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1、3.63.6 红外谱图解析红外谱图解析 及应用及应用3.6.13.6.1 红外谱图解析的红外谱图解析的基本步骤基本步骤：1.计算不饱和度计算不饱和度2.官能团的确定官能团的确定(1500 cm-1)3.指纹区确定细节（指纹区确定细节（1500600 cm-1）4.核磁共振（核磁共振（H质子）质子）5.综合以上分析提出化合物的可能结构综合以上分析提出化合物的可能结构（一）鉴定已知化合物（一）鉴定已知化合物：1.观察特征频率区：观察特征频率区：判断官能团，以确定所属判断官能团，以确定所属化合物的类型。化合物的类型。2.观察指纹区：观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。进一步确定基团的结合方式。3.
2、对照标准谱图对照标准谱图验证。验证。2.2.经元素分析经元素分析确定实验式确定实验式；3.3.有条件时可有有条件时可有MS谱测定相对分子量，谱测定相对分子量，确定分子式确定分子式;（二）测定未知化合物（二）测定未知化合物：1.1.准备性工作：准备性工作：了解试样的了解试样的来源、纯度、熔点、沸点来源、纯度、熔点、沸点等；等；5 5.按鉴定已知化合物的程序解析谱图。按鉴定已知化合物的程序解析谱图。4.4.根据分子式根据分子式计算不饱和度计算不饱和度;U=1+n4+1/2(n3-n1)式中n1,n3,和n4分别为分子式中 一价，三价和四价原子的数目。通常规定双键（C=C、C=O）和饱和环状结构的不
3、饱和度为1，三键（CC、CN等）的不饱和度为2，苯环的不饱和度为4（可理解为一个环加三个双键）。链状饱和烃的不饱和度为零。各官能团的特征吸收是解析谱图的基础各官能团的特征吸收是解析谱图的基础（1）首先依据谱图推出化合物碳架类型）首先依据谱图推出化合物碳架类型（2）分析）分析 3300 2800 cm 1区域区域 C-H 伸缩振动吸收伸缩振动吸收以以 3000 cm 1为界为界:高于高于 3000 cm 1为不饱和碳为不饱和碳 C-H 伸缩振动吸收伸缩振动吸收 可能为烯可能为烯,炔炔,芳香化合物芳香化合物 低于低于 3000 cm 1 一般为饱和一般为饱和 C-H 伸缩振动吸收伸缩振动吸收(3)
4、若在稍高于若在稍高于 3000 cm 1有吸收有吸收,则应在则应在 2250 1450 cm 1 频区频区 分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰炔炔 2200 2100 cm 1烯烯 1680 1640 cm 1 芳环芳环 1600,1580,1500,1450 cm 1烯或芳香化合物则应解析指纹区烯或芳香化合物则应解析指纹区 1000 650 cm 1频区频区 以确定取代基个数和位置以确定取代基个数和位置 芳香族化合物的苯环骨架振动吸收在1 620 1 470cm-1之间，若在160020、150025 cm-1有吸收，确定化合物是芳香族。(5)解析时应注
5、意把描述各官能团的相关峰联解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系系 起来，以准确判定官能团的存在起来，以准确判定官能团的存在 如如 2820，2720 和和 17501700 cm 1的三个峰的三个峰 说明醛基的存在说明醛基的存在(4)碳骨架类型确定后碳骨架类型确定后,再依据其他官能团再依据其他官能团,如如 C=O,O-H,C-N 等特征吸收来判定等特征吸收来判定 化合物的官能团化合物的官能团 1.1.烷烃：烷烃：1.28532962cm-1 CH 伸缩振动；伸缩振动；2.1460cm-1、1380cm-1 CH（CH3、CH2）面内弯曲振动面内弯曲振动 3.723cm-1 CH(CH2)n,
6、n 4 4平面摇摆振动；若平面摇摆振动；若n4 吸吸 收峰将出现在收峰将出现在734734743cm743cm-1-1处。处。2.烯烃烯烃 1.3030cm-1=CH伸缩振动伸缩振动；2.CH 伸缩振动；伸缩振动；3.1625cm-1 CC伸缩振动；伸缩振动；4.CH（CH3、CH2）面内弯曲振动；面内弯曲振动；二者的明显差异：二者的明显差异：1.CC双键的伸缩振动吸收峰：双键的伸缩振动吸收峰：顺式顺式1650cm1650cm-1-1。反式反式与与CHCH3 3、CHCH2 2的弯曲的弯曲 振动接近。振动接近。2.CH的平面弯曲振动吸收峰位置：的平面弯曲振动吸收峰位置：顺式顺式700cm-1；
7、反式反式965cm-1。3.6.2 红外谱解析要点及注意事项红外谱解析要点及注意事项1.红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形）红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形）2.同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的3.红外谱图解析顺序红外谱图解析顺序4.标准红外谱图的应用标准红外谱图的应用 总的图谱解析可归纳为：先特征，后指纹；先最，后指纹；先最强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定。强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定。一抓一组相关峰。一抓一组相关峰。光谱解析先从特征区第一强峰入手，确认可能的归属，然后找出与第一强峰相关的峰。第一强峰确认后，再
8、依次解析特征区第二强峰、第三强峰，方法同上。对于简单的光谱，一般解析一、两组相关峰即可确定未知物的分子结构。对于复杂化合物的光谱由于官能团的相互影响，解析困难，可粗略解析后，查对标准光谱或进行综合光谱解析。举例：由元素分析某化合物的分子式为C4H6O2，测得红外光谱如图2.16，试推测其结构。3.6.3 红外光谱解析实例：红外光谱解析实例：解：由分子式计算不饱和度U=46/21=2 特征区：3 095cm-1有弱的不饱和CH伸缩振动吸收，与1 649cm-1的vc=c 谱带对应表明有烯键存在，谱带较弱，是被极化了的烯键。1 762cm-1强吸收谱带表明有羰基存在，结合最强吸收谱带1 217cm
9、-1和1 138cm-1的C-O-C吸收应为酯基。这个化合物属不饱和酯，根据分子式有如下结构：（1）CH2=CHCOOCH3 丙烯酸甲酯 （2）CH3COOCH=CH2 醋酸乙烯酯 这两种结构的烯键都受到邻近基团的极化，吸收强度较高。普通酯的vC=O在1 745cm-1附近，结构（1）由于共轭效应vC=O频率较低，估计在1700cm-1左右，且甲基的对称变形振动频率在1 440cm-1处，与谱图不符。谱图的特点与结构（2）一致，vC=O频率较高以及甲基对称变形振动吸收向低频位移（1 372cm-1），强度增加，表明有CH3COC结构单元。vsC-O-C升高至1 140cm-1处。且强度增加，表
10、明不饱和酯。指纹区：=CH 出现在977和877cm-1，由于烯键受到极化，比正常的乙烯基=CH位置（990和910cm-1）稍低。由上图谱分析，化合物的结构为（化合物的结构为（2），），可与标准图谱对照 例例一：未知物分子式为一：未知物分子式为C8H16，其红外其红外图谱如下图谱如下图所示，试推其结构。图所示，试推其结构。解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1，即该化，即该化合物具有一个烯基或一个环。合物具有一个烯基或一个环。3079cm-1处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连的氢，处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连的氢，因此该化合物肯定为烯，在因此
11、该化合物肯定为烯，在1642cm-1处还有处还有C=C伸缩振伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存在。动吸收，更进一步证实了烯基的存在。910、993cm-1处的处的C-H弯曲振动吸收说明该化合物有端弯曲振动吸收说明该化合物有端乙烯基，乙烯基，1823cm-1的吸收是的吸收是910吸收的倍频。吸收的倍频。从从2928、1462cm-1的较强吸收及的较强吸收及2951、1379cm-1的较弱的较弱吸收知未知物吸收知未知物CH2多，多，CH3少。少。综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，即综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，即1-辛辛稀。稀。例例二：未知物分子式为二：未知物分子式为C3H6
12、O，其红外图如下其红外图如下图所示，试推其结构。图所示，试推其结构。1.由其分子式可计算出该化合物不饱和度为由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1。2.以以3084、3014、1647、993、919cm-1等处的吸收峰，等处的吸收峰，可判断出该化合物具有端取代乙烯。可判断出该化合物具有端取代乙烯。3.因分子式含氧，在因分子式含氧，在3338cm-1处处又有吸收强、峰形圆又有吸收强、峰形圆而钝的谱带。因此该未知化合物必为醇类化合而钝的谱带。因此该未知化合物必为醇类化合物。再结合物。再结合1028cm-1的吸收，知其为伯醇。的吸收，知其为伯醇。综合上述信息，未知物结构为：综合上述信息，未知物结构
13、为：CH2=CH-CH2-OH。例三：未知物分子式为例三：未知物分子式为C6H8N2，其红外图如下其红外图如下图所示，试推其结构。图所示，试推其结构。1.42.可能有苯环，此推测由可能有苯环，此推测由3031、1593、1502的的吸收峰所证实，由吸收峰所证实，由750cm-1的吸收知该化合物含的吸收知该化合物含邻位取代苯环。邻位取代苯环。3.3285、3193 cm-1的吸收是很特征的伯胺吸收。的吸收是很特征的伯胺吸收。（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）综合上述信息及分子式，可知该化合物为：综合上述信息及分子式，可知该化合物为：邻苯二胺邻苯二胺例例5 化合物化合
14、物C8H8O的红外谱图的红外谱图1）不饱和度：）不饱和度：(8 2 2 8)2=5 大于大于4，一般有苯环，一般有苯环，C6H53）1710 cm 1，C=O，2820，2720 cm 1，醛基醛基2）3000 cm 1以上，不饱和以上，不饱和 C-H 伸缩伸缩 可能为烯，炔，芳香化合物可能为烯，炔，芳香化合物 1600，1580 cm 1，含有苯环含有苯环 指纹区指纹区780，690 cm 1，间位取代苯间位取代苯4）结合化合物的分子式）结合化合物的分子式 此化合物为间甲基苯甲醛此化合物为间甲基苯甲醛例例6 C3H4O1）不饱和度：不饱和度：(3 2 2 4)2=2 可能为烯，炔及含有羰基的
15、化合可能为烯，炔及含有羰基的化合物物2）3300 cm 1 处宽带，羟基处宽带，羟基 结合结合 1040 cm 1 处的吸收，可推测含有处的吸收，可推测含有O-H,由此可排除含有羰基的可能性由此可排除含有羰基的可能性3）2110 cm 1 处的吸收，可知此化合物有碳碳三键吸收处的吸收，可知此化合物有碳碳三键吸收 结合化合物的分子式可知此化合物为结合化合物的分子式可知此化合物为 2-丙炔醇丙炔醇例例7 C7H8O1)不饱和度：不饱和度：(7 2 2 8)2=4 可能含有苯环可能含有苯环2)3000 cm 1 以上，以上，以及以及 1600，1500 cm 1 表明含有苯环（表明含有苯环（-C6H
16、5）770，700 cm 1 表明苯环取代为单取代表明苯环取代为单取代3)分子式为分子式为C7H8O，除去苯环除去苯环(-C6H5)，取代基为取代基为CH3O，苯甲醚苯甲醚(?)苯甲醇苯甲醇(?)3300 cm 1()，1250，1040 cm 1()芳香脂肪醚芳香脂肪醚C-O的吸收的吸收 表明此化合物为苯甲醚表明此化合物为苯甲醚CH3CH2COOH例例8:1）不：）不：12）3000，O-H；酸酸 930，O-H,3)1700,C=O 4)1230，C-O例例9:1)不：不：12）3350，3180，-NH2 1680,1580,伯酰胺伯酰胺例例10 1)不：不：32）2240，3300()
17、,CN3)3100,1620,C=C4)975,870 单取代烯单取代烯 例例111）不：）不：12）3008，1650 烯烯3）990，910 单取代烯烃单取代烯烃例例12:1）不：）不：42）3050；1600，1500 760，700 单取代苯单取代苯3）1380 异丙基异丙基例例13:1）800 对位取代对位取代例例14:1）不：不：02）3340，1100 二级醇二级醇例例15:1）不：）不：4 2）3000，1600，1500 苯苯3）3300（），），1250，1050 芳香脂肪醚芳香脂肪醚4）750，邻位取代，邻位取代例例16:1）不：）不：52）苯；）苯；3）1685，共轭，共轭C=O4)C6H5-C=O-5)NMR例例17:1)不：不：12）2820，2720；1730 醛醛3）C3H7-;1380 异丙基异丙基