰归属 U=1-8/2+8=5分子式分子式:C8H8,波数（波数（cm-1）归属归属结构信息结构信息3 31001003

13、000cm3000cm-1-1 苯环和双键苯环和双键(=C-H)(=C-H)伸缩振动，伸缩振动，（=C-H）=C-H,AR-H1 1630 630 cmcm-1-1 C CC C伸缩振动峰伸缩振动峰,（C=C）C=C1600,1580,1500,1450芳环芳环C=CC=C伸缩振动，伸缩振动，（C=C）苯环苯环991,909991,909不饱和不饱和碳氢碳氢变形变形振动振动（=C-H）-CH=CH2776,691776,691 苯环上苯环上=C-HC-H的面外变形振动和环变形振动。的面外变形振动和环变形振动。苯环苯环单取代单取代5:09:21CHCH23）官能团）官能团-CH=CH2苯环苯环4

14、）确定结构）确定结构5:09:21例例5某液体化合物分子式某液体化合物分子式C8H8O2，试根据其红外，试根据其红外光谱图，推测其结构。光谱图，推测其结构。5:09:21解：不饱和度不饱和度U=1+8+1/2（0-8）=5可能含有苯环和含有可能含有苯环和含有CO、C=C或环。或环。谱峰归属谱峰归属（1）3068cm-13044cm-1苯环上苯环上=C-H伸缩振动，说明可能是芳香族化合物。伸缩振动，说明可能是芳香族化合物。（2）2943cm-1饱和碳氢饱和碳氢C-H伸缩振动。伸缩振动。（3）1765 cm-1C=O伸缩振动吸收峰，波数较高，可能为苯酯（伸缩振动吸收峰，波数较高，可能为苯酯（=C-

15、O-COR，1760 cm-1）。）。（4）1594 cm-11493 cm-1芳环芳环C=C骨架伸缩振动。没有裂分，说明没有共轭基骨架伸缩振动。没有裂分，说明没有共轭基团与苯环直接相连。团与苯环直接相连。（5）1371 cm-1CH3的对称变形振动，波数低移，可能与羰基相连。的对称变形振动，波数低移，可能与羰基相连。（6）1194 cm-1C-O-C不对称伸缩振动，酯的特征。不对称伸缩振动，酯的特征。（7）1027 cm-1C-O-C对称伸缩振动。对称伸缩振动。（8）750cm-17692cm-1苯环上相邻苯环上相邻5个个H原子原子=C-H的面外变形振动和环骨架变的面外变形振动和环骨架变形振

16、动，苯环单取代的特征。形振动，苯环单取代的特征。推测结构推测结构结构验证结构验证其不饱和度与计算结果相符；并与标准谱图对照证明结构正确。OCOCH3例例5解：解：5:09:21例例6.化合物C4H8O，根据如下IR谱图确定结构，并说明依据。5:09:21例例6解：解：1）不饱和度）不饱和度2）峰归属峰归属 U=1-8/2+4=1分子式分子式:C4H8O,波数（波数（cm-1）归属归属结构信息结构信息3 3336336羟基伸缩振动，羟基伸缩振动，（O O-H）OH3 3078078 不饱和碳氢不饱和碳氢(=C-H)(=C-H)伸缩振动，伸缩振动，（=C-H）=C-H2919,2866不饱和碳氢不

17、饱和碳氢(C-H)(C-H)伸缩振动，伸缩振动，（C-H)C-H1 1622622C CC C伸缩振动峰伸缩振动峰,（C=C）C=C1450甲基不对称变形振动峰和甲基不对称变形振动峰和CHCH2 2剪式振动的迭合。剪式振动的迭合。CH2,CH310361036C-OC-O伸缩振动峰伸缩振动峰,（C-O）C-O896896 不饱和不饱和碳氢碳氢变形变形振动振动（=C-H）C=CH25:09:215:09:213）官能团）官能团C=CH2OH4）确定结构）确定结构CH3CH2CH2CCH3CH2OH2-methyl-2-propen-1-ol5:09:21例例7.化合物C4H8O，根据如下IR谱图

18、确定结构，并说明依据。5:09:21例例7解：解：1）不饱和度）不饱和度2）峰归属峰归属 U=1-8/2+4=1分子式分子式:C4H8O,波数（波数（cm-1）归属归属结构信息结构信息2981,29402883饱和碳氢饱和碳氢(C-H)(C-H)伸缩振动，伸缩振动，（C-H)CH2,CH317161716C CO O伸缩振动峰伸缩振动峰,（C=O）C=O1365甲基对称变形振动峰甲基对称变形振动峰 （CH3）O=C-CH311701170C-CC-C伸缩振动峰伸缩振动峰,（C-C）OCCC5:09:215:09:213）官能团）官能团C=O4）确定结构）确定结构CH3CH2CH3CH2CCH3

19、O2-butanone5:09:21例例8.某化合物C5 H7O2N，根据如下IR和1 谱图推断其结构，并说明依据。5:09:21例例8解解:不饱和度不饱和度:U=1+5+1/2 U=1+5+1/2（1-71-7）=3=3可能含有可能含有C CO O、CNCN。IRIR谱峰谱峰归属归属（1 1）2988cm2988cm-1-1，2938cm2938cm-1-1饱和饱和C-HC-H伸缩振动；伸缩振动；（2 2）2266 cm2266 cm-1-1氰基氰基CNCN伸缩振动特征峰；伸缩振动特征峰；（3 3）1749 cm1749 cm-1-1C=OC=O的特征吸收峰（酯羰基）；的特征吸收峰（酯羰基）

20、；（4 4）1469cm1469cm-1-1，1373 cm1373 cm-1-1饱和饱和C-HC-H变形振动；变形振动；（5 5）1200cm1200cm-1-1，1029cm1029cm-1-1酯酯C-O-CC-O-C伸缩振动。伸缩振动。NMRNMR谱峰谱峰归属归属峰号峰号积分积分裂分峰数裂分峰数归属归属推断推断（a a）1.331.333H3H三重峰三重峰CHCH3 33 3个氢，个氢，1 1个个CHCH3 3峰，双峰，与二个质峰，双峰，与二个质子偶合，可能子偶合，可能-CH-CH2 2-CH-CH3 3*。（b b）3.483.482H2H单峰单峰CHCH2 22 2个氢，单峰，个氢，

21、单峰，CHCH2 2峰，峰，-CH-CH2 2*-CN-CN（c c）4.274.272H2H四重峰四重峰CHCH2 22 2个氢，四重峰，和电负性基团相连个氢，四重峰，和电负性基团相连向低场位移，可能向低场位移，可能O-CHO-CH*2 2-CH-CH3 3。可能结构可能结构确定结构确定结构O-CHO-CH2 2-CH-CH3 3化学位移查表化学位移查表=4.02=4.024.394.39；O=C-CHO=C-CH2 2-CH-CH3 3化学位移查表化学位移查表=2.42.4；故结构（；故结构（b b）正确。）正确。COCH2OCH2CH3CNCOCH2OCH2CH3CCOCH2OCH2CH

22、3CN(a)(b)N5:09:21例例9.某化合物某化合物C8H11N(M=121)根据下列谱图解析根据下列谱图解析此化合物的结构，并说明依据此化合物的结构，并说明依据.5:09:21例例8解解:不饱和度不饱和度:U=8+U=8+（1-111-11）/2+1=4/2+1=4IRIR解析解析波数（波数（cmcm-1-1）归属归属34343434，3352335230343034296529651621162114951495，14621462864864，784784，696696伯胺伯胺N NH H伸缩振动特征峰伸缩振动特征峰苯环上不饱和碳氢苯环上不饱和碳氢C-HC-H伸缩振动伸缩振动=C-H

23、=C-H饱和碳氢饱和碳氢C-HC-H伸缩振动伸缩振动C-HC-HN NH H变形振动吸收峰变形振动吸收峰苯环骨架伸缩振动苯环骨架伸缩振动C=CC=C苯环间位取代特征吸收峰苯环间位取代特征吸收峰MSMS解析解析M/zM/z离子离子断裂反应断裂反应1211061069393M+（M-CH3）+（M-C2H4）+确定结构确定结构NH2CH2CH3NH2m/z=121m/z=106CH2NH2CH3CH2CH2CH3m/z=94CH2CH3m/z=93NH2m/z=93m/z=775:09:215:09:215:09:21 内容选择：内容选择：内容选择：内容选择：内容选择：内容选择：第一节第一节 红外基本原理红外基本原理basic principle of Infrared absorption spectroscopy第二节第二节 红外光谱与分子结构红外光谱与分子结构infrared spectroscopy and molecular structure第三节第三节 红外光谱仪器红外光谱仪器infrared absorption spectrophotometer第四节第四节 红外谱图解析红外谱图解析analysis of Infrared spectrograph 第五节第五节 激光拉曼光谱激光拉曼光谱laser Raman spectrometry结束结束结束结束结束结束