红外图谱分析方法大全.doc
红外光谱图解析
一、分析红外谱图
(1)首先依据谱图推出化合物碳架类型,根据分子式计算不饱和度。
公式
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:不饱和度,F+1+(T-O)/2
其中:
F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子);
T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子);
O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子)。
F、T、O分别是英文4,3 1的首字母,这样记起来就不会忘了
举个例子:例如苯(C6H6),不饱和度,6+1+(0-6)/2,4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度。
(2)分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收,以3000 cm^-1为界,高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯、炔、芳香化合物吗,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。
(3)若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在2250~1450cm^-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中:
炔 — 2200~2100 cm^-1
烯 — 1680~1640 cm^-1
芳环 — 1600、1580、1500、1450 cm^-1
若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm^-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对)。
(4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O,O-H,C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。
(5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820、2720和1750~1700cm^-1的三个峰,说明醛基的存在。解析的过程基本就是这样吧,至于制样以及红外谱图软件的使用,一般的有机实验
书
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上都有比较详细的介绍的。 二、记住常见常用的健值
1.烷烃
-13000-2850 cm C-H伸缩振动
-11465-1340 cm C-H弯曲振动
-1-1一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm 以下,接近3000 cm 的频率吸收。 2.烯烃
-13100~3010 cm 烯烃C-H伸缩
-11675~1640 cm C=C伸缩
烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm^1)。
3.炔烃
-12250~2100 cm C?C伸缩振动
-13300 cm 附近 炔烃C-H伸缩振动
4.芳烃
-13100~3000 cm 芳环上C-H伸缩振动
-11600~1450 cm C=C 骨架振动
-1880~680 cm C-H面外弯曲振动)
-1芳香化合物重要特征:一般在1600,1580,1500和1450 cm 可能出现强度不等的4
个峰。
-1880~680 cm ,C-H面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化,
在芳香化合物红外谱图分析中,常常用此频区的吸收判别异构体。 5.醇和酚
主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收。
-13650~3600 cm 自由羟基O-H的伸缩振动,为尖锐的吸收峰
-13500~3200 cm 分子间氢键O-H伸缩振动,为宽的吸收峰
-11300~1000 cm C-O 伸缩振动
-1769-659 cm O-H 面外弯曲
6.醚
-11300~1000 cm 伸缩振动(特征吸收)
-11150~1060 cm 一个强的吸收峰——脂肪醚
-11270~1230 cm (为Ar-O伸缩);
-11050~1000 cm (为R-O伸缩)——芳香醚的两个C-O伸缩振动吸收 7.醛和酮
-11750~1700 cm 醛基C=O伸缩 (特征吸收) ——醛
-12820,2720 cm 醛基C-H伸缩 ——醛
-11715 cm (强峰) 酮基C=O伸缩振动 ——脂肪酮,如果羰基与烯键或芳环
共轭会使吸收频率降低
8.羧酸
-13300~2500 cm (宽&强) O-H伸缩吸收
-11720~1706 cm C=O 吸收
-11320~1210 cm C-O伸缩
-1920 cm 成键的O-H键的面外弯曲振动 ——羧酸二聚体 9.酯
-11750~1735 cm 饱和脂肪族酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收谱带
-11210~1163 cm 饱和酯C-C(=O)-O谱带 (为强吸收) 10.胺:
-13500~3100 cm N-H 伸缩振动吸收
-11350~1000 cm C-N 伸缩振动吸收,N-H变形振动相当于CH的剪式振动方式,2其吸收带在
-1-11640~1560 cm 面外弯曲振动在900~650 cm 。 11.腈;腈类的光谱特征
三键伸缩振动区域,有弱到中等的吸收。
-12260-2240 cm 脂肪族腈
-12240-2222 cm 芳香族腈
12.酰胺
-13500-3100 cm N-H伸缩振动
-11680-1630 cm C=O 伸缩振动
-11655-1590 cm N-H弯曲振动
-11420-1400 cm C-N伸缩
13.有机卤化物
C-X 伸缩,脂肪族
-1-1-1-11400-730 cm :C-F;850-550 cm :C-Cl;690-515 cm :C-Br;600-500 cm :C-I
Characteristic Infrared Absorption Frequencies(特征红外吸收频率)
Bond Compound Type Frequency range / cm-1 C-H Alkanes 2960-2850(s) stretch
1470-1350(v) scissoring and bending
CH Umbrella Deformation 1380(m-w) - Doublet - isopropyl, t-butyl 3
C-H Alkenes 3080-3020(m) stretch
1000-675(s) bend C-H Aromatic Rings 3100-3000(m) stretch
Phenyl Ring Substitution Bands870-675(s) bend
Phenyl Ring Substitution 2000-1600(w) - fingerprint region
Overtones
C-H Alkynes 3333-3267(s) stretch
700-610(b) bend C=C Alkenes 1680-1640(m,w) stretch C?C Alkynes 2260-2100(w,sh) stretch C=C Aromatic Rings 1600, 1500(w) stretch C-O Alcohols, Ethers, Carboxylic 1260-1000(s) stretch
acids, Esters
C=O Aldehydes, Ketones, Carboxylic 1760-1670(s) stretch
acids, Esters
O-H Monomeric -- Alcohols, Phenols 3640-3160(s,br) stretch
Hydrogen-bonded -- Alcohols, 3600-3200(b) stretch
Phenols
Carboxylic acids 3000-2500(b) stretch N-H Amines 3500-3300(m) stretch
1650-1580 (m) bend C-N Amines 1340-1020(m) stretch C?N Nitriles 2260-2220(v) stretch
NO2 Nitro Compounds 1660-1500(s) asymmetrical stretch
1390-1260(s) symmetrical stretch
如何解析红外光谱图
一、预备知识
(1)根据分子式计算不饱和度公式:
不饱和度 Ω,n+1+(n-n)/2 其中: 431
n:化合价为4价的原子个数(主要是C原子), 4
n:化合价为3价的原子个数(主要是N原子), 3
n:化合价为1价的原子个数(主要是H,X原子) 1
(2)分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收;以3000 cm-1为界:高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯,炔,芳香化合物;而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收;
(3)若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在 2250~1450cm-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中炔 2200~2100 cm-1, 烯 1680~1640 cm-1 芳环 1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺、反,邻、间、对);
(4)碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收,判定化合物的官能团; (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820,2720和1750~1700cm-1的三个峰,说明醛基的存在。
二、熟记健值
1.烷烃:C-H伸缩振动(3000-2850cm-1)C-H弯曲振动(1465-1340cm-1) 一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下,接近3000cm-1的频率吸收。 2.烯烃:烯烃C-H伸缩(3100~3010cm-1),C=C伸缩(1675~1640 cm-1),烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm-1)。
3.炔烃:炔烃C-H伸缩振动(3300cm-1附近),三键伸缩振动(2250~2100cm-1)。 4.芳烃:芳环上C-H伸缩振动3100~3000cm-1, C=C 骨架振动1600~1450cm-1, C-H
面外弯曲振动880~680cm-1。
芳烃重要特征:在1600,1580,1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。 C-H面外弯曲振动吸收880~680cm-1,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化,在芳香化合物红外谱图分析中,常用判别异构体。
5.醇和酚:主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收,
自由羟基O-H的伸缩振动:3650~3600cm-1,为尖锐的吸收峰, 分子间氢键O-H伸缩振动:3500~3200cm-1,为宽的吸收峰;
C-O 伸缩振动:1300~1000cm-1,O-H 面外弯曲:769-659cm-1
6. 醚特征吸收:1300~1000cm-1 的伸缩振动,
脂肪醚:1150~1060cm-1 一个强的吸收峰
芳香醚:1270~1230cm-1(为Ar-O伸缩),1050~1000cm-1(为R-O伸缩) 7.醛和酮:
醛的特征吸收:1750~1700cm-1(C=O伸缩),2820,2720cm-1(醛基C-H伸缩) 脂肪酮:1715cm-1,强的C=O伸缩振动吸收,如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低
8.羧酸:羧酸二聚体:3300~2500cm-1 宽而强的O-H伸缩吸收
1720~1706cm-1 C=O伸缩吸收
1320~1210cm-1 C-O伸缩吸收 ,
920cm-1 成键的O-H键的面外弯曲振动
9.酯:饱和脂肪酸酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收谱带:1750~1735cm-1区域
饱和酯C-O谱带:1210~1163cm-1 区域为强吸收
10.胺:N-H 伸缩振动吸收3500~3100 cm-1;C-N 伸缩振动吸收1350~1000 cm-1; N-H变形振动相当于CH2的剪式振动吸收:1640~1560cm-1;面外弯曲振动吸收900~650cm-1.
11.腈:三键伸缩振动区域,有弱到中等的吸收
脂肪族腈 2260-2240cm-1 芳香族腈 2240-2222cm-1 12.酰胺:3500-3100cm-1 N-H伸缩振动 1680-1630cm-1 C=O 伸缩振动
1655-1590cm-1 N-H弯曲振动 1420-1400cm-1 C-N伸缩 13.有机卤化物:脂肪族C-X 伸缩:
C-F 1400-730 cm-1,C-Cl 850-550 cm-1 ,C-Br 690-515 cm-1,C-I 600-500 cm-1
三、红外识谱歌
红外可分远中近,中红特征指纹区,1300来分界,注意横轴划分异。 看图要知红外仪,弄清物态固液气。样品来源制样法,物化性能多联系。
识图先学饱和烃,三千以下看峰形。2960、2870是甲基,2930、2850亚甲峰。 1470碳氢弯,1380甲基显。 二个甲基同一碳,1380分二半。
面内摇摆720,长链亚甲亦可辨。
烯氢伸展过三千,排除倍频和卤烃。末端烯烃此峰强,只有一氢不明显。 化合物,又键偏,,1650会出现。 烯氢面外易变形,1000以下有强峰。 910端基氢,再有一氢990。 顺式二氢690,反式移至970; 单氢出峰820,干扰顺式难确定。
炔氢伸展三千三,峰强峰形大而尖。三键伸展2200,炔氢摇摆680。
芳烃呼吸很特别,1600,1430,1650,2000,取代方式区分明。 900,650,面外弯曲定芳氢。 五氢吸收有两峰,700和750; 四氢只有750,二氢相邻830;间二取代出三峰,700、780,880处孤立氢
醇酚羟基易缔合,三千三处有强峰。C,O伸展吸收大,伯仲叔基易区别。 1050伯醇显,1100乃是仲, 1150叔醇在,1230才是酚。
1110醚链伸,注意排除酯酸醇。若与π键紧相连,二个吸收要看准, 1050对称峰,1250反对称。苯环若有甲氧基,碳氢伸展2820。 次甲基二氧连苯环,930处有强峰,环氧乙烷有三峰,1260环振动, 九百上下反对称,八百左右最特征。缩醛酮,特殊醚,1110非缩酮。 酸酐也有C,O键,开链环酐有区别,开链峰宽一千一,环酐移至1250。
羰基伸展一千七,2720定醛基。吸电效应波数高,共轭则向低频移。 张力促使振动快,环外双键可类比。
2500到3300,羧酸氢键峰形宽,920,钝峰显,羧基可定二聚酸, 酸酐千八来偶合,双峰60严相隔,链状酸酐高频强,环状酸酐高频弱。 羧酸盐,偶合生,羰基伸缩出双峰,1600反对称,1400对称峰。 1740酯羰基,何酸可看碳氧展。1180甲酸酯,1190是丙酸, 1220乙酸酯,1250芳香酸。1600兔耳峰,常为邻苯二甲酸。
氮氢伸展3400,每氢一峰很分明。羰基伸展酰胺I,1660有强峰; N,H变形酰胺II,1600分伯仲。伯胺频高易重叠,仲酰固态1550; 碳氮伸展酰胺III,1400强峰显。胺尖常有干扰见,N,H伸展三千三, 叔胺无峰仲胺单,伯胺双峰小而尖。1600碳氢弯,芳香仲胺千五偏。 八百左右面内摇,确定最好变成盐。伸展弯曲互靠近,伯胺盐三千强峰宽, 仲胺盐、叔胺盐,2700上下可分辨,亚胺盐,更可怜,2000左右才可见。
硝基伸缩吸收大,相连基团可弄清。1350、1500,分为对称反对称。
氨基酸,成内盐,3100,2100峰形宽。1600、1400酸根展,1630、1510碳氢弯。 盐酸盐,羧基显,钠盐蛋白三千三。
矿物组成杂而乱,振动光谱远红端。铵盐类,较简单,吸收峰,少而宽。 注意羟基水和铵,先记几种普通盐:1100是硫酸根,1380硝酸盐, 1450碳酸根,一千左右看磷酸。硅酸盐,一宽峰,1000真壮观。 勤学苦练多实践,红外识谱不算难