现代分析化学作业-赵亮-红外光谱

1.红外光谱产生的条件有哪些？

答：（1）只有辐射的能量E=hγ等于两个振动能级间的能量差△E时，分子才能由低振动能级E1跃迁到高振动能级E2，即△E= E1- E2时，才能产生红外吸收光谱。

（2）分子振动过程中必须伴随偶极矩的变化既有红外活性振动才能产生红外光谱。

2.乙醇的红外学谱中，羟基的吸收峰在3333cm-1，而乙醇的1％CCl4溶液的红外光谱中羟基却在3650cm-1和3333cm-1两处有吸收峰，试解释之。 答：不同浓度的乙醇-四氯化碳溶液由于缔合程度的不同使羟基伸缩振动发生了明显的变化，由于乙醇的1％CCl4溶液中，既有游离的乙醇，又有缔合的乙醇，游离的羟基的吸收峰在3333cm-1，而缔合的吸收峰在3333cm-1，所以乙醇的1％CCl4溶液的红外光谱中羟基却在3650cm-1和3333cm-1两处有吸收峰。

3.某化合物含有C、H、O，根据如下红外谱图回答下面问题：

（1） 该化合物是脂肪族还是芳香族？ （2） 是否为醇类化合物？

（3） 是否为醛、酮、酸、酯类化合物？ （4） 是否含有双键或三键？

（5） 综合以上问题给出该化合物可能的类型 答：（1）脂肪族，因为没有苯环骨架伸缩振动的特征峰 （2）不是，以为没有O-H的伸缩振动峰

（3）可能是酮1717cm是酮羰基的伸缩振动出峰位置 （4）否，因为没有碳碳双键和三键的伸缩振动峰

（5）2966cm-1是饱和碳氢的伸缩振动峰，1467cm-1是饱和碳氢的变形振动峰，1367cm-1是甲基的对称变形振动峰，该化合物可能带有甲基的酮。

-1

4.化合物C9H10O，根据如下IR谱图确定结构，并说明依据。

不饱和度 谱峰归属 U=1+9-（0-10）/2=5 （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） 推测结构 H3C可能含有苯环和C=O -13004 cm 苯环上=C-H伸缩振动，说明可能是芳香族化合物 2923 cm-1 饱和C-H伸缩振动峰 -11682 cm C=O的特征吸收峰，因为分子中没有N，可能为醛酮， 醛酮羰基C=O伸缩振动峰一般大于1700 cm，如果C=O和苯环直接相连，共轭效应使吸收频率向低波数-1位移，所以连接方式可能是C=O直接和苯环相连 -11607 cm-1 芳环C=C骨架伸缩振动1600cm吸收峰裂分，同时-11574 cm-1 1500cm吸收峰不出现，说明有共轭基团与苯环相连 1430 cm-1 芳环C=C伸缩振动 1368 cm-1 甲基对称变形振动的特征 1269 cm-1 C-C骨架伸缩振动吸收峰，芳酮特征 815 cm-1 苯环上氢Ar-H变形振动，对位取代特征 OCCH3 结构验证

其不饱和度与计算结果相符 5.某化合物C8H11NO根据下列谱图解析此化合物的结构，并说明依据。

不饱和度 1U=1+8+（1-11）/2=4 峰号 （a） （b） （c） （d） δ 2.73 3.75 6.65 7.03 积分 H2 H2 H2 H2 裂分峰可能含有苯环 归推断 数 属 三重峰 CH2 2个氢，一个CH2，三重峰，与CH2耦合，可能有-CH2*- CH2 三重峰 CH2 2个氢，一个CH2，三重峰，与CH2耦 双峰 双峰 合，可能有-CH2*- CH2 CH2 苯环对位取代特征 CH2 苯环对位取代特征 H谱峰归属 不饱和度 谱峰归属 U=1+8+（1-11）/2=4 可能含有苯环 （1） 3373cm-1 N-H伸缩振动，单峰，可能为仲胺，也可能是双峰，另 （2） （3） （4） （5） （6） 一个峰被掩盖，这种情况为伯胺 3194cm-1 O-H伸缩振动 3045cm-1 苯环上=C-H伸缩振动，说明可能是芳香族化合物 2925cm-1 饱和C-H伸缩振动峰 1611cm-1 芳环C=C骨架伸缩振动，由于苯环对位取代谱带出现-1-11516cm-1 在稍高位置（一般为1600cm和1500cm） 1045cm-1 C-O键的伸缩振动，为伯醇的特征吸收峰 （7） 推测结构 H2N832cm -1苯环上氢Ar-H变形振动，对位取代特征 H2CH2COH 结构验证 其不饱和度与计算结果相符

6.某化合物C8H11N (M = 121)根据下列谱图解析此化合物的结构，并说明依据。

不饱和度 谱峰归属 U=1+8-（1-11）/2=4 （1） （2） （3） （4） （5） （6） 可能含有苯环 3365 cm-1 N-H伸缩振动，双峰，为伯胺的特征 3284 cm-1 3026 cm-1 苯环上=C-H伸缩振动，说明可能是芳香族化合物 2932 cm-1 饱和C-H伸缩振动峰 -11603 cm 芳环C=C骨架伸缩振动 1497 cm-1 1453 cm-1 芳环C=C伸缩振动 839 cm-1 苯环上氢Ar-H变形振动，间位取代特征 746 cm-1 700 cm -1推测结构 H2CNH2H3C 结构验证 其不饱和度与计算结果相符 断裂反应如下：

H3CH2CNH2H2Nm/z=30CH2m/z=77CH3m/z=51m/z=91m/z=91m/z=65

7.根据Frank一Condon原理，分子受到红外光激发时发生分子中振动能级的跃迁；同时必然伴随分子中转动能级的变化。

8.试比较拉曼光谱与红外光谱的异同点。

答：首先，这两种方法在产生机理上是有差别的，红外光谱是直接观察样品分子对辐射能量的吸收情况，而拉曼光谱是分子对单色光的散射引起拉曼效应，因而它是间接观察振动跃迁。其次，用红外光谱仪器获得关于分子振动光谱的信息，远远比拉曼光谱方便，因为实验上拉曼光谱法存在很多困难，主要是拉曼效应很弱，作光谱图时对样品的要求很苛刻，仅有纯液体样品浓溶液才适合作拉曼光谱，而且样品本身若产生荧光和杂散光对测定有干扰，但随着激光技术的迅速发展，以及计算机的应用，拉曼光谱已克服了早期拉曼实验上的许多困难。红外光谱法对样品的要求低，无论样品是固体、液体和气体，纯物质还是混合物，有机物还是无机物都可以进行红外分析，并具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点。