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红外光谱图的解析经验

首先应对各官能团的特征吸收熟记于心,官能团特征吸收是解析谱图的基础。

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: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,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,一般的有机实验书上都有比较详细的介绍。

二、记住常见常用的健值

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
伸缩振动(2250~2100cm^-1)
炔烃 C-H 伸缩振动(3300cm^-1附近)。

4. 芳烃
3100~3000cm^-1 芳环上 C-H 伸缩振动
1600~1450cm^-1 C=C 骨架振动
880~680cm^-1 C-H 面外弯曲振动
芳香化合物重要特征:一般在 1600,1580,1500 和 1450cm^-1 可能出现强度不等的 4 个峰。
880~680cm^-1,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。
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:两个 C-O 伸缩振动吸收: 1270~1230cm^-1(为Ar-O伸缩)1050~1000cm^-1(为R-O伸缩)。

7. 醛和酮
醛的主要特征吸收: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,强的 O-H 伸缩吸收;1720~1706cm^-1 C=O 吸收;1320~1210cm^-1 C-O伸缩;920cm^-1 成键的 O-H 键的面外弯曲振动。

9. 酯
饱和脂肪族酯(除甲酸酯外)的 C=O 吸收谱带:1750~1735cm^-1 区域。
饱和酯 C-C(=O)-O谱带:1210~1163cm^-1 区域 ,为强吸收。

10. 胺
3500~3100 cm^-1, N-H 伸缩振动吸收;1350~1000 cm^-1, C-N 伸缩振动吸收。N-H 变形振动相当于 CH2 的剪式振动方式,其吸收带在 1640~1560cm^-1,面外弯曲振动在 900~650cm^-1。

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。
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 伸缩振动

13. 有机卤化物
C-X 伸缩 脂肪族
C-F 1400-730 cm^-1
C-Cl 850-550 cm^-1
C-Br 690-515 cm^-1
C-I 600-500 cm^-1