羰基化合物的紅外光譜

羰基化合物的紅外光譜

2023/11/72酸酐酰鹵酯醛酮羧酸酰胺XOR’HR’OHNH21810，1760176017351725171517101690CarbonylCompounds

吸收波數(shù)降低2023/11/73

樣品的物態(tài)、鄰近功能團(tuán)的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)、共軛、是否形成氫鍵以及環(huán)等環(huán)境的影響。酮羰基的正常吸收帶在1715cm-1。1685cm-11715cm-11715cm-11774cm-12023/11/741870~1820（s）1800~1750（vs）1310～1210952～909（s，b）

（雙帶）1800（s）1750（vs）1805～1780（s）1785~1755（vs）Carboxylicacidanhydrides

Lineranhydrides

C－O－C

as

s

1810（vs）1760（s）1170～1050（s）Cycloanhydrides

丁酸酐的紅外光譜圖

C＝O：1839，1750cm-1（雙峰）；

C－O－C：1050cm-1

（b）2960，2926，2850；IV.1450，1380；V.7602023/11/761,8-萘二甲酸酐的紅外光譜圖(p98)

C＝O：1772，1743（雙帶）；1308，1019(環(huán)酸酐，雙帶)；1600,1584,1510,1450；IV.=C-H:781p98，圖2.112nC－O－C2023/11/77Acidhalides

C＝O：1815~1770

C＝O（與其它基團(tuán)共軛）：1780~1750（s）苯甲酰氯的紅外光譜圖875的倍頻與nC＝O發(fā)生費(fèi)米共振，羰基的吸收有裂分，雙峰相距40cm-1nC－X：875cm-1p44，圖2.321774丁酰氯的紅外光譜圖

C＝O：1800；2960，2926，2850；III.1450，1400；C4H7ClO2023/11/79Esters

IC＝O：1735iC=O與R共軛，吸收右移；ii單鍵氧的孤電子與R’共軛，吸收左移；iii環(huán)的張力使內(nèi)酯C＝O的吸收左移；各種硫醇酯（RCOSR’）：1675IIC－O－C

（雙帶）：1180（vs），1125（vs）IIIOvertone：3470（vw）乙酸甲酯的紅外光譜圖

C＝O：1735cm-1；

C－O－C：1240（vs），1060cm-1

（雙峰）2960，2850；IV.1450，1380nC＝O的倍頻：3450cm-1C3H6O22023/11/711Lactone

－：1750～1735

－：1780～1754

－：1885～1820

，

－不飽和內(nèi)酯，吸收右移

－：1720

－：1750雙鍵與－O－連接的內(nèi)酯，吸收左移

－：1760

－：18002023/11/712C5H8O22961，2900，2882，1747，1461，1236，10842023/11/713Aldehydes

IC=O正常伸縮振動(dòng)吸收發(fā)生在1725cm-1附近。共軛使吸收峰向右移。IICHO中C-H伸縮振動(dòng)與C-H面內(nèi)彎曲倍頻振動(dòng)發(fā)生Fermi共振，在2750cm-1和2850cm-1的有兩個(gè)弱峰。注意，烷基中的C-H伸縮峰通常不會(huì)在光譜中延伸至這樣右的位置。2850cm-1峰通常以飽和烴νC-H的肩峰出現(xiàn)，而2750cm-1峰在光譜上不與其它νC-H峰重疊，若同時(shí)存在νC=0峰，幾乎可以肯定醛基存在。νC－H

νC＝O

δC－H

2820，2720（m）1725（s）900～700（m）丁醛的紅外光譜圖

＝C－H：2820，2720cm-1（雙峰）；

C＝O：1723cm-1；2960，2850；IV.1450，1380V.3440cm-1（羰基伸縮振動(dòng)的倍頻）V.羰基的倍頻：3440cm-1C4H8O2023/11/715醛基與不飽和基團(tuán)共軛使醛基吸收下降雙鍵與醛基共軛使醛羰基的吸收向低波數(shù)區(qū)移動(dòng)己醛己－2－烯醛p89，圖2.942023/11/716KetonesνC＝Oνovertone烷酮17151250～10253500～3350芳酮1700～16801325～12153400～3360

酮類羰基的伸縮振動(dòng)頻率比醛類的低，這是由于烴基比氫的供電子效應(yīng)大，使C=O的極性增大，即單鍵性增大，力常數(shù)變小，振動(dòng)頻率降低。

C=O正常伸縮峰出現(xiàn)在1715

cm-1

附近。共軛使吸收峰向右移動(dòng)。在3500～3350cm-1有時(shí)出現(xiàn)小的νC=0倍頻峰。

丁酮的紅外光譜圖

C＝O：1720cm-1；

C－C－C：1174cm-1；2960，2850；IV.1450，1380；V.775VI.3400cm-1（羰基伸縮振動(dòng)的倍頻）羰基的倍頻吸收3400cm-1C4H10O2023/11/718共軛體系大，吸收右移（向低波數(shù)移動(dòng)）1715171516951685168016651640181517801745171517151705環(huán)的張力減小，吸收右移

（向低波數(shù)移動(dòng)）

2023/11/719p91，圖2.99環(huán)己酮、環(huán)戊酮和環(huán)丁酮的紅外光譜圖1720174017702023/11/720Carboxylicacids①

O－H伸縮振動(dòng)通常在3400～2400cm-1區(qū)間產(chǎn)生很寬的特征吸收峰（形成氫鍵所致），常與νC－H吸收峰重疊。②

C＝O伸縮振動(dòng)通常在1730～1700cm-1區(qū)間產(chǎn)生比醛類或酮類更寬、更強(qiáng)的吸收峰。共軛使吸收峰向低波數(shù)位移。③

C－O伸縮振動(dòng)在1320～1210cm-1內(nèi)產(chǎn)生中等強(qiáng)度的峰。2023/11/721④O－H形成氫鍵的面外彎曲振動(dòng)在930cm-1附近出現(xiàn)一譜帶,強(qiáng)度變化很大,可作為羧基存在與否的旁證。⑤δCH2oop

：10碳以上的直鏈羧酸，在1350～1180cm-1內(nèi)出現(xiàn)一組距離相等的譜帶。譜帶隨CH2的數(shù)目增加而增加，稱為吸收帶遞增。n＝偶數(shù)，帶數(shù)＝1/2n；n＝奇數(shù)，帶數(shù)＝(n＋1)/2n。若鏈上有雙鍵，不符合上述規(guī)則。軟脂酸的紅外光譜圖

O－H：~3000cm-1（b）；

C＝O：1695cm-1；III.dO－H（oop）：935cm-1；III.

dCH2（oop）：1350~1180cm-1IV.2960，2850；V.1450；VI.7151350~1180cm-1區(qū)出現(xiàn)間距相等的一組譜帶C16H32O22023/11/723羧酸強(qiáng)締合性使nO-H吸收帶很寬羧基在固態(tài)、液態(tài)和濃溶液中很容易形成分子間氫鍵，使O－H伸縮振動(dòng)吸收帶很寬，當(dāng)分子中飽和C－H伸縮振動(dòng)不強(qiáng)時(shí)，往往被掩蓋。3200～2500320035202023/11/724羧酸鹽羧基主要以陰離子形式COO－存在，形成2個(gè)C－O，不完全是C＝O雙鍵的性質(zhì)，以C為中心發(fā)生振動(dòng)耦合，所以觀察不到C＝O的典型的伸縮振動(dòng)，即在1650～1800沒(méi)有吸收，振動(dòng)耦合在1580

和1360

產(chǎn)生兩個(gè)吸收帶。νas：1580νs：1360δs：645δr：465δt：615苯乙酸鈉的紅外光譜圖

asO＝C＝O：1580cm-1；

sO＝C＝O：

1390cm-1；

C8H7NaO22023/11/726羧酸鹽性質(zhì)的應(yīng)用A：羧酸鹽加入硫酸生成對(duì)應(yīng)的羧酸，利用這一性質(zhì)，從IR可判斷化合物是羧酸還是羧酸鹽。B：也可以反過(guò)來(lái)，先測(cè)羧酸的IR，再加入叔胺，除1580

和1360

的吸收外，在2700～2200

還有“銨帶”。2023/11/727胺類（amines）N－H伸縮振動(dòng)發(fā)生在3500－3300cm-1區(qū)間。伯胺產(chǎn)生兩個(gè)峰。仲胺只有一個(gè)峰，脂肪仲胺峰的強(qiáng)度弱，難以確認(rèn)；芳香仲胺峰較強(qiáng)。叔胺不可能有N-H伸縮峰。N－H伸縮譜帶比相應(yīng)的O-H伸縮譜帶弱而尖。N-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)（剪式）在1650－1515cm-1區(qū)間。伯胺在1650－1580cm-1區(qū)間有中到強(qiáng)的寬峰；脂肪仲胺的峰很弱，通常觀察不到；芳仲胺在1600cm-1附近有強(qiáng)吸收峰，但常與芳環(huán)骨架吸收峰重疊。N-H面外彎曲吸收峰有時(shí)在800cm-1

附近。p99，圖2.892023/11/7284.C-N伸縮振動(dòng)發(fā)生在1350－1000cm-1區(qū)間。脂肪胺在1250－1000cm-1有吸收峰；芳香胺在1350－1250cm-1有吸收峰。在芳香胺中，C-N吸收發(fā)生在較高頻率，這是由于共軛增大了環(huán)碳與氮原子間的雙鍵性。5.NH上的CH3或CH2受N的影響，nC－H出現(xiàn)在2800cm-1，是中等強(qiáng)度的尖銳吸收帶。2023/11/729丙胺的紅外光譜圖I.nN-H：3370，3290(雙帶)；II.dN－H（ip）：1600；III.dN－H（oop）：800（寬帶）IV.nC-N：

1065IIIIIIAmides酰胺基團(tuán)是由一個(gè)羰基和一個(gè)氨基組成的，具有羰基和氨基的各種振動(dòng)吸收峰。①N－H伸縮振動(dòng)峰位于3500～3100cm-1。伯酰胺在該區(qū)間有兩個(gè)吸收，仲酰胺有一個(gè)吸收。②

C＝O伸縮振動(dòng)峰約在1690～1640cm-1區(qū)間內(nèi)，稱為酰胺I帶。1

(1690)>2

(1680)>3

(1670)，締合時(shí)通常都在1650。③

N－H面內(nèi)彎曲振動(dòng)在1650～1510cm-1內(nèi)，稱為酰胺II帶。2023/11/731

由于酰胺的C－N雙鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，仲酰胺有時(shí)自由旋轉(zhuǎn)受阻，有兩種異構(gòu)體。稀溶液中，仲酰胺在3500～3060cm-1區(qū)間有多重吸收帶，這是由于在這兩種狀態(tài)中酰胺以二聚體或多聚體形式存在，這兩種形式又具有不同的幾何異構(gòu)體（cis和trans）：transciscis－cis締合nN－H：3180trans－trans締合,nN－H：32802023/11/732

（δN-H）：伯酰胺彎曲振動(dòng)吸收峰出現(xiàn)在1640～1600cm-1區(qū)間，締合時(shí)在1640，與羰基吸收重疊。所以，伯酰胺在此區(qū)域是單峰；仲酰胺出現(xiàn)在1570～1510cm-1之間，可與羰基吸收分開(kāi)，所以，是雙峰。據(jù)此也可判斷伯酰胺和仲酰胺。（νC-N）：只限伯酰胺，伸縮振動(dòng)吸收峰出現(xiàn)在1420～1400cm-1區(qū)間。（dC-N（oop））：伯酰胺在850～750；仲酰胺在750～650。都是中等強(qiáng)度的吸收。丙酰胺的紅外光譜圖nN－H：3360，3200cm-1(雙峰)～伯酰胺；n＝C－H：2960，2850；nC＝O和dN－H

(ip)

：1635；

nC－N：1430（僅限伯酰胺）N－甲基丙酰胺的紅外光譜圖nC＝O和dN－H的組頻：3100nN－H：3300cm-1（單峰）～仲酰胺；n＝C－H：2960，2830；nC＝O：1645（I帶）；

dN－H

(ip)

：1545（II帶）C4H9NO2023/11/735環(huán)內(nèi)酰胺（cycliclactams）1660cm-1

1705cm-1

1745cm-1環(huán)的張力增加

2023/11/736(a)2-甲基丁醇、(b)二氯乙酸和(c)3-氯丙胺鹽酸鹽的高波數(shù)區(qū)(a)2-乙基丁胺、(b)N-甲基丁胺和(c)丁酰胺的低波數(shù)區(qū)伯胺仲胺酰胺nX-H依次向低波數(shù)移動(dòng)dN-H依次向低波數(shù)移動(dòng)醇羧酸胺鹽p109，圖2.130p109，圖2.1312023/11/737硝基1590～1530cm-11390～1350cm-11530～1510cm-11350～1330cm-1亞硝基1600～1500cm-1硝酸酯1650～1620cm-11285～1270cm-1亞硝酸酯1680～1610（雙帶）nO-N：815～710硝基化合物（nitrocompounds）脂肪族芳香族2023/11/738C7H7NO23070，2960，2870，1600，1580，1520，1450，1345，735鄰二取代2023/11/739紅外譜圖解析順序解析紅外譜圖時(shí)，先觀察官能團(tuán)區(qū)，找出該化合物可能存在的官能團(tuán)，然后再查看指紋區(qū)。如果是芳香族化合物，應(yīng)找出苯環(huán)取代的位置。由指紋區(qū)的吸收峰與已知化合物紅外譜或標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖對(duì)比，可判斷未知化合物與已知物結(jié)構(gòu)是否相同。下面舉例說(shuō)明紅外譜的解析步驟。總結(jié)：1.C=O是否存在？在1820~1660cm-1有強(qiáng)吸收，說(shuō)明有C=O存在。2.如果C=O存在，可能為下列化合物之一：

(1)羧酸：O－H是否也存在？3400~2400附近有寬吸收（通常與C－H吸收帶重疊）；

(2)酰胺：N－H是否也存在？3500附近有中等強(qiáng)度的單峰或雙峰；

(3)酯類：C－O是否也存在？1300~1000有強(qiáng)吸收；

(4)酸酐：1810和1760附近有兩個(gè)強(qiáng)吸收；(5)醛類：C－H是否存在？在2850和2750附近有兩個(gè)弱吸收帶；

(6)酮類上述5種排除。

3.如果C=O不存在，可能為下列化合物之一：

(1)醇及酚：檢查O－H是否存在，3600－3300附近有寬吸收，1300－1000附近有C－O伸縮振動(dòng)；

(2)胺類：檢查N－H是否存在，3500－3100附近有1個(gè)或2個(gè)中等強(qiáng)度的吸收；

(3)醚類：沒(méi)有O－H時(shí)，檢查1300－1000是否有C－O吸收帶。2023/11/7424.雙鍵和芳烴

(1)C＝C：在1650附近有弱吸收；

(2)1650－1450有中等至強(qiáng)吸收，有芳環(huán)存在；

(3)3000－3100有＝C－H的伸縮振動(dòng)；

5.叁鍵

(1)C≡N在2250附近有中等強(qiáng)度的窄吸收；

(2)C≡C在2150附近有弱且窄的吸收，且在3300有伸縮振動(dòng)。2023/11/7436.硝基：1600－1500和1390－1300有兩個(gè)強(qiáng)吸收。7.砜：1390~1290和1190~1120之間有兩個(gè)強(qiáng)吸收。亞砜在1060~1020之間有一個(gè)強(qiáng)吸收。8.烷烴：上述功能團(tuán)一個(gè)都沒(méi)有找到時(shí)，應(yīng)有烷烴的吸收，主要在3000右側(cè)及1450和1380附近有吸收。2023/11/744C7H8O3010,3030:n=C-H;2960,2926:n-C-H;2830:n-OCH3;1600,1580,1500,1450:nC=C;1250:nasC-O;1040:nsC-O;755,690:d=C-H(單取代)2023/11/745C3H9N3371,3286:nN-H;2960,2926:dC-H1610:nN-H(s);1450:dCH2;1380:dCH3;908,825:dN-H例1：未知物分子式為C11H12O2，其紅外譜數(shù)據(jù)如下，試推其結(jié)構(gòu)。

3450（w），3070，3030，2960，2850，1735，1650（w），1600，1580，1490，1450，1350（s），1225，1020，960，745，6852023/11/747解：由其分子式計(jì)算該化合物不飽和度:U=C+1－0.5（X－N）

11＋1－0.5（12－0）＝6即該化合物具有六個(gè)雙鍵或環(huán)。2023/11/748解析：在1735cm-1有中等寬度的強(qiáng)吸收帶，表明可能有C=O存在。1225、1020cm-1的強(qiáng)帶和3450cm-1

的弱帶，說(shuō)明此化合物可能是酯類化合物（RCOOR’），并且可能為乙酸酯（1240，1100～1000）。1600、1580、1490、1450cm-1

有吸收，并且在3100～3000cm-1

區(qū)域也可以觀察到吸收帶，可能存在苯環(huán)。因?yàn)槌霈F(xiàn)1600，1580cm-1

帶，表示有不飽和基團(tuán)和芳環(huán)共軛。1650cm-1

帶為C＝C振動(dòng)吸收，這個(gè)烯鍵可能就是與芳環(huán)共軛的基團(tuán)，所以分子中應(yīng)存在C6H5CH＝C<結(jié)構(gòu)單元。745、685cm-1兩個(gè)帶表明苯環(huán)是一元取代。960cm-1強(qiáng)帶是反式二取代乙烯的特征帶。2023/11/7491225cm-1有較強(qiáng)的吸收，可能分子中存在CH3CO－，這也進(jìn)一步證明是乙酸酯類。如果從分子式中減去上述兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元（即C6H5CH＝CH－、CH3CO－），尚余CH2O，該化合物的結(jié)構(gòu)可能為：ABCED2023/11/750歸屬～3070，3030cm-1

：Csp2－H伸縮振動(dòng)；1735cm-1

：酯C＝O的伸縮振動(dòng)；1650cm-1

：C＝C的伸縮振動(dòng)；1600、1580、1490cm-1

：苯環(huán)的骨架振動(dòng)；1225、1020cm-1

：醋酸酯基中C－O－C伸縮振動(dòng)；960cm-1

：反式烯鍵＝C－H面外彎曲振動(dòng)；745、685cm-1

：芳環(huán)＝C－H及芳環(huán)骨架面外彎曲振動(dòng)。結(jié)構(gòu)應(yīng)為：A2023/11/751C3H7NO3363,3193:nN-H;2960,2926,2870:nC-H;1658:nC=O;1450:dCH2;1400:nC-N;1380:dCH3;650:dN-H2023/11/752C3H7NO3301:nN-H;2960:nC-H;1658:nC=O;1558:dN-H；1400:nC-N;1450:dCH2;1380:dCH3;2023/11/753

氨基酸

以兩性離子（zwitterions）存在，吸收是羧酸鹽和伯胺鹽的復(fù)合。有N-H伸縮振動(dòng)峰，在3100～2600cm-1處，峰形強(qiáng)而寬。通常在2222～2000cm-1還有一顯著的吸收（泛頻峰）。

RNH+3的彎曲振動(dòng)峰，不對(duì)稱的在1660～1610cm-1區(qū)間，對(duì)稱的在1550～1485cm-1。-COO-的伸縮振動(dòng)峰，不對(duì)稱的在1610～1580cm-1，對(duì)稱的在1450～1300cm-1。甘氨酸的紅外光譜圖nNH3+：3100～2000（中心在3000）；

包括n