儀器分析第三章紅外光譜

1、儀器分析第三章紅外光譜第1頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 第一節(jié) 概述 紅外吸收光譜的特點是分子振動和振轉(zhuǎn)光譜；特征性強、適用范圍廣；測樣速度快、操作方便；不適合測定含水樣品。 第2頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 紅外區(qū)域的劃分 0.81000 m 0.82.5 m 近紅外區(qū)：泛頻區(qū) 2.525 m 中紅外區(qū)：大部分有機物的基團振動頻率在此區(qū)域。 251000 m 遠紅外區(qū)：轉(zhuǎn)動和重原子振動紅外光譜的表示方法 紅外光譜圖 文字第3頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日縱坐標為：百分透過率（%）橫坐標為：波長（m）

2、或波數(shù)（cm-1）。也可用文字形式表示為：2955cm-1(s)為CH2的反對稱伸縮振動(asCH2),2870cm-1(m)為CH2的對稱伸縮振動(sCH2) 1458cm-1(m)為CH2的面內(nèi)彎曲振動(面內(nèi)CH2),895cm-1(m)為CH2的面外彎曲振動(面外CH2)環(huán)戊烷第4頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日第5頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 紅外光譜產(chǎn)生的條件1. 能量相當（E光=E振動躍遷） 輻射光的頻率與分子振動的頻率相當，才能被吸收產(chǎn)生吸收光譜。2. 偶極矩變化 指在振動過程中，分子能引起偶極矩變化時才能產(chǎn)生紅外吸收光

3、譜。 如 HH、 R（CC）R 、N2 等。由于=0 電荷分布是對稱的，因此，振動時不會引起分子偶極矩的變化。在實驗中觀察不到紅外光譜。第二節(jié) 紅外光譜的基本原理一、紅外吸收光譜第6頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 r 分子偶極矩()第7頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 紅外光的能量是通過分子振動時偶極矩的變化傳遞給分子。第8頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日m2m1K 分子振動方程式 若將雙原子分子看作諧振子，將其振動看作是簡諧振動。 簡諧振動的特征： * 諧振子在平衡位置附近有微小的位移； * 外力與位移方向

4、相反，位移呈余弦變化。第9頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 由經(jīng)典力學和量子力學均可推出雙原子分子的簡諧振動頻率由下式?jīng)Q定：或式中：C 為光速(31010cm/s), 為頻率(Hz), 為波數(shù)(cm-1), K 為化學鍵力常數(shù)(dyncm), m為分子的折合質(zhì)量(g)。 第10頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 由上頁式子可知：分子的折合質(zhì)量越小，振動頻率越高；化學鍵力常數(shù)越大，即鍵強度越大，振動頻率越高。分子的振動頻率規(guī)律如下：1、因KccKc=cKc-c，紅外頻率cc c=c c-c。2、與C原子成鍵的其它原子，隨著其原子質(zhì)量的增大，折

5、合質(zhì)量也增大，則紅外波數(shù)減小。3、與H原子相連的化學鍵的折合質(zhì)量都小，紅外吸收在高波數(shù)區(qū)。如C-H伸縮振動在3000cm-1、O-H伸縮振動在30003600cm-1、N-H伸縮振動在3300cm-1。4、彎曲振動比伸縮振動容易，彎曲振動的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3000cm-1，而彎曲振動吸收位于1340cm-1。第11頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 分子振動不完全符合簡諧振動，只有在振動能級較低的情況下才近似于簡諧振動。第12頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 分子中振動能級之間能量要比同一振動能級

6、中轉(zhuǎn)動能級之間能量差大100倍左右。振動能級的變化常常伴隨轉(zhuǎn)動能級的變化，所以，振動光譜是由一些譜帶組成的，它們大多在紅外區(qū)域內(nèi)，因此，叫紅外光譜。 第13頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日O C O紅外非活性O(shè) C O2349 cm-1O C O667 cm-1 O C O667 cm-1二氧化碳分子的振動方式和頻率第14頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日分子振動形式分兩大類：伸縮振動和彎曲振動伸縮振動 ：原子沿鍵軸方向往復(fù)運動，振動過程中鍵長發(fā)生變化。又可分為對稱伸縮振動（s）和反對稱伸縮振動（ as ）兩種形式。彎曲振動：原子垂直于化學

7、鍵方向的運動。又可以分為面內(nèi)彎曲振動（）和面外彎曲振動（ ）兩種形式，它們還可以細分為搖擺、卷曲等振動形式。二、分子振動類型第15頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日三、分子振動與紅外吸收峰的關(guān)系 理論上具有特定頻率的每一種振動都能吸收相應(yīng)頻率的紅外光，在光譜圖對應(yīng)位置上出現(xiàn)一個吸收峰。實際上，因種種原因分子振動的數(shù)目與譜圖中吸收峰的數(shù)目不盡相同。第16頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 吸收峰減少的原因分子的一些振動沒有偶極矩變化，是紅外非活性的；不同振動方式的頻率相同，發(fā)生簡并；一些振動的頻率十分接近，儀器無法分辨；一些振動的頻率超出了儀器

8、可檢測的范圍。第17頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 紅外光譜中除了前述基本振動產(chǎn)生的基本頻率吸收峰外，還有一些其他的振動吸收峰：倍頻：是由振動能級基態(tài)躍遷到第二、三激發(fā)態(tài)時所產(chǎn)生的吸收峰。由于振動能級間隔不等距，所以倍頻不是基頻的整數(shù)倍。組合頻：一種頻率紅外光，同時被兩個振動所吸收即光的能量由于兩種振動能級躍遷。 組合頻和倍頻統(tǒng)稱為泛頻。因為不符合躍遷選律，發(fā)生的幾率很小，顯示為弱峰。振動偶合：相同的兩個基團相鄰且振動頻率相近時，可發(fā)生振動偶合，引起吸收峰裂分，一個峰移向高頻，一個移向低頻。弗米共振：基頻與倍頻或組合頻之間發(fā)生的振動偶合，使后者強度增強。第18頁，

9、共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 基團處于分子中某一特定的環(huán)境，因此它的振動不是孤立的?；鶊F確定后，m 固定，但相鄰的原子或基團可通過電子效應(yīng)、空間效應(yīng)等影響 K，使其振動頻率發(fā)生位移。 在特征頻率區(qū)，不同化合物的同一種官能團吸收振動總是出現(xiàn)在一個窄的波數(shù)范圍內(nèi)，但不是一個固定波數(shù)，具體出現(xiàn)在哪里與基團所處的環(huán)境有關(guān)，這就是紅外光譜用于有機物結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)。第三節(jié) 影響紅外光譜峰位和峰強的因素第19頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 當m固定時,基團振動頻率隨化學鍵力常數(shù)增強而增大。 振動方程 基 團 化學鍵力常數(shù)(K/Ncm-1) 振動頻率(

10、 /cm-1) C C 1218 22622100 CC 812增大 16001680 CC 46 10001300例如：一、質(zhì)量效應(yīng)第20頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日振動頻率與基團折合質(zhì)量的關(guān)系 當K相差不大時,基團振動頻率隨折合質(zhì)量增大而減小。基團折合質(zhì)量 (m) 振動頻率 ( /cm-1)CH 0.9 28003100CC 6 約 1000CCl 7.3 約 625CI 8.9 約 500第21頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日二、電子效應(yīng)（1）誘導(dǎo)效應(yīng) 通過靜電誘導(dǎo)作用使分子中電子云分布發(fā)生變化引起K的改變，從而影響振動頻率。

11、如 CO 吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使羰基雙鍵性增加，振動頻率增大。第22頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日（2）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，即雙鍵鍵強減小，振動頻率紅移 (減?。?。也以CO為例：CH2CH2 1650 cm-1CH2CHCHCH2 1630 cm-1C=C若考慮共軛體系中的單鍵，情況如何？第23頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日若考慮共軛體系中的單鍵，情況如何？例如： 脂肪醇中C-O-H基團中的C-O反對稱伸縮振動（ as）位于1150-1050cm-1，而在酚中因為氧與芳環(huán)發(fā)生p-共軛，其 as在1230-120

12、0cm 1。因此：對共軛體系中的單鍵而言，則鍵強增強，振動頻率增大。第24頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 如果誘導(dǎo)和共軛效應(yīng)同時存在，則須具體分析哪種效應(yīng)占主要影響。如：N上的孤對電子與羰基形成p-共軛， CO 紅移（減?。┕曹椥?yīng)：誘導(dǎo)效應(yīng)：N比C原子的電負性大， 導(dǎo)致CO 藍移（增大）共軛效應(yīng)大于誘導(dǎo)效應(yīng)， CO 紅移至1690 cm-1第25頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日共軛效應(yīng)：誘導(dǎo)效應(yīng)：O上的孤對電子與羰基形成p-共軛， CO 紅移（減?。㎡比C原子的電負性大， 導(dǎo)致CO 藍移（增大）誘導(dǎo)效應(yīng)大于共軛效應(yīng)， CO 藍移至 1

13、735 cm-1第26頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日三、空間效應(yīng)（1）空間位阻 破壞共軛體系的共平面性，使共軛效應(yīng)減弱，雙鍵的振動頻率藍移（增大）。1663cm-1 1686cm-1 1693cm-1第27頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日（2）環(huán)的張力：環(huán)的大小影響環(huán)上有關(guān)基團的頻率。 隨著環(huán)張力增加，環(huán)外各鍵增強，基團振動頻率藍移（增大），環(huán)內(nèi)各鍵削弱，基團振動頻率紅移（減?。?。第28頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日四、氫鍵 氫鍵的形成使原有的化學鍵OH或NH的鍵長增大，力常數(shù)K 變小，振動頻率紅移。氫鍵的

14、形成對吸收峰的影響： 吸收峰展寬 氫鍵形成程度不同，對力常數(shù)的影響不同，使得吸收頻率有一定范圍。氫鍵形成程度與測定條件有關(guān)。 吸收強度增大形成氫鍵后，相應(yīng)基團的振動偶極矩變化增大，因此吸收強度增大。第29頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日醇、酚、羧酸、胺類等化合物中可以形成氫鍵。例如： 醇、酚中的OH ，當分子處于游離狀態(tài)時，其振動頻率為3640cm-1左右，是中等強度的尖銳吸收峰，當分子處于締合狀態(tài)時，其振動頻率紅移到3300cm-1附近，譜帶增強并加寬。胺類化合物中的N-H也有類似情況。除伸縮振動外，OH、NH的彎曲振動受氫鍵影響也會發(fā)生譜帶位置移動和峰形展寬。第

15、30頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日還有一種氫鍵是發(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。 第31頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日例如：游離羧酸的C=O約為1760cm-1，而締合狀態(tài)（如固、液體時），因氫鍵作用C=O移到1700 cm-1附近。癸酸的紅外光譜圖第32頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日2,4-二甲基戊烷的紅外光譜CH3的對稱彎曲振動頻率為1380cm-1，但當兩個甲基連在同一個C原子上，形成異丙基

16、時發(fā)生振動偶合，即1380cm-1的吸收峰消失，出現(xiàn)1385 cm-1和1375 cm-1兩個吸收峰。五、振動的偶合第33頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日費米共振實例：苯甲酰氯C-Cl的伸縮振動在874cm-1，其倍頻峰在1730cm-1左右，正好落在C=O的伸縮振動吸收峰位置附近，發(fā)生費米共振從而倍頻峰吸收強度增加 。苯甲酰氯的紅外光譜第34頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日六、外在因素 包括：制備樣品的方法、溶劑的性質(zhì)、樣品所處的物態(tài)、結(jié)晶條件、吸收池厚度、色散系統(tǒng)及測試溫度等因素。 故在查對標準圖譜時，要注意測定條件，最好在相同條件下

17、進行譜圖的對比。第35頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日紅外光譜的吸收強度的影響因素 紅外光譜的吸收強度可用于定量分析，也是化合物定性分析的重要依據(jù)。定量分析方法同紫外光譜（在一定濃度范圍內(nèi)符合朗伯-比爾定律）。定性分析時，可用摩爾吸光系數(shù)（）來區(qū)分吸收強度級別。如下圖所示：摩爾吸光系數(shù)（）強度符號200很強vs75200強s2575中等m525弱w05很弱vw第36頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 由于紅外光譜吸收強度受狹縫寬度、溫度和溶劑等因素影響，故不易精確測定，在實際分析中，只是通過與羰基等強吸收峰對比來定性研究。紅外吸收強度偶極距

18、變化幅度電子效應(yīng)基團極性振動偶合氫鍵作用等 譜帶強度與振動時偶極矩變化有關(guān),偶極矩變化愈大，譜帶強度愈大；偶極矩不發(fā)生變化，譜帶強度為0，即為紅外非活性。第37頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日影響規(guī)律如下：1、一般來說，基團極性越大，在振動過程中偶極距變化幅度越大，故吸收強度也越大。化合物結(jié)構(gòu)的對稱性：對稱性越強，偶極矩變化越小，吸收譜帶越弱。2、電子效應(yīng)包括誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)。 其中：誘導(dǎo)效應(yīng)影響基團極性，從而影響吸收強度。如：若-CN的位若有吸電子基團，則會使-CN極性降低，伸縮振動強度降低； 共軛效應(yīng)使電子離域程度增大，極化程度增加，因此使不飽和鍵的伸縮振動強

19、度顯著增加。3、氫鍵作用大大提高了化學鍵的極化程度，因此伸縮振動吸收峰加寬、增強。第38頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日例： RCHCH2 = 40 （對稱性最差） 順式 RCHCHR = 10 （對稱性次之）反式 RCHCHR = 2 （對稱性最強） （ 為摩爾吸收系數(shù)）第39頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日一、儀器類型與結(jié)構(gòu)二、聯(lián)用技術(shù)三、樣品的制備第四節(jié) 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)第40頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日一、儀器類型與結(jié)構(gòu)第41頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 目前

20、主要有兩類紅外光譜儀：色散型紅外光譜儀和Fourier（傅立葉）變換紅外光譜儀。1、色散型紅外光譜儀 色散型紅外光譜儀的組成部件與紫外-可見分光光度計相似，但對每一個部件的結(jié)構(gòu)、所用的材料及性能與 紫外- -可見分光光度計不同。它們的排列順序也略有不同，紅外光譜儀的樣品是放在光源和單色器之間；而紫外可見分光光度計是放在單色器之后。第42頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日2、Fourier變換紅外光譜儀（FTIR） Fourier變換 紅外光譜儀 沒有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高壓汞燈）、Michelson干涉儀、檢測器、計算機和記錄儀組成。核心部分為Michels

21、on干涉儀，它將光源來的信號以干涉圖的形式送往計算機進行Fourier變換的數(shù)學處理，最后將干涉圖還原成光譜圖。它與色散型紅外光度計的主要區(qū)別在于干涉儀和電子計算機兩部分。 第43頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日干涉儀光源樣品室檢測器顯示器繪圖儀計算機干涉圖光譜圖FTS傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖第44頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖光 源傅里葉變換計算機檢 測 器樣 品干 涉 儀干涉圖光譜圖第45頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 與色散法相比，采用干涉法的傅立葉變換紅外光譜儀具有

22、許多比較突出的優(yōu)點：1. 具有很高的分辨率。一般光柵型的紅外分光光度計只能達到0.2 cm-1，而FT-IR光譜儀在整個光譜范圍內(nèi)可達0.1-0.005 cm-1的分辨率。2. 具有極高的波數(shù)準確度。由于可動鏡的位置可用氦氖激光（He-Ne）準確測定，因此光程差可測得非常準確，因而光譜波數(shù)的計算可準確至0.01 cm-1。3. 具有極快的掃描速度。通常在1秒鐘內(nèi)即可完成全光譜范圍的掃描，而色散型的紅外光譜儀至少需要兩分鐘。4. 有很寬的光譜范圍。一般色散型的紅外光譜儀的測量范圍是在400-4000 cm-1，而FT-IR光譜儀中不需要狹縫裝置，能量損失少，測量的靈敏度也就很高，因此特別適合于測

23、量弱信號的光譜。 第46頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 分區(qū)依據(jù)：由于有機物數(shù)目龐大，而組成有機物的基團有限；基團的振動頻率取決于K 和 m，同種基團的頻率相近。 劃分方法 氫鍵區(qū)官能團特征頻率區(qū) 叁鍵區(qū)和累積雙鍵區(qū) 雙鍵區(qū) 指紋區(qū) 單鍵區(qū)二、基團頻率區(qū)的劃分第47頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日區(qū)域名稱 頻率范圍基團及振動形式 氫鍵區(qū) 40002500cm-1 OH、CH、NH 等的伸縮振動 叁鍵和 CC、CN、NN和累積雙鍵區(qū) 25002000cm-1 CCC、NCO 等的伸縮振動 雙鍵區(qū) 20001500cm-1 C=O、C=C、

24、C=N、NO2、 苯環(huán)等的伸縮振動 單鍵區(qū) 1500400cm-1 CC、CO、CN、 CX等的伸縮振動及含 氫基團的彎曲振動。基團頻率區(qū)的劃分第48頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日官能團特征頻率區(qū)的特點和用途 吸收峰數(shù)目較少，但特征性強。不同化合物中的同種基團振動吸收總是出現(xiàn)在一個比較窄的波數(shù)范圍內(nèi)。 主要用于確定官能團。指紋區(qū)的特點和用途 吸收峰多而復(fù)雜，很難對每一個峰進行歸屬。 單個吸收峰的特征性差，而對整個分子結(jié)構(gòu)環(huán)境十分敏感。 主要用于與標準譜圖對照。第49頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日例乙基異丙基酮和甲基丁基酮的IR（指紋區(qū)

25、差異）第50頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日亞甲基的振動形式+和-表示垂直于紙面方向的前后振動。第51頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日1、紅外光譜法對樣品的要求紅外光譜的樣品可以是液體、固體或氣體，一般應(yīng)要求：（1）樣品應(yīng)該是單一的純物質(zhì)。（2）樣品中不應(yīng)含有游離水。（3）樣品中被測組分的濃度和測量厚度要合適，使吸收強度適中，一般要使譜圖中大多數(shù)吸收峰的透射率處于15%-75%之間。三、樣品的制備第52頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日（1）、液體樣品a液膜法 液膜法是定性分析中常用的簡便方法。尤其對沸點較高,不

26、易清洗的液體樣品采用此法更為方便。在可拆池兩窗之間,滴上12滴液體樣品,形成一薄膜。液膜厚度可借助于池架上的固緊螺絲作微小調(diào)節(jié)。低沸點易揮發(fā)的樣品不宜采用此法。b液體池法 液體樣品可注入液體吸收池內(nèi)測定。吸收池的兩側(cè)是用NaCI或KBr等品片作成的窗片。常用的液體吸收池有兩種：固定式吸收池和可拆式吸收池。c、水溶液的簡易測定法。在金屬管上鋪一層聚乙烯薄膜，其上壓入一橡膠圈。滴下水溶液后，再蓋上一層聚乙烯薄膜，用另一橡膠圈固定后測定。2、制樣方法 第53頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日（2）、固體試樣a. 壓片法：0.51mg樣+150mg KBr干燥處理研細：粒度小

27、于2m（散射小）混合壓成透明薄片直接測定；b. 調(diào)糊法：試樣磨細與液體石蠟混合夾于鹽片間；石蠟為高碳數(shù)飽和烷烴，因此該法不適于研究飽和烷烴。c. 薄膜法： 高分子試樣加熱熔融涂制或壓制成膜； 高分子試樣溶于低沸點溶劑涂漬于鹽片揮發(fā)除溶劑第54頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日(3)、氣態(tài)樣品 氣態(tài)樣品一般灌入氣體池內(nèi)進行測定。池體一般由帶有進口管和出口管的玻璃筒組成（圖）。它的兩端粘有透紅外光的窗片,窗片的材質(zhì)一般是NaCI或KBr。再用金屬池架將其固定。氣槽的厚度常為100mm。分析前,先抽真空,然后通入經(jīng)過干燥的氣體樣品。 圖2-21 紅外光譜氣體池結(jié)構(gòu)示意圖第5

28、5頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日3、制備樣品時應(yīng)注意：（1）樣品的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當。（2）樣品應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)。否則各組分光譜互相重疊,會使圖譜無法解析。（3）樣品中不應(yīng)含有游離水。第56頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日第五節(jié) 各類化合物的紅外特征光譜1. 飽和烷烴基團振動形式吸收峰位置強度備注asCH3 sCH3as CH3s CH329621028721014501013801370SSmS異丙基和叔丁基在1380cm-1附近裂分為雙峰asCH2 sCH2 CH229265285310146520SSm sCH CH2

29、890101340ww CH2720wn4，n越大，峰吸收強度越大。第57頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日正癸烷的紅外光譜圖第58頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日2,4-二甲基戊烷的紅外光譜當分子中有異丙基（即兩個甲基連在同一個碳上）時，因為振動耦合作用甲基的s CH31380cm-1發(fā)生裂分，在1375 cm-1和1385 cm-1左右出現(xiàn)強度相近的兩個峰。第59頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日2.烯烴烯烴類型=C-H/cm-1（強度）=C-C/cm-1（強度）面外=C-C/cm-1（強度）R-CH=CH23

30、080(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，無1670無第60頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日CH3(CH2)5CH=CH21-辛烯的紅外光譜圖第61頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日3. 炔烴端基炔烴有兩個主要特征吸收峰：一是叁鍵上不飽和C-H伸縮振動C-H約在3300cm-1處產(chǎn)生一個

31、中強的尖銳峰二是CC伸縮振動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左右一個尖峰，強度較弱。如果在對稱結(jié)構(gòu)中，則該峰不出現(xiàn)。第62頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日1-辛炔的紅外光譜圖HCC(CH2)5CH3第63頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日芳烴的特征吸收：（與烯烴類似）=CH 30003100 cm-1 （芳環(huán)C-H伸縮振動）C=C 16501450 cm-1（芳環(huán)骨架伸縮振動）面外=C-H 900650 cm-1 用于確定芳烴取代類型（與芳環(huán)取代基性質(zhì)無關(guān)，而與取代個數(shù)有關(guān)，取代基個

32、數(shù)越多，即芳環(huán)上氫數(shù)目越少，振動頻率越低。）面外=C-H 倍頻 20001600 cm-1（w) 用于確定芳烴取代類型4. 芳烴第64頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日甲苯的紅外光譜圖第65頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日相鄰氫數(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 對位二取代 860780用CH確定芳烴取代類型 CH僅與苯環(huán)上相連的氫原子個數(shù)有關(guān)，而與取代基的種類無關(guān)。例如：第66頁，共112頁，2022年，5月20日，2

33、0點55分，星期日二甲苯三個異構(gòu)體的紅外光譜比較740800第67頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日5. 醇、酚和醚特征峰：游離OH伸縮振動 3600cm-1 尖峰締合OH伸縮振動 3400cm-1 又寬又強吸收峰C-O 1250-1000 cm-1 面內(nèi)OH 1500-1300 cm-1 面外OH 650 cm-1 C-O-C 1210-1000cm 1（不對稱伸縮振動）第68頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日2-乙基苯酚的紅外光譜圖第69頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日 C4H9OC4H9 丁醚的紅外光譜圖第7

34、0頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日6. 含氮化合物（1）胺、亞胺和銨鹽特征吸收化合物波數(shù)/cm-1強度N-H伸縮振動伯胺類35003300兩個峰，m仲胺類35003300一個峰，m亞胺類34003300一個峰，mN-H彎曲振動伯胺類16501590s，m仲胺類16501550vwC-N伸縮振動芳香胺 伯13401250s 仲13501280s 叔13601310s脂肪胺12201020m，w1410w第71頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日CH3CH2CH2CH2NH2 丁胺的紅外光譜圖1070C-NNH第72頁，共112頁，2022年，5

35、月20日，20點55分，星期日CH3CH2CH2NH3Cl丙胺鹽的紅外光譜圖第73頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日（2）硝基化合物特征吸收波數(shù)/cm-1強度硝基對稱伸縮（脂肪族）13901320硝基不對稱伸縮（脂肪族）16151540脂肪族略強硝基對稱伸縮（芳香族）13701330芳香族略強硝基不對稱伸縮（芳香族）15301500第74頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日7. 其它含雜原子化合物基團波數(shù)/cm-1說明B-H26402350伸縮振動，m-s11801100B-O13801310伸縮振動，sSi-H22502100伸縮振動，sSi

36、-O11001000伸縮，s，寬Si-C890690伸縮，sS-H26002500伸縮，wP-H24402275伸縮，m，尖 P=O13001140伸縮，s第75頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日8.羰基化合物因C=O 非常特征，羰基化合物易與其他有機物區(qū)分。 不同的羰基化合物的區(qū)分主要依據(jù)： C=O 位置 其他輔助信息第76頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日化合物 C=O 其它特征頻率 脂肪酮 17301700(最強)脂肪醛 17401720 2850、2740(m)左右費米共振2個 羧酸 17201680 OH32002500(寬) (締

37、合) OH 930(寬)羧酸鹽無 16501550,14401350, -CO2-的as和s酯 17501730 13001000兩個峰 C-O-C的as(最強)和s酸酐 1825 1815和 17551745酰胺 16901650 35003050NH雙峰，NH 16491570(叔酰胺無)酰鹵 18191790第77頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日丙 酮第78頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日丙 醛第79頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日癸 酸第80頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日丁

38、酸乙酯第81頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日丙酸酐第82頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日丙酰胺第83頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日第六節(jié) 紅外圖譜解析紅外光譜的應(yīng)用譜圖解析的一般步驟譜圖解析示例注意事項Sadtler紅外標準譜圖查閱方法課堂練習第84頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日一、紅外光譜的應(yīng)用定性分析有機物結(jié)構(gòu)分析定量分析 通常紅外吸收帶的波長位置與吸收譜帶的強度，反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點，可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或確定其化學基團；而吸收譜帶的吸收強度與分子組成或化學基團的

39、含量有關(guān)，可用以進行定量分析和純度鑒定。 第85頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日二、 紅外光譜圖解析的一般步驟確定化合物的類型判斷可能含有的官能團探討細則根據(jù)吸收峰的位置推測基團所處的環(huán)境參考其他信息列出可能結(jié)構(gòu)對照標準譜圖或標準數(shù)據(jù)第86頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日1、確定化合物的類型區(qū)分有機物還是無機物 3000 cm-1 附近是否有飽和或不飽和CH； 譜圖中峰形和峰的個數(shù)。第87頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日無水碳酸鈉(1)硫酸鎂(2)和硝酸銨(3)的IR第88頁，共112頁，2022年，5月20日

40、，20點55分，星期日區(qū)分飽和與不飽和化合物以3000cm-1為界限，大于3000cm-1 的尖峰為不飽和CH；三鍵和雙鍵區(qū)是否有吸收峰。區(qū)分脂肪族化合物和芳香族化合物16001450cm-1是否有24個苯環(huán)骨架振動吸收峰。第89頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日2、判斷可能含有的官能團 主要利用官能團特征頻率區(qū)提供的信息40002500cm-1屬氫鍵區(qū)：OH、NH、CH等；25002000cm-1屬三鍵和累積雙鍵區(qū)：CC、CN、CCC、NCO等；20001500cm-1屬雙鍵區(qū)：CC、CO、NO、苯環(huán)等； 15001300cm-1：CH的彎曲振動； 1300400c

41、m-1：CO、CX、苯環(huán)和雙鍵取代類型等。 第90頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日3、探討細則 將已確定的基團相互連接，對于簡單化合物可以列出可能的結(jié)構(gòu)。 從吸收峰的準確位置推測基團所處環(huán)境。如：相鄰是否有產(chǎn)生共軛或誘導(dǎo)效應(yīng)的基團； 從1000650 cm-1的信息確定烯烴或芳烴的取代類型； 從1380 cm-1的存在、是否裂分以及相對強度等判斷甲基的情況，等等。第91頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日4、參考其他信息列出可能結(jié)構(gòu) 樣品來源和用途，熔點、沸點及其他物理化學性質(zhì) 其他波譜信息（紫外光譜，質(zhì)譜，核磁共振譜等） 根據(jù)分子式計算出化

42、合物的不飽和度第92頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日5、對照標準圖譜或標準數(shù)據(jù) 紅外光譜比較復(fù)雜，特別是指紋區(qū)的吸收很難一一歸屬，但整體特征性強。 在相同條件下測定標準化合物的紅外光譜，然后進行比較； 與紅外標準譜圖進行比較(*注意測定條件)。 第93頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日三、 譜圖解析示例 例1：已知該化合物的元素組成為C7H8O。第94頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日不飽和度f= 1+7+1/2(0-8)=4第一步：3039cm-1，3001cm-1 是不飽和C-H伸縮振動=C-H，說明化合物中有

43、不飽和雙鍵2947cm-1是飽和C-H伸縮振動C-H ，說明化合物中有飽和C-H鍵1599cm-1，1503cm-1是芳環(huán)骨架振動C=C ，說明化合物中有芳環(huán)芳環(huán)不飽和度為4，這說明該化合物除芳環(huán)以外的結(jié)構(gòu)是飽和的1040cm-1是醚氧鍵的伸縮振動C-O-C ，說明化合物中有C-O-C鍵756cm-1，694cm-1 是芳環(huán)單取代面外彎曲振動=C-H，說明化合 物為單取代苯環(huán)化合物第二步：第95頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C7H8O得出苯環(huán)C6H5-OCH3，該化合物結(jié)構(gòu)應(yīng)為：2839cm-1進一步證明了化合物中CH3的存在

44、，它是CH3 的伸縮振動C-H 1460cm-1 是也進一步證明了化合物中CH3的存在 ，它是CH3 的面內(nèi)彎曲振動C-H 第96頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日例2：已知化合物的元素組成為C8H7N第97頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日不飽和度f= 1+8+1/2(1-7)=6第一步：3062cm-1是不飽和C-H伸縮振動=C-H，說明化合物有不飽和雙鍵2924cm-1是飽和C-H伸縮振動C-H ，說明化合物中有飽和C-H鍵2229cm-1是不飽和叁鍵CN伸縮振動 C N，不飽和度為21589cm-1，1481 cm-1 ，1458cm-1是芳環(huán)骨架振動C=C ，說明化合物中有芳環(huán)，不飽和度為4芳環(huán)不飽和度為4，叁鍵CN不飽和度為2，這說明該化合物除芳環(huán)和叁鍵以外的結(jié)構(gòu)是飽和的1381cm-1是CH3的伸縮振動C-H ，說明化合物中有CH3787cm-1，687cm-1 是芳環(huán)間位二取代面外彎曲振動=C-H，說明化合 物為間位二取代苯環(huán)化合物第二步：第98頁，共112頁，2022年，5月20日，20點55分，星期日第三步：綜合以上推測，