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官能团化合物的红外吸收峰特征

发布日期:2017-07-01    作者:         点击:

官能团化合物的红外吸收峰特征

类别

键和官能团

拉伸

说明


RX

CF

CCI

CBr

CI

1350~1100 cm-1(强)

750~700 cm-1(中)

700~500 cm-1(中)

610~485 cm-1(中)

1.如果同一碳上卤素增多,吸收位置向高波数位移

2.卤化物,尤其是氟化物与氯化物的伸缩振动吸收易受邻近基团的影响,变化较大

3. δCCIδCH(面外)的值较接近













OH

游离:3650~3610 cm-1(峰尖,强度不定)

分子内缔合: 3500~3000 cm-1

分子间缔合: 二聚:3600~3500 cm-1

多聚:3400~3200 cm-1

1.缔合体峰形较宽(缔合程度越大,峰越宽,越向低波数移)

2.一般羟基吸收峰出现在比碳氢吸收峰所在频率高的部位,即大于3000 cm-1,故>3000cm-1的吸收峰通常表示分子中含有羟基

伯醇δOH1500~1260cm-1

仲醇δOH1350~1260cm-1

叔醇δOH1410~1310cm-1

━OH的面内变形振动在,吸收位置与醇的类型、缔合状态、浓度有关(稀释时稀释带移向低波数)

在解谱时要注意,H2O和N上质子的伸缩振动也会在OH的伸缩振动区域出现,如H2O的νOH3400 cm-1νNH会在35003200 cm-1出峰



CO

1200~1100±5 cm-1

1.这也是分子中含有羟基的一个特征吸收峰

2.有时可根据该吸收峰确定醇的级数,如:

三级醇:1200~1125cm-1

二级醇、烯丙型三级醇、环三级醇:1125~1085cm-1

一级醇、烯丙型二级醇、环二级醇:1085~1050cm-1

伯醇νCO 1070~1000cm-1

仲醇νCO 1120~1030cm-1

叔醇νCO 1170~1100cm-1


OH

极稀溶液: 3611~3603 cm-1(尖锐)

浓溶液:   3500~3200 cm-1(较宽)

多数情况下,两个吸收峰并存

CO

1300~1200 cm-1



























CO













CO



1275~1020cm-1


醚的特征吸收为碳氧碳键的伸缩振动νasCOCνasCOC

脂肪族醚

1275~1020cm-1νasCOC

脂肪族醚中νsCOC太小,只能根据νasCOC来判断


芳香族和乙烯基醚

1310~1020cm-1νasCOC(强)1075~1020cm-1νasCOC(较弱)

PhO━R、PhOPh、R━C=COR'都具有νasCOCνsCOC吸收带。由于O原子未共用电子对与苯环或烯键的p-π共轭,使=CO键级升高,键长缩短,力常数增加,故伸缩振动频率升高

饱和环醚          as       s

六元双氧环       1124     878

六元单氧环       1098     813

五元单氧环       1071     913

四元单氧环       983      1028

三元单氧环       839      1270

饱和六元环醚与非环醚谱带位置接近。环减小时,νasCOC频率降低,而νasCOC频率升高

环氧化合物  8μ峰 1280~1240cm-1

11μ峰  950~810cm-1

12μ峰  840~750cm-1

环氧化合物有三个特征吸收带,即所谓的8μ峰、11μ峰、12μ峰

一般情况下,只用IR来判断醚是困难的,因为其他一些含氧化合物,如醇、羧酸、酯类都会在1250~1100cm-1范围内有强的νCO吸收

















醛、酮

















醛、酮

C=O

1750~1680cm-1

鉴别羰基最迅速的一个方法

RCHO

C=CCHO

ArCHO

R2C=O

C=CC(R)=O

ArRC=O

1740~1720cm-1(强)

1705~1680cm-1(强)

1717~1695cm-1(强)

1725~1705cm-1(强)

1685~1665cm-1(强)

1700~1680cm-1(强)

1.酮羰基的力常数较醛的小,故吸收位置较醛的低,不过差别不大,一般不易区分。但CHO中CH键在2720cm-1区域的伸缩振动吸收峰可用来区别是否有CHO存在

2.羰基与苯环共轭时,芳环在1600cm-1区域的吸收峰分裂为两个峰,即在1580cm-1位置又出现一个新的吸收峰,称为环振吸收峰






醛有νC=O和醛基质子νCH的两个特征吸收带

醛的νC=O高于酮。饱和脂肪醛νC=O17401715cm-1;α,β­不饱和脂肪醛νC=O17051685cm-1;芳香醛νC=O17101695cm-1



醛基质子的伸缩振动

醛基的在28802650 cm-1出现两个强度相近的中强吸收峰,一般这两个峰在2820cm-1和27402720cm-1出现,后者较尖,是区别醛与酮的特征谱带。这两个吸收是由于醛基质子的νCHδCH的倍频的费米共振产生

CCC(O)面内弯曲振动

脂肪醛在695665cm-1有此中强吸收,当α位有取代基时则移动到665635cm-1

CC=O面内弯曲振动

脂肪醛在535520cm-1有一强谱带,当α位有取代基时则移动到565540cm-1














酮的特征吸收为νC=O,常是第一强峰。饱和脂肪酮的νC=O在17251705cm-1

α­C上有吸电子基团将使νC=O升高

羰基与苯环、双键或炔键共轭时,使羰基的双键性减小,力常数减小,使吸收峰吸收向低波数位移

环酮中νC=O随张力的增大波数增大

α­二酮RCOCOR'在17301710cm-1有一强吸收。β­二酮RCOCH2COR'有酮式和烯醇式互变异构体。酮式中,因两个羰基的偶合效应,在在17301690cm-1有两个强吸收;烯醇式中在16401540cm-1出现一个宽且很强的吸收


CCOC

面内弯曲振动

脂肪酮当α位无取代基时在在630620cm-1有一强吸收,当α位有取代基时移到580560cm-1有一中强吸收。芳香酮类除芳香甲酮在600580cm-1有一强吸收外,其他芳香酮无此谱带与结构的关系


CC=O

面内弯曲振动

脂肪酮当α位无取代基时在在540510cm-1出现一强谱带,α位有取代时,在560550cm-1有一强度有变化的吸收。甲基酮则在530510cm-1有一中强吸收。环酮在505480cm-1有一强吸收带。











羧酸




C=O

RCOOH  :           单体:1770~1750cm-1

二缔合体:≈1710cm-1

CH2=CH━COOH :    单体:~1720cm-1

二缔合体:≈1690cm-1

ArCOOH  :           单体:1770~1750cm-1

二缔合体:~1745cm-1

1.二缔合体C=O的吸收,由于氢键的影响,吸收位置向低波数位移

2.芳香羧酸,由于形成氢键及与芳环共轭两种影响,更使C=O吸收向低波数方向位移

νC=O高于酮的νC=O这是OH的作用结果




OH

气相(游离):≈3550cm-1

液/固(二缔合体):3200~2500cm-1

(宽而散,以3000cm-1为中心。此吸收在2700~2500cm-1常有几个小峰,因为此区域其他峰很少出现,故对判断羧酸很有用,这是由于伸缩振动和变形振动的倍频及组合频引起)

羧酸的OH在≈1400cm-1和≈920cm-1区域有两个比较强且宽的弯曲振动吸收峰,这可以作为进一步确定存在羧酸结构的证据


CH2的面外摇摆吸收

晶态的长链羧酸及其盐在1350~1180 cm-1范围内出现峰间距相等的特征吸收峰组,峰的个数与亚基的个数有关。当链中不含不饱和键时,长链脂肪酸及其盐内若含有n个亚基,若为n偶数,谱带数为n/2个;若为n奇数,谱带数为 (n+1)/2个。一般n>10时就可以使用此法计算

在955~915cm-1有一特征性宽峰,是酸的二聚体中OH···O=的面外变形振动引起的,可用于确认羧基的存在

νC=O高于酮的νC=O,这是OH的作用结果

羧酸盐中的━COO-νC=O吸收。COO-是一个多电子的共轭体系, ,两个C=O振动偶合,故在两个地方出现其强吸收,其中反对称伸缩振动在16101560cm-1;对称伸缩振动在14401360cm-1,强度弱于反对称伸缩振动吸收,并且常是两个或三个较宽的峰。














C=O

1735cm-1(强)

1.在13001050cm-1区域有两CO伸缩振动吸收,其中波数较高的吸收峰比较特征,可用于酯的鉴定

2.芳香酯在16051585cm-1区域还有一个特征的环振吸收峰

>C=C━COOR或ArCOOR的C=O吸收因与C=C共轭移向低波数方向,在≈1720cm-1区域

━COOC=C< 或rcooar结构的c="O则向高波数方向位移,在≈1760cm-1区域吸收

酯有两个特征吸收,即νC=OνCOC

νCOC在13301050cm-1有两个吸收带,即νasC=OνsCOC。其中νasC=O在13301150cm-1,峰强大且宽,在酯的红外光谱中常为第一强峰。酯的νasC=O与结构有关。

内酯的νC=O与环的大小及共轭基团和吸电子取代基团的连接位置有关。羰基与双键个共轭时,νC=O频率减小;内酯的氧原子与双键连接时νC=O增大。αβ-不饱和内酯和γ-内酯常有两个νC=O吸收带,在1780,1755 cm-1附近。这是羰基的α位的δCH(881cm-1附近附近)的倍频与νC=O发生费米共振的结果。


酸酐



酸酐


C=O


1860~1800cm-1(强)

1800~1750cm-1(强)

1.反对称、对称的两个C=O伸缩振动吸收峰往往相隔60cm-1左右

2.对于线性酸酐,高频峰较强于低频峰,而环状酸酐则反之


CO

1310~1045cm-1(强)


各类酸酐在1250cm-1都有一中强吸收

饱和脂肪酸酐:1180~1045cm-1

环状酸酐:1300~1200cm-1





酰卤





C=O


脂肪酰卤:

1800cm-1(强)


如C=O与不饱和基共轭,吸收在18001750 cm-1区域


芳香酰卤:

1785~1765cm-1

(两强峰)

波数较高的是C=O伸缩振动吸收,在17851765 cm-1(强);较低的是芳环与C=O之间的CC伸缩振动吸收(875 cm-1)的弱倍频峰,由于在强峰附近而被强化,吸收强度升高,在17501735cm-1区域

CC(O)

脂肪酰卤在965~920cm-1,芳香酰卤在890~850cm-1。芳香酰卤在1200cm-1还有一吸收。
















酰胺
















C=O

一级酰胺RCONH2    游离:≈1690cm-1(强)  缔合体:≈1650cm-1

二级酰胺RCONHR'  游离:≈1680cm-1(强) 缔合体:≈1650cm-1(强)

三级酰胺RCONR'R"  ≈1650cm-1(强)



NH

1º在无极性稀的溶液:

≈3520cm-1和~3400cm-1

1º在浓溶液或固态:

≈3350cm-1和≈3180cm-1

N━H的弯曲振动吸收在1640cm-1和1600cm-1是一级酰胺的两个特征吸收峰

2º游离:  ≈3400cm-1

2º缔合体(固态):  ≈3300cm-1

N━H的弯曲振动吸收在1550cm-1~1530cm-1区域

CN

1º   ≈1400cm-1(中)







伯酰胺





νNHNH2的伸缩振动吸收在3540~3180cm-1有两个尖的吸收带。当在稀的CHCI3中测试时,在3400~3390cm-1和3530~3520cm-1出现。

νC=O:即酰胺Ⅰ带。由于氮原子上未共用电子对与羰基的p-π共轭,使νC=O伸缩振动频率降低。出现在1690~1630cm-1

NH2的面内变形振动:即酰胺Ⅱ带。此吸收较弱,并靠近νC=O。一般在1655~1590cm-1

νCN谱带:在1420~1400cm-1范围有一个很强的碳氮键伸缩振动的吸收带。在其它酰胺中也有此吸收。

NH2的摇摆振动吸收:伯酰胺在~1150cm-1有一个弱吸收,在750~600cm-1有一个宽吸收。




仲酰胺






νNH吸收:在稀溶液中伯酰胺在有一个很尖的吸收,在仪器分辨率很高时,可以分裂为相似的双线,是由于顺反异构产生。在压片法或浓溶液中,仲酰胺的νNH可能会出现几个吸收带,这是由于顺反两种异构产生的靠氢键连接的多聚物所致。

νC=O即酰胺Ⅰ带。仲酰胺在1680~1630cm-1有一个强吸收是νC=O叫酰胺Ⅰ带。

δNHνCN之间偶合造成酰胺Ⅱ带和酰胺Ⅲ带。酰胺Ⅱ带在1570~1510cm-1。酰胺Ⅲ带在1335~1200cm-1

其它:在和附近还会有酰胺的Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ带,但应用上不如前面谱带那么重要

叔酰胺

叔酰胺的氮上没有质子,其唯一的特征谱带是νC=O,在16801630cm-1

C≡N

2260~2210cm-1

特征吸收峰


RNH2    NH2 R2NH     NH

3500~3400cm-1(游离)缔合降低100

3500~3300cm-1(游离)缔合降低100



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