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红外光谱解析—羰基、酯基

红外光谱解析的核心是 “结构决定峰位”,不同官能团因化学键振动模式不同,会在特定波数区间产生特征吸收峰。围绕丙酮与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)两种物质,本期将从它们的结构式入手,层层深入拆解分子中的官能团构成,进而对红外光谱的关键特征峰展开逐一解析,清晰呈现结构与光谱之间的对应关系。

丙 酮

从结构式出发,丙酮的结构中包含2种,甲基(-CH3)和羰基(C=O),甲基的出峰相信大家已经熟悉得不行了,那么就看看新的羰基会出什么峰呢?

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▶如上图表所示,羰基的特征峰位是1715左右一个很强的峰,这个其实是所有碳氧双键都共有的出峰,根据所接的基团不一样,会有一定的偏移。其中还有一些其他的峰没有去列出来。在红外分析中,波数越小的,也就是靠右的部分在红外分析中称之为指纹区。指纹区的出峰多而杂,一般很少有代表性,因此一般选择具有特征与代表性的出峰位置来解析。

▶在上面的红外图中,特别用黄颜色标识圈出一个3412的峰,由于高波数的位置出峰少且都具有特征性。因此需要着重讲一下。这里的3412是羰基的倍频峰,它也是羰基的伸缩振动产生的,约等于1715的两倍,而且峰出的很弱。因此这也是一个红外分析的经验,在高波数区看到有特征出峰,找不到归属的时候有可能为某些峰的倍频,可以减半看看有没有这样的特征。


聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

聚甲基丙烯酸甲酯的结构上,除了甲基亚甲基,还多了一个酯基,是不是和羰基很像。酯键特指的是羰基上接的了一个-O-的基团,因为受到这外接的氧元素的影响,它的红外谱图又是什么样的呢?

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从谱峰看,其中橙色标识的,C=O峰与上边丙酮的出峰比较就会发现出峰位置变了,这个就是受到其附近基团的影响。

对比于丙酮,这其中还多了一个-C-O-C-的特征峰,这样的峰形和位置也是酯类特有的。
▶对于丙烯酸酯类物质来说,这个位置的出峰还有一个作用。可以发现在这个位置的是出的一个双分裂的峰,这说明它是甲基丙烯酸酯系列的。而如果它是丙烯酸酯体系(不带甲基),它在这个位置的出峰就不是双分裂的,而是出的单峰。

本期主要是两个关于C=O双键的红外光谱,其实C=O双键的出峰很容易受到附近基团的影响,这个也是我们用于区分含有C=O系列物质的一个重要依据。

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创建时间:2025-08-27 15:30
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