第六章-2 红外光谱.ppt

分子中电子能级、振动能级和转动能级示意图 E分子＝E电子＋E振动＋E转动??? FTIR光谱仪的优点 ① 扫描速度极快 ② 具有很高的分辨率 ③ 灵敏度高 ④ 光学部件简单，不易磨损。 2）计算不饱和度： 通过元素分析得到该化合物的分子式，并求出其不饱和度过?. 3）查找基团频率，推测分子可能的基团； 4）查找红外指纹区，进一步验证基团的相关峰； 5）能过其它定性方法进一步确证：UV-V is、MS、NMR、Raman等。 所谓不饱和度，指有机分子中碳原子的饱和程度。 当一个化合物衍变为相应的烃后，与其同碳的饱和开链烃比较每缺少两个氢则为一个不饱和度。 一般的经验计算公式如下： 对分子式为 CmHnOqNrXs 的化合物，其不饱和度?的计算公式可写为： 或 ? = （2 + 2n4 + n3 – n1 ）/ 2 n4 ， n3 ， n1 分别为分子中四价，三价，一价元素数目。 例： C9H8O2 例2 已知该化合物的元素组成为C7H8O。 例3 已知化合物的元素组成为C8H7N 课后题：9、 σ=3030，2920，2217，1607,1508,1450,1177,817 cm-1 10、试推断化合物C7H5NO的结构。 11、 分子式C6H14，红外光谱如下，推导其结构。 CH3 –CH-(CH2CH3)2。 12. 分子式C4H6O2，红外光谱如下，推导其结构。 CH3–COOCH=CH2 13. 化合物分子式C10H14S，红外光谱如下，推导其结构。 思考题： 产生红外吸收的条件是什么？ 分子振动的形式有哪些？红外光谱的波数范围是如何划分的？ 简述影响基团频率位移的因素？ 简述对未知结构物质进行定性分析的基本过程？ 例1 某化合物分子式为C4H8O2 谱图如下 求结构 C=O CH2，CH3 CH2 CH3 C-O-C =C-H C-H CN 芳环 CH3 苯环间二取代 苯环 苯环单取代 异氰酸酯 累积双键 一般电负性大的基团或原子吸电子能力较强，与羰基上的碳原子相连时，由于诱导效应就会发生电子云由氧原子转向双键的中间，增加了C=O键的力常数，使C=O的振动频率升高，吸收峰向高波数移动。 （2）共轭效应(C效应) 共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，结果使原来的双键略有伸长(即电子云密度降低)、力常数减小，使其吸收频率向低波数方向移动。例如酮的c=o，因与苯环共扼而使c=o的力常数减小，振动频率降低。吸收峰向低波数移动。 cm -1 cm -1 cm -1 cm -1 当含有孤对电子的原子（O、S、N 等）与具有多重键的原子相连时，也可起类似的共轭作用，称为中介效应。例如：酰胺中的C=O因氮原子的共轭作用，使C=O上的电子云更移向氧原子，C=O双键的电子云密度平均化，造成C=O键的力常数下降，使吸收频率向低波数位移。 对同一基团，若诱导效应和中介效应同时存在，则振动频率最后位移的方向和程度，取决于这两种效应的结果。当诱导效应大于中介效应时，振动频率向高波数移动，反之，振动频率向低波数移动。 （3）中介效应（M效应） 3、空间效应 （1）环张力 环张力对红外吸收波数的影响 （2）空间位阻 （3）跨环共轭效应 氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低，但强度降低，峰型变宽。 例如：羧酸中的羰基和羟基之间容易形成氢键，使羰基的频率降低。 4 . 氢键 游离羧酸的C=O键频率出现在1760 cm-1 左右，在固体或液体中，由于羧酸形成二聚体， C=O键频率出现在1700 cm-1 。 分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。 当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个“微扰”，从而形成了强烈的振动相互作用。其结果是使振动频率发生变化，一个向高频移动，另一个向低频移动，谱带分裂。 如:羧酸酐两个羰基的振动耦合，分裂成两个峰:1820 cm-1 （反对称耦合）和1760 cm-1 （对称耦合）。 5.振动耦合 当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象称为Fermi共振。 例：醛类的红外吸收光谱除?C=O以外，最重要的特征吸收是CHO基团的?C-H，位于2820cm-1及2720cm-1 ，其中之一是位于1390cm-1 处的? C-H的倍频与?C-H产生Fermi共振的结果。