波譜分析教程_第2章_紅外光譜(IR)

1、 第第2章章 紅外光譜（紅外光譜（IR） 本章內(nèi)容與要求：本章內(nèi)容與要求： 介紹紅外光譜法的原理，紅外光譜儀和實驗方法。重點介紹紅外吸收峰的位置、強度和形狀與有機物結(jié)構(gòu)的關(guān)系及影響譜帶位置和強度的因素。 掌握各種功能團的特征吸收，影響吸收峰位置的因素，標(biāo)準(zhǔn)光譜利用中的注意事項，掌握紅外光譜譜圖解析方法。了解FT-IR, Raman光譜等.本章內(nèi)容 紅外光譜的基本原理紅外光譜的基本原理 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)紅外光譜儀及樣品制備技術(shù) 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 紅外圖譜解析紅外圖譜解析 紅外光譜的應(yīng)用紅外光譜的應(yīng)用21 紅外光譜的基本原理 1、基本概念 光（電磁輻射）與原

2、子或分子相互作用原子或分子吸收一定能量的光子發(fā)生能級躍遷就產(chǎn)生了吸收光譜。 E分子=E移 + E轉(zhuǎn) + E振 + E電子 + E電旋 +E核 + (注:E移 E轉(zhuǎn) E振 E電子 E電旋Kc=cKc-c 則ccc=cc-c 2)與C成鍵的其他原子，隨其原子質(zhì)量的遞增，折合質(zhì)量也遞增，則紅外波數(shù)遞減， 3）與氫原子相連的化學(xué)鍵的折合質(zhì)量都小，紅外吸收在高波數(shù)區(qū)（XH） 4）彎曲振動比伸縮振動容易，彎曲振動K均較小，故彎曲振動吸收在低波數(shù)區(qū)。如C-H伸縮振動吸收位于-3000/cm，彎曲振動吸收位于-1340/cmkhhcE221215） 由量子力學(xué)求解得：振動量子數(shù) =0，1，2，3，E：體系能量

3、 b、真實雙原子分子并不是所假設(shè)的理想的諧振子，按非諧振子求解得體系的振動能： E=（+ ）hc -（+ ）hc +其勢能曲線：P32 ro r21212E討論：P32 原子和分子與電磁波相互作用，從一能量狀態(tài)躍遷到另一能量狀態(tài)要服從一定的規(guī)律光譜選律（量子化學(xué)） (1)簡諧振動光譜選律為=1 即躍遷在相鄰振動振動能級之間進行，最主要的紅外躍遷是01，本征躍遷，產(chǎn)生本征吸收帶或基頻峰。（2）真實分子的振動為近似的簡諧振動，不嚴(yán)格遵守=1規(guī)律，可以產(chǎn)生=2或3的躍遷，產(chǎn)生倍頻峰。（其躍遷幾率小，弱峰，常不能檢出）（3）多原子分子的振動：振動自由度為3n-6.2、多原子分子振動、多原子分子振動 P

4、332、各種振動方式及能量 分子振動方式分為： 伸縮振動 -對稱伸縮振動 s -反對稱伸縮振動 as 彎曲振動 -面內(nèi)彎曲振動 -剪式振動 s -平面搖擺 -面外彎曲振動- -非平面搖擺 -扭曲振動 按能量高低為： as s s 高頻區(qū) 低頻區(qū) . 3、振動自由度和峰數(shù)、振動自由度和峰數(shù) 含n個原子的分子，自由度為： 線性分子有 3n-5 個 非線性分子有 3n-6 個 理論上每個自由度在IR中可產(chǎn)生1個吸收峰，實際上IR光譜中的峰數(shù)少于基本振動自由度，原因是： 1 振動過程中，伴隨有偶極矩的振動才能產(chǎn)生吸收峰 2 頻率完全相同的吸收峰，彼此發(fā)生簡并（峰重疊） 3 強、寬峰覆蓋相近的弱、窄峰

5、4 有些峰落在中紅外區(qū)之外 5 吸收峰太弱，檢測不出來4、紅外光譜的選律紅外光譜的選律 IR選律選律：在紅外光的作用下，只有偶極矩()發(fā)生變化的振動，即在振動過程中0時，才會產(chǎn)生紅外吸收。這樣的振動稱為紅外“活性”振動，其吸收帶在紅外光譜中可見。在振動過程中，偶極矩不發(fā)生改變(0)的振動稱紅外“非活性”振動；這種振動不吸收紅外光，在IR譜中觀測不到。如非極性的同核雙原子分子H2,N2，O2等 *偶極矩qd *有些分子既有紅外“活性”振動，又有紅外“非活性”振動。例如：二氧化碳的IR光譜 O=C=O O=C=O O=C=O O=C=O 對稱伸縮振動 反對稱伸縮振動 面內(nèi)彎曲振動 面外彎曲振動 不

6、產(chǎn)生吸收峰 2349 667 667 因此O=C=O的 IR光譜只有2349 和 667/cm 二個吸收峰三、三、IR光譜得到的結(jié)構(gòu)信息光譜得到的結(jié)構(gòu)信息 IR光譜表示法：光譜表示法： 橫坐標(biāo)為吸收波長（m），或吸收頻率（波數(shù)/cm） 縱坐標(biāo)常用百分透過率T%表示 從譜圖可得信息：從譜圖可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收頻率） 2 吸收峰的強度 ,常用 vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak), vw (very weak), b (broad) ,sh (sharp),v (variable) 表示 3 吸收峰的形狀 (尖峰、寬峰、

7、肩峰)紅外光譜基本峰形示意圖紅外光譜基本峰形示意圖寬峰寬峰尖峰尖峰肩峰肩峰雙峰雙峰常見術(shù)語 基頻峰、倍頻峰、合頻峰、熱峰 基頻峰是分子吸收光子后從一個能級躍遷到相鄰的高一能級產(chǎn)生的吸收。V =0 V=1 倍頻峰(2)是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，躍遷兩個以上能基產(chǎn)生的吸收峰，出現(xiàn)在基頻峰波數(shù)n倍處。2 為弱吸收。 合頻峰是在兩個以上基頻峰波數(shù)之和(組頻 1+ 2)或差(1 - 2處出現(xiàn)的吸收峰。合頻峰均為弱峰。 熱峰來源于躍遷時低能級不是基態(tài)的一些吸收峰。返回有關(guān)術(shù)語1. 基頻峰和泛頻峰基頻峰和泛頻峰 基頻峰：基頻峰：從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)躍遷產(chǎn)生的吸從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)躍遷產(chǎn)生的吸收。收。

8、 泛頻峰：泛頻峰：倍頻峰：從基態(tài)到第二激發(fā)態(tài)甚至第倍頻峰：從基態(tài)到第二激發(fā)態(tài)甚至第三激發(fā)態(tài)躍遷所產(chǎn)生的吸收。三激發(fā)態(tài)躍遷所產(chǎn)生的吸收。 組頻峰：基頻及倍頻的和或差。組頻峰：基頻及倍頻的和或差。2. 官能團特征吸收：官能團特征吸收：可作為官能團存在的依可作為官能團存在的依據(jù)據(jù)3. 特征區(qū)（官能團區(qū)）與指紋區(qū)特征區(qū)（官能團區(qū)）與指紋區(qū) （1）官能團區(qū)）官能團區(qū) 40001330cm-1 （2）指紋區(qū)）指紋區(qū) 1330667cm-1紅外光譜的吸收強度紅外光譜的吸收強度 紅外吸收強度及其表示符號紅外吸收強度及其表示符號 摩爾消光系數(shù)（摩爾消光系數(shù)（）強度強度符號符號200很強很強VS75200強強S2

9、575中等中等M525弱弱W05很弱很弱VW T % 愈低，吸光度就愈強，譜帶強度就愈大。根愈低，吸光度就愈強，譜帶強度就愈大。根據(jù)據(jù)T ，譜帶強度大致分為：很強吸收帶，譜帶強度大致分為：很強吸收帶(vs，T 10)；強吸收帶；強吸收帶(s，10T 40)，中強吸，中強吸收帶收帶(m，40 T 90)，弱吸收帶，弱吸收帶(w，T 90)，寬吸收帶用，寬吸收帶用b表示。表示。討論： 稀溶液中測得的紅外光譜，其譜帶的吸光度稀溶液中測得的紅外光譜，其譜帶的吸光度(A)可遵守可遵守Beer-Lambert定律：定律：A lclc 紅外光譜的吸收強度受狹縫寬度、溫度、溶紅外光譜的吸收強度受狹縫寬度、溫度

10、、溶劑等因素的影響，強度不易精確測定。劑等因素的影響，強度不易精確測定。 紅外光譜的吸收強度與分子振動紅外光譜的吸收強度與分子振動偶極矩偶極矩()變化有關(guān)，偶極矩變化有關(guān)，偶極矩()變化幅度越大，變化幅度越大，吸收吸收強度強度越大。（基團極性、電效應(yīng)、振動偶合、越大。（基團極性、電效應(yīng)、振動偶合、氫鍵作用等）氫鍵作用等）各種化學(xué)鍵的紅外吸收位置影響紅外光譜吸收頻率的因素影響紅外光譜吸收頻率的因素 外在因素外在因素 內(nèi)部因素內(nèi)部因素 質(zhì)量效應(yīng)質(zhì)量效應(yīng) 電子效應(yīng)電子效應(yīng) 空間效應(yīng)空間效應(yīng) 氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng) 偶極場效應(yīng)偶極場效應(yīng) 振動的偶合振動的偶合 返回外在因素（測定條件）外在因素（測定條件）正己

11、酸在液態(tài)和氣態(tài)的紅外光譜正己酸在液態(tài)和氣態(tài)的紅外光譜a 蒸氣（蒸氣（134）b 液體（室溫）液體（室溫） 樣品所處物態(tài)、制備樣品的方法、溶劑的性質(zhì)、氫鍵、結(jié)樣品所處物態(tài)、制備樣品的方法、溶劑的性質(zhì)、氫鍵、結(jié)晶條件、吸收池厚度、色散系統(tǒng)以及測試溫度等晶條件、吸收池厚度、色散系統(tǒng)以及測試溫度等 質(zhì)量效應(yīng)質(zhì)量效應(yīng) X-H X-H 鍵的伸縮振動波數(shù)（鍵的伸縮振動波數(shù)（cmcm-1-1） 化學(xué)鍵化學(xué)鍵波數(shù)（波數(shù)（cmcm-1-1）化學(xué)鍵化學(xué)鍵波數(shù)（波數(shù)（cmcm-1-1）C-HC-H30003000F-H F-H Cl-HCl-H4000400028902890C=C-HC-H3100-30003100

12、-3000Br-H Br-H I-HI-H2650 2650 23102310Ar-HAr-H3100-30003100-3000Si-HSi-HGe-HGe-H2150215020702070C C-H C-H33003300Sn-H Sn-H 18501850 2121)(22mmmmkhkhE振khhcE22121質(zhì)量效應(yīng)2121)(2121mmmmkk2) 1(2XXHDDXHXHXHXDXDXHXDXDXHXmmmmmmmmmmmmmmmm將（將（mX+1）/（mX+2）近似為）近似為1，則上式可簡化為：，則上式可簡化為： 2DXHX電子效應(yīng)電子效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)、中介效應(yīng)、和共軛效應(yīng)誘導(dǎo)

13、效應(yīng)、中介效應(yīng)、和共軛效應(yīng) 誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)：RCOR中極性基團的取代使C=O 移向高波數(shù) 化合物 RCHO RCOR RCOCl RCOF ClCOCl FCOF C=O 1713 1715 1800 1920 1828 1928共軛效應(yīng)：共軛效應(yīng)：使C=O 移向低波數(shù) R-CH=CH2 C=C 1650 CH3CN C=N 2255 RCOOR C=O 1735 (C2H5)2C=C(CN)COOC2H5 C=C 1629 , C=N 2224, C=O 1727中介效應(yīng)中介效應(yīng) CN+HRRO-CNHRRO共軛效應(yīng)共軛效應(yīng): :共軛效應(yīng)使不飽和鍵的波數(shù)顯著降低共軛

14、效應(yīng)使不飽和鍵的波數(shù)顯著降低 在許多情況下，誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)會同時存在: RCOOR R1CO-NR2 RCOS-Ar ArCO-SR R1COR2 C=O 1735 1690 1710 1665 1715 (-I +C) (+C -I) (-I +C) (+C -I) 空間效應(yīng)：環(huán)張力，HHHC=C=CH1645cm-11610cm-11565cm-13017cm-13040cm-13060cm-1環(huán)張力對紅外吸收波數(shù)的影響: 環(huán)數(shù)減小，環(huán)的張力增大，環(huán)外雙鍵加強，吸收頻率增大，環(huán)內(nèi)雙鍵減弱，吸收頻率減小環(huán)外雙鍵環(huán)外雙鍵OOOvC=O1716 cm-11745 cm-11775 cm-1v

15、C=C1566 cm-1環(huán)內(nèi)雙鍵環(huán)內(nèi)雙鍵1639 cm-11623 cm-1空間位阻空間位阻跨環(huán)共軛效應(yīng)偶極場效應(yīng)偶極場效應(yīng) 偶極場效應(yīng)（Field effect)是通過分子內(nèi)空間相對位置起作用的，只有在立體結(jié)構(gòu)上互相靠近的基團之間才能產(chǎn)生F效應(yīng)，例如： 環(huán)己酮 4，4-二甲基環(huán)己酮 2-溴-環(huán)己酮 4，4-二甲基-2-溴-環(huán)己酮 C=O 1712 1712 1716 1728 -氯代丙酮的三個異構(gòu)體的C=O 吸收頻率不同氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng) 氫鍵使吸收峰向低波數(shù)位移，并使吸收強度加強，例如：正己酸在液態(tài)和氣態(tài)的紅外光譜 a 蒸氣（134） b 液體（室溫） （1）分子內(nèi)氫鍵）分子內(nèi)氫鍵（2）分子

16、間氫鍵）分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵OOOHOOHOvC=OvOH1676 cm-11673 cm-11622 cm-13610 cm-12843 cm-11675 cm-1振動耦合效應(yīng)振動耦合效應(yīng) 當(dāng)一個化學(xué)鍵的伸縮振動與另一個化學(xué)鍵的振動吸收頻率很接近時，就會發(fā)生振動偶合。振動偶合的結(jié)果是吸收峰發(fā)生分裂，強度加強。 費米共振：一個化學(xué)鍵的某一種振動的基頻和他自己或另一個連在一起的化學(xué)鍵的某一種振動的倍頻或組頻很接近時，可以發(fā)生偶合，這種偶合成為費米共振。如： -CHO的C-H伸縮振動28302695 與C-H彎曲振動1390的倍頻2780 發(fā)生費米共振， 結(jié)果產(chǎn)生2820和2720二個吸

17、收峰。三、影響紅外光譜吸收強度的因素三、影響紅外光譜吸收強度的因素振動中偶極矩的變化幅度越大，吸收強度越大振動中偶極矩的變化幅度越大，吸收強度越大 極性大的基團，吸收強度大，C=O 比 C=C 強， CN 比 C C 強 使基團極性降低的誘導(dǎo)效應(yīng)使吸收強度減小，使基團極性增大的誘導(dǎo)效應(yīng)使吸收強度增加。 共軛效應(yīng)使電子離域程度增大，極化程度增大，吸收強度增加。 振動耦合使吸收增大，費米振動使倍頻或組頻的吸收強度顯著增加。 形成氫鍵使振動吸收峰變強變寬。 能級躍遷的幾率，v=0 v=2 比 v=0 v=1 能階大，但幾率小，吸收峰弱23 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)紅外光譜儀及樣品制備技術(shù) 色散型紅外

18、光譜儀 傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR） 紅外樣品的制備 色散型紅外光譜儀傅立葉變換紅外光譜儀邁克遜干涉儀 干涉圖 FTIR光譜儀的優(yōu)點 掃描速度快（幾十次/秒），信號累加，信噪比提高（可達60：1）。 光通量大，所有頻率同時測量，檢測靈敏度高，樣品量減少。 掃描速度快，可跟蹤反應(yīng)歷程，作反應(yīng)動力學(xué)研究，并可與GC、LC聯(lián)用。 測量頻率范圍寬，可達到45006cm-1 雜散光少，波數(shù)精度高，分辨率可達0.05/cm 對溫度、濕度要求不高。 光學(xué)部件簡單，只有一個動鏡在實驗中運動，不易磨損。紅外光譜的測定方法 樣品要求：干燥無水、濃度適當(dāng)、多組分樣要先分離 固體樣品：溴化鉀壓片法 糊狀法（加石蠟

19、油 Nujol調(diào)成糊狀) 溶液法（溶劑CS2, CCl4 ,CHCl3) 薄膜法 (高分子化合物） 液體樣品：液膜法 溶液法（水熔液樣品可用AgCl池子） 氣體樣品：氣體樣品槽紅外光譜的分區(qū)紅外光譜的分區(qū) 4000-2500cm-1:這是X-H單鍵的伸縮振動區(qū)。 2500-2000cm-1:此處為叁鍵和累積雙鍵伸縮振動區(qū) 2000-1500cm-1:此處為雙鍵伸縮振動區(qū) 1500-600cm-1:此區(qū)域主要提供C-H彎曲振動的信息 紅外光譜中的八個重要區(qū)段2.7-3.3um , 3750-3000cm-13.0-3.3um , 3300-3000cm-1 (-CCH-H , -C=C-H ,

20、Ar-H)3.3-3.7um , 3000-2700cm-1 (-CH3 , -CH2- , -C-H, -CH=O)4.2-4.9um , 2400-2100cm-1 CN ,-CC-CC-5.3-6.1um , 1900-1650cm-1 C=O（酸、醛、酮、酰胺、酯、酸酐6.0-6.7um, 1680-1500cm -1 C=C（脂肪族及芳香族） ,C=N6.8-7.7um, 1475-1300cm -1 -C-H(面內(nèi)）10.0-15.4um,1000-650cm-1 C=C-H,Ar-H（面外） OHvNHCHCHCC ,24 各種有機化合物的紅外光譜 飽和烴 不飽和烴 醇、酚和醚

21、含羰基化合物 含氮化合物 其他含雜原子有機化合物 金屬有機化合物 高分子化合物 無機化合物 一、飽和烴 C-HC-H伸縮振動伸縮振動：對稱伸縮振動（s）和反對稱伸縮振動（as）在3000-2800cm-1之間，as較s在較高頻率。 C-HC-H彎曲振動彎曲振動 ：1475-1300 cm-1 ，甲基的對稱變形振動出現(xiàn)在1375 cm-1處 ，對于異丙基和叔丁基，吸收峰發(fā)生分裂。 C-CC-C平面搖擺平面搖擺：800-720cm-1對判斷-(CH2)n-的碳鏈長度有用， n4 725, n=3 729-726, n=2 743-734, n=1 785-770 C-CC-C伸縮振動：伸縮振動：1

22、253-800cm-1， 對結(jié)構(gòu)分析作用不大。烷烴吸收峰正己烷的紅外光譜圖 2，2，4-三甲基戊烷的紅外光譜圖 環(huán)己烷二、不飽和烴 烯烴 炔烴 芳香烴烯烴雙鍵的特征吸收影響雙鍵碳碳伸縮振動吸收的因素影響雙鍵碳碳伸縮振動吸收的因素 對稱性對稱性：對稱性越高，吸收強度越低。 取代基取代基：與吸電子基團相連，振動波數(shù)下降。 取代基的質(zhì)量效應(yīng)：雙鍵上的氫被氘取代后，波數(shù)下降10-20厘米-1。 共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)：使波數(shù)下降約30厘米-1 。圖圖2-9 1-己烯的紅外光譜圖己烯的紅外光譜圖 3060cm-1: 烯烴烯烴CH伸縮振動；伸縮振動；1820:910cm-1倍頻；倍頻；1650cm-1: C=C

23、伸縮振動；伸縮振動；995，905cm-1: C=CH2 非平面搖擺振動非平面搖擺振動圖圖 2-10 順式和反式順式和反式2，2，5，5四甲基己烯紅外光四甲基己烯紅外光譜譜a 順式順式 b 反式反式 烯烴類型烯烴類型CH面外彎曲振動吸收位置面外彎曲振動吸收位置（cm-1）R1CH=CH2995-985，910-905R1R2C=CH2895-885R1CH=CHR2(順順)730-650R1CH=CHR2(反）反）980-965R1R2C=CHR3840-790=C-H的面外彎曲振動的面外彎曲振動對判斷雙鍵的取代類型有用2、累積雙烯類 兩個雙鍵共用中間碳原子，耦合強烈，1600厘米-1無吸收，

24、在2000-1915厘米-1和1100-1000厘米-1附近有不對稱和對稱伸縮振動，兩峰相距900厘米-1，前者為中強峰，后者為弱峰。炔烴化合物 炔鍵C-H伸縮振動：3340-3300厘米-1，波數(shù)高于烯烴和芳香烴，峰形尖銳。 C-C叁鍵伸縮振動：2100厘米-1 ，峰形尖銳，強度中到弱。干擾少，位置特征。末端炔基該吸收強。分子對稱性強時，該吸收較弱。 腈類化合物，C-N叁鍵伸縮振動出現(xiàn)在2300-2220厘米-1，波數(shù)比炔烴略高，吸收強度大。3340cm-1 ：叁鍵：叁鍵CH伸縮振動，伸縮振動，3020cm-1: 苯環(huán)苯環(huán)=CH伸縮振動伸縮振動2115cm-1: CC三鍵三鍵伸縮振動伸縮振動

25、 苯基乙炔苯基乙炔1-己炔正丁腈芳香烴芳香烴 振動類型振動類型波數(shù)（波數(shù)（cm-1）說明說明芳環(huán)芳環(huán)C-H伸縮振動伸縮振動305050強度不定強度不定骨架振動骨架振動1600，1500，1580, 1450 （共軛）（共軛）1650-1450 cm-1峰形尖峰形尖銳，通常為銳，通常為4個峰，但個峰，但不一定同時出現(xiàn)不一定同時出現(xiàn)C-H彎曲振動（面彎曲振動（面外）外）910650隨取代情況改變隨取代情況改變?nèi)〈降娜〈降腃-H面外彎曲振動吸收峰位置面外彎曲振動吸收峰位置對判斷苯環(huán)取代類型有用取代類型取代類型C-HC-H面外彎曲振動吸收峰位置（面外彎曲振動吸收峰位置（cmcm-1-1）苯苯670

26、670單取代單取代770-730770-730，710-690710-690二取代二取代1 1，2-2-770-735770-7351 1，3-3-810-750810-750，710-690710-6901 1，4-4-833-810833-810三取代三取代1 1，2 2，3-3-780-760780-760，745-705745-7051 1，2 2，4-4-885-870885-870，825-805825-8051 1，3 3，5-5-865-810865-810，730-675730-675四取代四取代1 1，2 2，3 3，4-4-810-800810-8001 1，2 2，3

27、3，5-5-850-840850-8401 1，2 2，4 4，5-5-870-855870-855五取代五取代870870 各類取代苯的倍頻吸收和面外彎曲振動吸收（判斷取代類型）甲苯的紅外光譜圖甲苯的紅外光譜圖 苯乙烯的紅外光譜圖苯乙烯的紅外光譜圖 1630cm-1:C=C伸縮振動；伸縮振動；1600，1580，1450cm-1:苯環(huán)骨架振動苯環(huán)骨架振動-905,995-905,995cm-1 : CH=CH2面外彎曲振動面外彎曲振動;770,695cm-1 : 單取代單取代-甲基萘的紅外光譜圖甲基萘的紅外光譜圖 苯環(huán)二取代的紅外光譜（a. 鄰位 b. 間位 c. 對位）醇、酚和醚醇、酚和醚

28、醇和酚存在三個特征吸收：羥基醇和酚存在三個特征吸收：羥基OH 伸縮振動和彎曲振動，伸縮振動和彎曲振動，C-O伸縮振動。伸縮振動。 基團基團吸收位置（吸收位置（cm-1）說明說明OH36503580（游離）（游離）35503450（二聚體）（二聚體）34003200（多聚體）（多聚體）3600-2500（分子內(nèi)締合）（分子內(nèi)締合）尖尖中強，較尖中強，較尖強，寬強，寬寬，散寬，散CO1050（伯）（伯）1100（仲）（仲）1150（叔）（叔）1200（酚）（酚）強，酚的吸收峰發(fā)強，酚的吸收峰發(fā)生裂分，峰形特別生裂分，峰形特別H內(nèi)彎曲，強，寬面內(nèi)彎曲，強，寬面外彎曲，寬面外

29、彎曲，寬正丁醇的紅外光譜正丁醇的紅外光譜 3450cm-1：締合：締合OH伸縮振動；伸縮振動；1350cm-1：OH面內(nèi)彎曲振動面內(nèi)彎曲振動 苯酚的紅外光譜圖苯酚的紅外光譜圖 乙醇在乙醇在CCl4中濃度變化對紅外吸收的影響中濃度變化對紅外吸收的影響 濃度對羥基吸收峰的影響醚醚 (-COC伸縮振動伸縮振動)開鏈 1275-1060 cm-1脂肪醚 1150-1060 cm-1芳香醚 1275-1010 cm-1烷基乙烯基 1225-1200 cm-1對稱醚 無對稱無對稱伸縮振動伸縮振動縮醛酮 COCO COC 多醚結(jié)構(gòu) 振動偶合 ，吸收峰分裂為3峰：1190-1160 cm-1 1143-112

30、5 cm-1 1090-1063 cm-1 四、羰基化合物 醛酮 羧酸、羧酸鹽 酸酐 酯 酰鹵 酰胺*含羰基化合物：羰基伸縮振動吸收出現(xiàn)在1900-1600cm區(qū)，是個強峰，非常特征，在多數(shù)情況下是第一吸收。羰基化合物的羰基化合物的C=O伸縮振動吸收峰位置伸縮振動吸收峰位置 化合物類型化合物類型吸收峰位置（吸收峰位置（cm-1）醛醛1735-1715酮酮1720-1710酸酸1770-1750酯酯1745-1720酰胺酰胺1700-1680（酰胺（酰胺“I”峰）峰）酸酐酸酐1820和和1760醛、酮 醛和酮的C=O伸縮振動吸收峰位置差不多,2900-2700厘米-1 醛氫伸縮振動：2820-2

31、720厘米-1有尖銳的小吸收峰出現(xiàn)，該峰往往分叉為雙峰，極易識別。根據(jù)C=O伸縮振動和2720厘米-1峰就可判斷醛的存在。 醛的羰基比酮高10-15厘米-1 羰基與雙鍵共軛使C=C吸收強度增加， C=O吸收位置向低頻率方向位移。正丁醛正丁醛 2720cm-1: 醛基CH伸縮振動，特征；1730cm-1：C=O 伸縮振動 苯甲醛苯甲醛 苯異丙基酮苯異丙基酮 1694cm-1：C=O伸縮振動，羰基與苯環(huán)共軛，吸收移向低波數(shù)；1580cm-1：苯環(huán)骨架振動，與羰基共軛，移向低波數(shù) 羧酸和羧酸鹽羧酸和羧酸鹽 1、O-H , C=O , OH(面外）三個特征振動 2、在分析譜圖時要注意兩點： a、由于氫

32、鍵作用，羧酸通常是以二分子締合體形式存在的，只有測定氣體樣品或非極性溶劑的稀溶液時，才可看到游離羧酸的特征吸收。 b、要看羧酸分子是否離解成為羧酸離子。 羧酸鹽羧酸鹽-CO2-的反對稱伸縮振動，1650-1540 cm-1 ，最強峰， 對稱伸縮振動，1420-1300 cm-1 ，強峰2-甲基丙酸甲基丙酸 33002500 cm-1：羧酸二聚體的OH伸縮振動，峰形寬，散； 1710 cm-1：C=O伸縮振動，強苯甲酸苯甲酸 33002500 cm-1：羧酸二聚體的OH伸縮振動，峰形寬，散； 1695 cm-1：C=O伸縮振動，因與苯環(huán)共軛移向低波數(shù)； 920cm-1：OH非平面搖擺振動，特征三

33、氯乙酸由于氯原子吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)的影響，羰基伸縮振動位移到1754厘米-1乙酸鉛乙酸鉛 1550cm-1：COO反對稱伸縮振動；1405cm-1：COO對稱伸縮振動 酯酯 1、 C=O伸縮振動：伸縮振動： 1740cm-1 2、-COC-伸縮振動伸縮振動： （1）對稱伸縮振動s ：1100cm-1 ，弱峰，弱峰 （2）反對稱伸縮振動 as ：12101160cm-1，第一吸收，第一吸收 乙酸甲酯乙酸甲酯 1740cm-1：C=O伸縮振動；伸縮振動；1190cm-1：C-O-C非對稱伸縮振動，第一吸收非對稱伸縮振動，第一吸收苯甲酸甲酯酰鹵1、鹵素原子直接與羰基相連，強誘導(dǎo)效應(yīng)使羰基伸縮振動大大升高

34、。 (1) 脂肪族位于1800厘米-1附近, (2)不飽和基團與羰基共軛： 1780-1750厘米-1 。 (3)芳香酰鹵此區(qū)雙峰：1773，1736，由C=O鍵的 伸縮振動和C-X的彎曲振動產(chǎn)生feimi共振引起2、C-X伸縮振動：脂肪族1000-910厘米-1，峰形寬大， 芳香族1250-1110厘米-1，通常分裂為數(shù)個峰。3、C-X彎曲振動：1310-1040厘米-1金剛烷酰氯酸酐1、有兩個羰基伸縮振動，相差50厘米-1，反對稱伸縮位于高頻區(qū)（1800厘米-1 ），對稱伸縮振動位于低頻區(qū)（1750厘米-1 ）。2、開鏈酸酐的高波數(shù)峰比低波數(shù)峰強，3、有張力的環(huán)狀酸酐兩峰的相對強度正好相反

35、，強度差別比開鏈酸酐懸殊，且環(huán)越小，兩峰的強度差越大。三甲基乙酸酐鄰苯二甲酸酐酰胺 N-H伸縮振動：3540-3125厘米-1，伯酰胺為強度相近的雙峰，相距120厘米-1，仲酰胺為單峰，叔酰胺無此峰。 羰基伸縮振動：1690-1620厘米-1（酰胺I峰） N-H彎曲振動+C-N伸縮振動：1650-1580厘米-1（酰胺II峰） C-N伸縮振動：1430-1050厘米-1 （酰胺III峰）吡嗪酰胺（抗結(jié)核病藥）五、含氮化合物五、含氮化合物 1、胺、亞胺和胺鹽胺、亞胺和胺鹽特征吸收特征吸收化合物化合物吸收峰位置吸收峰位置(cm-1)吸收峰特征吸收峰特征NH伸縮振伸縮振動動伯胺類伯胺類3500-33

36、00兩個峰，強度中兩個峰，強度中 仲胺類仲胺類3500-3300一個峰，強度中一個峰，強度中 亞胺類亞胺類3400-3300一個峰，強度中一個峰，強度中NH彎曲振彎曲振動動伯胺類伯胺類1650-1590強度強，中強度強，中 仲胺類仲胺類1650-1550強度極弱強度極弱C-N伸縮振伸縮振動動芳香芳香胺胺伯伯1340-1250強度強強度強 仲仲1350-1280強度強強度強 叔叔1360-1310強度強強度強 脂肪脂肪胺胺 1220-1020強度中，弱強度中，弱 1410強度弱強度弱 2-戊胺戊胺 3400cm-1NH2反對稱伸縮振動；反對稱伸縮振動； 3340cm-1NH2反對稱伸縮振動；反對

37、稱伸縮振動； 1590cm-1NH2剪式振動；剪式振動； 1185cm-1：CN伸縮振動伸縮振動 二己胺二己胺 3310cm-1：弱峰，：弱峰，NH伸縮振動；伸縮振動；1460cm-1：CH2剪式振動剪式振動+CH3反對稱變形振動；反對稱變形振動；1110Cm-1：CN伸縮振動；伸縮振動； 715cm-1：NH非平面搖擺振動非平面搖擺振動 三乙胺三乙胺 2 2、硝基化合物、硝基化合物 NOONOO 對稱伸縮振動對稱伸縮振動 反對稱伸縮振動反對稱伸縮振動 (13901320cm-1) （16151540cm-1） 脂肪族脂肪族 ： as ：1560cm-1 、s ：1370cm-1 芳香族：芳香

38、族：對稱伸縮振動對稱伸縮振動 15301500cm-1 反對稱伸縮振動反對稱伸縮振動13701330cm-1金屬有機化合物金屬有機化合物 吸收主要由配位基的振動引起的。吸收主要由配位基的振動引起的。 三苯基砷的紅外光譜圖三苯基砷的紅外光譜圖3078cm-1：苯基：苯基C-H伸縮振動；伸縮振動；1607cm-1: 苯基苯基C=C伸縮振動；伸縮振動；1488，1432 cm-1苯環(huán)骨架振動；苯環(huán)骨架振動；734，694 cm-1：單取代苯的：單取代苯的C-H彎彎 曲振動曲振動 高分子化合物高分子化合物 對應(yīng)于主要基團的吸收峰聚異戊二烯的紅外光譜圖聚異戊二烯的紅外光譜圖1652 cm-1: C=C伸

39、縮振動；伸縮振動； 1438 cm-1：甲基反對稱變形振動和亞甲基剪式振動重疊；：甲基反對稱變形振動和亞甲基剪式振動重疊；1369 cm-1：甲基對稱變形振動：甲基對稱變形振動 無機化合物無機化合物譜圖比有機化合物要簡單得多，其在中紅外區(qū)的吸收主 要是由陰離子的晶格振動引起的，與陽離子的關(guān)系不大，陽離子的質(zhì)量增加，僅使吸收位置向低頻率稍作位移。25 紅外圖譜解析紅外圖譜解析 紅外光譜的分區(qū) 紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖及檢索 薩特勒紅外譜圖集是較常用的譜圖集，數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)上資源 紅外圖譜的解析步驟 紅外圖譜的解析實例紅外光譜的分區(qū)紅外光譜的分區(qū) 4000-1300cm-1:官能團區(qū)，主要官能團，特征性強。 13

40、00-650cm-1:指紋區(qū)，通過峰形、峰強度判斷化合物的 結(jié)構(gòu)，特異性強。（1）4000-2500cm-1:這是X-H單鍵的伸縮振動區(qū)。（2）2500-2000cm-1:此處為叁鍵和累積雙鍵伸縮振動區(qū)。（3）2000-1500cm-1:此處為雙鍵伸縮振動區(qū)。（4）1500-600cm-1:此區(qū)域主要提供C-H彎曲振 動的信息 。紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖及檢索1、薩特勒紅外譜圖集：2、計算機檢索：光譜檢索、譜峰檢索、化合物檢索、3種結(jié)合檢索 英特網(wǎng)上的原始圖譜：英特網(wǎng)上的原始圖譜：（1）核磁共振氫譜、核磁共振碳譜、紅外光譜在國際）核磁共振氫譜、核磁共振碳譜、紅外光譜在國際化學(xué)藥品供應(yīng)商化學(xué)藥品供應(yīng)商Ald

41、rich網(wǎng)站：網(wǎng)站：http:/ （2）紅外光譜、質(zhì)譜、紫外光譜在美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技）紅外光譜、質(zhì)譜、紫外光譜在美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院術(shù)研究院NIST的物性數(shù)據(jù)庫的物性數(shù)據(jù)庫: /chemistry/ 紅外圖譜的解析步驟紅外圖譜的解析步驟 化合物類型的判斷化合物類型的判斷 有機物和無機物有機物和無機物 飽和化合物與不飽和化合物飽和化合物與不飽和化合物 烯烴或芳烴烯烴或芳烴 推斷可能含有的功能團推斷可能含有的功能團 先看特征頻率區(qū)（3600-1350），再看指紋區(qū)（1350-400）。 先看強峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相關(guān)峰佐證 計算分子的計算

42、分子的不飽和度不飽和度，根據(jù)不飽和度的結(jié)果推斷分子中，根據(jù)不飽和度的結(jié)果推斷分子中可能存在的官能團。可能存在的官能團。 根據(jù)吸收峰的位置、強度、形狀分析各根據(jù)吸收峰的位置、強度、形狀分析各種官能團及其相種官能團及其相對關(guān)系，推出化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)對關(guān)系，推出化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu) 222banU 其中n為分子中4價原子的數(shù)目，如C，Si；a為 分子中3價原子的數(shù)目，如P，N；b為分子中1價原子的數(shù)目，如H，F(xiàn)，Cl，Br，I。氧和硫的存在對不飽和度沒有影響。注：1）不飽和度U：又稱缺氫指數(shù)、雙鍵等價值； 2）與飽和烴比較，每缺二個氫為一不飽和度； 3）U= 1，分子可能存在一個雙鍵或一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)； U

43、4，分子可能存在苯環(huán)或多個雙鍵。不飽和度不飽和度例例1：某化合物的分子式：某化合物的分子式C6H14，紅外譜圖如下，試推測該，紅外譜圖如下，試推測該化合物的結(jié)構(gòu)?；衔锏慕Y(jié)構(gòu)。從譜圖看，譜峰少，峰形尖銳，譜圖相對簡單，可從譜圖看，譜峰少，峰形尖銳，譜圖相對簡單，可能化合物為對稱結(jié)構(gòu)。能化合物為對稱結(jié)構(gòu)。 從分子式可看出該化合物為烴類，不飽和度的計從分子式可看出該化合物為烴類，不飽和度的計算：算：U=（62+2-14）/2=0表明該化合物為飽和烴類。由于表明該化合物為飽和烴類。由于1380cm-1的吸收峰的吸收峰為一單峰，表明無偕二甲基存在。為一單峰，表明無偕二甲基存在。775cm-1的峰表明的

44、峰表明亞甲基基團是獨立存在的。因此結(jié)構(gòu)式應(yīng)為：亞甲基基團是獨立存在的。因此結(jié)構(gòu)式應(yīng)為：由于化合物分子量較小，精細(xì)結(jié)構(gòu)較為明顯，當(dāng)化由于化合物分子量較小，精細(xì)結(jié)構(gòu)較為明顯，當(dāng)化合物的分子量較高時，由于吸收帶的相互重疊，其紅合物的分子量較高時，由于吸收帶的相互重疊，其紅外吸收帶較寬。外吸收帶較寬。CH3CH2CHCH3CH2CH3解答解答譜峰歸屬譜峰歸屬 3000-2800cm-1：飽和：飽和CH的反對稱和對稱伸的反對稱和對稱伸 縮振動（甲基：縮振動（甲基：2960和和2872cm-1，亞甲基：，亞甲基：2926 和和2853cm-1）。）。1461cm-1：亞甲基和甲基彎曲振動（分別為：亞甲基和

45、甲基彎曲振動（分別為 1470和和1460cm-1）。）。1380cm-1：甲基彎曲振動：甲基彎曲振動(1380cm-1)。775cm-1：乙基：乙基CH2的平面搖擺振動的平面搖擺振動 （780cm-1）。（）。（n=1）例例2：試推斷化合物：試推斷化合物C4H5N的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)解答解答 不飽和度計算：不飽和度計算：U=（42+2-5+1）/2=3由不飽和度分析，分子中可能存在一個雙鍵和一個叁鍵。由由不飽和度分析，分子中可能存在一個雙鍵和一個叁鍵。由于分子中含于分子中含N，可能分子中存在，可能分子中存在CN基團?；鶊F。由紅外譜圖看：從譜圖的高頻區(qū)可看到由紅外譜圖看：從譜圖的高頻區(qū)可看到:2260

46、cm-1，氰基的伸，氰基的伸縮振動吸收；縮振動吸收；1647cm-1 ，乙烯基的，乙烯基的C=C伸縮振動吸收。伸縮振動吸收?？赏茰y分子結(jié)構(gòu)為：可推測分子結(jié)構(gòu)為：由由1865，990，935cm-1：表明為末端乙烯基。：表明為末端乙烯基。1418cm-1：亞甲：亞甲基的彎曲振動（基的彎曲振動（1470cm-1，受到兩側(cè)不飽和基團的影響，向，受到兩側(cè)不飽和基團的影響，向低波數(shù)位移）和末端乙烯基彎曲振動（低波數(shù)位移）和末端乙烯基彎曲振動（1400cm-1）。）。 驗證推測正確。驗證推測正確。CH2CHCH2CN例例3 3：試推斷化合物：試推斷化合物C7H9N的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)解答解答 不飽和度的計算：不飽

47、和度的計算： U=（72+2-9+1）/2=4 不飽和度為不飽和度為4，可能分子中有多個雙鍵，或者含有一，可能分子中有多個雙鍵，或者含有一個苯環(huán)。個苯環(huán)。3520和和3430cm-1：兩個中等強度的吸收峰表明為：兩個中等強度的吸收峰表明為-NH2的的 反對稱和對稱伸縮振動吸收（反對稱和對稱伸縮振動吸收（3500和和3400cm-1）。）。1622，1588，1494，1471cm-1：苯環(huán)的骨架振動（：苯環(huán)的骨架振動（1600、1585、1500及及1450cm-1）。證明苯環(huán)的存在。）。證明苯環(huán)的存在。748cm-1：苯環(huán)取代為鄰位（：苯環(huán)取代為鄰位（770-735cm-1）。）。1442和和1380cm-1：甲基的彎曲振動（：甲基的彎曲振動（1460和和1380cm-1）。）。1268cm-1：伯芳胺的：伯芳胺的CN伸縮振動（伸縮振動（1340-1250cm-1）。）。由以上信息可知該化合物為鄰由以上信息可知該化合物為鄰-甲苯胺。甲苯胺。 例例2.4 試推測化合物試推測化合物C8H8O2的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)。 解答解答 不飽和度的計算不飽和度的計算 U=（82+2-8）/2=5不飽和度大于不飽和度大于4，分子中可能由苯環(huán)存在