富马酸单甲酯（Monomethyl Fumarate，MMF，分子式C5H6O4）的化学结构含反式碳-碳双键（C=C）、羧基（-COOH） 与酯基（-COOCH₃） 三类核心官能团，其红外光谱的特征峰由这些官能团的振动模式及分子整体构型决定。通过解析特征峰的位置、强度与峰形，可实现对分子结构的定性鉴别，该方法在原料纯度检测、合成产物验证等领域具有重要应用价值。

红外光谱的解析需结合官能团振动的基本规律，区分伸缩振动（键长变化，振动频率高，峰位通常在高波数区）与弯曲振动（键角变化，振动频率低，峰位多在低波数区），同时关注分子共轭效应、氢键作用对峰位的影响。

一、官能团特征峰的分区解析

富马酸单甲酯的红外光谱可按波数划分为四个核心区域，各区域对应不同官能团的振动特征：

1. 羟基（-COOH）伸缩振动区（3500–2500cm⁻¹）

富马酸单甲酯分子中的羧基存在分子间氢键作用，其O-H伸缩振动峰呈现宽而强的吸收带，中心峰位约在3000–2500cm⁻¹ 区间，这是羧酸类化合物的典型特征。

游离态羧基的O-H伸缩振动峰通常位于3550cm⁻¹左右，但在液态或固态样品中，分子间氢键会使振动频率降低，峰形展宽，且吸收强度显著增强；

该宽峰常与甲基（-CH₃）、亚甲基（-CH=）的C-H伸缩振动峰重叠，需结合其他区域的特征峰辅助判断。

2. 碳-氢键（C-H）伸缩振动区（3100–2800cm⁻¹）

此区域的吸收峰由分子中两类C-H键的伸缩振动贡献，可分为不饱和与饱和碳-氢键两个子区间：

不饱和C-H伸缩振动（3100–3000cm⁻¹）：源于反式双键上的=CH-基团，吸收峰位约在3040–3010cm⁻¹，强度中等。该峰的存在是分子含不饱和双键的直接佐证，且反式构型的空间位阻较小，峰形相对尖锐；

饱和C-H伸缩振动（3000–2800cm⁻¹）：源于酯基上的甲基（-CH₃），包含对称与不对称伸缩振动两个峰：不对称伸缩振动峰位约2960–2940cm⁻¹，对称伸缩振动峰位约2870–2850cm⁻¹，两者强度均为中等，是饱和烷基的特征峰。

3. 羰基（C=O）伸缩振动区（1800–1600cm⁻¹）

富马酸单甲酯分子含两个羰基（羧基羰基与酯基羰基），因共轭效应和电子效应的差异，两者的吸收峰位区分明显，是光谱解析的核心标识区：

酯基羰基（-COOCH₃）伸缩振动：峰位约1735–1725cm⁻¹，吸收强度极强，峰形尖锐。酯基羰基的振动频率受双键共轭效应影响较小，峰位相对稳定；

羧基羰基（-COOH）伸缩振动：峰位约1690–1680cm⁻¹，吸收强度强，峰形略宽。羧基羰基与相邻的反式双键形成共轭体系，使羰基的双键性降低，振动频率低于酯基羰基，这是区分两个羰基的关键依据；

需注意，若样品中存在少量顺式异构体（马来酸单甲酯），其羧基羰基峰位会因空间位阻增大、共轭效应减弱而向高波数移动（约 1700cm⁻¹），可通过峰位偏移判断异构体杂质。

4. 双键与单键的伸缩/弯曲振动区（1600–600cm⁻¹）

此区域的吸收峰密集，包含双键伸缩振动与多种弯曲振动，是验证分子构型与官能团连接方式的重要区域：

反式碳-碳双键（C=C）伸缩振动：峰位约1650–1630cm⁻¹，强度中等，该峰的存在进一步确认不饱和双键的结构，且反式构型的 C=C 振动频率略低于顺式构型（顺式通常在1660cm⁻¹ 左右），结合峰位可区分构型；

羧基O-H弯曲振动：峰位约1420–1390cm⁻¹，强度中等，常与甲基的弯曲振动峰重叠；

酯基C-O-C伸缩振动：包含两个特征峰，不对称伸缩振动峰位约1260–1240cm⁻¹，对称伸缩振动峰位约1150–1130cm⁻¹，两者均为强吸收峰，是酯基的典型标识；

反式双键C-H面外弯曲振动：峰位约980–960cm⁻¹，强度极强，峰形尖锐。这是反式烯烃的特征指纹峰，可与顺式烯烃（面外弯曲振动峰位约700cm⁻¹）实现精准区分，是判断富马酸单甲酯构型的核心依据。

二、影响特征峰的关键因素

样品状态：固态样品的分子间氢键作用更强，羧基O-H伸缩振动峰的宽化程度更显著；液态或溶液态样品（如溶于四氯化碳）中氢键作用减弱，O-H峰的中心波数会向高波数移动（约3100cm⁻¹），且峰形变窄。

溶剂效应：极性溶剂（如甲醇）会与羧基形成分子间氢键，使羧基羰基峰位向低波数移动；非极性溶剂（如正己烷）对峰位影响较小，更适合用于光谱测定。

纯度与杂质：若样品中含未反应的富马酸或甲醇杂质，会出现额外吸收峰——富马酸的两个羧基羰基峰位均在1700cm⁻¹附近，甲醇的O-H伸缩振动峰在3300cm⁻¹左右，需通过纯化样品消除干扰。

三、红外光谱解析的应用场景

结构定性鉴别：通过特征峰的组合（反式 C=C 面外弯曲振动峰、酯基与羧基的羰基双峰、羟基宽峰），可快速确认富马酸单甲酯的分子结构，区分顺式异构体与其他酯类杂质。

纯度检测：对比样品光谱与标准品光谱的峰位、强度一致性，或通过杂质峰的有无及强度，判断样品纯度，例如通过 3300cm⁻¹ 附近的峰判断甲醇残留量。

合成反应监控：在富马酸酯化合成富马酸单甲酯的反应中，可通过跟踪原料富马酸的羧基双峰（1700cm⁻¹ 附近）的消失，以及产物酯基羰基峰（1730cm⁻¹）的出现，判断反应进程。

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