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(六) 醚类化合物
醚类化合物主要是νC-O形式。
νC-O:脂肪族的醚类化合物νC-O一般发生在1150~1050㎝-1区间内,而芳香族的醚类化合物 νC-O表现出了对称与不对称的两种振动形式,它们分别出现在:
sas-1
1275~1200㎝-1(s),?C?CO?O1075~1020㎝。
图2-36说明醚类化合物的特征吸收。 (七)羰基化合物
羰基化合物中羰基的伸缩振动,由于在振动过程中偶极矩变化大,所以其吸收强度很大,νC=O
足以证明羰基化合物的存在。羰基化合物主要包括醛、酮、羧酸、酸酐、酯、酰卤、酰胺,在有机药物中占有很大比例,并且也有较多红外光谱及完善的理论研究。νC=O发生在1850~1650㎝-1。各种羰基化合物νC=O具体峰位见表2-5。
表2-5 各种羰基化合物羰基的伸缩振动的频率㎝-1
酸酐Ⅰ
-1
酰氯
-1
酸酐Ⅱ
-1
酯
-1
醛
-1
酮
-1
羧酸
-1
酰胺
-1
1 810cm 1 800cm 1 760cm 1 735cm 1 725cm 1 715cm 1 710cm 1 690cm 各种羧基化合物中羧基伸缩振动的差异可用诱导效应、共轭效应、氢键效应解释。 ① 醛类化合物
正常醛中的羰基的伸缩振动νC=O发生在1725㎝-1附近,共轭时吸收峰向低频方向移动。醛类化合物中最典型的振动是羰基中的C-H伸缩振动(νC-H),这是其它羰基化合物中所没有的。出现两个特征的吸收峰分别位于~2820㎝-1和~2720㎝-1处,~2720㎝-1峰尖锐,与其它C-H伸缩振动互不干扰,很易识别。因此根据νC=O1725㎝-1和~2720㎝-1峰就可以判断是否有醛基的存在。若发生共轭羰基的C-H伸缩振动向低频方向移动。图2-37说明醛类化合物的特征吸收。
② 酮类化合物
正常酮中的羰基的伸缩振动νC=O发生在1715㎝-1附近,共轭时吸收峰向低频方向移动。醛中的νC=O > 酮中的νC=O,这是由于烃基比氢基的供电子效应大,使酮基中羰基C=O极性增大,键常数减小,振动频率减小。在环酮中,随着环张力的增大,吸收向高频方向移动。图2-42说明酮类化合物的特征吸收。
③ 羧酸及羧酸盐
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由于氢键的作用,羧酸通常以缔合体的形式存在,只有在测定气体样品或非极性溶剂繁荣稀溶液时,方可看到游离羧酸的特征吸收。
羧酸类化合物主要特征吸收为νOH 、νC=O、νC-O和γOH。 1. νOH:游离:νOH一般发生在~3550㎝-1,峰形尖锐。 缔合:νOH,由于氢键的形成,O-H的键常数减小,向低频方向移动,一般发生在2500~3000㎝-1,峰宽且强,常与脂肪族的C-H伸缩振动重叠。
2. νC=O:游离:νC=O一般发生在~1760㎝-1。
缔合:νC=O,由于氢键的形成,一般发生在1725~1705㎝-1,峰宽且强,比醛或酮νC=O更强更宽。如果发生共轭,使νC=O向低频方向移动,如芳香羧酸νC=O一般发生在~1690㎝-1。
νOH和νC=O区域吸收峰的出现可以断定羧基的存在。
3. νC-O:在1320~1200㎝-1区间产生中等强度的多重峰,应用受到限制。
4. γOH:在950~900㎝-1(920㎝-1)区间产生一谱带,强度变化很大,可作为羧基是否存在的旁证。
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对于羧酸盐来说,羧基的伸缩振动位置有着显著变化,犹如三原子基团(如CH2)一样,羧
?酸盐离子(CO2)有着对称的伸缩振动和不对称的伸缩振动,其对称的伸缩振动位于~1400㎝-1;
不对称的伸缩振动位于1610~1550㎝-1。吸收峰都比较强,特征性很强。图2-45说明羧酸及羧酸盐类化合物的特征吸收。
例 下列化合物在3650~1650㎝-1区间内红外光谱有何不同?
OCH3CH2COOH CH3CH2CHCH3OCCH3
(A) (B) (C)
解:(A)、(B)、(C)三者在1700~1650㎝-1区域内均有强的吸收。 (A) 在3000~2500㎝-1区间内应有一胖而强的O-H伸缩振动峰。 (B) 在2720㎝-1和2820㎝-1有两个中等强度的吸收峰。 ④酯类化合物
酯类化合物主要特征吸收为νC=O、 νC-O。
1. νC=O:一般酯类化合物νC=O出现在1725~1740㎝-1。如果羰基与R部分共轭时,峰向右移动;如果单键氧与R′部分共轭时,峰向左移动;对于内酯环张力增大,νC=O向高波数位移。
assas2. νC-O:位于1300~1050㎝-1区间,在这个区域内可表现了?C?O和?C?O,其中以?C?O在结
构分析中较为重要。图2-48,图2-50说明酯类化合物的特征吸收。
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⑤酰胺类化合物
酰胺类化合物主要特征吸收为νNH 、νC=O(酰胺I峰)、δNH(酰胺Ⅱ峰)和νC-N(酰胺Ⅲ峰)。 1. νNH:伸缩振动约在3500~3100㎝-1区间。伯酰胺在游离状态时νNH在3500㎝-1和3400㎝-1
两处出现强度大至相等的双峰。缔合状态时使得此二峰向低频方向移动,位于~3300㎝-1和~3180㎝-1处。仲酰胺在游离状态时νNH在3500㎝-1~3400㎝-1区域内出现一个峰,缔合状态时,一般位于3330㎝-1~3060㎝-1内。叔酰胺中没有N-H,故不出现νNH。无论游离的还是缔合的N-H伸缩振动的峰都比相应氢键缔合的O-H伸缩振动的峰弱而尖锐。
2. νC=O:酰胺I峰
伯酰胺 游离状态~1690㎝-1,缔合状态~1650㎝-1。 仲酰胺 游离状态~1680㎝-1,缔合状态~1640㎝-1。 叔酰胺 不缔合~1650㎝-1。
酰胺中的νC=O较一般羰基的νC=O在低频区,这是由于氮上的孤对电子与羰基发生共轭电子云平均化,羰基的双键性减弱,单键性增强,键常数减小的缘故。
3. δNH:酰胺Ⅱ峰
伯酰胺δNH出现在1640~1600㎝-1,游离态在高波数区,缔合态在低波数区。仲酰胺出现在1570~1510㎝-1,特征性非常强,足以区分伯、伯酰胺的存在。
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