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红外光谱仪指纹区识别

更新时间:2022-09-06   点击次数:1129次

     红外光谱指纹区(1300~400cm-17.69~ 25微米)吸收峰的特征性强,可用于区别不同化合物结构上的微小差异。犹如人的指纹,故称为指纹区。指纹区的红外吸收光谱很复杂,能反映分子结构的细微变化。常见的红外吸收光谱如下图所示:

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    这个区域的振动类型复杂而且重叠,特征性差,但对分子结构的变化高度敏感,只要分子结构上有微小的变化,都会引起这部分光谱的明显改变。下图所示为常见官能团的基团吸收峰位置:

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解析区间

(1)根据分子式计算不饱和度公式:不饱和度 Ω=n4+1+(n3-n1)/2 其中:n4:化合价为4价的原子个数(主要是C原子), n3:化合价为3价的原子个数(主要是N原子), n1:化合价为1价的原子个数(主要是H,X原子)

(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;如下图细分:

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(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,再依据官能团特征吸收,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。

例子1:

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 例子2:

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健值心法口诀

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:炔烃C-H伸缩振动(3300cm-1附近),三键伸缩振动(2250~2100cm-1)。 

4.芳烃:芳环上C-H伸缩振动3100~3000cm-1,C=C 骨架振动1600~1450cm-1,C-H面外弯曲振动880~680cm-1。 

芳烃重要特征:在1600,1580,1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。C-H面外弯曲振动吸收880~680cm-1,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,常用判别异构体。 

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:1270~1230cm-1(为Ar-O伸缩),1050~1000cm-1(为R-O伸缩) 

7.醛和酮:醛的特征吸收: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 宽而强的O-H伸缩吸收1720~1706cm-1 C=O伸缩吸收1320~1210cm-1 C-O伸缩吸收 , 920cm-1 成键的O-H键的面外弯曲振动  

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

10.胺:N-H 伸缩振动吸收3500~3100cm-1;C-N 伸缩振动吸收1350~1000cm-1; N-H变形振动相当于CH2的剪式振动吸收:1640~1560cm-1;面外弯曲振动吸收900~650cm-1. 

11.腈: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 

13.有机卤化物:脂肪族C-X 伸缩: C-F1400-730 cm-1,C-Cl 850-550cm-1 ,C-Br 690-515cm-1,C-I 600-500 cm-1

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