波谱解析-红外-课后习题答案

1.红外活性振动和红外非活性振动

分子1、3、5为红外非活性振动，其余为红外活性振动。

分子对称的振动不引起偶极矩变化, 为红外非活性振动. 注意SO2非直线型.

2. C-H , C-Cl 键的伸缩振动峰何者相对强一些, 为什么?

• v_C-Cl 峰更强，因为Cl电负性大于H，键偶极矩大，其振动引起的偶极矩变化也大，峰更强。

3. v_C=O和v_C=C均在 6.0 μm 区域附近, 峰强有何区别? 意义何在.

v_C=O峰更强，因为氧电负性更大, 羰基的偶极矩大。意义是可以用于根据峰强区分v_C=C和v_C=O,另外强的v_C=O 也是红外图谱很好的切入点。

4. 用红外光谱法区别下列各组化合物

(第二组书上题目有误)

• 第一组：第一个化合物的v_C=O峰波数较大，~1760 以上，因为是共轭醇氧的酯(O=C-O-C=C)；第二个化合物vC=O峰波数较小，~1730 ，双键和羰基共轭，波数下降。
• 第二组：第二个化合物的v_C=O峰波数较大，原因同上。

5. 将下列化合物中C=O 吸收峰按波数高低顺序排列, 并加以解释.

波数从高到低：5酰氯 > 2羧酸 > 3酯 > 6醛 > 1酮 > 4酰胺

6. 将C=O 的吸收峰按波数高低顺序排列, 并加以解释.

A>B>C。氨基供电子能力>甲基>H，所以更有利于共轭效应，削弱了C=O键级，波数下降。

7. 用红外光谱法区分下列化合物

• 第一组：第一个化合物会形成分子内氢键，C=O和O-H的伸缩振动波数都要更小。
• 第二组：第一个化合物的两个C=O处于等价位置，其偶合振动产生的对称伸缩振动峰为红外非活性振动，因此只能产生一个羰基峰；而第二个化合物则会产生两个羰基峰, 上面的羰基可以形成两个分子内氢键, 波数更低。

8. 如何区分下列两个化合物?

第一个化合物会产生互变结构(类似于P43 乙酰乙酸乙酯产生烯醇式异构体), 共振后产生-OH峰, C=C峰, 另外C=O 波数下降。第二个化合物没有该现象。

9. 下述三个化合物IR光谱有何不同?

A有羰基峰（~1740，强峰）以及羟基峰(~2700-3400间产生宽峰)，B只有羟基峰（~2700-3400间产生宽峰），C没有这两个峰。

10. 下列化合物A与B 在C-H伸缩区域中有何区别?

A为苯类化合物，具有苯环的相关峰: 3000以上有芳香C-H伸缩振动峰，1800-2000有苯环面外弯曲振动泛频峰, 1600~1450有苯环骨架C=C伸缩振动峰, 600~900有面外弯曲特征峰. B为环烷烃，3000以上无峰。

11. 用IR 光谱区别以下各组化合物

• 第一组：A有C=O（~1740）和O-H（~3000宽峰）峰；B有C=O（~1720）和醛的特征Fermi共振峰（~2820，~2720，尤其后者显著）；C只有羰基峰（~1715）。
• 第二组（不考）：考察N-H伸缩振动峰（~3300，稍尖），A呈双峰 (另有C=O伸缩振动<1680)，B呈单峰，C为O-H伸缩振动（~3000，宽峰）和C=O伸缩振动（~1720）。

12. 结构区分苷类化合物A和B, IR光谱出现890cm^-1 弱至中强吸收, 哪一个? 为什么

不考。答案为A，β-糖苷。P62有介绍。

13. 2-甲基蒽醌的红外光谱(KBr压片法) 如图2-50所示, 试解析.

2-甲基蒽醌IR图2

2-甲基蒽醌

略.

14. 某化合物分子式为C4H6O2, 根据IR光谱推断结构

C4H6O2的IR光谱

• 根据分子式, 计算可知不饱和度为2. 不包含有苯环.
• 1765 特征峰, 羰基伸缩振动v_C=O.
• 3101 可能是 C=C-H的碳氢伸缩振动(v_C-H). 1650可能是双键v_C=C.
• 1230和1140可能是酯的两个v_C-O.
  由于没有v_O-H, 因此不会是羧酸, 因此化合物可能是一个酯.
• 根据上述推断, 可能含有O-C=O, C=C, 剩下一个C, 可能含有CH3-C=O, 乙酸酯.
• v_C=O值为1765, 要高于一般的酯的v_C=O, 可能含有C(=O)-O-CH=CH 的结构.
• 据此, 推断该结构为: CH₃C(=O)-O-CH=CH₂

15. 分子式为C9H9NO4. 推断结构

题目有误。不饱和度6. 含有三键, 芳香环, 羰基峰, 其不饱和度最少7. 因此有误.

16. 分子式C9H10O2, 红外光谱主要由 3030, 3000, 2960, 2930, 1780, 1600, 1500, 1460, 1400, 1380, 740, 690的吸收峰, 推断结构并归属各峰.

• 根据分子式, 不饱和度为5. 可能含有苯环.
• 3030, 3000, 1600, 1500, 1460, 740, 690 均是苯环相关峰(对应vC-H, vC=C, δC-H 面外弯曲振动)
• 苯环C-H面外弯曲振动 740,690 暗示了单取代苯环.
• 1780是羰基特征峰, vC=O 较大.
• 扣去苯环和羰基, 不饱和度为0, 分子式余下C2O. 一个末端是苯环, 由于没有-OH峰, 因此另一个末端是CH3. 剩下一个亚甲基, 一个O.
• 由于羰基峰1780比较大, 结构又不含酰卤结构, 因此结构中可能含有 C=C-O-C=O 的片段. 根据排列组合, 可知唯一的可能结构是: Ph-O-C(=O)-CH2CH3

17.

解题格式参照14,16题. 17题太多, 仅简单列出要点.

• A：CH2=CH-CH2-OH（丙烯醇）

不饱和度1, v(O-H):3324, v(C-O):1026; v(=C-H): 3085, v(C=C)1643, δ(=C-H):995,918(单取代) => 存在C=C. 剩下一个C, 已有两终点(-OH, -CH=CH2), 因此剩下CH2(vC-H:2923,2853, δC-H:1427). 因此结构是A.

• B：Ph-OCH3 （苯甲醚）

不饱和度4, 苯环: vC-H:3039,3000; δC-H泛频1600~2000; vC=C:1599,1502,1460; δC-H694,756(单取代). 剩下CO, 无不饱和度. 无-OH峰, 因此终点应是CH3, 单取代是-OCH3: vC-H:2923,2853;v(C-O):1040, δC-H:1460(可能),1428.

• C：3-甲基苯甲腈（间位二取代：甲基和腈基）

不饱和度6. 苯环:3062, 泛频, 1589,1481,1457, 786,686(786>770, 间位取代,比较牵强). 剩下C2N和不饱和度2, 无3300附近峰, 无C#C-H结构, 无NH2峰, 因此不饱和度2可能是CN: v(C#N):2229. 剩下一个C, 甲基, 间位取代: 2923,1458,1380.

• D：4-氟-硝基苯（对位二取代：F和NO2）

不饱和度5, 苯环: 3085, 泛频, 1598,1496, 856(对位), 剩下FNO2,可能是一个F, 一个硝基. 硝基: v(NO2,as)1527,v(NO2,s)1350. vC-F也可能是856. vC-N可能是1242的峰.

• E：邻二甲苯（邻位二取代：两个甲基）

不饱和度4. 苯: 3066,3018,泛频,1606,1495,1466. 742(邻二取代). 剩下2C, 无不饱和度. 2个甲基: 2971,2940,2878,2869, 1466,1384.

18.

用IR区分一下两个化合物

考察指纹区中C=C-H的面外弯曲振动，第一个化合物为反式结构波数更大~970，第二个化合物为顺式结构~690.

19.

用IR区分两组化合物

第一组：有无羰基~1720（后者）或羟基~3000宽峰（前者）。
第二组：后者有偕二甲基，对称弯曲振动~1375会振动偶合为~1380和~1370两个峰。(不考。)