仪器分析习题解答(武汉大学教材)

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HCCHHHCC? HHCHC H

H?

?

HHH? (a)C?H 伸缩 (b)C?H 伸缩 (c)CH2扭? H曲 HHCHCHCHCCHCHHHHH?

(d)C=C 伸缩 (e)C?H 剪式 (f)C?H摇摆

判断法则为:若振动前后引起偶极矩的变化的,是具有红外活性的,否则为非红外活性的。因此具有红外活性是:(b)(c)(e),非红外活性 (a)(d)(f)。

6、解:线性分子CS2,理论上计算其基本振动数为:3N-5=4。其具体振动形式如下:

SCSSCS(a)对称伸缩振动 (b)反对称伸缩振动

SCSSCS

(c)面内弯曲振动 (d)面外弯曲振动

具有红外活性的有:(b)(c)(d),其中(c)(d)振动吸收的频率一样。

7、解:根据分子式计算该化合物的不饱和度:

其红外吸收峰分别说明: 3020 cm-1

??n4?1??5?1?n3?n12?20?82?=C

-H

不饱和化合物,含有双键

2900cm-1 ?C-H 饱和烷基

1690cm ?C=O 共轭的羰基,占有一个不饱和度

-1

1620cm-1 ?C=C 共轭双键,占有一个不饱和度

从紫外吸收?max=10说明,此跃迁是由???产生的。因此可能有如下结构:

4

?

H2COO

CHCCH2H3CH3CCHCCHCH3或者

(1) (2)

用Woodward规则计算:

(1):母体基数 215nm (2): 母体基数 215nm ?-烷基取代?0 0nm ?-烷基取代?1 12nm 计算值 215nm 计算值 227nm 因此该化合物为 (2)

OH3CCHCHCCH38、解:在影响基团频率的因素中,由于取代基具有不同的电负性,通过静电诱导效应I,引起分子中电子分布的变化,改变了键的力常数,使得键或基团的特征频率发生位移。当有电负性较强的元素与羰基上的碳原子相连时,由于诱导效应,就会发生从氧上的电子转移:

OCORC

Cl 导致C=O键的力常数变大,因而使的吸收向高波数方向移动。元素的电负性越强,诱导效应越强。吸收峰向高波数移动的程度越显著。 因此, 五个中C=O伸缩振动频率最高的是: F

COFR1R2HRClRFRFFCOCOCOCOCO 9、解:在酸、醛、酯、酰卤和酰胺类化合物中,都有与C=O相连的含孤对电子基团,它们对?C=O的影响主要是通过诱导和中介这两个相对的效应实现的。

当有电负性较强的元素与羰基上的碳原子相连时,由于静电诱导效应I,使C=O中氧原子上的电子向碳原子转移,导致C=O键的力常数变大,从而使C=O吸收向高波数方向移动,并且元素的电负性越强,诱导效应越强,C=O吸收峰向高波数移动的程度越显著。

中介效应M源于含孤对电子基团上的孤对电子与C=O上?电子发生重叠,使它们的电子云密度平均化,造成C=O键力常数下降,使C=O的吸收频率向低波数移动。

对同一基团来说,若诱导效应I和中介效应M同时存在,则振动频率最后位移的方向和程度,取决于这两种效应的净结果。因此,不考虑其它因素条件影响,在酸、醛、酯、酰卤和酰胺类化合物中,出现C=O伸缩振动频率的大小顺序为:酰卤?酸?酯?醛?酰胺。 10、解:

ONCNH2CHCH2OHCCH2

HNCHNH

(Ⅰ) (Ⅱ)

比较结构(Ⅰ) 和(Ⅱ)可知,3330cm-1和1600 cm-1处的锐陡带应分别源于结构(Ⅱ)中的?N-H和?C=O。这也可以从该材料在2300 cm-1和3600 cm-1处无吸收看出,因为2300 cm-1和3600 cm-1处的吸收分别对应-C≡N和-OH。因此结构(Ⅱ)更可能为该材料的结构组成。

11、解:芳环C-H面外弯曲振动位于900-650cm-1范围。出现1?2条强吸收带。谱带位置及数目与苯环的取代情况有关,如下表所示,利用此范围的吸收带可判断苯环上取代基的相对位置。

芳烃的C-H面外弯曲振动(cm-1)

类型

5个氢取代(单取代) 4个邻接的氢(邻二取代) 3个邻接的氢(间二取代) 2个邻接的氢(对二取代)

上表中s代表单峰。

因此:化合物A 吸收带在767 cm-1和629 cm-1处 间位 化合物B 吸收带在792 cm处 对位 化合物C 吸收带在724 cm-1处 邻位

12、解:根据苯环中C-H面外弯曲振动吸收峰在900?600 cm-1区域内的特征,C7H7Br在801 cm-1有一单吸收带,说明苯环为对位取代,则该化合物为对溴甲苯。

13、解:根据苯环中C-H面外弯曲振动吸收峰在900?600 cm-1区域内的特征,该氯苯在900cm-1和690 cm-1间无吸收带,说明苯环上所有的氢都被氯取代了,因此该化合物为六氯苯。 14、解:

ONH2?C-H

?750(s),?700(s) 770?735(s)

810?750(s),710?690(s)

860?800(s)

-1

CCH2CH3NH3C CH3 3500 cm-1 3400 cm-1 3030 cm-1 -NH2 ?as?s 叔胺无此带 =C-H氢伸缩振动 2960 cm-1,2870 cm-1 -CH3饱和碳氢?as?s 1450 cm,1380 cm 1600 cm-1-1500 cm-1 -1-1-1-1-CH3饱和碳氢?as?s 苯环骨架伸缩振动 1650 cm-1 ?C=O ?750 cm,?700 cm 单取代苯环?C-H 15、解:烃类化合物的C-H伸缩振动在3300?2700 cm-1范围,不饱和烃?C-H位于高频端,饱和烃?C-H位于低频端。通常≡C-H ,=C-H及芳烃C-H的伸缩振动大于3000 cm-1,饱和C-H伸缩振动小于3000 cm-1。

-C H3 中C-H

?as 2960?15cm-1 ,?s 2870?15 cm-1

?as约为3095?3075 cm-1, ?s 3040?3010 cm-1

RCH=CH2中C-H ≡C-H中C-H -CHO中C-H 16、解:

OC?s约为3300 cm-1 ?s位于2850?2720 cm-1

H3CNCHOH H3C

(a) (b)

在影响基团频率的因素中,共轭效应使共轭体系具有两面性,且使其电子云密度平均化,造成双键略有伸长,单键略有缩短,因此双键的吸收频率向低波数方向位移。

较大共轭效应的苯基与C=O相连,?-?共轭效应致使苯甲醛(a)中较乙醛中?C=O降低40

cm-1。对二氨基苯甲醛分子(b)中,对位推电子基二甲氨基的存在,使共轭效应增大,C=O极性增强,双键性下降,?C=O较苯甲醛向低波数位移近30 cm-1。

17、解:烯烃的面外弯曲振动位于1000 -670 cm-1,单峰或多峰吸收带,容易识别,可用于判断烯烃的取代情况。

烯烃为HRC=CRH结构时,其顺反异构体分别在690 cm-1,970 cm-1出现吸收, 烯烃为RCH=CH2结构时,在990 cm和910 cm出现两个强峰。 对于丁二烯(1,3)均聚化合物可能存在以下三种结构:

CH2CHCH2CH-1

-1

HCCHHCCHH2C

结合题中所给的红外光谱图,可以识别A,B,C的键结构分别为:

nCH2H2CnCH2n

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