红外光谱谱图解析
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生:振-转光谱
概述 introduction
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区:低能电子跃迁、含氢原子团伸缩振动的合频吸收;稀土、过渡金属
提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知(分子中的所有原子和不饱和度均已用完),那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时,应把各种可能的结构式都推导出来,然后根据样品的各种物理的、化学的性质以及红外光谱排除不合理的结构。
同理,在判断某种基团不存在时也要特别小心,因为某种基团的特征振动可能是非红外活性的,也可能因为分子结构的原因,其特征吸收变得极弱。
在判断存在某基团时,要尽可能地找出其各种相关吸收带,切不可仅根据某一谱带即下该基团存在的结论。
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(六)确证解析结果 按以下几种方法验证
1、设法获得纯样品,绘制其光谱图进行对照,但必须考虑到样品的处理技术与测量条件是否相同。
2、若不能获得纯样品时,可与标准光谱图进行对照。当谱图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时,可以完全确证。当然,两图绝对吻合不可能,但各特征吸收带的相对强度的顺序是不变的。
常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。
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1、红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围:4000 670 cm-1
依据基团的振动形式,分为四个区:
(1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区(X=O,N,C,S)
(2)2500 2000 cm-1 三键,累积双键伸缩振动区
(3)2000 1500 cm-1
双键伸缩振动区
(4)1500 670 cm-1
X—Y伸缩,
X—H变形振动区
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2、确定分子官能团和基团的吸收峰
(1) X—H伸缩振动区(4000 2500 cm-1 )
① —O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸
在非极性溶剂中,浓度较小(稀溶液)时,峰形尖锐,强吸收;当浓度较大时,发生缔合作用,峰形较宽。
注意区分
—NH伸缩振动:
3500 3100 cm-1
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3515cm-1
0.01M
0.1M
0.25M
1.0M
3640cm-1
3350cm-1
乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图
2950cm-1
2895 cm-1
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③不饱和碳原子上的=C—H( C—H )
苯环上的C—H 3030 cm-1
=C—H 3010 2260 cm-1
C—H 3300 cm-1
②饱和碳原子上的—C—H
3000 cm-1 以上
—CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动
2870 cm-1 对称伸缩振动
—CH2— 2930 cm-1 反对称伸缩振动
2850 cm-1 对称伸缩振动
—C—H 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
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(2) 叁键(C C)伸缩振动区(2500 2000 cm-1 )
在该区域出现的峰较少;
①RC CH (2100 2140 cm-1 )
RC CR’ (2190 2260 cm-1 )
R=R’ 时,无红外活性
②RC N (2100 2140 cm-1 )
非共轭 2240 2260 cm-1
共轭 2220 2230 cm-1
仅含C、H、N时:峰较强、尖锐;
有O原子存在时;O越靠近C N,峰越弱;
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(3) 双键伸缩振动区( 2000 1500 cm-1 )
① RC=CR’
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