4. νC-N:酰胺Ⅲ峰
伯酰胺 出现在~1400㎝-1,仲酰胺出现在~1300㎝-1,这些峰都很强。 环内酰胺,随着环张力的增大νC=O向高波数区位移。 图2-51说明酰胺类化合物的特征吸收。 ⑥酰卤类化合物
脂肪酰卤的νC=O在~1800㎝-1,如果C=O与不饱和基共轭时,吸收在1850~1765㎝-1。 νC-X吸收在1250~910㎝-1区间,峰形较宽。
图2-52说明酰卤类化合物的特征吸收。 ⑦ 羧酸酐类化合物
羧酸酐中由于两个羰基振动的偶合,在1860~1800㎝-1区间和1775~1740㎝-1区间有两个强
ass-1
的吸收带,但相对强度不变,前者为?C?O,后者为 ?C?O。νC-O位于1300~900㎝区间,是一
宽而强的吸收带。图2-54说明羧酸酐类化合物的特征吸收。
(八)胺类化合物
胺类化合物主要特征吸收为νNH、δNH和νC-N。
图2-52 乙酰氯的红外光谱(净液、盐片)
1. νNH:伸缩振动在3500~3300㎝-1区间。伯胺在游离状态时νNH在~3490㎝-1和~3400㎝-1
两处出现双峰。仲胺在游离状态时νNH在3500~3400㎝-1区域内出现一个峰。脂肪仲胺的强度弱,难以辨认,芳香仲胺的强度则很强。叔胺中没有N-H,故不出现νNH。νNH与νOH比较见图2-38。
26
2. δNH:伯胺δNH出现在1650~1570㎝-1。仲胺出现在~1500㎝-1。
3. νC-N:脂肪族胺出现在1020~1250㎝-1。芳香族胺出现在1380~1250㎝-1。图2-56、2-57、2-58说明胺类化合物的特征吸收。
27
( 九)硝基类化合物
硝基类化合物主要特征吸收为νN=O和νC-N。
as1. νN=O:产生两个强吸收峰,一个在1600~1500㎝-1(?N,另一个在1390~1300㎝-1?O)s(?N?O)
2. νC-N:发生在920~800㎝-1。图2-62说明硝基类化合物的特征吸收。
(十)氰类化合物
氰类化合物主要特征吸收为νC≡N。νC≡N在2260~2215㎝-1产生一个中等强度的尖峰,这一区域没有干扰,容易辨认。与双键或苯环共轭时峰向低频方向移动。图2-60说明氰类化合物的特征吸收。
28
第五节 红外光谱在有机药物结构分析中的应用
一、红外光谱区的划分 1. 红外光谱的八大区域
红外光谱的八大区域是由日本的岛内武彦总结得出的,见表2-6。
表2-6 红外光谱的八大区域
波数(cm) 波长(μm) 振动类型 3 750~3 000 2.7~3.3 ?OH、?NH 3 300~3 000 3.0~3.4 ??CH???CH??ArH
3 000~2 700 3.3~3.7 ?CH(-CH3,饱和CH2及CH,-CHO) 2 400~2 100 4.2~4.9 ?C?C、?C?N
1 900~1 650 5.3~6.1 ?C?O(酸酐、酰氯、酯、醛、酮、羧酸、酰胺) 1 675~1 500 5.9~6.2 ?C?C、??CN
1 475~1 300 6.8~7.7 ?CH(各种面内弯曲振动) 1 300~1 000 7.7~10.0 ?C?O(酚、醇、醚、酯、羧酸) 1 000~ 650 10.0~15.4 ??CH(不饱和碳-氢面外弯曲振动)
-1
2. 主要基团相关图
特征峰可用于鉴定官能团的存在。多数情况,一个官能团有数种振动形式,每一种红外活性的振动,一般相应产生一个吸收峰。各种官能团的不同振动所产生的相应吸收峰列于表2-7中,可以作为我们鉴定官能团的存在的充分依据。
二、红外光谱应用的几种情况 1. 鉴定是否为某一已知成分
①用检品的标准品与检品在同样的条件下测定红外光谱,并进行对照。完全相同的可初步断定为同一化合物(也有例外,如对映异构体)。
②也可与标准图谱对照。但要注意所用的仪器是否相同,测绘条件(如检品的物理状态,浓
29
度及使用的溶剂)是否相同,这些条件都会影响红外图谱的差别。
2. 检验反应是否进行,某些基团的引入或消去。
对于比较简单的化学反应,基团的引入或消去可根据红外图谱中该基团相应特征峰的存在或消失加以判定。对于复杂的化学反应,需与标准图谱比较做出判定。
3. 化合物分子的几何构型与立体构象的研究
如化合物CH3HC=CHCH3具有顺式与反式两种构型结构如下,这两种化合物的红外光谱在
CH3CHCCH3HCH3CHCHCH3
顺式(cis) 反式(trans) 1000~650㎝-1区域内有显著不同,顺式γ=CH在~690㎝-1出现吸收峰(s),反式γ=CH在~970㎝-1出现吸收峰(vs)。
又如氨基醇类的红外光谱,苏式异构体仅在3350~3380㎝-1区域内出现一个νOH强峰(缔合),而赤式异构体在同一区域内出现三个峰:~3620㎝-1νOH(游离),3575~3595㎝-1νOH(缔合:OH??π键),及3485~3520㎝-1νOH(缔合:OH??NRR′)。
又如:1,3-环己烷二醇和1,2-环己烷二醇优势构象的确定。此二化合物在红外光谱的3450㎝-1(νOH)中都有一宽而强的吸收峰,用四氯化碳稀释后,二者的谱带位置和强度都不改变,说明这两个化合物均可能形成分子内氢键,拒此可以断定第一种化合物的优势构象是双直立键优势,而第二种化合物的优势构象是双平伏键优势。
4. 未知结构化合物的确定
比较简单的未知有机结构的化合物,可通过红外光谱的解析来确定。对复杂的全未知的化合物结构测定,必须配合UV、NMR、MS、元素分析及理化性质综合确定。
三、光谱解析的一般程序 (一)了解样品的来源、性质 1. 了解样品的来源、性质及灰分
可帮助估计样品及杂质的范围,纯度不够的要进行纯化,混合物要进行分离,若有灰分则含无机物。
2. 物理常数
样品的沸点、熔点、折光率、旋光等可作为光谱分析的旁证。 3. 分子式
已知样品的分子式,对光谱解析很有帮助。用分子式可以确定分子的不饱和度,估计分子中双键、环及芳环等是否存在,并可验证光谱解析结果的合理性,可获得分子结构的重要信息。
不饱和度又称缺氢指数,是指分子结构中距离达到饱和时所缺一价元素的“对数”。它反映了分子中含环和不饱和键的总数,其计算公式如下:
Ω =(2 n4+2+n3-n1)/2
n4:四价元素(C)的原子个数,n3:三价元素(N)的原子个数,n1:一价元素(H、X)的原子个数。
当Ω=0时分子结构为链状饱和化合物,当Ω=1分子结构可能含有一个双键或一个脂肪环。当分子结构中含有三键时,Ω≥2。分子结构中含有六元芳环时Ω≥4。
例:求C8H7ClO3的不饱和度。
Ω =(2 n4+2+n3-n1)/2 = (2×8++0-8)/2+5 (一个苯环,一个双键) 4. 进行初步化学反应试验确定未知物的可能类别。 (二) 红外光谱解析程序
30