红外光谱的影响因素和基团.ppt
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1、伸缩振动伸缩振动 甲基:甲基:变形振动变形振动 甲基甲基对称对称s s(CH(CH3 3)1380)1380-1-1 不不对称对称asas(CH(CH3 3)1460)1460-1-1对称对称 不对称不对称s s(CH(CH3 3) ) asas(CH(CH3 3) )2870 2870 -1 -1 2960 2960-1-1影响红外吸收强度的因素影响红外吸收强度的因素 化学键的振动频率不仅与其性质有关如成键原子的杂化学键的振动频率不仅与其性质有关如成键原子的杂化方式,质量效应等,还受很多外部因素的影响。相同基化方式,质量效应等,还受很多外部因素的影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上
2、。影响因素有关:团的特征吸收并不总在一个固定频率上。影响因素有关: 1. 质量效应质量效应 2.电子效应电子效应内在因素内在因素 3.空间效应空间效应 4.氢键氢键 5.振动的偶合振动的偶合外在因素外在因素HF,HCl,HBr,HIH-O,H-F,H-N,H-C化学键的伸缩振动频率范围化学键的伸缩振动频率范围a诱导效应诱导效应:吸电子基团使吸收峰向高频方向移动,供电子 基使吸收峰低频移动。R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ;R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1850cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1
3、; R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;供电子基:含供电子基:含N,S原子的官能团,烷基等原子的官能团,烷基等吸电子基:卤素原子、含氧原子官能团吸电子基:卤素原子、含氧原子官能团COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516851660CH3CN,(CH3)2C=CH-C N22551637,2221COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516851660a . 空间障碍空间障碍: 大基团或很多基团产生的位阻作用,迫使邻近基团间的键角变小或共轭体系之间单键键角偏转,使基团振动频率和峰形发生变化。COCH3COCH3CH3COCH3CH3CH3H3C1663
4、 cm-1 1686 cm-1 1693 cm-1 C HCHCHC H1576cm-11611cm-11644cm- 11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222 (分子内氢键;分子间氢键分子内氢键;分子间氢键):对峰位,峰强产生极明显影:对峰位,峰强产生极明显影响,使伸缩振动频率向低波数方向移动,峰型变宽。响,使伸缩振动频率向低波数方向移动,峰型变宽。OCH3OCOH3CHHO3705-31252835O- H伸 缩 cm-1 cm-1RHNORNHOHHC=ON-HN-H伸缩伸缩变形游离氢键16903500165034001620-15901650-1620
5、 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1(a) 1.4%(b) 3.4%(c) 7.1%(d) 14.3% 正丁醇羟基的伸缩振动吸收位置正丁醇羟基的伸缩振动吸收位置(氯苯中)(氯苯中) 分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时, 它们它们之间发生强相互作用之间发生强相互作用, 结果产生两个吸收峰结果产生两个吸收峰, 一个向高频移一个向高频移动动, 一个向低频移动。一个向低频移动。常见的有机化合物基团频率出现的范围:常见的有机化合物基团频率出现的范围:4000 1300(官能团(官能团区)区) 1300 650 cm-1(指纹区)依据基团的振动形式
6、,分为四个(指纹区)依据基团的振动形式,分为四个区:区:(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区(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三键,累积双键伸缩振动区(3)2000 1500 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区(4)1500 600 cm-1 XY伸缩,伸缩, XH变形振动区变形振动区 2.4.1. 第一峰区(第一峰区(40002500cm-1) XH 伸缩振动伸缩振动吸收范围。吸收范围。X代表代表O、N、C、S,对应醇、,对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃 及饱和烃类的
7、及饱和烃类的 OH、NH、CH 伸缩振动。伸缩振动。 (1). OH 醇与酚醇与酚:游离态:游离态36403610cm-1,峰形尖锐中等强度,峰形尖锐中等强度 缔合缔合3300cm-1附近,峰形宽而钝附近,峰形宽而钝 羧羧 酸酸:33002500cm-1,中心约,中心约3000cm-1, 谱谱带宽带宽(2) . NH胺类:胺类: 游离:游离:35003300cm-1, 缔合缔合吸收位置降低约吸收位置降低约100cm-1 伯胺:伯胺: 3500,3400cm-1,(吸收强度比羟基弱),(吸收强度比羟基弱) 仲胺:仲胺: 3400cm-1(吸收峰比羟基要尖锐)(吸收峰比羟基要尖锐) 叔胺:无吸收叔
8、胺:无吸收酰胺:酰胺: 伯酰胺:伯酰胺:3350,3150cm-1 附近出现双峰附近出现双峰 仲酰胺:仲酰胺:3200cm-1 附近出现一条谱带附近出现一条谱带 叔酰胺:无吸收叔酰胺:无吸收中等强度吸收中等强度吸收中等强度吸收中等强度吸收 (3). CH 烃类:烃类:33002700cm-1范围,范围,3000cm-1是分界线是分界线。不饱和碳(三。不饱和碳(三键、双键及苯环)键、双键及苯环)3000cm-1, 饱和碳(除三元环)饱和碳(除三元环)3000 炔烃炔烃:3300 cm-1,峰很尖,峰很尖锐锐, 烯烯烃烃、芳烃:、芳烃:31003000 cm-1 饱和烃基饱和烃基:30002700
9、 cm-1,四个峰,四个峰 CH3:2960(s)、)、2870 cm-1(m) CH2:2925(s)、)、2850 cm-1(s) CH:2890 cm-1醛基醛基:28502720 cm-1,两个吸收峰,两个吸收峰 巯基巯基:26002500 cm-1,谱带尖锐,容易识别,谱带尖锐,容易识别 2.4.2.第二峰区(第二峰区(25002000 cm-1) 叁键、累积双键(叁键、累积双键(CC、CN、CC C、 NCO、NCS)谱带为中等强度吸收或弱吸收。)谱带为中等强度吸收或弱吸收。CC: 22802100cm-1, 乙炔及全对称双取代炔在红外光乙炔及全对称双取代炔在红外光 谱中观测不到。
10、谱中观测不到。 CN: 22502240cm-1,谱带较,谱带较 CC 强。强。CN 与苯环与苯环 或双键共轭,谱带向低波数位移或双键共轭,谱带向低波数位移2030cm-1。 此外,此外,XH(X=B,P,Se,Si)键的伸缩振动也出现在)键的伸缩振动也出现在此区域。此区域。 2.4.3.第三峰区(第三峰区(20001500cm-1)双键的伸缩振动双键的伸缩振动区区, 包包括括CO、CC、CN、NO,NH 。1) CO伸缩振动伸缩振动 19001650cm-1,峰尖锐或稍宽,其强度都较大。,峰尖锐或稍宽,其强度都较大。羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。变化规律:变
11、化规律:酰卤酰卤:吸收位于最高波数端,特征,无干扰。:吸收位于最高波数端,特征,无干扰。酸酐酸酐:两个羰基振动偶合产生双峰,波长位移:两个羰基振动偶合产生双峰,波长位移6080 cm-1。酯酯:脂:脂肪酸酯肪酸酯1735 cm-1,不饱和酸酯或苯甲酸酯低波,不饱和酸酯或苯甲酸酯低波 数位移约数位移约20 cm-1 羧酸羧酸:1720 cm-1,若在第一区约,若在第一区约 3000 cm-1出现强、宽吸收。出现强、宽吸收。 醛醛:在:在28502720 cm-1 范围有范围有 m 或或 w 吸收,出现吸收,出现12条谱带,结合此峰,条谱带,结合此峰, 可判断醛基存在。可判断醛基存在。 酮:唯一的
12、特征吸收带酮:唯一的特征吸收带 酰胺酰胺:16901630 cm-1 ,缔合态约,缔合态约 1650 cm-1 伯酰胺:伯酰胺:1690 cm-1() ,1640 cm-1() 仲酰胺:仲酰胺:1680 cm-1(),),1530 cm-1(),), 1260 cm-1 () 叔酰胺:叔酰胺:1650 cm-1 2). CC伸缩振动伸缩振动 16701600 cm-1 ,强度中等或较低。,强度中等或较低。 烯烃烯烃: 16801600 cm-1 芳环骨架振动芳环骨架振动:苯环、吡啶环及其它芳环苯环、吡啶环及其它芳环 16501450 cm-1 范围范围 苯苯: 1600,1580,1500,1
13、450 cm-1 吡啶吡啶:1600,1570,1500,1435 cm-1 呋喃呋喃:1600,1500,1400 cm-1 喹啉喹啉:1620,1596,1571,1470 cm-1 硝基、亚硝基化合物:强吸收硝基、亚硝基化合物:强吸收 脂肪族:脂肪族:15801540 cm-1,13801340 cm-1 芳香族:芳香族:15501500 cm-1,13601290 cm-1 亚硝基:亚硝基: 16001500 cm-1 3)N=O伸缩振动伸缩振动4)C-N伸缩振动:位于伸缩振动:位于16801640 cm-1 5)胺类化合物)胺类化合物弯曲振动也出现在此区域:弯曲振动也出现在此区域:
14、NH2 位于位于16401560 cm-1,为,为 s 或或 m 吸收带。吸收带。 2.4.4. 第四峰区(第四峰区(1500600 cm-1) 指纹区指纹区 XC(XH)键的伸缩振动及各类弯曲振动)键的伸缩振动及各类弯曲振动 1). CH 弯曲振动弯曲振动 烷烃烷烃: CH3 约约1450 cm-1、1380 cm-1 CH(CH3)2 1380 cm-1、1370 cm-1 C(CH3)3 1390 cm-1、1370cm-1 CH 1340 cm-1 (不特征)(不特征) 烯烃烯烃: 面内:面内:14201300 cm-1,不特征,不特征 面外:面外:1000670 cm-1,容易识别,
15、可用于判断取代情况。,容易识别,可用于判断取代情况。 芳环芳环: 面内:面内:1250950 cm-1范围,应用价值小范围,应用价值小 面外:面外:910650 cm-1,可判断取代基的相对位置,可判断取代基的相对位置 一取代一取代770730 cm-1,710690 cm-1 二取代二取代 邻:邻:770735 cm-1 对:对:860800 cm-1 间:间:900800 cm-1,810750 cm-1, 725680 cm-12). CO 伸缩振动:伸缩振动: 13001000 cm-1 醇、酚:醇、酚: 12501000 cm-1,强吸收带。,强吸收带。 醇醇:1200 cm-1,伯
16、醇:,伯醇:1050 cm-1,仲醇:,仲醇:1100 cm-1 叔醇:叔醇:1150 cm-1 醚醚:COC伸缩振动位于伸缩振动位于 12501050 cm-1 , 确定醚类存在的唯一谱带确定醚类存在的唯一谱带 酯酯:COC 伸缩振动位于伸缩振动位于13001050 cm-1 , 2 -3条谱带,强吸收条谱带,强吸收 酸酐酸酐:COC 伸缩振动吸收带位于伸缩振动吸收带位于 13001050 cm-1 , 强而宽强而宽 3). 其它键的振动其它键的振动 C-C:伸缩振动一般很弱,无鉴定价值:伸缩振动一般很弱,无鉴定价值 C-X:伸缩振动:伸缩振动 F:14001000 cm-1 (ms) Cl
17、: 800600 cm-1 (s) Br: 600500 cm-1 (s) I: 500 cm-1 (s) O-H:弯曲振动:面内(:弯曲振动:面内(1500-1300)面外()面外(650cm-1) B-O:伸缩振动:伸缩振动 1500-1300 cm-1 (ms)B-C:1435 cm-1 Si-O-Si:11001000cm-1 基基 团团 吸吸 收收 带带 数数 据据 r , , ( 反反 ) r r 活活泼泼氢氢不不饱饱和和氢氢饱饱和和氢氢三三键键双双键键伸伸缩缩振振动动变变形形振振动动含含氢氢化化学学键键特特征征吸吸收收带带(伸伸缩缩振振动动)指指纹纹吸吸收收带带伸伸缩缩振振动动变
18、变形形振振动动 常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收带特征区特征区指纹区指纹区500100015002000250030003500C-H,N-H,O-HN-HC NC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H(氢键)(氢键)C=OC-C,C-N,C-O=C-HC-HC CC=C红红外光谱的八个峰区外光谱的八个峰区振动类型:(振动类型:(CH3,CH2,CH)(CC,CH ),C-H伸缩、弯伸缩、弯曲振动,曲振动,C-C伸缩振动伸缩振动C-H伸缩振动:伸缩振动:30002800,反对称频率大于对称。,反对称频率大于对称。C-H弯曲振动:弯曲振动:1475700,1375,1450
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- 关 键 词:
- 红外 光谱 影响 因素 基团