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一文讀懂紅外光譜解析

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-05-15 19:19

解析紅外光譜的三要素(位置,強(qiáng)度和峰形)  

 

 

在解析紅外光譜時,要同注意吸收峰的位置,強(qiáng)度和峰形位置,強(qiáng)度和峰形 。吸收位置是紅外吸收最重要的特點(diǎn),但在鑒定化合物分子結(jié)構(gòu)時,應(yīng)將吸收峰的位置輔以吸收峰強(qiáng)度和峰形綜合分析。每種有機(jī)化合物均顯示若干吸收峰,對大量紅外圖譜中各吸收峰強(qiáng)度相互比較,歸納出各種官能團(tuán)紅外吸收強(qiáng)度的變化范圍。只有熟悉各官能團(tuán)紅外吸收的位置和強(qiáng)度處于一定范圍時,才能準(zhǔn)確推斷出官能團(tuán)的存在。

 

 

確定官能團(tuán)的方法

 

 

對于任何有機(jī)化合物的紅外光譜,均存在紅外吸收的伸縮振動和多種彎曲振動。因此,每一個化合物的官能團(tuán)的紅外光譜圖在不同區(qū)域顯示一組相關(guān)吸收峰。只有當(dāng)幾處相關(guān)吸收峰得到確認(rèn)時,才能確定該官能團(tuán)的存在。

 

 

  • 例1.甲基(CH3):2960cm-1和2870cm-1為伸縮振動,1460cm-1和1380cm-1為其彎曲振動。

  • 例2. 亞甲基(CH2):2920cm-1和2850cm-1為其伸縮振動,1470cm-1和720cm-1為其彎曲振動。

  • 例3. 酯基:νC=O為1750~1725 cm-1,νC-O在1300~1050 cm-1有兩個吸收譜帶。

 

 

紅外光譜解析步驟

 

 

(1)根據(jù)確定的分子式,計算不飽和度,預(yù)測可能的官能團(tuán)。

(2)首先觀察紅外光譜的官能團(tuán)區(qū),找出該化合物可能存在的官能團(tuán)。

(3)查看紅外光譜的指紋區(qū),找出官能團(tuán)的相關(guān)吸收峰,最后才確定該化合物存在某官能團(tuán)。

(4)判斷是否芳香族化合物,若為芳香化合物,找出苯的取代位置。

(5)根據(jù)紅外光譜指紋區(qū)的吸收峰與已知化合物的紅外光譜或標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照,確定是否為已知化合物。

 

 

 

 

紅外光譜解析步驟

 

 

(1)根據(jù)確定的分子式,計算不飽和度,預(yù)測可能的官能團(tuán)。

(2)首先觀察紅外光譜的官能團(tuán)區(qū),找出該化合物可能存在的官能團(tuán)。

(3)查看紅外光譜的指紋區(qū),找出官能團(tuán)的相關(guān)吸收峰,最后才確定該化合物存在某官能團(tuán)。

(4)判斷是否芳香族化合物,若為芳香化合物,找出苯的取代位置。

(5)根據(jù)紅外光譜指紋區(qū)的吸收峰與已知化合物的紅外光譜或標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照,確定是否為已知化合物。

 

 

(1)首先依據(jù)譜圖推出化合物碳架類型,根據(jù)分子式計算不飽和度。

公式:不飽和度=F+1+(T-O)/2

其中:

F:化合價為4價的原子個數(shù)(主要是C原子);

T:化合價為3價的原子個數(shù)(主要是N原子);

O:化合價為1價的原子個數(shù)(主要是H原子)。

F、T、O分別是英文4,3 1的首字母,這樣記起來就不會忘了

舉個例子:例如苯(C6H6),不飽和度=6+1+(0-6)/2=4,3個雙鍵加一個環(huán),正好為4個不飽和度。

 

 

(2)分析3300~2800cm-1區(qū)域C-H伸縮振動吸收,以3000 cm-1為界,高于3000cm-1為不飽和碳C-H伸縮振動吸收,有可能為烯、炔、芳香化合物嗎,而低于3000cm-1一般為飽和C-H伸縮振動吸收。

 

 

 

(3)若在稍高于3000cm-1有吸收,則應(yīng)在2250~1450cm-1頻區(qū),分析不飽和碳碳鍵的伸縮振動吸收特征峰,其中:

炔   —2200~2100 cm-1

烯   —1680~1640 cm-1

芳環(huán) —1600、1580、1500、1450 cm-1

若已確定為烯或芳香化合物,則應(yīng)進(jìn)一步解析指紋區(qū),即1000~650cm-1的頻區(qū),以確定取代基個數(shù)和位置(順反,鄰、間、對)。

 

 

(4)碳骨架類型確定后,再依據(jù)其他官能團(tuán),如 C=O,O-H,C-N 等特征吸收來判定化合物的官能團(tuán)。

 

 

(5)解析時應(yīng)注意把描述各官能團(tuán)的相關(guān)峰聯(lián)系起來,以準(zhǔn)確判定官能團(tuán)的存在,如2820、2720和1750~1700cm-1的三個峰,說明醛基的存在。解析的過程基本就是這樣吧,至于制樣以及紅外譜圖軟件的使用,一般的有機(jī)實(shí)驗(yàn)書上都有比較詳細(xì)的介紹的。

 

 

常用常見的鍵值

 

 

1.烷烴

3000-2850 cm-1    C-H伸縮振動

1465-1340 cm-1    C-H彎曲振動

一般飽和烴C-H伸縮均在3000 cm-1  以下,接近3000 cm-1  的頻率吸收。

 

 

2.烯烴

3100~3010 cm-1    烯烴C-H伸縮

1675~1640 cm-1    C=C伸縮

烯烴C-H面外彎曲振動(1000~675cm^1)。

 

 

3.炔烴

2250~2100 cm-1    C≡C伸縮振動

3300 cm-1 附近   炔烴C-H伸縮振動

 

 

4.芳烴

3100~3000 cm-1    芳環(huán)上C-H伸縮振動

1600~1450 cm-1    C=C 骨架振動

880~680 cm-1      C-H面外彎曲振動)

芳香化合物重要特征:一般在1600,1580,1500和1450 cm-1可能出現(xiàn)強(qiáng)度不等的4個峰。

880~680 cm-1 ,C-H面外彎曲振動吸收,依苯環(huán)上取代基個數(shù)和位置不同而發(fā)生變化,在芳香化合物紅外譜圖分析中,常常用此頻區(qū)的吸收判別異構(gòu)體。

 

 

5.醇和酚

主要特征吸收是O-H和C-O的伸縮振動吸收。

3650~3600 cm-1     自由羥基O-H的伸縮振動,為尖銳的吸收峰

3500~3200 cm-1     分子間氫鍵O-H伸縮振動,為寬的吸收峰

1300~1000 cm-1     C-O 伸縮振動

769-659 cm-1       O-H 面外彎曲

 

 

6.醚

1300~1000 cm-1     伸縮振動(特征吸收)

1150~1060 cm-1     一個強(qiáng)的吸收峰——脂肪醚

1270~1230 cm-1   (為Ar-O伸縮);

1050~1000 cm-1   (為R-O伸縮)——芳香醚的兩個C-O伸縮振動吸收

 

 

7.醛和酮

1750~1700 cm-1     醛基C=O伸縮 (特征吸收) ——醛

2820,2720 cm-1    醛基C-H伸縮  ——醛

1715 cm-1 (強(qiáng)峰)         酮基C=O伸縮振動——脂肪酮,如果羰基與烯鍵或芳環(huán)共軛會使吸收頻率降低

 

 

8.羧酸

3300~2500 cm-1 (寬&強(qiáng)) O-H伸縮吸收

1720~1706 cm-1           C=O 吸收

1320~1210 cm-1           C-O伸縮

920 cm-1                 成鍵的O-H鍵的面外彎曲振動 ——羧酸二聚體

 

 

9.酯

1750~1735 cm-1     飽和脂肪族酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收譜帶

1210~1163 cm-1     飽和酯C-C(=O)-O譜帶 (為強(qiáng)吸收)

 

 

10.胺

3500~3100 cm-1     N-H伸縮振動吸收

1350~1000 cm-1     C-N伸縮振動吸收,N-H變形振動相當(dāng)于CH2的剪式振動方式,其吸收帶在

1640~1560 cm-1     面外彎曲振動在900~650 cm-1 。

 

 

11.腈;腈類的光譜特征

三鍵伸縮振動區(qū)域,有弱到中等的吸收。

2260-2240 cm-1     脂肪族腈

2240-2222 cm-1     芳香族腈

 

 

12.酰胺

3500-3100 cm-1      N-H伸縮振動

1680-1630 cm-1      C=O 伸縮振動

1655-1590 cm-1      N-H彎曲振動

1420-1400 cm-1      C-N伸縮

 

 

13.有機(jī)鹵化物

C-X 伸縮,脂肪族 

1400-730cm-1 :C-F;850-550 cm-1 :C-Cl;690-515 cm-1 :C-Br;600-500 cm-1 :C-I

 

 

紅外吸收頻率表

一文讀懂紅外光譜解析

 

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來源:Internet

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