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1、红外吸收光谱 芳烃解析,曾珍珍、郝慧、唐超 王晓伟、于金江,红外吸收光谱又称分子振动光谱。 在化学领域中的应用可分为两个方面： 用于分子结构的基础研究 用于化学组成的分析。,红外吸收光谱产生条件： 1 辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需能量。 2 辐射与物质之间具有耦合作用 。0,红外图谱的解析 先查官能团区：由位置、强度和峰形，并结合相关 峰确定官能团存在与否 否定法：当谱图中没有某基团的特征峰，则此基团 不存在 肯定法：根据基团的吸收频率及特征峰，判断基团的存在 当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此判定基团 再查指纹区（佐证）确认基团存在和连接方式，提出可能结构,振动基本类型,伸缩振动的k
2、比变形振动k大；因此伸缩振动出现在红外吸收光谱的高波数区，变形振动出现在红外吸收光谱的低波数区。,官能团区或特征区,1 C=C伸缩振动（苯环骨架振动）吸收峰主要有四个峰 在16201450cm-1范围内 1450cm-1的吸收带特别弱，常观察不到 1580cm-1的吸收带很弱 常被1600cm-1的峰所 掩盖或变成它的一个肩峰 1600cm-1(16201590)和1500cm-1(15201480)两处峰较强用于确定芳核的存在,苯环及其衍生物的红外图谱分析,O,2 C-H伸缩振动=C-H 高频区 特征频率 305050cm-1 强度比饱和C-H消弱 尖锐 单取代芳烃C-H峰是由三个峰组成，但
3、对于多取代芳烃及吸电基团，这个峰的分裂就不明显了,甲苯,单取代 三个峰 多取代 分裂不明显,氯苯,3 苯衍生物出现C=C面内变形振动的泛频吸收 20001650cm-1 强度较弱，但非常有特征，用于鉴苯环取代情况 此峰区干扰较少 但存在羰基等基团时，则不能用于鉴定,4 C-H面内弯曲振动： 吸收频率12501000cm-1.56个弱带取决于苯环取代，位于指纹区，干扰多,5 C-H 面外弯曲振动： 910650cm-1 频率和强度取决于苯环取代情况即与苯环上相邻的H原子数有关，而与取代基性质无关，相邻H越少 振动频率越高，强度越小，越宽,取代苯环类型,4个峰的强度是可变的 a：-C=C-是供电基
4、团，产生共轭效应，使电子云密度平均化，力常数减少 振动频率减低（红移） b ：产生的大键共轭效应强于C=O的拉电子诱导效应，所以体现共轭效应，C=C吸收峰红移 且峰强度加强（1600、1500cm-1处）,苯环骨架, 给电子单取代基随给电子能力增强使苯环骨架振动吸收峰1600cm-1增强, 而吸电子基则相反。 卤素作为单取代基时, 使苯环骨架伸缩振动产生强红外吸收峰; 且随卤素电负性增强吸收峰频率向高波数移动。 对位取代基为不同类型时, 1600cm-1处显强峰, 而为同一类型时, 当电子效应相近或相同时,1600cm-1处吸收峰很弱或根本无吸收峰。,1 芳烃C=C伸缩振动吸收峰是比较稳定的，
5、但苯环上的取代情况也会使这两个峰发生位移 (1) 不对称三取代或对位取代 将使它们移向高波数方向 (2)连三取代(1、2、3取代)使它们向低波数移动 (3)芳环与不饱和基团或具有孤对电子的基团共轭时，往往在1580cm-1处出现第三个吸收峰，同时使1600、1500处峰增强。,1、3、5-三甲基苯,2.1 单取代：随取代基给电子能力增强1600cm-1处强度逐渐增大到与1500cm-1相近。取代基为吸电基时，则使1600、1500cm-1处都显示弱吸收。,从表1 我们可以看出: 随取代基给电子能力的增强,1600cm-1的强度逐渐增大到与1500cm-1相近。,从表2 中可以看出: 吸电子型取
6、代基使、 处都显示弱吸收峰。,表中出现符号、 ,分别代表苯环骨架振动吸收峰1600cm-1、1500cm-1。,甲苯,氯苯,原因,给电子型取代基引起苯环电子云密度分布不均匀的同时，也由于给电子作用使苯环带电量q增加，从而使振动时瞬间级距变化增大，因此吸收峰强度增长。相反吸电子型取代基同样使电子云密度分布不均匀，但同时由于诱导效应使苯环电量q减少，从而使振动时瞬间偶极距变化减少，吸收峰强度减弱。,为吸电基 但1600cm-1处峰强于其他同类，这是由于 为取代基对苯环诱导效应总和，其分为间取代m 邻位取代p,p - m = c (c表示共轭效应的尺度),COCH3共轭效应较大，对苯环诱导效应相对减
7、弱，所以在1600cm-1产生强峰。,2.2卤素对苯环骨架伸缩的影响,卤素对苯环骨架伸缩振动的影响主要表现在它对苯环的诱导效应上。卤素的强电负性使苯环上电子强烈地偏向卤素, 从而使苯环上电子密度产生极化, 骨架振动瞬时偶极距变化增大, 表现出强吸收峰; 而随卤素电负性降低, 其诱导效应逐渐减小, 从而使苯环上碳碳键的键力常数K 减小, 使吸收峰频率向低波数移动。,从表3 我们可以看出: 1600和1500cm-1均显示强峰, 随卤素电负性减小, 强度逐渐减弱。,2.3 对位双取代,从表4 看出: 当CH3 给定时,随着另一给电子基给电子能力的 增强, 的强度有增大的趋势, 同时频率增加, 范围
8、在1595 1621cm-1 之间, 而 都显强峰, 频率14901522cm-1。,从表5 看出: 吸电子基(NO 2 )一定, 随着另一吸电子基吸电子能力的增强, 的强度减弱。,从表6 看出: 一给电子(CH3) 定, 随吸电子基吸电子能力的增强, 随苯环对称性破坏程度的增大, 的频率均高于1600cm-1, 强度也增大。 的强度随吸电子基能力增大而逐渐由弱到强。吸电子基(NO 2) 定, 随给电子基给电子能力的增强, 、 都显强峰。(卤素除外)。,小结,(1) 单取代苯: 如果 1600cm-1峰很强、几乎与 1500cm-1相等, 则说明取代基为强给电子基, 如OCH3、NH2、NR2 等。,(2) 对位双取代苯: 如果 1600cm-1出现强峰, 范围在1600-1612cm-1, 则说明一个为吸电子基另一个为给电子基, 或是两个吸电子能力相差较大的吸电子基。,(3) 对位取代基同为吸电子基(给电子基) , 吸电子(给电子) 能力相近或相同时, 处吸收峰很弱或根本没有吸收峰, 且同为给电子基时, 峰很强, 范围在14901512cm-1。,苯胺,四个基本平行的尖峰,异丙烷苯,正丁烷苯,邻氯苯,间氯苯,对氯苯,五-氯苯,六-氯苯,