Normal vibrations of benzene derivatives

Normal vibrations of benzene derivatives

本網頁所提供的資料可作為苯衍生物分子振動光譜線的標定(spectral assignment)之用.
本實驗室利用雷射和分子束飛行時間質譜儀等儀器來記錄苯衍生物分子在(1)電子激發態(electronically excited state)和(2)正離子態(cationic state)的振動光譜, 其技術通常分別被稱為(1)共振多光子游離(REMPI)光譜和(2)質量解析臨界游離(mass analyzed threshold ionization, MATI)光譜術. 此類技術除了提供極精確[到幾個波數, to a few cm^-1]的電子躍遷能(electronic transition energy)和分子游離能, 也得到分子的振動能階(或振動能量, 頻率)的數據.這些清晰的光譜即所謂的分子指紋,可作為分子鑑定之用.光譜中的每一條譜線就是分子振動所造成的.經過譜線的標定,即可知分子在作何種形態的振動, 而這些振動的形態則以號碼(normal vibrational modes)來代表.

To view the vibrational patterns: (pdf)

Reference: “Vibrational Spectra of Benzene Derivatives” by G. Varsanyi and S. Szoke, Academic Press, New York and London, 1969.
(A) Normal vibrations of benzene C₆H₆ (D_6h):

Mode	Symm	cm^-1	Act.	Pol.	Description
1	a_1g	993	ia	p	Breathing
2		3073	ia	p	C—H stretching in-phase
3	a_2g	1350	ia	ia	C—H in-phase bend in-phase
4	b_2g	707	ia	ia	C—C—C in-phase puckering
5		990	ia	ia	C—H out-of-plane trigonal
6	e_2g	606	ia	dp	C—C—C in-phase bending
7		3056	ia	dp	C—H stretching
8		1599	ia	dp	C—C stretching
9		1178	ia	dp	C—H in-plane bending
10	e_1g	846	ia	dp	C—H out-of-plane (C₆ libration)
11	a_2u	673	a	ia	C—H out-of-plane in-phase
12	b_1u	1010	ia	ia	C—C—C trigonal bending
13		3057	ia	ia	C—H trigonal stretching
14	b_2u	1309	ia	ia	C—C stretching (Kekulé)
15		1146	ia	ia	C—H in-plane trigonal bending
16	e_2u	404	ia	ia	C—C—C out-of-plane bending
17		967	ia	ia	C—H out-of-plane
18	e_1u	1037	a	ia	C—H in-plane bending
19		1482	a	ia	C—C stretching
20		3064	a	ia	C—H stretching

(B) Frequency regions (in cm^-1 ) of normal vibrations of mono- and di-substituted benzene derivatives [A = light; Z = heavy]
Note: For in-plane vibrations “light” subsitutents are those whose first atom has atomic weight less than 25 except for –CF3 and –NSO which have to be classified as “heavy” substitutents.

Mode	C₆H₅A	C₆H₅Z	14-C₆H₄AA	14-C₆H₄ZZ	14-C₆H₄AZ
1	620-830	1060-1100	720-860	1040-1100	1050-1100
2	3030-3070	3030-3070	3050-3085	3050-3085	3050-3085
3	1270-1331	1253-1275	1260-1313	1260-1310	1260-1310
4	680-700	680-700	665-735	680-730	665-735
5	970-1000	970-1000	240-380	910-970	910-970
6a	300-530	650-710	330-510	680-810	720-840
6b	605	605-630	610-650	610-650	610-650
7a	3000-3060	260-420	1100-1270	150-330	240-400
7b	3030-3080	3000-3060	3030-3050	3030-3050	3030-3050
8a	1575-1614	1575-1614	1570-1628	1570-1628	1570-1628
8b	1526-1597	1562-1597	1552-1605	1552-1605	1552-1605
9a	1170-1181	1170-1181	1142-1190	1156-1190	1156-1190
9b	200-410	160-300	260-490	250-350	260-490
10a	810-850	810-860	800-840	790-850	790-850
10b	880-910	140-200	890-940	240-300	240-340
11	720-760	720-830	810-840	80-170	80-170
12	990-1010	990-1010	680-760	1060-1100	481-680
13	1100-1280	3020-3040	1100-1320	3050-3090	1100-1300
14	1300-1350	1300-1350	1240-1380	1240-1330	1240-1380
15	1150-1160	1150-1160	190-350	150-230	130-230
16a	390-420	390-420	380-420	380-420	380-420
16b	430-560	430-560	410-550	410-550	410-550
17a	940-980	940-980	940-980	930-990	930-990
17b	140-250	150-220	150-220	790-890	790-890
18a	1018-1030	1004-1022	1004-1022	1003-1022	1004-1022
18b	1065-1082	1085-1128	1085-1028	1100-1128	1100-1128
19a	1470-115	1460-1530	1460-1530	1460-1530	1460-1530
19b	1440-1470	1370-1470	1370-1470	1370-1470	1370-1470
20a	3070-3110	3050-3090	3050-3090	360-550	3050-3090
20b	3020-3080	3020-3120	3020-3120	3020-3120	3020-3120

Mode	26-C₆H₄AA	26-C₆H₄ZZ	26-C₆H₄AZ	23-C₆H₄AA	23-C₆H₄ZZ	23-C₆H₄AZ
1	650-750	1050-1140	650-700	630-750	1100-1130	1020-1070
2	3050-3095	3050-3080	3050-3095	3040-3090	3040-3080	3040-3080
3	1262-1297	1262-1297	1262-1297	1272-1294	1252-1292	1255-1292
4	675-700	675-700	675-700	685-735	685-735	685-735
5	930-990	930-1000	930-1000	950-995	950-1005	950-1005
6a	450-550	640-710	450-550	530-600	640-660	640-720
6b	350-520	700-800	700-900	220-560	650-750	220-560
7a	3000-3050	250-400	3000-3050	1120-1340	250-480	250-500
7b	760-960	280-430	250-410	3010-3060	200-430	3010-3060
8a	1561-1608	1561-1608	1561-1608	1565-1609	1565-1609	1565-1609
8b	1591-1625	1591-1625	1591-1625	1586-1625	1586-1625	1586-1625
9a	230-360	140-200	150-270	260-330	130-210	130-270
9b	1145-1175	1145-1175	1145-1175	1090-1148	1090-1148	1090-1148
10a	860-920	190-220	190-250	920-940	170-250	170-270
10b	840-880	120-180	120-200	820-870	120-160	120-170
11	760-790	760-850	760-850	720-760	720-800	720-800
12	990-1010	990-1010	990-1010	750-860	1010-1050	750-830
13	1120-1300	3000-3050	1100-1270	1080-1270	3000-3020	1100-1260
14	1250-1350	1250-1350	1250-1350	1250-1350	1250-1300	1250-1350
15	300-480	260-370	290-480	1150-1168	1150-1168	1150-1168
16a	460-600	460-600	460-600	480-530	480-530	480-530
16b	400-490	400-490	400-490	410-470	410-470	410-470
17a	220-280	890-950	890-950	140-200	820-880	820-880
17b	160-240	840-900	840-900	190-300	910-970	910-970
18a	1061-1091	1061-1091	1061-1091	310-480	250-340	280-480
18b	1082-1123	1082-1109	1082-1109	1011-1056	1011-1056	1011-1056
19a	1386-1467	1386-1467	1386-1467	1430-1470	1430-1470	1430-1470
19b	1460-1500	1460-1500	1460-1500	1450-1520	1450-1520	1450-1520
20a	3060-3120	3060-3120	3060-3120	3060-3120	3060-3120	3060-3120
20b	3030-3095	3030-3095	3030-3095	3020-3070	3020-3070	3020-3070

(D) Frequency regions of normal vibrations of tri-substituted benzene derivatives.

Mode	135-C₆H₃A₃	135-C₆H₃Z₃	235-C₆H₃A₃	235-C₆H₃Z₃	126-C₆H₃A₃	126-C₆H₃Z₃
1	510-580	1110-1150	500-600	1100-1120	600-700	1100-1161
2	3040-3080	200-380	3040-3100	3040-3100	3030-3090	3010-3080
3	1240-1300	1280-1300	1260-1305	1260-1305	1250-1300	1250-1300
4	660-710	660-710	680-740	680-740	670-730	670-730
5	160-220	840-900	190-270	930-1000	950-990	60-90
6a	480-530	700-820	450-540	600-680	400-490	650-740
6b	480-530	700-820	400-480	700-820	500-540	700-800
7a	980-1000	300-420	1240-1310	300-460	3000-3050	250-420
7b	980-1000	300-420	880-970	250-400	890-960	300-490
8a	1550-1630	1550-1630	1560-1610	1560-1610	1550-1600	1550-1600
8b	1550-1630	1550-1630	1571-1642	1571-1642	1600-1650	1600-1650
9a	250-330	100-190	250-350	150-220	1050-1110	1050-1110
9b	250-330	100-190	300-390	200-330	1150-1170	1150-1170
10a	830-880	160-220	930-960	200-310	880-900	140-210
10b	830-880	160-220	850-890	150-190	210-280	210-250
11	830-860	100-150	780-830	800-850	760-780	760-800
12	990-1010	990-1010	700-840	1000-1040	700-840	1000-1050
13	1240-1350	3070-3090	1100-1210	3000-3070	1100-1200	3000-3050
14	1200-1300	1200-1300	1240-1290	1240-1290	1240-1320	1240-1290
15	300-500	200-300	1140-1170	1140-1170	200-300	120-220
16a	450-470	450-470	470-620	470-620	490-560	490-560
16b	450-470	450-470	420-480	420-480	530-570	530-570
17a	190-260	860-900	140-170	90-130	190-240	880-920
17b	190-260	860-900	160-240	850-920	100-150	950-1000
18a	1070-1122	1070-1122	210-290	120-200	230-330	150-220
18b	1070-1122	1070-1122	1070-1120	1070-1120	320-450	200-400
19a	1400-1480	1400-1480	1370-1450	1370-1450	1400-1450	1400-1450
19b	1400-1480	1400-1480	1460-1530	1460-1530	1420-1500	1420-1500
20a	3000-3110	3000-3110	3080-3120	3080-3120	3010-3080	200-360
20b	3000-3110	3000-3110	3000-3070	350-580	3010-3080	3010-3080

(E) Frequency regions of normal vibrations of tetra-substituted benzene derivatives.

Mode	2356-C₆H₂A₄	2356-C₆H₂Z₄	1246-C₆H₂A₄	1246-C₆H₂Z₄	1234-C₆H₂A₄	1234-C₆H₂Z₄
1	650-750	1110-1170	480-580	1100-1170	590-690	1100-1140
2	3030-3100	3030-3100	3000-3090	200-330	3040-3090	3040-3090
3	250-640	250-640	250-650	250-650	250-670	250-670
4	660-700	660-700	670-710	670-210	670-710	670-670
5	220-300	840-880	140-220	830-880	80-150	80-150
6a	420-490	650-690	380-460	800-840	450-470	800-840
6b	500-540	820-870	480-520	750-810	480-520	720-780
7a	1260-1380	250-380	920-1000	250-390	910-1050	200-340
7b	900-1000	400-520	950-1050	400-530	900-990	350-490
8a	1540-1650	1540-1650	1540-1640	1540-1640	1550-1640	1550-1640
8b	1540-1650	1540-1650	1540-1640	1540-1640	1550-1640	1550-1640
9a	100-280	100-280	150-310	150-310	150-330	150-330
9b	1240-1280	1240-1280	150-340	150-340	150-300	150-300
10a	340-420	340-420	840-890	210-250	240-380	110-170
10b	840-880	220-300	310-370	310-370	920-960	300-400
11	840-880	140-150	830-880	140-220	800-830	240-380
12	600-700	1000-1070	690-790	1000-1050	650-750	1020-1080
13	1130-1230	3060-3110	1100-1200	3000-3090	1100-1240	3050-3100
14	1200-1260	1200-1260	1200-1260	1200-1260	1200-1260	1200-1260
15	100-250	100-250	100-260	100-260	100-270	100-270
16a	550-600	500-600	470-520	470-520	400-530	400-530
16b	420-470	420-470	500-580	500-580	560-590	560-590
17a	80-140	80-140	210-250	840-890	300-400	920-960
17b	140-240	840-880	80-185	80-185	110-170	800-850
18a	150-400	150-400	1100-1130	1100-1130	1250-1300	1250-1300
18b	1110-1150	1110-1150	1150-1200	1150-1200	1160-1180	1160-1180
19a	1300-1440	1300-1440	1400-1530	1400-1530	1250-1300	1400-1500
19b	1420-1540	1420-1540	1400-1480	1400-1480	1350-1450	1350-1450
20a	3060-3110	400-510	1290-1410	500-600	3050-3100	500-610
20b	750-860	550-650	3030-3080	3030-3080	1200-1330	400-520

(F) Frequency regions of normal vibrations of penta- and hexa-substituted benzene derivatives.

Mode	C₆HA₅	C₆HZ₅	C₆A₆	C₆Z₆
1	510-610	1120-1200	460-560	1150-1260
2	1270-1410	250-390	1290-1450	250-380
3	200-690	200-690	350-720	300-630
4	660-710	660-710	680-720	680-720
5	270-320	90-200	200-250	60-90
6a	460-550	780-830	400-460	800-1090
6b	430-500	820-870	400-460	800-1090
7a	950-1080	200-370	900-1160	200-330
7b	950-1140	400-560	900-1160	200-330
8a	1520-1650	1520-1650	1520-1660	1520-1660
8b	1520-1650	1520-1650	1520-1660	1520-1660
9a	120-270	120-270	180-280	150-220
9b	150-310	150-310	180-280	150-220
10a	340-420	340-420	840-890	210-250
10b	830-880	270-320	340-370	300-340
11	140-220	140-220	180-220	150-210
12	620-720	1020-1090	540-640	1050-1100
13	1100-1290	3010-3110	1160-1330	250-370
14	1200-1260	1200-1260	1200-1260	1200-1260
15	100-250	100-250	120-210	80-150
16a	550-600	550-600	560-620	560-620
16b	550-580	550-580	560-620	560-620
17a	80-180	80-180	150-180	50-80
17b	90-200	830-880	150-180	50-80
18a	150-330	150-330	220-320	120-220
18b	1160-1180	1160-1180	220-320	120-220
19a	1220-1500	1320-1500	1320-1530	1320-1450
19b	1380-1540	1380-1540	1320-1530	1320-1450
20a	3010-3140	450-570	780-1020	550-700
20b	800-960	550-690	780-1020	550-700

背景音樂: [給愛麗絲, 貝多芬]
上次網頁修改日期: 2002/08/05