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苯甲醇分子结构的红外光谱吸收法测定

课程： 指导老师：姓名： 年级： 2012专业：

波谱分析 张万生 狐志超 赵文强 级 生物工程

红外光谱测定有机化合物的结构

【摘要】：

红外吸收光谱是目前在有机化合物的结构研究中以及药物合成及鉴定等工作中,广泛应用的吸收光谱。其优点在于所需样品量少(1—2毫克),操作简便,费时间短(2—3小时),就能得出满意的结果。在我国这种方法已开始普遍应用。本文拟对应用这种光谱测定化合物结构时所经常遇到的一些问题做简短的介绍。紅外吸收光谱产生的一般原理分子吸收具有不同能量的光子后,变成分子振动的能量、转动的能量及电子跃迁所需要的能量,因此显示出三类光谱:振动光谱、转动光谱及电子光谱。因为转动能量较低, 【关键词】：

有机化合物 结构测定 化合物结构 红外光谱 一、目的要求

(1)学习用红外吸收光谱进行化合物的定性分析， (2)掌握用压片法制作固体试样晶片的方法； (3)熟悉红外分光光度仪的工作原理及其使用方法。 二、实验原理

当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时，如果分子某个基团的振动频率和外界红外辐射频率一致，二者就会产生共振。此时，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁（由原来的基态跃迁到了较高的振动能级），从而产生红外吸收光谱。如果红外光的振动频率和分子中各基

团的振动频率不一致，该部分红外光就不会被吸收。用连续改变频率的红外光照射某试样，将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到试样的红外吸收光谱图。由于振动能级的跃迁伴随有转动能级的跃迁，因此所得的红外光谱不是简单的吸收线，而是一个个吸收带 。

在化合物分子中，具有相同化学键的原子基团，其基本振动频率吸收峰(简称基频峰)基本上出现在同一频率区域内，例如，CH3(CH2)5CH3、CH3(CH2)4C≡N和CH3(CH2)5CH=CH2等分子中都有-CH3，-CH2-基团，它们的伸缩振动基频峰与图1 CH3(CH2)6CH3分子的红外吸收光谱中-CH3，-CH2-基团的伸缩振动基频峰都出现在同一频率区域内，即在＜3000cm-1波数附近，但又有所不同，这是因为同一类型原子基团，在不同化合物分子中所处的化学环境有所不同，使基频峰频率发生一定移动，例如-C＝O基团的伸缩振动基频峰频率一般出现在1850～1860cm-1范围内，当它位于酸酐中时，nC=O为1820～1750cm-1、在酯类中时，为1750～1725cm-1；在醛中时，为1740～1720cm-1；在酮类中时，为1725～17l0cm-l;在与苯环共轭时，如乙酞苯中nC=O为1695～1680cm-1，在酰胺中时，nC=O 为1650cm-1等。因此，掌握各种原子基团基频蜂的频率及其位移规律，就可应用红外吸收光谱来确定有机化合物分子中存在的原子基团及其在分子结构中的相对位置。苯甲酸分子中各原子基团的基频峰如下图：

原子基团的基本振动形式 n＝C-H(Ar上) n C=C(Ar上)

基频峰的频率 /cm-1 3077,3012 1600,1582,1495,1450

d＝C-H(Ar上邻接五氢) n O-H(形成氢键二聚体) d O-H n C=O d C-O-H(面内弯曲振动) 715,690 3000～2500(多重峰) 935 1400 1250 本实验用溴化钾晶体稀释苯甲酸试样，研磨均匀后，压制成晶片，测绘试样的红外吸收光谱。 三.实验仪器及试剂 仪器:

红外傅利叶红外光谱仪、粉未压片机、玛瑙研钵、快速红外干燥 试剂:

KBr(A.R.) 苯甲酸(G.R.) 四、实验步骤

1. 固体试剂苯甲酸的红外吸收谱图的绘制

（1）取干燥的苯甲酸试样1—2mg置于玛瑙研钵中充分磨细，再加入150mg干燥的KBr研磨至完全混匀，颗粒粒度约为2?m。 （2）取出约100mg混合物装入干净的压模内，置于压片机上，在80MP压力下压8min，制成透射比超过40%的透明试样薄片。 （3）将试样薄片装在试样架上，插入红外光谱仪试样池的光路中，用纯KBr薄片为参比片。按仪器操作方法从4000cm-1扫谱至650cm-1。 （4）扫谱结束后，取下试样架，取出薄片，按要求将模具、试样架等檫净收好。

五、结果与分析

苯甲酸的红外光谱图的红外谱图如下：

（1）官能团区

1.在1600cm-1～~1581cm-1，1419cm-1～1454cm-1内出现四指峰，由此确定存在单核芳烃C=C骨架，所以存在苯环。

2.在2000～1700cm-1之间有锯齿状的倍频吸收峰，所以为单取代苯。

3.在1683cm-1存在强吸收峰，这是羧酸中羧基的振动产生的。 4.在3200～2500cm-1区域有宽吸收峰，所以有羧酸的O-H键伸缩振动。 （2）在指纹区

700cm-1左右的705cm-1和667cm-1为单取代苯C—H变形振动的特征吸收峰； 六、问题讨论