第十二章红外吸收光谱法

第十二章 红外吸收光谱法思考题和习题8.如何利用红外吸收光谱区别烷烃、烯烃及炔烃？烷烃主要特征峰为233,,,CH s CH as CH H C δδδν-，其中νC-H 峰位一般接近3000cm -1又低于3000cm -1。

烯烃主要特征峰为H C C C H C -==-=γνν,,，其中ν=C-H 峰位一般接近3000cm -1又高于3000cm -1。

νC=C 峰位约在1650 cm -1。

H C -=γ是烯烃最具特征的峰，其位置约为1000-650 cm -1。

炔烃主要特征峰为H C C C H C -≡≡-≡γνν,,，其中H C -≡ν峰位在3333-3267cm -1。

C C ≡ν峰位在2260-2100cm -1，是炔烃的高度特征峰。

9.如何在谱图上区别异丙基及叔丁基？当两个或三个甲基连接在同一个C 上时，则吸收峰s CH 3δ分裂为双峰。

如果是异丙基，双峰分别位于1385 cm -1和1375 cm -1左右，其峰强基本相等。

如果是叔丁基，双峰分别位于1365 cm -1和1395cm -1左右，且1365 cm -1峰的强度约为1395 cm -1的两倍。

10.如何利用红外吸收光谱确定芳香烃类化合物？ 利用芳香烃类化合物的主要特征峰来确定：芳氢伸缩振动（ν=C-H ），3100~3000cm -1 (通常有几个峰) 泛频峰2000~1667cm -1苯环骨架振动（νc=c ），1650-1430 cm -1，~1600cm -1及~1500cm -1 芳氢面内弯曲振动（β=C-H ），1250~1000 cm -1 芳氢面外弯曲振动（γ =C-H ），910~665cm -114．试用红外吸收光谱区别羧酸、酯、酸酐。

羧酸的特征吸收峰为v OH 、v C=O 及γOH 峰。

v OH （单体）~3550 cm -1(尖锐)，v OH (二聚体)3400~2500(宽而散)，v C=O (单体)1760 cm -1 (S)，v as C=O (二聚体)1710~1700 cm -1 (S)。

第六章红外吸收光谱法
基本要点：
1.红外光谱分析基本原理；
2.红外光谱与有机化合物结构；
3.各类化合物的特征基团频率；
4.红外光谱的应用;
5.红外光谱仪.
学时安排：3学时
第一节概述
分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。

红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。

记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。

一、红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~ 1000μｍ，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个
1。

第十二章红外吸收光谱法- 经典习题1．下列叙述不正确的是（D）A．共轭效应使红外吸收峰向低波数方向移动B．氢键作用使红外吸收峰向低波数方向移动C．诱导效应使红外吸收峰向高波数方向移动D．氢键作用使红外吸收峰向高波数方向移动2．在红外光谱上νC-H发生在（高波数）区间，大体以（3000cm-1）为界，νC-H（>3000cm-1）时，连接氢的碳原子是不饱和的；νC-H（<3000cm-1）时，连接氢的碳原子是饱和的。

烷烃、烯烃、炔烃νC-H峰位由高到低的顺序为（ν≡C-H >ν=C-H>νC-H）。

3．某化合物在4000～600cm-1区间的红外吸收光谱如下图，试推断其为下列化合物中的哪一个？为什么？（A）CH3(CH2)5OH （B）（C）（D）（E）解：此题为已知范围的未知物，故不需按光谱解析程序解析。

（1）3060、3040、3020cm-1为芳香族的ν=C-H峰；1600、1584、1493cm-1为芳香族νC=C 峰；756、702cm-1为芳香族γ=C-H峰，A、B无上述峰。

否定A、B。

（2）图中无～2200cm-1峰，否定D。

（3）图中无～3300cm-1峰，否定C。

应为E。

综上所述，其峰归属：3060cm-1、3040cm-1、3020cm-1（苯环ν=C-H）、1600cm-1、1584cm-1、1493cm-1（苯环νC=C ）、756cm-1、702cm-1（单取代苯γ=C-H）、2938cm-1、2918cm-1、2860cm-1（亚甲基νCH ）、1452cm-1（亚甲基δCH2）。

4．某未知化合物的分子式为C14H14，测得其红外光谱如下图，试通过光谱解析推断其分子结构式。

解：（1）计算不饱和度：u=(2+2×14-14)/2=8，说明可能含有两个苯环、或一个苯环及两个叁键、或一个苯环及四个双键。

但由上图显示，2400～2100cm-1区间没有吸收峰，即结构中不含-C≡C-及-C≡N键；分子式中不含氧原子，1700cm-1左右也没有νC=O峰，即结构式中也不含C=O基。

第十二章 红外吸收光谱法一、选择题1．中红外区的特征区是指( )cm -1范围内的波数。

A 、4000～200B 、4000～1250C 、1250～200D 、10 000～102．已知CO 2的结构式为O=C=O ，请推测其红外光谱中，基本振动数为( )。

A 、4个B 、3个C 、2个D 、1个3．红外光谱中，不是分子的所有振动形式的相应红外谱带都能被观察到，这是因为（）A 、分子中既有振动运动，又有转动运动B 、分子中有些振动能量是简并的C 、因为分子中有C 、H 、O 以外的原子存在D 、分子中有些振动能量相互抵消4．关于红外光谱的吸收峰，下列叙述不正确的是（ ）A 、共轭效应使红外吸收峰向低波数方向移动B 、诱导效应使红外吸收峰向高波数方向移动C 、氢键使红外吸收峰向低波数方向移动D 、氢键使红外吸收峰向高波数方向移动5．若 O —H 键的键力常数 K ＝ 7．12N ／cm ，则它的振动波数（ cm -1）为（ ）A 、3584B 、3370C 、3474D 、35006．欲获得红外活性振动，吸收红外线发生能级跃迁，必须满足( )条件。

A 、△μ>0或△μ<0B 、△μ≠0并服从νL=v△VC 、△μ=0及vL=△VvD 、△μ≠07．CO 2的下列振动中，属于红外非活性振动的是( )。

8．下列三种物质：甲R-CO-CH2CH3、乙R-CO-CH=C（CH3）2、、丙R-COCl，问其V C=O波数大小次序为( )。

A、甲>乙>丙B、乙>甲>丙C、丙>乙>甲D、丙>甲>乙9．三种振动νc=o，νc=N及νc=C的频率大小次序为( )。

(电负性：C为2．6，N为3．0，O为3．5)A、νc=o＞νc=N＞νc=CB、νc=C＞νc=N＞νc=oC、νc=N＞νc=C＞νc=oD、νc=N＞νc=o＞νc=C10．同一分子中的某基团，其各振动形式的频率大小顺序为( )。

红外吸收光谱法的原理红外吸收光谱法（Infrared absorption spectroscopy）是一种常用的分析方法，通过测量物质对红外辐射的吸收来研究物质的结构和组成。

其原理基于物质分子的振动和转动，当红外辐射通过样品时，与样品分子相互作用并导致红外辐射被吸收或散射。

进一步，通过测量样品吸收的红外辐射强度，可以得到关于样品内部分子结构和组成的信息。

红外辐射是电磁波的一部分，具有比可见光更长的波长。

红外吸收光谱法利用这种波长特性，通过对样品在红外区域的吸收进行定量或定性分析。

红外吸收光谱法可以用于有机物、无机物、聚合物以及生物分子等各种类型的样品分析。

在红外吸收光谱法中，仪器设备包括一个红外光源、分光器、样品室和检测器。

红外光源产生宽频谱的红外辐射，经过分光器将红外辐射按波长分成多个特定范围。

样品室是一个透明的容器，用于容纳样品。

样品与红外辐射相互作用后，部分辐射被吸收，其余的辐射经过样品，最后被检测器接收。

检测器将接收到的辐射转化为电信号，并通过放大和处理，能够得到样品在各个波长下的吸收谱图。

红外吸收光谱图谱展示了样品在红外区域的吸收峰，峰的位置和强度可以提供关于样品中的化学键、官能团以及分子结构的信息。

每个官能团和化学键都有具有特定的频率和振动模式，当红外辐射与样品分子振动模式相吻合时，就会发生吸收。

因此，通过观察吸收峰的位置和形状，可以推断出样品中存在的官能团和化学键的类型。

总之，红外吸收光谱法利用物质对红外辐射的吸收特性，通过测量红外辐射在样品中的吸收程度，可以获得关于样品的结构和组成的信息。

这种分析方法广泛应用于化学、材料科学、生物科学等领域，为研究和分析各种样品提供了有力的工具。

第12章红外吸收光谱法学习目标1．掌握基频峰和泛频峰，特征峰和相关峰，特征区和指纹区等基本概念；红外吸收峰产生的条件；吸收峰位置的分布规律及影响峰位的因素：红外吸收光谱的解析程序与方法。

2．熟悉常见的几种振动形式，振动能级和振动频率；振动自由度。

3．了解红外光谱仪的主要部件及其工作原理，试样的制备方法。

案例12-12006年4月下旬，某药厂生产的亮菌甲素注射液，导致多名患者因肾衰竭而死亡。

事故调查结果显示，问题出现在误把二甘醇当作丙二醇。

丙二醇是一种药用溶剂，而二甘醇则是工业用溶剂，有很强的毒性。

．如何区别丙二醇和二甘醇呢？中国药典2005版上规定用红外光谱来鉴定丙二醇。

此外，在药典上还有许多需要用红外光谱区分的物质。

问题：1．什么是红外光谱？红外光谱是怎样产生的？2．红外光谱在药物的合成、提取分离、有效成分的分析中的作用？3．如何利用红外光谱对物质进行定性、定量和结构分析？红外线( infrared ray)是指波长为0.76 - 500 um（或1000 Vm）的电磁辐射(electromagnetic radiation)。

红外线常按波长分为三个区域。

这三个区域的红外线可引起3种不同的能级跃迁（表12-1]。

到的吸收光谱( absorption spectroscopy)称为中红外吸收光谱，亦称红外吸收光谱(infraredabsorption spectroscopy；IR)，简称红外光谱(infrared spectrum)。

由于物质分子吸收该区域的红外光后引起分子振动能级之间跃迁，并伴随分子的转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称振一转光谱。

IR在化学领域中主要用于分子结构的基础研究以及化学组成的分析，其中应用最广泛的还是化合物的结构鉴定。

根据红外光谱的峰位、峰强及峰形，判断化合物中可能存在的官能团，从而推断出未知物的结构，因此IP是有机药物结构测定和鉴定最重要的方法之一。

红外吸收光谱的表示方法与紫外吸收光谱有所不同，早期棱镜光谱用TA曲线，现一般用t-a曲线，t-a曲线的“谷”是红外光谱上的吸收峰（图12-1）。

第十二章红外吸收光谱法思考题和习题1．化合物的结构式如下，试写出各基团的特征峰、相关峰、并估计峰位。

烯烃:ν=C-H : 3100-3000cm-1,νC=C:( ~1650cm-1) 因为连接苯环峰位置向低频移动.芳香烃(苯环): ν=C-H:(3100-3000cm-1), 苯环νC=C(1650-1430cm-1,共轭作用向低频移动.)羰基:ν=C-O: 1700cm-1.含氮化合物: νNH(仲胺):3500-3300cm-1, δNH(仲胺):1650-1510cm-1,νC-N(仲胺): 1360-1020cm-1.2．某化合物分子式为C5H6O，其紫外光谱的最大吸收在227 nm（ε=104），其红外光谱有吸收带：3015，2905，1687和1620cm-1.试判断该化合物的结构。

3．如合用红外吸收光谱区别一下化合物？νNH: 伯胺在3500cm-1和3400cm-1出现双峰,游离仲胺在3500~3300cm-1有一个峰,叔胺无此峰.4．下列基团的C-H伸缩振动(νC-H)出现在什么区域？(1) –CH3(2) =CH2(3) ≡CH (4) -CHOνCH3:~2962cm-1(as), ~2872cm-1(s).ν=CH2:~3100cm-1. ν≡CH:~ 3330cm-1.νCHO:~2820cm-1(as), ~2720cm-1(s).5．化合物(A)、(B)、(C)在红外区域有何吸收？（A）HC≡C-CH2OH （B）缺少化合物的结构图（C）缺少化合物的结构图6．如何用红外光谱法区别下列化合物？分别化合物各基团的红外吸收波数。

1) -CH3中的νas C-H 在2962cm-1,δas CH在1450cm-1,δs CH在1380cm-1处有一个峰.-CH(CH3)2的δs CH在1385cm-1和1375cm-1处出现两个峰,且峰强度相等.-C (CH3)3的δs CH在1365cm-1和1395cm-1处出现两个峰,且前者峰强度约是后者的两倍.2)苯甲胺:νNH(伯胺):在约3500和3400cm-1,出现双峰.苯甲醇:νOH(醇羟基):在约3600~3200 cm-1,出现单峰,且峰稍宽.苯乙酸:νOH: 在约3400~25 00 cm-1,出现峰,且峰宽而钝.νCO: 在1700cm-1左右出现峰.7．某化合物分子式为C10H10Ｏ，测得的红外光谱如图12-25.试通过光谱解析推断其分子结构式。

红外吸收光谱法思考题和习题3•简述红外吸收光谱产生的条件。

(1)辐射应具有使物质产生振动跃迁所需的能量，即必须服从V L= △ V-v(2)辐射与物质间有相互偶合作用，偶极矩必须发生变化，即振动过程△卩工0;4•何为红外非活性振动？有对称结构分子中，有些振动过程中分子的偶极矩变化等于零，不显示红外吸收，称为红外非活性振动。

5、何为振动自由度？为何基本振动吸收峰数有时会少于振动自由度？振动自由度是分子基本振动的数目，即分子的独立振动数。

对于非直线型分子，分子基本振动数为3n-6。

而对于直线型分子，分子基本振动数为3n-5。

振动吸收峰数有时会少于振动自由度其原因可能为：分子对称，振动过程无偶极矩变化的红外非活性活性。

两个或多个振动的能量相同时，产生简并。

吸收强度很低时无法检测。

振动能对应的吸收波长不在中红外区。

6•基频峰的分布规律有哪些？（1）折合质量越小，伸缩振动频率越高（2）折合质量相同的基团，伸缩力常数越大，伸缩振动基频峰的频率越高。

（3）同一基团，一般> >7、举例说明为何共轭效应的存在常使一些基团的振动频率降低。

共轭效应的存在，常使吸收峰向低频方向移动。

由于羰基与苯环共轭，其电子的离域增大，使羰基的双键性减弱，伸缩力常数减小，故羰基伸缩振动频率降低，其吸收峰向低波数方向移动。

以脂肪酮与芳香酮比较便可说明。

1715 on 11685 cm 11660 18•如何利用红外吸收光谱区别烷烃、烯烃及炔烃？烷烃主要特征峰为CH,嬴，爲，旳，其中V-H峰位一般接近3000cm-1又低于3000cm'10烯烃主要特征峰为CH,cc, CH，其中V C-H峰位一般接近3000cm，又高于3000cm'。

v=c峰位约在1650 cm-1。

C H是烯烃最具特征的峰，其位置约为1000-650 cm-1炔烃主要特征峰为CH, CC, CH，其中 C H峰位在3333-3267cm-1。