1、第二章 紅外吸收光譜(IR)第二章 紅外吸收光譜(IR)2.1 概述分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜2.1 概述分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜 紅外區(qū)域的劃分：近紅外區(qū)(4000-14290 cm-1 )：泛頻區(qū)中紅外區(qū) (400-4000 cm-1)：大部分有機(jī)物的基團(tuán)振動(dòng)頻率在此區(qū)域。遠(yuǎn)紅外區(qū)(200-700 cm-1)：轉(zhuǎn)動(dòng)和重原子振動(dòng) 紅外區(qū)域的劃分： 紅外吸收光譜的特點(diǎn)： 特征性強(qiáng)、適用范圍廣； 測(cè)樣速度快、操作方便； 不適合測(cè)定含水樣品。引起化合物紅外光譜的差異： 原子質(zhì)量不同 化學(xué)鍵的性質(zhì)不同 原子的連接次序不同 空間位置不同 紅外吸收光譜的特點(diǎn)：引

2、起化合物紅外光譜的差異：紅外光譜的表示方法 橫坐標(biāo)：波長(zhǎng)/或波數(shù)/cm-1。 紅外譜圖有等波長(zhǎng)及等波數(shù)兩種，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖時(shí)應(yīng)注意。縱坐標(biāo)：吸光度A或透光率T。 一般情況下，一張紅外光譜圖有530個(gè)吸收峰。紅外光譜的表示方法 橫坐標(biāo)：波長(zhǎng)/或波數(shù)/cm-1。一般情2.2.1 紅外光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個(gè)條件： (1) 輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量； (2) 輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。2.2 紅外光譜的基本原理1） E紅外光=E分子振動(dòng) 或紅外光=分子振動(dòng)2） 紅外光與分子之間有偶合作用：分子振動(dòng)時(shí)其偶極矩()必須發(fā)生變化，即0。3） 能級(jí)躍遷選律：振動(dòng)量子數(shù)(V）變化為1時(shí)，躍遷幾

3、率最大。從基態(tài)(V=0)到第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V=1)的躍遷最重要，產(chǎn)生的吸收頻率稱(chēng)為基頻。2.2.1 紅外光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個(gè)條件：2.2 紅外 對(duì)稱(chēng)分子：沒(méi)有偶極矩，輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非對(duì)稱(chēng)分子：有偶極矩，紅外活性。 紅外光的能量是通過(guò)分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化傳遞給分子。偶極子在交變電場(chǎng)中的作用示意圖 對(duì)稱(chēng)分子：沒(méi)有偶極矩，輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。 基頻峰（01） 2885.9 cm-1 最強(qiáng)二倍頻峰（ 02 ） 5668.0 cm-1 較弱三倍頻峰（ 03 ） 8346.9 cm-1 很弱四倍頻峰（ 04 ） 10923.1 cm-1 極弱五

4、倍頻峰（ 05 ） 13396.5 cm-1 極弱 除此之外，還有合頻峰（1+2，21+2，），差頻峰（ 1-2，21-2， ）等，這些峰多數(shù)很弱，一般不容易辨認(rèn)。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱(chēng)為泛頻峰。 基頻峰（01） 2885.9 cm-1 2.2.2 分子振動(dòng)方程式分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）： E振=（V+1/2）hV ：化學(xué)鍵的 振動(dòng)頻率； ：振動(dòng)量子數(shù)。(1) 雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率 化學(xué)鍵的振動(dòng)類(lèi)似于連接兩個(gè)小球的彈簧 2.2.2 分子振動(dòng)方程式分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）：(1)(2) 分子振動(dòng)方程式任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：K化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長(zhǎng)有關(guān)， 為雙原子的折合

5、質(zhì)量 =m1m2/ （m1+m2）發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。 不同分子的結(jié)構(gòu)不同，化學(xué)鍵的力常數(shù)不同，成鍵原子的質(zhì)量不同，導(dǎo)致振動(dòng)頻率不同。 用紅外光照射有機(jī)分子，樣品將選擇性地吸收那些與其振動(dòng)頻率相匹配的波段，從而產(chǎn)生紅外光譜。(2) 分子振動(dòng)方程式任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：K化學(xué)表 某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）鍵類(lèi)型: CC C =C C C 力常數(shù): 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位: 4.5m 6.0 m 7.0 m 化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸

6、收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。表 某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）鍵類(lèi)型: 例題: 由表中查知C=C鍵的k=9.5 9.9 ,令其為9.6, 計(jì)算波數(shù)值正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測(cè)值為1652 cm-1 例題: 由表中查知C=C鍵的k=9.5 92.3 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1) 兩類(lèi)基本振動(dòng)形式2.3.1 分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式2.3 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1) 兩類(lèi)基本振動(dòng)形式2例水分子(2) 峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)1）峰位 化學(xué)鍵的力常數(shù)k 越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長(zhǎng)區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長(zhǎng)區(qū)）。2）峰數(shù) 峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無(wú)瞬

7、間偶基距變化時(shí)，無(wú)紅外吸收。分子振動(dòng)數(shù)目 線性分子： 3n-5個(gè) 非線性分子： 3n-6個(gè)例水分子(2) 峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)1）峰位 化學(xué)例2 CO2分子（4）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸收峰，基頻峰；（5）由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰，倍頻峰；（3）瞬間偶基距變化大，吸收峰強(qiáng)；鍵兩端原子電負(fù)性相差越大（極性越大），吸收峰越強(qiáng)；例2 CO2分子（4）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的 紅外光譜中除了前述基本振動(dòng)產(chǎn)生的基本頻率吸收峰外，還有一些其他的振動(dòng)吸收峰：倍頻：是由振動(dòng)能級(jí)基態(tài)躍遷到第二、三激發(fā)態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的吸收峰。由于振動(dòng)能級(jí)間隔不等距，所以倍頻不是基頻的整數(shù)倍

8、。組合頻：一種頻率紅外光，同時(shí)被兩個(gè)振動(dòng)所吸收即光的能量由于兩種振動(dòng)能級(jí)躍遷。 組合頻和倍頻統(tǒng)稱(chēng)為泛頻。因?yàn)椴环宪S遷選律，發(fā)生的幾率很小，顯示為弱峰。振動(dòng)偶合：相同的兩個(gè)基團(tuán)相鄰且振動(dòng)頻率相近時(shí)，可發(fā)生振動(dòng)偶合，引起吸收峰裂分，一個(gè)峰移向高頻，一個(gè)移向低頻。費(fèi)米共振：基頻與倍頻或組合頻之間發(fā)生的振動(dòng)偶合，使后者強(qiáng)度增強(qiáng)。 紅外光譜中除了前述基本振動(dòng)產(chǎn)生的基本頻率吸收峰外，還有一振動(dòng)偶合：CH3的對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)頻率為1380cm-1，但當(dāng)兩個(gè)甲基連在同一個(gè)C原子上，形成異丙基時(shí)發(fā)生振動(dòng)偶合，即1380cm-1的吸收峰消失，出現(xiàn)1385 cm-1和1375 cm-1兩個(gè)吸收峰。2,4-二甲基戊烷的

9、紅外光譜振動(dòng)偶合：CH3的對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)頻率為1380cm-1，但當(dāng)兩費(fèi)米共振：苯甲酰氯C-Cl的伸縮振動(dòng)在874cm-1，其倍頻峰在1730cm-1左右，正好落在C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰位置附近，發(fā)生費(fèi)米共振從而倍頻峰吸收強(qiáng)度增加 。苯甲酰氯的紅外光譜費(fèi)米共振：苯甲酰氯C-Cl的伸縮振動(dòng)在874cm-1，其倍頻影響振動(dòng)頻率的因素 當(dāng)m固定時(shí),基團(tuán)振動(dòng)頻率隨化學(xué)鍵力常數(shù)增強(qiáng)而增大。 振動(dòng)方程 基 團(tuán) 化學(xué)鍵力常數(shù)(K/Ncm-1) 振動(dòng)頻率( /cm-1) C C 1218 22622100 CC 812增大 16001680 CC 46 10001300例如：影響振動(dòng)頻率的因素 基團(tuán)折合質(zhì)量 (

10、m) 振動(dòng)頻率 ( /cm-1)CH 0.9 28003100CC 6 約 1000CCl 7.3 約 625CI 8.9 約 500振動(dòng)頻率與基團(tuán)折合質(zhì)量的關(guān)系基團(tuán)折合質(zhì)量 (m) 振動(dòng)頻率 ( /cm 分區(qū)依據(jù)：由于有機(jī)物數(shù)目龐大，而組成有機(jī)物的基團(tuán)有限；基團(tuán)的振動(dòng)頻率取決于K 和 m，同種基團(tuán)的頻率相近。 劃分方法: 氫鍵區(qū)基團(tuán)特征頻率區(qū) 叁鍵區(qū)和累積雙鍵區(qū) 雙鍵區(qū) 指紋區(qū) 單鍵區(qū)2.3.2 基團(tuán)頻率區(qū)的劃分 分區(qū)依據(jù)：由于有機(jī)物數(shù)目龐大，而組成有機(jī)物的基團(tuán)有限；基區(qū)域名稱(chēng) 頻率范圍基團(tuán)及振動(dòng)形式 氫鍵區(qū) 40002500cm-1 OH、CH、NH 等的伸縮振動(dòng) 叁鍵和 CC、CN、NN

11、和累積雙鍵區(qū) 25002000cm-1 CCC、NCO 等的伸縮振動(dòng) 雙鍵區(qū) 20001500cm-1 C=O、C=C、C=N、NO2、 苯環(huán)等的伸縮振動(dòng) 單鍵區(qū) 1500400cm-1 CC、CO、CN、 CX等的伸縮振動(dòng)及含 氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)。基團(tuán)頻率區(qū)的劃分區(qū)域名稱(chēng) 頻率范圍基團(tuán)及振動(dòng)形式基團(tuán)頻率區(qū)的劃分基團(tuán)特征頻率區(qū)的特點(diǎn)和用途 吸收峰數(shù)目較少，但特征性強(qiáng)。不同化合物中的同種基團(tuán)振動(dòng)吸收總是出現(xiàn)在一個(gè)比較窄的波數(shù)范圍內(nèi)。 主要用于確定官能團(tuán)。指紋區(qū)的特點(diǎn)和用途 吸收峰多而復(fù)雜，很難對(duì)每一個(gè)峰進(jìn)行歸屬。 單個(gè)吸收峰的特征性差，而對(duì)整個(gè)分子結(jié)構(gòu)環(huán)境十分敏感。 主要用于與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照。基團(tuán)特

12、征頻率區(qū)的特點(diǎn)和用途例乙基異丙基酮和甲基丁基酮的IR（指紋區(qū)差異）例乙基異丙基酮和甲基丁基酮的IR（指紋區(qū)差異） 2.3.3 影響基團(tuán)頻率位移的因素 基團(tuán)處于分子中某一特定的環(huán)境，因此它的振動(dòng)不是孤立的。基團(tuán)確定后，m 固定，但相鄰的原子或基團(tuán)可通過(guò)電子效應(yīng)、空間效應(yīng)等影響 K，使其振動(dòng)頻率發(fā)生位移。 在特征頻率區(qū)，不同化合物的同一種官能團(tuán)吸收振動(dòng)總是出現(xiàn)在一個(gè)窄的波數(shù)范圍內(nèi)，但不是一個(gè)固定波數(shù)，具體出現(xiàn)在哪里與基團(tuán)所處的環(huán)境有關(guān)，這就是紅外光譜用于有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)。 2.3.3 影響基團(tuán)頻率位移的因素 基團(tuán)處于影響基團(tuán)頻率位移的具體因素電子效應(yīng)空間效應(yīng)氫鍵影響基團(tuán)頻率位移的具體因素電子效

13、應(yīng)1）電子效應(yīng)a誘導(dǎo)效應(yīng)：通過(guò)靜電誘導(dǎo)作用使分子中電子云分布發(fā)生變化引起K的改變，從而影響振動(dòng)頻率。R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ；R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1920cm-1 ; 吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使羰基雙鍵性增加，振動(dòng)頻率增大。1）電子效應(yīng)R-COR C=0 1715cm-1 b. 共軛效應(yīng): 共軛效應(yīng)使共軛體系中的電子云密度平均化，即雙鍵鍵強(qiáng)減小，振動(dòng)頻率紅移 (減小）。 也以CO為例：若考慮共軛體系中的單鍵，情況如何？CH2CH2 1650 cm-1CH2CHCHCH2 1630 cm-1C=Cb. 共

14、軛效應(yīng): 共軛效應(yīng)使共軛體系中的電子云密度平均化若考慮共軛體系中的單鍵，情況如何？例如： 脂肪醇中C-O-H基團(tuán)中的C-O反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng) （ as）位于1150-1050cm-1，而在酚中因?yàn)檠跖c 芳環(huán)發(fā)生p-共軛，其 as在1230-1200cm 1。因此：對(duì)共軛體系中的單鍵而言，則鍵強(qiáng)增強(qiáng)，振動(dòng)頻率增大。若考慮共軛體系中的單鍵，情況如何？例如：因此：如果誘導(dǎo)和共軛效應(yīng)同時(shí)存在，則須具體分析哪種效應(yīng)占主要影響。如：N上的孤對(duì)電子與羰基形成p-共軛， CO 紅移（減小）共軛效應(yīng)：誘導(dǎo)效應(yīng)：N比C原子的電負(fù)性大， 導(dǎo)致CO 藍(lán)移（增大）共軛效應(yīng)大于誘導(dǎo)效應(yīng)， CO 紅移至1690 cm-1如果誘

15、導(dǎo)和共軛效應(yīng)同時(shí)存在，則須具體分析哪種效應(yīng)占主要N上的共軛效應(yīng)：誘導(dǎo)效應(yīng)：O上的孤對(duì)電子與羰基形成p-共軛， CO 紅移（減小）O比C原子的電負(fù)性大， 導(dǎo)致CO 藍(lán)移（增大）誘導(dǎo)效應(yīng)大于共軛效應(yīng)， CO 藍(lán)移至 1735 cm-1共軛效應(yīng)：誘導(dǎo)效應(yīng)：O上的孤對(duì)電子與羰基形成p-共軛， 2) 空間效應(yīng)a. 空間位阻 破壞共軛體系的共平面性，使共軛效應(yīng)減弱，雙鍵的振動(dòng)頻率藍(lán)移（增大）。1663cm-1 1686cm-1 1693cm-12) 空間效應(yīng)1663cm-1 b. 環(huán)的張力：環(huán)的大小影響環(huán)上有關(guān)基團(tuán)的頻率。 隨著環(huán)張力增加，環(huán)外基團(tuán)振動(dòng)頻率藍(lán)移（增大），環(huán)內(nèi)基團(tuán)振動(dòng)頻率紅移（減小）。b.

16、環(huán)的張力：環(huán)的大小影響環(huán)上有關(guān)基團(tuán)的頻率。 3) 氫鍵效應(yīng)氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：氫鍵的形成使原有的化學(xué)鍵OH或NH的鍵長(zhǎng)增大，力常數(shù)K 變小，使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)。3) 氫鍵效應(yīng)氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：氫鍵的形成使原氫鍵的形成對(duì)吸收峰的影響： 吸收峰展寬 氫鍵形成程度不同，對(duì)力常數(shù)的影響不同，使得吸收頻率有一定范圍。氫鍵形成程度與測(cè)定條件有關(guān)。 吸收強(qiáng)度增大形成氫鍵后，相應(yīng)基團(tuán)的振動(dòng)偶極矩變化增大，因此吸收強(qiáng)度增大。氫鍵的形成對(duì)吸收峰的影響：醇、酚、羧酸、胺類(lèi)等化合物中可以形成氫鍵。例如： 醇、酚中的OH ，當(dāng)分子處于游離狀態(tài)時(shí)，其振動(dòng)頻率為3640cm-1左右，是

17、中等強(qiáng)度的尖銳吸收峰，當(dāng)分子處于締合狀態(tài)時(shí)，其振動(dòng)頻率紅移到3300cm-1附近，譜帶增強(qiáng)并加寬。胺類(lèi)化合物中的N-H也有類(lèi)似情況。除伸縮振動(dòng)外，OH、NH的彎曲振動(dòng)受氫鍵影響也會(huì)發(fā)生譜帶位置移動(dòng)和峰形展寬。醇、酚、羧酸、胺類(lèi)等化合物中可以形成氫鍵。例如：還有一種氫鍵是發(fā)生在OH或NH與C=O之間的，如羧酸以此方式形成二聚體：這種氫鍵比OH自身形成的氫鍵作用更大，不僅使OH 移向更低頻率，而且也使C=O紅移。 還有一種氫鍵是發(fā)生在OH或NH與C=O之間的，如羧酸以此方式 氣相或非極性溶液中得到的是游離分子的紅外光譜，此時(shí)沒(méi)有氫鍵影響 以液態(tài)的純物質(zhì)或濃溶液測(cè)定，得到的是發(fā)生氫鍵締合的分子的紅外

18、光譜 氣相或非極性溶液中得到的是游離分子的紅外光譜，此時(shí)沒(méi)有氫鍵2.3.4 影響譜帶強(qiáng)度的因素譜帶強(qiáng)度與振動(dòng)時(shí)偶極矩變化有關(guān),偶極矩變化愈大，譜帶強(qiáng)度愈大；偶極矩不發(fā)生變化，譜帶強(qiáng)度為0，即為紅外非活性。影響偶極矩變化的因素： 分子或基團(tuán)本身的極性大小：極性越大，偶極矩變化越大，對(duì)應(yīng)的吸收譜帶越強(qiáng)。如C-O吸收峰強(qiáng)度大于C-C吸收峰強(qiáng)度。 化合物結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性：對(duì)稱(chēng)性越強(qiáng)，偶極矩變化越小，吸收譜帶越弱。2.3.4 影響譜帶強(qiáng)度的因素譜帶強(qiáng)度與振動(dòng)時(shí)偶極矩變化有關(guān)例如： RCHCH2 = 40 （對(duì)稱(chēng)性最差） 順式 RCHCHR = 10 （對(duì)稱(chēng)性次之）反式 RCHCHR = 2 （對(duì)稱(chēng)性最強(qiáng)）

19、例如： 紅外光譜的解析1） 光譜必須有足夠的分辨率和強(qiáng)度2）光譜應(yīng)該使用足夠純的化合物3） 必須說(shuō)明樣品的處理方法，如果使用了溶劑，必須說(shuō)明溶劑的名稱(chēng)，濃度4） 不要試圖對(duì)紅外光譜進(jìn)行系統(tǒng)的分析，更好的辦法是通過(guò)特征吸收判斷一些官能團(tuán)的存在與否紅外光譜的解析1） 光譜必須有足夠的分辨率和強(qiáng)度2）光譜應(yīng)該2.4 各類(lèi)化合物的紅外光譜 與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率基團(tuán)特征頻率（特征峰）；例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰； 基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化： CH2COCH2 1715 cm-1 酮

20、 CH2COO 1735 cm-1 酯 CH2CONH 1680 cm-1 酰胺2.4 各類(lèi)化合物的紅外光譜 與一定結(jié)構(gòu)單元幾種常見(jiàn)官能團(tuán)特征吸收簡(jiǎn)譜幾種常見(jiàn)官能團(tuán)特征吸收簡(jiǎn)譜C=C3 X C=OfingerprintC-HOHEster: C=O 1755cm-13440cm-1, broadKetone C=O, 1710 cm-1Conjugated C=C 1615 cm-1Unsaturated ketone C=O1665 cm-1C=C3 X C=OfingerprintC-HOHEste（1） 烷烴類(lèi)化合物的特征基團(tuán)頻率基團(tuán)振動(dòng)形式吸收峰位置強(qiáng)度備注asCH3 sCH3as C

21、H3s CH329621028721014501013801370SSmS異丙基和叔丁基在1380cm-1附近裂分為雙峰asCH2 sCH2 CH229265285310146520SSm sCH CH2890101340ww CH2720wn4，n越大，峰吸收強(qiáng)度越大。（1） 烷烴類(lèi)化合物的特征基團(tuán)頻率基團(tuán)振動(dòng)形式吸收峰位置強(qiáng)度正癸烷的紅外光譜圖2,4-二甲基戊烷的紅外光譜當(dāng)分子中有異丙基（即兩個(gè)甲基連在同一個(gè)碳上）時(shí)，因?yàn)檎駝?dòng)耦合作用甲基的s CH31380cm-1發(fā)生裂分，在1375 cm-1和1385 cm-1左右出現(xiàn)強(qiáng)度相近的兩個(gè)峰。正癸烷的紅外光譜圖2,4-二甲基戊烷的紅外光譜當(dāng)分

22、子中有異丙（2）烯烴類(lèi)化合物的特征基團(tuán)頻率烯烴類(lèi)型=C-H/cm-1C=C/cm-1面外=C-H/cm-1R-CH=CH23080（m）2975（m）1645（m）990（s）910（s）R2C=CH2同上1655（m）890（s）RCH=CHR（順式）3020（m）1660（m）760730（m）RCH=CHR（反式）同上1675（w）1000950（m）R2C=CHR同上1670840790（m）R2C=CR2同上1670無(wú)（2）烯烴類(lèi)化合物的特征基團(tuán)頻率烯烴類(lèi)型=C-H/cm-11-辛烯的紅外光譜圖1-辛烯的紅外光譜圖(3) 炔烴端基炔烴有兩個(gè)主要特征吸收峰：一是叁鍵上不飽和C-H伸縮振

23、動(dòng)C-H約在3300cm-1處產(chǎn)生一個(gè)中強(qiáng)的尖銳峰二是CC伸縮振動(dòng)C-C吸收峰在2140 2100cm-1。若CC位于碳鏈中間則只有C-C在2200cm-1左右一個(gè)尖峰，強(qiáng)度較弱。如果在對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)中，則該峰不出現(xiàn)。(3) 炔烴端基炔烴有兩個(gè)主要特征吸收峰：1-辛炔的紅外光譜圖1-辛炔的紅外光譜圖芳烴的特征吸收：（與烯烴類(lèi)似）=CH 30003100 cm-1 （芳環(huán)C-H伸縮振動(dòng)）C=C 16501450 cm-1（芳環(huán)骨架伸縮振動(dòng)）面外=C-H 900650 cm-1 用于確定芳烴取代類(lèi)型（與芳環(huán)取代基性質(zhì)無(wú)關(guān)，而與取代個(gè)數(shù)有關(guān)，取代基個(gè)數(shù)越多，即芳環(huán)上氫數(shù)目越少，振動(dòng)頻率越低。）面外=C-H

24、 倍頻 20001600 cm-1（w) 用于確定芳烴取代類(lèi)型(4) 芳烴芳烴的特征吸收：（與烯烴類(lèi)似）=CH 300031甲苯的紅外光譜圖甲苯的紅外光譜圖相鄰氫數(shù) 取代情況 CH頻率(cm-1) 5 單取代 770730，710690 4 鄰位二取代 770735 1,3 間位二取代 810750，725680 2 對(duì)位二取代 860780用CH確定芳烴取代類(lèi)型 CH僅與苯環(huán)上相連的氫原子個(gè)數(shù)有關(guān)，而與取代基的種類(lèi)無(wú)關(guān)。例如：相鄰氫數(shù) 取代情況 二甲苯三個(gè)異構(gòu)體的紅外光譜比較二甲苯三個(gè)異構(gòu)體的紅外光譜比較(5) 醇和酚特征峰：游離OH伸縮振動(dòng) 3600cm-1 尖峰締合OH伸縮振動(dòng) 3600

25、cm-1 又寬又強(qiáng)吸收峰C-O 1250-1000 cm-1 面內(nèi)OH 1500-1300 cm-1 面外OH 650 cm-1 (5) 醇和酚特征峰：2-乙基苯酚的紅外光譜圖2-乙基苯酚的紅外光譜圖(6) 醚丁醚的紅外光譜圖1210-1000cm 1是醚鍵的不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng) C-O-C(6) 醚丁醚的紅外光譜圖1210-1000cm 1是醚鍵(7) 胺和銨鹽丙胺的紅外光譜圖(7) 胺和銨鹽丙胺的紅外光譜圖丙胺鹽的紅外光譜圖丙胺鹽的紅外光譜圖(8) 羰基化合物因C=O 非常特征，羰基化合物易與其他有機(jī)物區(qū)分。 不同的羰基化合物的區(qū)分主要依據(jù)： C=O 位置 其他輔助信息(8) 羰基化合物因C=O

26、 非常特征，羰基化合物易與其他有化合物 C=O 其它特征頻率 脂肪酮 17301700(最強(qiáng))脂肪醛 17401720 2850、2740(m)左右費(fèi)米共振2個(gè) 羧酸 17201680 OH32002500(寬) (締合) OH 930(寬)羧酸鹽 無(wú) 16501550,14401350, -CO2-的as和s酯 17501730 13001000兩個(gè)峰 C-O-C的as(最強(qiáng))和s酸酐 1825 1815和 17551745酰胺 16901650 35003050NH雙峰，NH 16491570(叔酰胺無(wú))酰鹵 18191790化合物 C=O 丙 酮丙 酮丙 醛丙 醛癸 酸癸 酸丁酸乙酯丁酸

27、乙酯丙酸酐丙酸酐丙酰胺丙酰胺2.5 紅外光譜圖的解析確定化合物的類(lèi)型判斷可能含有的官能團(tuán)根據(jù)吸收峰的位置推測(cè)基團(tuán)所處的環(huán)境參考其他信息列出可能結(jié)構(gòu)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)2.5 紅外光譜圖的解析確定化合物的類(lèi)型(1) IR中官能團(tuán)的吸收位置1） 37003200cm-1:N-H、O-H （N-H波數(shù)高于O-H，氫鍵締合波數(shù)低于游離波數(shù)） 紅外圖譜的解析(1) IR中官能團(tuán)的吸收位置1） 37003200乙醇(液膜)乙醇(CCl4)乙醇(液膜)乙醇(CCl4)2）33002800 cm-1：C-H 以3000 cm-1為界： 高于3000 cm-1為C-H（不飽和） 低于3000 cm-1為C-H

28、飽和） 2）33002800 cm-1：C-H 紅外光譜分析完整版本紅外光譜分析完整版本3）三鍵和累積烯烴區(qū)（ 2200 cm-1）：CN、CC（中等強(qiáng)度，尖峰） 3）三鍵和累積烯烴區(qū)（ 2200 cm-1）：紅外光譜分析完整版本4）19001650 cm-1：CO 干擾少，吸收強(qiáng)，重要！酮羰基在1715 cm-1出峰 !（比較醛酮的區(qū)別）4）19001650 cm-1：CO 紅外光譜分析完整版本5） 16501600 cm-1 ：CC(越不對(duì)稱(chēng)，吸收越強(qiáng)) 5） 16501600 cm-1 ：6）1600、1500、1580、1460 ：苯環(huán)（苯環(huán)呼吸振動(dòng)） 6）1600、1500、1580

29、、1460 ：7）1500 cm-1以下： 單鍵區(qū) 1450 cm-1：CH2、CH3； 1380 cm-1：CH3 （診斷價(jià)值高） 7）1500 cm-1以下：8） 1000 cm-1以下，苯環(huán)及雙鍵上=CH面外彎曲振動(dòng) 苯環(huán)上五氫相連（單取代）：700、750 cm-1 例：苯酚的IR四氫相連（鄰二取代）：750 cm-1 例：鄰二甲苯的IR三氫相連（間二取代）：700、780cm-1 例：間二甲苯的IR二氫相連（對(duì)二取代）：830cm-1 例：對(duì)二甲苯的IR孤立氫：880 cm-1 8） 1000 cm-1以下，苯環(huán)及雙鍵上=CH面外彎曲振紅外光譜分析完整版本紅外光譜分析完整版本紅外光譜

30、分析完整版本(2) 解析IR譜圖的原則 解析IR譜圖時(shí)，不必對(duì)每個(gè)吸收峰都進(jìn)行指認(rèn)。重點(diǎn)解析強(qiáng)度大、特征性強(qiáng)的峰，同時(shí)考慮相關(guān)峰原則。 相關(guān)峰由于某個(gè)官能團(tuán)的存在而出現(xiàn)的一組相互依存、 相互佐證的吸收峰。紅外圖譜的解析(2) 解析IR譜圖的原則 解析IR譜圖時(shí)，不必對(duì)每個(gè)吸收峰例2：若分子中存在COOH，則其IR譜圖中應(yīng)出現(xiàn)下列一組相關(guān)峰：例1：若分子中存在CCH，則其IR譜圖中應(yīng)出現(xiàn)下列一組相關(guān)峰：例2：若分子中存在COOH，則其IR譜圖中應(yīng)出現(xiàn)下列一組相(3) 一般步驟 計(jì)算不飽和度。樣品中有無(wú)雙鍵、脂環(huán)、苯環(huán)？ 官能團(tuán)區(qū)：峰的位置？強(qiáng)度？ 樣品中有哪些官能團(tuán)？ 指紋區(qū)：有無(wú)診斷價(jià)值高的特

31、征吸收？ 如：1380cm-1有峰？1000 cm-1以下有峰？形狀如何？雙鍵的取代情況及構(gòu)型？苯環(huán)上的取代情況？ 其他信息：來(lái)源？合成方法？化學(xué)特征反應(yīng)？物理常數(shù)？ NMR、MS、UV譜圖特征？ 掌握的信息越多，越有利于給出結(jié)構(gòu)式。 查閱、對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖，確定分子結(jié)構(gòu)。 (3) 一般步驟 計(jì)算不飽和度。樣品中有無(wú)雙鍵、脂環(huán)、2.6 譜圖解析示例2.6 譜圖解析示例例1 已知該化合物的元素組成為C7H8O。3039cm-1，3001cm-1 是不飽和C-H伸縮振動(dòng)=C-H，說(shuō)明化合物中有不飽和雙鍵2947cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)C-H ，說(shuō)明化合物中有飽和C-H鍵1599cm-1，1503c

32、m-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C ，說(shuō)明化合物中有芳環(huán)芳環(huán)不飽和度為4，這說(shuō)明該化合物除芳環(huán)以外的結(jié)構(gòu)是飽和的1040cm-1是醚氧鍵的伸縮振動(dòng)C-O-C ，說(shuō)明化合物中有C-O-C鍵756cm-1，694cm-1 是芳環(huán)單取代面外彎曲振動(dòng)=C-H，說(shuō)明化合物為單取代苯環(huán)化合物例1 已知該化合物的元素組成為C7H8O。3039cm-1例2 已知化合物的元素組成為C8H7N3062cm-1是不飽和C-H伸縮振動(dòng)=C-H，說(shuō)明化合物有不飽和雙鍵2924cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)C-H ，說(shuō)明化合物中有飽和C-H鍵2229cm-1是不飽和叁鍵CN伸縮振動(dòng) C N，不飽和度為21589cm-1，1481

33、cm-1 ，1458cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C ，說(shuō)明化合物中有芳環(huán)，不飽和度為2芳環(huán)不飽和度為4，叁鍵CN不飽和度為2，這說(shuō)明該化合物除芳環(huán)和叁鍵以外的結(jié)構(gòu)是飽和的1381cm-1是CH3的伸縮振動(dòng)C-H ，說(shuō)明化合物中有CH3787cm-1，687cm-1 是芳環(huán)間位二取代面外彎曲振動(dòng)=C-H，說(shuō)明化合 物為間位二取代苯環(huán)化合物例2 已知化合物的元素組成為C8H7N3062cm-1是不1）不飽和度 5，大于4，一般有苯環(huán)，C6H52）3000 cm1以上，不飽和 C-H 伸縮，可能為烯，炔，芳香化合物；1600， 1580 cm1，含有苯環(huán)；指紋區(qū)780，690 cm1，間位取代苯3）1

34、710 cm1，C=O， 2820，2720 cm1，醛基4）結(jié)合化合物的分子式 ；此化合物為間甲基苯甲醛例3 化合物C8H8O的紅外譜圖1）不飽和度 5，大于4，一般有苯環(huán)，C6H5例3 化合1）不飽和度： 2 ；可能為烯，炔及含有羰基的化合物2）3300 cm1 處寬帶，羥基；結(jié)合 1040 cm1 處的吸收，可推測(cè)含有O- H, 由此可排除含有羰基的可能性3）2110 cm1 處的吸收，可知此化合物有碳碳三鍵吸收；結(jié)合化合物的 分子式可知此化合物為 2-丙炔醇例4 C3H4O1）不飽和度： 2 ；可能為烯，炔及含有羰基的化合物例4 CH3CH2COOH1）不：12）3000， O-H；酸

35、 930， O-H, 3) 1700, C=O 4) 1230， C-O例5 C3H6O2CH3CH2COOH1）不：1例5 C3H6O21) 不：12）3350，3180，-NH2 ; 1680, 1580, 伯酰胺例6 C2H5ON1) 不：1例6 C2H5ON1) 不：32）2240， 3300(), CN3) 3100, 1620 , C=C4) 975, 870 單取代烯 例7 C3H3N1) 不：3例7 C3H3N1）不：12）3008，1650 烯3）990，910 單取代烯烴例8 C8H161）不：1例8 C8H161）不：42）3050；1600，1500, 760，700 ; 單取代苯3）1380 異丙基例9 C9H121）不：