红外光谱法推测化合物结构区别顺反丁烯二酸.docx

实验九 红外光谱法推测化合物的结构一、目的要求1. 通过推测化合物 C7H6O2的结构，掌握用红外光谱推测化合物结构的原理和方法2. 了解红外分光光度计的工作原理和操作方法二、基本原理当已知化合物的分子式时，可以计算其不饱和度 u， 从而可推测化合物的类型然后根据红外光谱解析的程序，有的放矢的对测得的红外光谱图进行解析通过解析图谱中的主要（特征）吸收峰，可知道组成化合物的各基团及它们相互间的连接情况，可推测可能的结构式最后与红外标准图谱对照以确定其结构三、仪器与试剂1. 仪器：FTIR—8900 傅立叶变换红外光谱仪；压片装置；玛瑙研钵；不锈钢刮刀2. 试剂：苯甲酸；苯甲酸钠四、实验步骤本实验制样方式是采用溴化钾压片法1. 取 1～2mg 样品，与玛瑙研钵中研细至 2 m 左右2. 于玛瑙研钵中加入 100～200mg 事先干燥的 KBr 粉末，把样品与 KBr 粉末充分研磨均匀3. 用不锈钢刮刀移取上述均匀的混合物于压模的底磨面上，中心可稍高一些，小心降下柱塞，并用柱塞一面捻动，一面稍加压力使粉末完全铺平，慢慢拔出柱塞放入顶模和柱塞，把模具装配好，置于压片机下逐渐加压到7500kg/cm2以上，持续 5～10min 后缓缓降压，取出压模。

除去底座，用取样器顶出锭片，即得到一直径为 13mm，厚度为 0.8～1.0mm 的半透明锭片4. 把此半透明锭片放于红外分光光度计的样品窗口，在参比窗口放上空白的KBr 锭片，进行测量5. 用测好的红外光谱图，进行图谱解析工作五、图谱解析通过对化合物 C7H6O2的不饱和度 u 的计算，初步确定该化合物是否含有C=C，C=O，COOH 或苯环等不饱和结构1. 将所测苯甲酸的红外光谱的各谱峰归属在图上标识出：由上述各谱峰归属表，推测化合物结构2.苯甲酸与苯甲酸钠的红外光谱比较将所测苯甲酸的红外光谱的各谱峰归属在图上标识出，并将苯甲酸钠的红外光谱图与苯甲酸的红外光谱图比较，各吸收峰有何异同，并加以解释：六、问题讨论1. 用压片法制样时，为什么要求研磨到颗粒粒度在 2 m 左右？研磨时不在红外灯下操作，谱图上会出现什么情况？2. 要准确确证样品的结构，还需进行那些工作？苯甲酸的红外光谱图（理论）σ/cm -1 归 属3000～2500 （一组谱带）羟基的伸缩振动及其倍频谱带1687 c=O伸缩振动1420，1320，1285 c=O及 δ OH的偶合谱带930 羧基中羟基的面外弯曲振动3070，3010 C—H 的伸缩振动1600，1582，1493 骨架振动705 C—H 的面外弯曲振动680 C—H 的面内弯曲振动苯甲酸钠的特征吸收峰（理论）σ/cm -1 归 属1549 反对称伸缩振动1415 对称伸缩振动，出现两条强吸收带。

3060，1599，1490714，673单取代苯环的特征实验十 红外光谱法区别顺、反丁烯二酸一、实验目的1. 用红外光谱法区分丁烯二酸的两种级和异构体2. 练习用 KBr 压片法制样二、实验原理红外光谱法（Infra-red Spectrometry）区分烯烃顺、反异构体，常常借助位于 1000-650cm-1范围的 C-H谱带烷基型烯烃的顺式结构出现在 730-675cm-1，反式结构出现在～960cm -1. 当取代基变化时，顺式结构峰位变化较大，反式结构峰位基本不变，因此在确定异构体是非常有用除上述谱带外，对于丁烯二酸，位于 1710-1580cm-1范围的光谱也很特征C =R1R2HH顺丁烯二酸和反丁烯二酸的区别，是分子中两个羰基相对于双键的几何排列不同顺丁烯二酸分子结构对成性差，加之双键与羰基共轭，在～1600cm -1出现很强的 c=c 谱带；反丁烯二酸分子结构对称性强，双键位于对称中心，其伸缩振动无红外活性，在光谱中观察不到吸收谱带另外，顺丁烯二酸只能生成分子间氢键，其羰基谱带位于 1705cm-1,接近羰基 c=o 频率的正常值；而反丁烯二酸能生成分子内氢键，其羰基谱带移至 1680cm-1.因此，利用这一区间的谱带可以很容易地将两种几何异构体区分开来。

三.仪器和试剂1. 仪器：红外光谱仪；压片装置（压膜，油压机，真空泵） ；玛瑙研钵；不锈钢刮刀2. 试剂：溴化钾（分析纯） ；顺丁烯二酸；反丁烯二酸 （均为分析纯） 四、实验步骤 1.将 1-2mg 顺丁烯二酸放在玛瑙研钵中磨细至 2μg 左右，再加入 100-200mg 干燥的 KBr 粉末继续研磨 3 分钟，混合均匀用不锈钢刮刀移取 200mg混合粉末于压模的底磨面上，中心可稍高一些小心降下柱塞，并用柱塞一面捻动一面稍加压力使粉末完全铺平，慢慢拔出柱塞放入顶模和柱塞，把模具装配好，置于油压机下将柱塞连上真空泵，在 10-30L/min 抽取下预排气 5min，逐渐加压到7500kg/cm2,持续 5min 后拆除真空泵，缓缓降压，取出压模除去底座，用取样器顶出锭片，即得到一直径为 12mm,厚度为 0.8mm 的透明锭片2.同样方法制得反丁烯二酸的锭片3.分别录制谱图五.数据处理根据实验所得的两张谱图，鉴别顺、反异构体同时查阅 Sadtler 谱图，将顺、反丁烯二酸的实测谱与标准谱相对照，做进一步确证六.问题与讨论找出能够区别顺、反异构体的其他有代表型的峰五：实验数据处理1.将所测苯甲酸的红外光谱的各谱峰归属在图上标出并推测化合物结构苯甲酸的谱峰归属不饱和度 U=1+7+(0-6)/2=5 可能含有苯环① 25559.4 -OH 伸缩振动② 1685.7 C=O 的伸缩振动③ 1600.8 1580 1450 1423 苯环骨架振动的特征吸收峰④ 1292.2 C-O 的伸缩振动⑤ 931 -OH 的面外变形振动⑥ 707.8 684.7 单取代苯环的面外变形振动确定结构 苯甲酸2 苯甲酸钠和苯甲酸的红外光谱比较。

将所测苯甲酸的红外光谱的 各谱峰归属在图上标识，并将苯甲酸钠的红外光谱与苯甲酸的红外光谱图比较，各吸收峰有何异同，并加以解释谱峰归属不饱和度 U=1+7+(0-6)/2=5 可能含有苯环① 3026 苯环中 C-H 的伸缩振动② 1596 1417 苯环骨架的伸缩振动③ 1550.7 C=O 的伸缩振动④ 1305.7 C-O 的伸缩振动谱峰归属⑤ 709 680 单取代 苯环的面外变形振动确定结构 苯甲酸钠由以上的分析知由于苯甲酸和苯甲酸钠都含有苯环结构，故在 710-680cm-1 处的吸收峰比较相似，而在 1700-1200 cm-1 出的吸收峰有明显不同，产生差异的原因是-COONa 和-COOH 的结构不同3.根据实验所得的两张谱图，鉴别顺，反异构体同时查阅 Ssdtler 谱图，将顺反丁烯二酸的实测谱图与标准谱图相对照，做进一步确证答: ⑴分子中两个羰基相对于双键的位置不同：顺式结构对称性差，双键与羰基共轭，在1700-1600cm-1 出现很强的 C=C 的伸缩振动谱带, 反式结构对称性强，双键位于对称中心其伸缩振动无红外活性在对应区域观察不到吸收谱带⑵顺式能形成分子间氢键，其羰基谱带位于 1706 cm-1 附近，接近羰的振动频率正常值；反式能形成分子内氢键，其羰基谱带移至 1680 cm-1。

六.思考题1.用压片法制样时为什么要研磨到颗粒粒度在 2μm 左右？研磨时不在红外灯下操作，谱图上会出现什么情况？答: 因为要把样品与 kBr 粉末的混合物进行研磨，如果颗粒太大，则会导致压片粉末不均衡，压片不成功，使用红外灯为了保持被研磨的 kBr 和样品混合粉末干燥，避免吸水受潮， kBr粉末易吸收空气中的水和二氧化碳从而在谱图上出现相应的峰，影响测定2.要验证样品的结构还需要进行工作?答: 需要用标准谱图与所测得的谱图进行对照，运用所学的红外光谱知识进行解谱，找到特征谱带的归属，再根据分子式写出化合物的可能结构 ，运用所学化学知识和谱图知识来确定化合物的结构3.能够找出区别顺反异构体的其他代表性的峰答：可借助 1100-650 cm-1 范围内 C-H 变形振动谱带烷基型烯烃的顺式结构出现在 730-675 cm-1，反式结构出现在 1100-960 cm-1当取代基为羧基时顺式结构峰位置变化较大，反式结构峰基本不变， 因此在常被用来区分顺反异构体。