第六章 1 红外光谱课件.pptVIP

一．饱和O－H，N－H, C-H和S－H官能团 这些官能团构成有机物的醇、酚、胺、硫醇和酚、羧酸，它们的红外伸展振动频率在2500-4000cm-1。O－H的波数最高，游离态的羟基波数达3600cm-1，且峰形尖锐。许多羟基有机物会形成氢键缔合物，导致波数降低，吸收峰形变宽。一般的醇和酚在3200-3600cm-1之间会有红外特征吸收，羧酸由于强烈的氢键缔合，O－H吸收峰波数会降到3000cm-1以下，形成宽大的吸收峰形。值得一提，水的O－H在3300cm-1附近也要产生吸收，因而红外样品测试要尽可能排除水的干扰。S-H是硫醇或酚类的特征官能团，因含硫有机物并不多，而且S-H的红外吸收在2500-2600cm-1之间，该红外区域几乎没有其它有机基团的吸收，因而非常特征。红外光谱谱图在2500-2800cm-1有强吸收，几乎可以立即判断是S-H吸收。 N－H的波数略低于O－H，在3300-3500cm-1范围，N－H也能形成氢键缔合物，而使波数降低到3200cm-1附近，但N－H的氢键弱于OH，而且N原子上可以连有两个H。这样，和OH只形成单吸收峰不同的是，N－H吸收峰的数目与N原子上取代基多少有关。对于－NH2则有两个吸收峰，－NHR则只有一个吸收峰，而－NR2由于氢被全部取代，N－H键已不存在，则3300-3500cm-1范围无红外吸收。因此，根据胺类（包括酰胺类）有机物的这一特征吸收峰差异，可以用红外光谱区分它们是N原子单取代还是双取代。 C-H C－H的波数在2700-3300cm-1，跨度很大，几乎所有的有机物都存在C－H键，因而任一有机物在这一波数范围都有吸收。如果此范围无吸收，则可以排除所测物质是有机物的可能性。我们已经知道：构成C－H键的烃类有饱和、双键、叁键和苯环四类，这四类C－H键的红外振动频率是有差异的，这样根据波数不同可以区别它们。 C≡C－H 叁键（炔）C－H振动频率 3300cm-1 C＝C－H 双键（烯）C－H振动频率 3100cm-1 苯环C－H振动频率 3010-3050cm-1 C－C－H 单键（烷）C－H振动频率 3000cm-1 不饱和C－H振动频率要大于饱和的C－H振动频率，尤其是叁键炔的C－H振动波数已达到3300cm-1，因而容易用红外光谱判断。因大多数有机物都含有饱和C－H键，因而用红外光谱判断C－H没有太大意义。烯烃和苯环的C－H键红外吸收峰强度低，除非在高分辨率红外光谱仪和特定的条件下，一般不用红外光谱来判断它们。 红外光谱图的3000-4000cm-1波数是非常重要的区域，其吸收峰的位置、形状和强度可以提供重要的有机物分子结构信息。而2800-3000cm-1是饱和C－H键的特征吸收，此区域是否有红外吸收成为区分无机物和有机物的标志 壬醇的红外光谱 为长链烷基醇的红外光谱图，在3355cm-1处有O－H的伸缩振动。因氢键作用，该红外吸收峰不仅波数降低，而且吸收峰宽大。2800-3000cm-1有饱和C－H键的特征伸缩振动。 苯酚的红外光谱 由于氢键作用，酚羟基OH的波数也在3333cm-1，峰形更加宽大。由于苯酚含有苯的C－H振动，因而在3045cm-1也有特征吸收峰 庚酸的红外光谱 由于羧酸强烈的氢键缔合，O－H伸缩振动波数降至3050cm-1，峰形比醇和醇还要宽大。只要在3000cm-1波数附近出现如图所示的大而宽的峰形，就可以判断是羧酸类有机物。 辛胺的红外光谱 由于胺基N原子上有两个H，因而在3290cm-1和3365cm-1分别有两个N－H键的吸收峰，2850-2910cm-1是饱和C－H键的吸收峰。 α–苄基硫醇的红外光谱 该化合物不含有O－H和N－H，因而在3200cm-1以上无红外吸收。3030，3060和3085cm-1是苯C－H键的特征吸收，而2930cm-1是饱和C－H键的吸收，S－H伸缩振动远比O－H和N－H小，在2565cm-1。 二．不饱和叁键或多重双键官能团（X≡Y或X＝Y＝Z） 这类官能团构成有机化合物的炔、腈和偶氮等类。它们的红外特征吸收频率在1900 -2300cm-1范围，这一范围的红外光谱图比较简单，大多数情况下是无吸收峰，一旦出现吸收，可以很快判断是这类有机物。 表8.5 各类重键有机物的红外特征频率 化合物类型 吸收峰位置（cm-1） *M－C≡O 1700-2200 R－C≡C－R 0 R－C≡C－R’ 2100-2260 R－N＝C＝S 2120-2200 R2－C＝C＝O 2150 R－N＝N－R 2130-2150 R－N＝C＝O 2250-2275 R－C≡N 2240-2260