10:44:42,第十章紅外光譜法和激光拉曼光譜法,10.3.1典型有機化合物的紅外光譜10.3.2影響頻率位移的因素,第三節紅外光譜與分子結構的關系,InfraredspectroscopyandLaserRamanspectroscopy,RelationofInfraredspectrographandmoleculestructure,10:44:42,10.3.1典型有機化合物的紅外光譜,一、飽和烴及其衍生物1烷烴（CH3，CH2，CH）(CC,CH),(CH2)nn,CH2s1465cm-1,CH2r720cm-1（水平搖擺）,重疊,10:44:42,3,由于支鏈的引入，使CH3的對稱變形振動發生變化。,10:44:42,(1)CH2面外變形振動(CH2)n，證明長碳鏈的存在。,n=1，770785cm-1（中）；n=2，740750cm-1（中）；n=3，730740cm-1（中）；n，722cm-1（中強）。,(2)CH2和CH3的相對含量也可以由1460cm-1和1380cm-1的峰強度估算強度。,10:44:42,(CH2)n（n4）時水平搖擺振動720cm-1附近產生吸收峰。,變形振動1380cm-1吸收峰裂分；強度相等；有異丙基存在。,10:44:42,2.醇（OH）OH，CO,(1)OH伸縮振動(3600cm-1)(2)碳氧伸縮振動(1100cm-1),10:44:42,OH基團特性：,雙分子締合（二聚體）35503450cm-1多分子締合（多聚體）34003200cm-1,分子內氫鍵：,分子間氫鍵：,多元醇（如1,2-二醇）36003500cm-1螯合鍵（和C=O，NO2等）32003500cm-1多分子締合（多聚體）34003200cm-1,分子間氫鍵隨濃度而變，而分子內氫鍵不隨濃度而變。,水(溶液)：3710cm-1水(固體)：3300cm-1結晶水：36003450cm-1,10:44:42,3515cm-1,3640cm-1,3350cm-1,不同濃度的乙醇-四氯化碳溶液IR圖,2950cm-1,2895cm-1,10:44:42,10:44:42,伯OH1030cm-1,10:44:42,脂族和環的COCas11501070cm-1,芳族和乙烯基的=COC,as12751200cm-1（1250cm-1）,s10751020cm-1,3.醚（COC）,脂族ROCH3s(CH3)28302815cm-1芳族ArOCH3s(CH3)2850cm-1,10:44:42,伯胺RNH2和ArNH2的NH伸縮振動產生雙峰,as3500cm-1,s3400cm-1,4.胺（N-H）,仲胺為單峰，RNHR：33503310cm-1ArNHR：3450cm-1,變形振動（NH2）：15601640cm-1和650900cm-1,脂肪胺(CN)：10301203cm-1芳香胺(CN)：12501360cm-11384,1367cm-1異丙基存在,10:44:42,二、烯烴與炔烴,1.CH伸縮振動(3000cm-1),10:44:42,2.C=C伸縮振動(16801630cm-1),1660cm-1,分界線,10:44:42,分界線1660cm-1。順強，反弱。四取代（不與O，N等相連）無(C=C)峰。端烯的強度強。共軛使(C=C)下降2030cm-1。,21402100cm-1（弱）22602190cm-1（弱）,總結,10:44:42,3.=CH變形振動(1000700cm-1),面內變形（=CH）14001420cm-1（弱）面外變形（=CH）1000700cm-1（有價值）,10:44:42,譜圖,10:44:42,10:44:42,對比,烯烴順反異構體，1660cm-1，順強反弱。,10:44:42,三、芳烴,1.CH伸縮振動(3000cm-1),2.芳環骨架（C=C）:1600cm-1和1500cm-1與C=O，C=C，NO2等共軛時，1600cm-1裂分為1600cm-1和1580cm-1；強度增加。,10:44:42,3.ArH面外變形振動：650900cm-1(較強)。譜峰數目只與取代情況有關而與取代基種類無關。4.16502000cm-1出現由26個峰組成的特征峰群，此倍頻區峰的形狀與特定的取代類型相關聯。,10:44:42,二甲苯三種異構體的紅外光譜圖,10:44:42,四、羰基化合物,最大特征:(C=O)15801928cm-1(強)（常見16501850cm-1）,酰胺酮醛酯酸酸酐,共軛效應使（C=O）向低波數位移；誘導效應使（C=O）向高波數位移。注意：波數-波長-能量之間的關系。,/cm-1：168017151725173517601817,10:44:42,1.酮,酮羰基(CO)：17101715cm-1。羰基如果和烯鍵C=C共軛，羰基(CO)將移向低頻16601680cm-1附近。,10:44:42,2.醛,特征1：醛羰基(CO)：1725cm-1。特征2：2820cm-1和2720cm-1弱的雙峰。,10:44:42,10:44:42,3羧酸,(C=O)、(O-H)和(O-H)是紅外光譜中識別羧酸的主要系列峰。,10:44:42,4酯,(1)（CO）：1735cm-1特征吸收峰。(2)13001030cm-1的強吸收峰，二個峰。COC基團的不對稱和對稱伸縮振動；不對稱伸縮振動的譜帶強且寬，稱為酯譜帶。,10:44:42,酰胺,游離伯酰胺：(NH)在3500cm-1和3400cm-1雙峰；游離仲酰胺：(NH)在3450cm-1出現單峰；締合的伯酰胺：(NH)在33503100cm-1產生幾個峰；締合的仲酰胺：(NH)在3300cm-1出現吸收峰。,NH的面外變形振動在700cm-1產生強而寬的譜帶。,10:44:42,酰胺的紅外光譜圖,10:44:42,酸酐和酰氯的紅外光譜圖,10:44:42,五、腈基CN化合物,CN22402260cm-1,10:44:42,六、硝基化合物,as（N=O）=15651545cm-1,s（N=O）=13851350cm-1,脂肪族,芳香族,s（N=O）=13651290cm-1,as（N=O）=15501500cm-1,10:44:42,一、外部因素狀態、粒度、溶劑、重結晶條件及制樣等。外部因素的影響將使紅外吸收頻率產生較大改變。1.物理狀態的影響,10.3.2影響頻率位移的因素,氣態分子：分子間作用力弱，分子可自由旋轉，測得的頻率最高。丙酮：氣態C=O1742cm-1；液態C=O1718cm-1羧酸：氣態，單體C=O1780cm-1；二聚體C=O1730cm-1純液體二聚體C=O1712cm-1,10:44:42,例：羧酸（COOH）非極性溶劑（CCl4，CS2），單體：C=O1762cm-1極性溶劑，乙醚中：C=O1735cm-1乙醇中：C=O1720cm-1,2.溶劑的影響,規律：極性基團（OH,NH,C=O,CN）的伸縮振動頻率隨溶劑極性增大（相互作用增強）而向低波數方向移動，且強度增大。變形振動則向高波數方向移動。,10:44:42,1.電子效應(1)誘導效應(I效應)吸電子基團使吸收峰向高波數方向移動(蘭移)。,二、內部因素,10:44:42,(2)共軛效應（C效應）,共軛體系中的電子云密度趨于平均化，雙鍵略有伸長(即電子云密度降低)、力常數減小，吸收頻率向低波數方向移動。,10:44:42,(3)中介效應（M效應）,當含有孤對電子的原子與具有多重鍵的原子相連時，也可引起類似的共軛作用(n-共軛，形成共振結構)，引起的基團特征頻率位移。例：酰胺分子中存在的共振結構,電子云更移向氧原子，雙鍵的電子云密度平均化，力常數下降，吸收頻率向低波數位移。,10:44:42,.空間位阻效應,空間位阻變大，使羰基不能與環己烯中的雙鍵很好地共平面，使共軛不完全，所以向高波數位移。,空間位阻使分子間不易形成氫鍵。下例中羥基伸縮振動隨著空間位阻變大向高波數位移。,10:44:42,3.環張力效應,環越小張力效應越大。,環丙烷的環張力大，CH2伸縮振動的波數比鏈烷烴的高。,環酮中羰基伸縮振動隨著環張力變大向高波數位移。,10:44:42,環張力對CC伸縮振動頻率的影響,雙鍵在環內，環越小環張力越大，碳碳雙鍵伸縮振動頻率越小；雙鍵在環外，環越小環張力越大，碳碳雙鍵伸縮振動頻率越大。兩者相反。,10:44:42,4.氫鍵效應,分子內氫鍵；分子間氫鍵：對峰位，峰