傅立叶红外光谱图详细解析
一、分析红外谱图
(1)首先依据谱图推出化合物碳架类型,根据分子式计算不饱和度。 公式:不饱和度= F+1+(T-0)/2 其中:
F:化合价为4价的原子个数(主要是 C原子);
T:化合价为3价的原子个数(主要是 N原子); 0:化合价为 1 价的原子个数(主要是 H 原子)。 F、T、0 分别是英文 4,3 1 的首字母,这样记起来就不会忘了
举个例子:例如苯(C6H6),不饱和度=6+1+ ( 0-6) /2= 4, 3个双键加一个环,正好为 4 个不饱和度。
(2) 分析3300~2800cmA-1区域C-H伸缩振动吸收, 以3000 cmA-1为界,高于3000cmA-1 为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯、炔、芳香化合物吗,而低于 为饱和 C-H 伸缩振动吸收。
(3) 若在稍高于 3000cmA-1 有吸收,则应在 2250~1450cmA-1 频区,分析不饱和碳碳键的 伸缩振动吸收特征峰,其中: 炔 — 2200~2100 cmA-1 烯 — 1680~1640 cmA-1
芳环 — 1600、 1580、 1500、 1450 cmA-1 若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,
取代基个数和位置(顺反,邻、间、对) 。 (4) 碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 的官能团。
(5) 解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来, 以准确判定官能团的存在, 如 2820、 2720 和 1750~1700cmA-1 的三个峰, 说明醛基的存在 。解析的过程基本就是这样吧, 至于制 样以及红外谱图软件的使用,一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的。 二、记住常见常用的健值 1. 烷烃
3000-2850 cm-1 1465-1340 cm -1
C-H 伸缩振动 C-H 弯曲振动
C=0, 0-H, C-N 等特征吸收来判定化合 物
即 1000~650cmA-1 的频区 ,以确定
3000cmA-1 一般
一般饱和烃 C-H 伸缩均在 3000 cm-1 以下,接近 3000 cm-1 的频率吸收。 2. 烯烃
3100~3010 cm-1 烯烃 C-H 伸缩 1675~1640 cm-1 C=C 伸缩
烯烃 C-H 面外弯曲振动( 1000~675cmA1 )。 3.炔烃
2250~2100 cm-1 3300 cm-1 附近 4.芳烃
3100~3000 cm-1 1600~1450 cm-1 880~680 cm-1 芳香化合物重要特 征:
C三C伸缩振动 炔烃 C-H 伸缩振动
芳环上 C-H 伸缩振动 C=C 骨架振动 C-H 面外弯曲振动 ) 一般在 1600, 1580,
1500 和 1450 cm-1 可能出现 强度不等 的 4
个峰。
880~680 cm-1 ,C-H 面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化, 在芳香化合物红外谱图分析中 ,常常用此频区的吸收判别异构体。 5.醇和酚 主要特征吸
收是 3650~3600 O-H 和 C-O 的伸缩振动吸收。 cm-1 3500~3200 cm-1 1300~1000 cm-1 769-659 cm
-1
自由羟基 O-H 的伸缩振动,为尖锐的吸收峰 分子间氢键 O-H 伸缩振动,为 宽的吸收峰 C-O 伸缩振动 O-H 面外弯曲
伸缩振动(特征吸收) 一个强的吸收峰——脂肪醚 为 Ar-O 伸缩); 为 R-O 伸缩)——芳香醚的两个 C-O 伸缩振动吸收
6.醚
1300~1000 cm-1 1150~1060 cm-1 1270~1230 cm-1 1050~1000 cm-1 7.醛和酮
1750~1700 cm-1
2820,2720 cm-1 1715 cm-1 (强峰) 共轭会使吸收频率降低
8.羧酸
3300~2500 cm-1 ( 宽 & 强) O-H 伸缩吸收
C=O 吸收 -1
1720~1706 cm
C-O 伸缩 -1
1320~1210 cm
成键的 O-H 键的面外弯曲振动 -1
920 cm 9.酯
1750~1735 cm 1210~1163 cm 10.胺:
3500~3100 cm-1
1350~1000 cm -1 其吸收带在 -1
1640~1560 cm
-1 -1-1
醛基 C=O 伸缩 (特征吸收 ) ——醛 醛基 C-H 伸缩 ——醛
酮基 C=O 伸缩振动
脂肪酮, 如果羰基与烯键或芳环
羧酸二聚体
饱和脂肪族酯 (除甲酸酯外 )的 C=O 吸收谱带 饱和酯 C-C(=O)-O 谱带 (为 强 吸收) N-H 伸缩振动吸收
C-N 伸缩振动吸收, N-H 变形振动相当于 CH2 的剪式振动方式, 面外弯曲振动在 900~650 cm-1 。 有弱到中等的吸收。 脂肪族腈 芳香族腈
N-H 伸缩振动 C=O 伸缩振动 N-H 弯曲振动 C-N 伸缩
11. 腈;腈类的光谱特征 三键伸缩振动区域,
2260-2240 cm 2240-2222 cm-1 12. 酰胺
3500-3100 cm-1 1680-1630 cm-1 1655-1590 cm-1 1420-1400 cm-1 13. 有机卤化物
C-X 伸缩,脂肪族
1400-730 cm-1 :C-F;850-550 cm-1 :C-Cl;690-515 cm-1 :C-Br;600-500 cm-1 :C-I
Characteristic Infrared Absorption Frequencies ( 特征红外吸收频率 )
-1
如何解析红外光谱图
一、预备知识
(1) 根据分子式计算不饱和度公式: 不饱和度 Q= n4+1+(n 3-n i)/2
其中:
帀:化合价为4价的原子个数(主要是C原子),
n3:化合价为3价的原子个数(主要是N原子), ni:化合价为1价的原子个数(主要是H,X原子)
(2) 分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收;以 3000 cm-1为界:高于
3000cm-i 为不饱和碳 C-H 伸缩振动吸收,有可能为烯,炔,芳香化合物;而低
于 3000cm-1 一般为饱和 C-H 伸缩振动吸收;
(3) 若在稍高于 3000cm-1 有吸收, 则应在 2250~1450cm-1 频区,分析不饱和碳 碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中炔 2200~2100 cm-1, 烯 1680~1640 cm-1 芳 环
1600,1580,1500,1450 cm-1 若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指 纹区,即1000~650cm-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺、反,邻、间、 对);
( 4)碳骨架类型确定后 , 再依据官能团特征吸收,判定化合物的官能团; ( 5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存 在, 如 2820, 2720 和 1750~1700cm-1 的三个峰,说明醛基的存在。
二、熟记健值
1. 烷烃:C-H伸缩振动(3000-2850cm-1) C-H 弯曲振动(1465-1340cm-1) 一般饱和烃 C-H 伸缩均在 3000cm-1 以下,接近 3000cm-1 的频率吸收。
2. 烯烃:烯烃 C-H 伸缩(3100~3010cm-1), C=C伸缩(1675~1640 cm-1),烯烃 C-H
面外弯曲振动( 1000~675cm-1)。
3. 炔烃:炔烃C-H伸缩振动(3300cm-1附近),三键伸缩振动(2250~2100cm-D。 4. 芳烃:芳环上 C-H伸缩振动 3100~3000cm-1, C=C 骨架振动 1600~1450cm-1, C-H 面外弯曲振动 880~680cm-1。
芳烃重要特征:在1600, 1580, 1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。
C-H面外弯曲振动吸收880~680cm-1,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变 化,在芳
香化合物红外谱图分析中,常用判别异构体。
5. 醇和酚:主要特征吸收是 O-H和C-O的伸缩振动吸收,
自由羟基O-H的伸缩振动:3650~3600cm-1,为尖锐的吸收峰, 分子间氢键O-H伸缩振动:3500~3200cm-1,为宽的吸收峰;
C-O 伸缩振动:1300~100Gbm-1,O-H 面外弯曲:769-659cm-1 6. 醚特征吸收:1300~1000cm-1的伸缩振动,
脂肪醚:1150~1060cm-1 一个强的吸收峰
芳香醚:1270~1230cm-1 (为 Ar-O 伸缩),1050~1000cm-1 (为 R-O伸缩)
7. 醛和酮:
醛的特征吸收:1750~1700cm-1 (C=O伸缩),2820,2720cm-1 (醛基 C-H伸缩) 脂肪酮:1715cm-1,强的C=Of申缩振动吸收,如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸 收频率降低
8. 羧酸:羧酸二聚体:3300~2500cm-1宽而强的O-H伸缩吸收
1720~1706cm-1 C=O 伸缩吸收 1320~1210cm-1 C-O 伸缩吸收,
920cm-1成键的O-H键的面外弯曲振动
9. 酯:饱和脂肪酸酯(除甲酸酯外)的C=O吸收谱带:1750~1735cm-1区域
饱和酯C-O谱带:1210~1163cm-1区域为强吸收
10. 胺:N-H伸缩振动吸收3500~3100 cm-1; C-N伸缩振动吸收1350~1000cm-1; N-H变形振动相当于CH2的剪式振动吸收:1640~1560cm-1;面外弯曲振动吸收 900~650cm-1.
11. 腈:三键伸缩振动区域,有弱到中等的吸收
脂肪族腈 2260-2240cm-1
芳香族腈 2240-2222cm-1
12. 酰胺:3500-3100cm-1 N-H 伸缩振动
1655-1590cm-1 N-H 弯曲振动 13. 有机卤化物:脂肪族C-X伸缩:
1680-1630cm-1 C=O 1420-1400cm-1 C-N
伸缩振动 伸缩
C-F 1400-730 cm-1, C-Cl 850-550 cm-1,C-Br 690-515 cm-1,C-I 600-500 cm-1
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