紅外及其聯(lián)用技術(shù)課件

紅外吸收光譜

(InfraredAbsorptionspectroscopy,IR)是分子振動(dòng)和振轉(zhuǎn)光譜；特征性強(qiáng)、適用范圍廣；紅外吸收光譜的特點(diǎn)紅外吸收光譜

(InfraredAb

紅外區(qū)域的劃分0.76～1000μm0.76～2.5μm近紅外區(qū)：泛頻區(qū)

2.5～25μm中紅外區(qū)：絕大部分有機(jī)物的基團(tuán)振動(dòng)頻率在此區(qū)域。

25～1000μm遠(yuǎn)紅外區(qū)：轉(zhuǎn)動(dòng)和重原子振動(dòng)紅外光譜的表示方法紅外光譜圖文字紅外區(qū)域的劃分0.76～1000μm縱坐標(biāo)為：百分透過率（%）橫坐標(biāo)為：波數(shù)（cm-1）。也可用文字形式表示為：2955cm-1(s)為CH2的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)(υasCH2),2870cm-1(m)為CH2的對(duì)稱伸縮振動(dòng)(υsCH2)1458cm-1(m)為CH2的面內(nèi)彎曲振動(dòng)(δ面內(nèi)CH2),895cm-1(m)為CH2的面外彎曲振動(dòng)(面外CH2)縱坐標(biāo)為：也可用文字形式表示為：2955cm-1(s)為CH一、基本原理

紅外光譜產(chǎn)生的條件

E紅外光=ΔE分子振動(dòng)或υ紅外光=υ分子振動(dòng)紅外光與分子之間有偶合作用：分子振動(dòng)時(shí)其偶極矩(μ)必須發(fā)生變化，即Δμ≠0。一、基本原理紅外光譜產(chǎn)生的條件分子偶極矩(μ)

μ＝δr分子偶極矩(μ)μ＝δr二、紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.分子振動(dòng)形式分兩大類：伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)伸縮振動(dòng)：原子沿鍵軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過程中鍵長發(fā)生變化。又可分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)（s）和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)（

as

）兩種形式。彎曲振動(dòng)：原子垂直于化學(xué)鍵方向的運(yùn)動(dòng)。又可以分為面內(nèi)彎曲振動(dòng)（）和面外彎曲振動(dòng)（）兩種形式，它們還可以細(xì)分為搖擺、卷曲等振動(dòng)形式。二、紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.分子振動(dòng)形式+和-表示垂直于紙面方向的前后振動(dòng)。亞甲基的振動(dòng)形式+和-表示垂直于紙面方向的前后振動(dòng)。亞甲基的振動(dòng)形式理論上具有特定頻率的每一種振動(dòng)都能吸收相應(yīng)頻率的紅外光，在光譜圖對(duì)應(yīng)位置上出現(xiàn)一個(gè)吸收峰。實(shí)際上，因種種原因分子振動(dòng)的數(shù)目與譜圖中吸收峰的數(shù)目不盡相同。

分子振動(dòng)數(shù)目

線性分子：3n-5個(gè)（n為分子中的原子個(gè)數(shù)）非線性分子：3n-6個(gè)

分子振動(dòng)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(dòng)都能吸收相應(yīng)頻率的紅外光，在光吸收峰減少的原因分子的一些振動(dòng)沒有偶極矩變化，是紅外非活性的；不同振動(dòng)方式的頻率相同，發(fā)生簡并；一些振動(dòng)的頻率十分接近，儀器無法分辨；一些振動(dòng)的頻率超出了儀器可檢測的范圍。吸收峰減少的原因分子的一些振動(dòng)沒有偶極矩變化，是紅外非活性的紅外光譜中的振動(dòng)吸收峰基頻能級(jí)躍遷選律：振動(dòng)量子數(shù)(ΔV）變化為±1時(shí)，躍遷幾率最大。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)生的吸收頻率稱為基頻。紅外光譜中的振動(dòng)吸收峰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。組合頻：一種頻率紅外光，同時(shí)被兩個(gè)振動(dòng)所吸收即光的能量用于兩種振動(dòng)能級(jí)躍遷。組合頻和倍頻統(tǒng)稱為泛頻。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)偶合裂分，吸收頻率偏離基頻，一個(gè)峰移向高頻，一個(gè)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(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，還有一些其振動(dòng)偶合：2,4-二甲基戊烷的紅外光譜CH3的對(duì)稱彎曲振動(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)1385cm-1和1375cm-1兩個(gè)吸收峰。振動(dòng)偶合：2,4-二甲基戊烷的紅外光譜CH3的對(duì)稱彎曲振動(dòng)頻2.紅外光譜分區(qū)1）基團(tuán)結(jié)構(gòu)與振動(dòng)頻率關(guān)系

振動(dòng)方程

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。例如：

基團(tuán)化學(xué)鍵力常數(shù)(K/N·cm-1)振動(dòng)頻率(

/cm-1)CC 12～18 2262～2100C＝C 8～12 增大1600～1680C－C4～6 1000～1300K-化學(xué)鍵的力常數(shù)m-基團(tuán)的原子折合質(zhì)量2.紅外光譜分區(qū)振動(dòng)方程當(dāng)m固定時(shí),基振動(dòng)頻率與基團(tuán)原子折合質(zhì)量的關(guān)系基團(tuán) 折合質(zhì)量(m)振動(dòng)頻率(/cm-1)C－H 0.9 2800~3100C－C 6 約1000C－Cl 7.3 約625C－I 8.9 約500振動(dòng)頻率與基團(tuán)原子折合質(zhì)量的關(guān)系基團(tuán) 折合質(zhì)量(m)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）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，而組成區(qū)域名稱 頻率范圍 基團(tuán)及振動(dòng)形式

氫鍵區(qū)

4000～2500cm-1

O－H、C－H、N－H

等的伸縮振動(dòng)

叁鍵和

CC、CN、NN和累積雙鍵區(qū)

2500~2000cm-1

C＝C＝C、N＝C＝O

等的伸縮振動(dòng)

雙鍵區(qū)

2000~1500cm-1C=O、C=C、C=N、NO2、苯環(huán)等的伸縮振動(dòng)

單鍵區(qū)

1500~400cm-1C－C、C－O、C－N、

C－X等的伸縮振動(dòng)及含氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)。

區(qū)域名稱 頻率范圍 基團(tuán)及振動(dòng)形式基團(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?；鶊F(tuán)特征頻率區(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）3）影響基團(tuán)頻率位移的因素

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)?；鶊F(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?；鶊F(tuán)確定后，m固定，但相鄰的原子或基團(tuán)可通過電子效應(yīng)、空間效應(yīng)等影響K，使其振動(dòng)頻率發(fā)生位移。3）影響基團(tuán)頻率位移的因素影響基團(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應(yīng)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(dòng)頻率。

吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使羰基雙鍵性增加，振動(dòng)頻率增大。

如C＝O電子效應(yīng)如C＝O（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(qiáng)減小，振動(dòng)頻率紅移(減?。?。也以C＝O為例：（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，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(dòng)頻率藍(lán)移（增大）。1663cm-11686cm-11693cm-1空間效應(yīng)1663cm-1（2）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?。?。（2）環(huán)的張力：環(huán)的大小影響環(huán)上有關(guān)基團(tuán)的頻率。

氫鍵

氫鍵的形成使原有的化學(xué)鍵O－H或N－H的鍵長增大，力常數(shù)K變小，振動(dòng)頻率紅移。

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。氫鍵氫鍵的形成使原有的化學(xué)鍵O－H或N－H的鍵長增例如：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。胺類化合物中的N-H也有類似情況。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、胺類等化合物中可以形成氫鍵。例如：醇、酚、羧酸、胺類等化合物中可以形成氫鍵。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，如羧酸以此方式例如：癸酸的紅外光譜圖游離羧酸的C=O約為1760cm-1，而締合狀態(tài)（如固、液體時(shí)），因氫鍵作用C=O移到1700cm-1附近。例如：癸酸的紅外光譜圖游離羧酸的C=O約為1760cm-1用實(shí)驗(yàn)可以證明氫鍵對(duì)振動(dòng)頻率的影響：氣相或非極性溶液中得到的是游離分子的紅外光譜（下圖），此時(shí)沒有氫鍵影響，如果以液態(tài)的純物質(zhì)或濃溶液測定，得到的是發(fā)生氫鍵締合的分子的紅外光譜（上圖）用實(shí)驗(yàn)可以證明氫鍵對(duì)振動(dòng)頻率的影響：氣相或非極性溶液中得到的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?。簶O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?；衔锝Y(jié)構(gòu)的對(duì)稱性：對(duì)稱性越強(qiáng)，偶極矩變化越小，吸收譜帶越弱。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),偶極矩例：

R－CH＝CH2=40

（對(duì)稱性最差）順式R－CH＝CH－R′

=10

（對(duì)稱性次之）反式

R－CH＝CH－R′=2

（對(duì)稱性最強(qiáng)）（為摩爾吸收系數(shù)）例：R－CH＝CH2=各類化合物的紅外光譜1.烷烴類化合物的特征基團(tuán)頻率基團(tuán)振動(dòng)形式吸收峰位置強(qiáng)度備注

asCH3sCH3as

CH3s

CH32962±102872±101450±101380~1370SSmS異丙基和叔丁基在1380cm-1附近裂分為雙峰asCH2sCH2

CH22926±52853±101465±20SSm

sCH

CH2890±10~1340ww

CH2~720wn4，n越大，峰吸收強(qiáng)度越大。各類化合物的紅外光譜1.烷烴類化合物的特征基團(tuán)頻率基團(tuán)振動(dòng)正癸烷的紅外光譜圖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1375cm-1和1385cm-1左右出現(xiàn)強(qiáng)度相近的兩個(gè)峰。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2.烯烴類化合物的特征基團(tuán)頻率C=C雙鍵的伸縮振動(dòng)υC=C

位于雙鍵區(qū)1680～1600cm-1區(qū)域不飽和C-H的伸縮振動(dòng)υ=C－H即烯碳原子上的C-H伸縮振動(dòng)位于3100～3000cm-1區(qū)域不飽和C-H的面外彎曲振動(dòng)面外=C-H位于1000～950cm-1區(qū)域-強(qiáng)度大，特征性強(qiáng)，吸收峰的位置與烯烴的取代類型有關(guān)2.烯烴類化合物的特征基團(tuán)頻率C=C雙鍵的伸縮振動(dòng)υC=CH3(CH2)5CH=CH21-辛烯的紅外光譜圖CH3(CH2)5CH=CH21-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H－C≡C(CH2)5CH31-辛炔的紅外光譜圖H－C≡C(CH2)5CH3芳烴的特征吸收：（與烯烴類似）芳環(huán)C-H伸縮振動(dòng)υ=C－H

在3000～3100

cm-1區(qū)域芳環(huán)的骨架振動(dòng)υC=C

在1650～1450cm-1出現(xiàn)2-4個(gè)吸收峰芳環(huán)C-H面外彎曲振動(dòng)面外=C-H

在900～650cm-1有強(qiáng)吸收，用于確定芳烴取代類型（與芳環(huán)取代基性質(zhì)無關(guān)，而與芳環(huán)上相連氫的個(gè)數(shù)有關(guān)）面外=C-H倍頻

2000～1600

cm-1（w)

用于確定芳烴取代類型（見p.98表3－7）4.芳烴芳烴的特征吸收：（與烯烴類似）芳環(huán)C-H伸縮振動(dòng)υ=C－H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＝C－H頻率(cm-1)5單取代770～730，710～690

4鄰位二取代770～7351，3間位二取代810～750，725～6802對(duì)位二取代860～780用＝C－H確定芳烴取代類型

＝C－H僅與苯環(huán)上相連的氫原子個(gè)數(shù)有關(guān)，而與取代基的種類無關(guān)。例如：相鄰氫數(shù)取代情況5.醇和酚特征峰：

游離OH伸縮振動(dòng)υO(shè)-H3600cm-1尖峰締合OH伸縮振動(dòng)υO(shè)-H

3300cm-1又寬又強(qiáng)吸收峰

υC-O

1250-1000cm-1（譜圖中的最強(qiáng)吸收峰之一）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C4H9－O－C4H9

丁醚的紅外光譜圖1210-1000cm–1是醚鍵的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)

υC-O-C6.醚C4H9－O－C4H9丁醚的紅外光譜7.胺和銨鹽胺分為伯胺，仲胺和叔胺三類，紅外光譜有較大差別伯胺，NH2伸縮振動(dòng)有對(duì)稱和反對(duì)稱兩種，一般在3500-3300cm-1出現(xiàn)雙峰，剪式振動(dòng)在1600cm-1,面外彎曲振動(dòng)900-650cm-1

仲胺N-H伸縮振動(dòng)υN-H在3400cm-1

叔胺沒有N-H基團(tuán)在官能團(tuán)區(qū)無特征峰，υC-N也無強(qiáng)吸收7.胺和銨鹽胺和銨鹽CH3CH2CH2CH2NH2

丙胺的紅外光譜圖胺和銨鹽CH3CH2CH2CH2NH2CH3CH2CH2NH3＋Cl－丙胺鹽的紅外光譜圖CH3CH2CH2NH3＋Cl－丙胺鹽的紅外光譜圖8.羰基化合物因υC=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)：

υC=O位置其他輔助信息8.羰基化合物因υC=O非常特征，羰基化合物易與其他有機(jī)物化合物 υC=O

其它特征頻率

脂肪酮1730~1700(最強(qiáng))

脂肪醛1740~17202850、2740(m)左右費(fèi)米共振2個(gè)

羧酸

1720~1680υO(shè)H3200~2500(寬)(締合) δOH~930(寬)羧酸鹽 無 1650～1550,1440～1350,-CO2-的υas和υs

酯

1750~17301300~1000兩個(gè)峰

C-O-C的υas(最強(qiáng))和υs酸酐 1825~1815和1755～1745酰胺1690～1650 3500～3050υNH雙峰，δNH1649～1570 (叔酰胺無)酰鹵

1819～1790 化合物 υC=O 其它特征頻率丙酮丙酮丙醛丙醛丙酸酐丙酸酐癸酸癸酸丁酸乙酯丁酸乙酯丙酰胺丙酰胺紅外光譜圖解析的一般步驟根據(jù)質(zhì)譜或元素分析數(shù)據(jù)求出分子式，然后計(jì)算不飽和度

n1,n3和n4分別是分子中一價(jià)、三價(jià)和四價(jià)原子的數(shù)目2.確定所含的化學(xué)鍵或基團(tuán)根據(jù)頻率位移值考慮鄰接基團(tuán)及其連接方式對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖5.配合其它分析方法綜合解析紅外光譜圖解析的一般步驟根據(jù)質(zhì)譜或元素分析數(shù)據(jù)求出分子式，然通常將中紅外區(qū)分為五個(gè)區(qū)域來討論:4000-2500cm-1X-H伸縮振動(dòng)頻率區(qū)主要吸收基團(tuán)有羥基、胺基、烴基等

2500-2000cm-1

叁鍵和累積雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)

2000-1500cm-1雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)主要有羰基、碳碳雙鍵吸收、苯環(huán)的骨架振動(dòng)及C=N、N=O等基團(tuán)的吸收

1500-1300cm-1

主要提供彎曲振動(dòng)的信息

1300-400cm-1

該區(qū)域有單鍵的伸縮振動(dòng)頻率、分子的骨架振動(dòng)頻率及反映取代類型的苯環(huán)和烯烴面外碳?xì)鋸澢駝?dòng)頻率通常將中紅外區(qū)分為五個(gè)區(qū)域來討論:紅外光譜的應(yīng)用-已知化合物和官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)鑒定例如某人合成了一個(gè)二酮化合物，但沒有標(biāo)準(zhǔn)譜圖可供對(duì)照，那么只能根據(jù)譜圖來判斷這些官能團(tuán)是否存在。紅外光譜的應(yīng)用-已知化合物和官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)鑒定例如某人合成了一紅外及其聯(lián)用技術(shù)課件異構(gòu)體的鑒別例聚丁二烯有順式-1,4結(jié)構(gòu)，反式-1,4結(jié)構(gòu)和1,2結(jié)構(gòu)三種異構(gòu)體，如何進(jìn)行鑒別。異構(gòu)體的鑒別紅外及其聯(lián)用技術(shù)課件未知化合物結(jié)構(gòu)分析

例1：已知該化合物的元素組成為C7H8O。未知化合物結(jié)構(gòu)分析例1：已知該化合物的元素組成為C7H8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(dòng)=C-H，說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，說明化合物中有飽和C-H鍵1599cm-1，1503cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)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1248cm-1,1040cm-1是C-O-C鍵的伸縮振動(dòng)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(dòng)=C-H，說明化合物為單取代苯環(huán)化合物第二步：不飽和度f=1+7+1/2(0-8)=4第一步：3039c第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C7H8O得出該化合物結(jié)構(gòu)為：第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C7H8O得出該化合物結(jié)例2：已知化合物的元素組成為C8H7N例2：已知化合物的元素組成為C8H7N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(dòng)=C-H，說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)CN，不飽和度為21589cm-1，1481cm-1

，1458cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)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(dòng)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(dòng)=C-H，說明化合物為間位二取代苯環(huán)化合物第二步：不飽和度f=1+8+1/2(1-7)=6第一步：3062c第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C8H7N得出該化合物結(jié)構(gòu)為：第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C8H7N得出該化合物結(jié)例3.某液體化合物分子式C6H12，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測其結(jié)構(gòu)。例3.某液體化合物分子式C6H12，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測解：不飽和度=1+6+（0-12）/2=1，可能含有C=C或環(huán)3077cm-1處的吸收峰不飽和C-H伸縮振動(dòng)，說明可能是烯烴；2970cm-1，2883cm-1處的吸收峰為飽和C-H伸縮振動(dòng)1651cm-1處的吸收峰是C=C的伸縮振動(dòng)吸收峰1466cm-1處的吸收峰為甲基的不對(duì)稱面內(nèi)彎曲振動(dòng)和亞甲基的對(duì)稱面內(nèi)彎曲振動(dòng)；1377cm-1處的吸收峰為甲基的對(duì)稱面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰887cm-1處的吸收峰為烯烴R2C=CH2類型的面外彎曲振動(dòng)γ=C-H。推測結(jié)構(gòu)：解：不飽和度=1+6+（0-12）/2=1，可能含有C=C或紅外譜圖解析的注意事項(xiàng)解析時(shí)應(yīng)兼顧吸收峰的位置、強(qiáng)度和峰形，其中以峰的位置最為重要；注意相互印證；一個(gè)基團(tuán)的幾種振動(dòng)吸收峰的相互印證。相關(guān)基團(tuán)振動(dòng)吸收峰之間的相互印證，如醛、酸。紅外譜圖解析的注意事項(xiàng)解析時(shí)應(yīng)兼顧吸收峰的位置、強(qiáng)度和峰形，不要忽略一些帶有結(jié)構(gòu)特征信息的弱峰；注意區(qū)別和排除非樣品譜帶的干擾；解析只是對(duì)特征有用的譜帶而言，并非譜圖中每一個(gè)吸收峰都能得到歸屬；單憑紅外光譜解析很難完全確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)。不要忽略一些帶有結(jié)構(gòu)特征信息的弱峰；練習(xí)1某化合物分子式C7H8O，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測其結(jié)構(gòu)。

練習(xí)1某化合物分子式C7H8O，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測其解：不飽和度=1+7+（0-8）/2=4，可能含有苯環(huán)。3326cm-1為O-H伸縮振動(dòng)吸收峰;3030cm-1處的吸收峰為苯環(huán)上=C-H伸縮振動(dòng)；2875cm-1處的吸收峰為飽和的C-H伸縮振動(dòng)；1607cm-1，1497cm-1，1454cm-1處的吸收峰為芳環(huán)的骨架振動(dòng)，表明化合物中含有苯環(huán)；1039cm-1處的吸收峰為C-O伸縮振動(dòng)736cm-1，698cm-1處的吸收峰為苯環(huán)單取代的面外彎曲振動(dòng)γ=C-H。推測結(jié)構(gòu)：解：不飽和度=1+7+（0-8）/2=4，可能含有苯環(huán)。練習(xí)2某化合物分子式C9H10O，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測其結(jié)構(gòu)。

練習(xí)2解：不飽和度=1+9+（0-10）/2=5，可能含有苯環(huán)和含有C=O，C=C或環(huán)3062cm-1處的吸收峰為苯環(huán)上=C-H伸縮振動(dòng)，說明可能是芳香族化合物；1689cm-1處的吸收峰是C=O的伸縮振動(dòng)吸收峰，可能與苯環(huán)相連；1598cm-1，1583cm-1，1449cm-1處的吸收峰為芳環(huán)的骨架振動(dòng)，表明化合物中含有苯環(huán)；1378cm-1處的吸收峰為甲基的對(duì)稱面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰746cm-1，691cm-1處的吸收峰為苯環(huán)單取代的面外彎曲振動(dòng)γ=C-H。推測結(jié)構(gòu)：解：不飽和度=1+9+（0-10）/2=5，可能含有苯環(huán)和含練習(xí)3某化合物分子式C9H10，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測其結(jié)構(gòu)

練習(xí)3某化合物分子式C9H10，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測其解：不飽和度=1+9+（0-10）/2=5，可能含有苯環(huán)和含有C=O，C=C或環(huán)。3029cm-1處的多個(gè)吸收峰為不飽和C-H伸縮振動(dòng)；2979cm-1處的吸收峰為飽和C-H伸縮振動(dòng)1639cm-1處的吸收峰是C=C的伸縮振動(dòng)吸收峰1603cm-1，1495cm-1，1453cm-1處的吸收峰為芳環(huán)的骨架振動(dòng)，表明化合物中含有苯環(huán)；990cm-1，914cm-1處的吸收峰為烯烴RCH=CH2類型的面外彎曲振動(dòng)γ=C-H。741cm-1，699cm-1處的吸收峰為苯環(huán)單取代的面外彎曲振動(dòng)γ=C-H。推測結(jié)構(gòu)：解：不飽和度=1+9+（0-10）/2=5，可能含有苯環(huán)和含常用的紅外光譜聯(lián)用技術(shù)常用的紅外光譜聯(lián)用技術(shù)將色譜的高效分離能力與紅外光譜可對(duì)分子結(jié)構(gòu)提供較多信息的特點(diǎn)相結(jié)合的一種儀器，是對(duì)多組分混合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的有力手段。它的工作原理是：多組分混合物樣品經(jīng)過氣相色譜柱分離，得到各個(gè)單一組分，按保留時(shí)間順序逐一進(jìn)入紅外光譜測量區(qū)進(jìn)行檢測，經(jīng)快速掃描后，給出各單一組分的相應(yīng)紅外光譜圖。根據(jù)所得各紅外光譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照和譜圖解析的結(jié)果，可以對(duì)這些單一組分進(jìn)行定性分析。由于氣相色譜中進(jìn)樣量較少，而且相鄰兩組分流出的時(shí)間間隔較短，因此要求紅外光譜儀的靈敏度要高、響應(yīng)要快。氣相色譜-紅外光譜聯(lián)用將色譜的高效分離能力與紅外光譜可對(duì)分子結(jié)構(gòu)提供較多信息的特點(diǎn)熱重分析-紅外光譜聯(lián)用儀熱重分析法(TG)是在程序控制溫度下，測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。只要受檢物質(zhì)在受熱時(shí)發(fā)生質(zhì)量變化，就能用TG來研究其變化過程。由實(shí)驗(yàn)所得到的熱重曲線表明了物質(zhì)在受熱時(shí)其質(zhì)量隨溫度(或時(shí)間)變化情況。因此，TG被廣泛地用于化學(xué)及與化學(xué)有關(guān)的領(lǐng)域。對(duì)于物質(zhì)在受熱時(shí)所釋放出的揮發(fā)性物質(zhì)的定性和定量分析，除色譜法外，紅外光譜方法也被采用。其檢測方式可為間歇式，但更多的是連續(xù)式檢測。

對(duì)于紅外光譜法來說，只要在TG分析中被分析物所釋放的揮發(fā)組分有紅外吸收，而且能被載氣帶入紅外光譜儀的氣體池中，就能用紅外光譜法對(duì)氣樣進(jìn)行定性分析。

熱重分析-紅外光譜聯(lián)用儀熱重分析法(TG)是在程序控制溫度下

與傳統(tǒng)的熱重分析方法相比，熱重-紅外光譜聯(lián)機(jī)分析的最大優(yōu)點(diǎn)是，可以直接準(zhǔn)確地測定樣品在受熱過程中所發(fā)生的各種物理化學(xué)變化，以及在各個(gè)失重過程中的分解或降解產(chǎn)物的化學(xué)成分。與傳統(tǒng)的熱重分析方法相比，熱重-紅外光譜聯(lián)機(jī)分析的最裂解氣相色譜和紅外光譜聯(lián)用

裂解氣相色譜即微量高分子樣品在仔細(xì)選擇并很好控制的條件下，被快速加熱，使之迅速生成許多可揮發(fā)的裂解產(chǎn)物，即裂解碎片。將裂解碎片導(dǎo)入氣相色譜儀分離鑒定，最后根據(jù)裂解碎片的特征來判斷樣品的組成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。該技術(shù)的特點(diǎn)是可以判斷不溶、不熔物和交聯(lián)高聚物的組成結(jié)構(gòu)而無需對(duì)樣品進(jìn)行前處理，樣品量可以少到幾微克，分離效率高，可以獲得多種信息，毛細(xì)管色譜柱應(yīng)用于裂解氣相色譜后，大大提高了裂解氣相色譜的分離能力。裂解氣相色譜和紅外光譜聯(lián)用

裂解氣相色譜和紅外光譜的聯(lián)用，使裂解氣相色譜的鑒定變得更為簡便和準(zhǔn)確，所獲得的信息量大為增加，目前，這種聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)普遍，推動(dòng)了裂解氣相色譜在許多領(lǐng)域中的應(yīng)用，如石油化工、醫(yī)療生物、地球化學(xué)等，尤其是高分子材料的研究中的應(yīng)用更為廣泛，它可用于表征高聚物的組成、結(jié)構(gòu)、性能、降解機(jī)理和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。裂解氣相色譜和紅外光譜的聯(lián)用，使裂解氣相色譜的鑒

紅外吸收光譜

(InfraredAbsorptionspectroscopy,IR)是分子振動(dòng)和振轉(zhuǎn)光譜；特征性強(qiáng)、適用范圍廣；紅外吸收光譜的特點(diǎn)紅外吸收光譜

(InfraredAb

紅外區(qū)域的劃分0.76～1000μm0.76～2.5μm近紅外區(qū)：泛頻區(qū)

2.5～25μm中紅外區(qū)：絕大部分有機(jī)物的基團(tuán)振動(dòng)頻率在此區(qū)域。

25～1000μm遠(yuǎn)紅外區(qū)：轉(zhuǎn)動(dòng)和重原子振動(dòng)紅外光譜的表示方法紅外光譜圖文字紅外區(qū)域的劃分0.76～1000μm縱坐標(biāo)為：百分透過率（%）橫坐標(biāo)為：波數(shù)（cm-1）。也可用文字形式表示為：2955cm-1(s)為CH2的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)(υasCH2),2870cm-1(m)為CH2的對(duì)稱伸縮振動(dòng)(υsCH2)1458cm-1(m)為CH2的面內(nèi)彎曲振動(dòng)(δ面內(nèi)CH2),895cm-1(m)為CH2的面外彎曲振動(dòng)(面外CH2)縱坐標(biāo)為：也可用文字形式表示為：2955cm-1(s)為CH一、基本原理

紅外光譜產(chǎn)生的條件

E紅外光=ΔE分子振動(dòng)或υ紅外光=υ分子振動(dòng)紅外光與分子之間有偶合作用：分子振動(dòng)時(shí)其偶極矩(μ)必須發(fā)生變化，即Δμ≠0。一、基本原理紅外光譜產(chǎn)生的條件分子偶極矩(μ)

μ＝δr分子偶極矩(μ)μ＝δr二、紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.分子振動(dòng)形式分兩大類：伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)伸縮振動(dòng)：原子沿鍵軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過程中鍵長發(fā)生變化。又可分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)（s）和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)（

as

）兩種形式。彎曲振動(dòng)：原子垂直于化學(xué)鍵方向的運(yùn)動(dòng)。又可以分為面內(nèi)彎曲振動(dòng)（）和面外彎曲振動(dòng)（）兩種形式，它們還可以細(xì)分為搖擺、卷曲等振動(dòng)形式。二、紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系1.分子振動(dòng)形式+和-表示垂直于紙面方向的前后振動(dòng)。亞甲基的振動(dòng)形式+和-表示垂直于紙面方向的前后振動(dòng)。亞甲基的振動(dòng)形式理論上具有特定頻率的每一種振動(dòng)都能吸收相應(yīng)頻率的紅外光，在光譜圖對(duì)應(yīng)位置上出現(xiàn)一個(gè)吸收峰。實(shí)際上，因種種原因分子振動(dòng)的數(shù)目與譜圖中吸收峰的數(shù)目不盡相同。

分子振動(dòng)數(shù)目

線性分子：3n-5個(gè)（n為分子中的原子個(gè)數(shù)）非線性分子：3n-6個(gè)

分子振動(dòng)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(dòng)都能吸收相應(yīng)頻率的紅外光，在光吸收峰減少的原因分子的一些振動(dòng)沒有偶極矩變化，是紅外非活性的；不同振動(dòng)方式的頻率相同，發(fā)生簡并；一些振動(dòng)的頻率十分接近，儀器無法分辨；一些振動(dòng)的頻率超出了儀器可檢測的范圍。吸收峰減少的原因分子的一些振動(dòng)沒有偶極矩變化，是紅外非活性的紅外光譜中的振動(dòng)吸收峰基頻能級(jí)躍遷選律：振動(dòng)量子數(shù)(ΔV）變化為±1時(shí)，躍遷幾率最大。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)生的吸收頻率稱為基頻。紅外光譜中的振動(dòng)吸收峰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。組合頻：一種頻率紅外光，同時(shí)被兩個(gè)振動(dòng)所吸收即光的能量用于兩種振動(dòng)能級(jí)躍遷。組合頻和倍頻統(tǒng)稱為泛頻。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)偶合裂分，吸收頻率偏離基頻，一個(gè)峰移向高頻，一個(gè)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(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，還有一些其振動(dòng)偶合：2,4-二甲基戊烷的紅外光譜CH3的對(duì)稱彎曲振動(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)1385cm-1和1375cm-1兩個(gè)吸收峰。振動(dòng)偶合：2,4-二甲基戊烷的紅外光譜CH3的對(duì)稱彎曲振動(dòng)頻2.紅外光譜分區(qū)1）基團(tuán)結(jié)構(gòu)與振動(dòng)頻率關(guān)系

振動(dòng)方程

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。例如：

基團(tuán)化學(xué)鍵力常數(shù)(K/N·cm-1)振動(dòng)頻率(

/cm-1)CC 12～18 2262～2100C＝C 8～12 增大1600～1680C－C4～6 1000～1300K-化學(xué)鍵的力常數(shù)m-基團(tuán)的原子折合質(zhì)量2.紅外光譜分區(qū)振動(dòng)方程當(dāng)m固定時(shí),基振動(dòng)頻率與基團(tuán)原子折合質(zhì)量的關(guān)系基團(tuán) 折合質(zhì)量(m)振動(dòng)頻率(/cm-1)C－H 0.9 2800~3100C－C 6 約1000C－Cl 7.3 約625C－I 8.9 約500振動(dòng)頻率與基團(tuán)原子折合質(zhì)量的關(guān)系基團(tuán) 折合質(zhì)量(m)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）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，而組成區(qū)域名稱 頻率范圍 基團(tuán)及振動(dòng)形式

氫鍵區(qū)

4000～2500cm-1

O－H、C－H、N－H

等的伸縮振動(dòng)

叁鍵和

CC、CN、NN和累積雙鍵區(qū)

2500~2000cm-1

C＝C＝C、N＝C＝O

等的伸縮振動(dòng)

雙鍵區(qū)

2000~1500cm-1C=O、C=C、C=N、NO2、苯環(huán)等的伸縮振動(dòng)

單鍵區(qū)

1500~400cm-1C－C、C－O、C－N、

C－X等的伸縮振動(dòng)及含氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)。

區(qū)域名稱 頻率范圍 基團(tuán)及振動(dòng)形式基團(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）3）影響基團(tuán)頻率位移的因素

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)?；鶊F(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?；鶊F(tuán)確定后，m固定，但相鄰的原子或基團(tuán)可通過電子效應(yīng)、空間效應(yīng)等影響K，使其振動(dòng)頻率發(fā)生位移。3）影響基團(tuán)頻率位移的因素影響基團(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應(yīng)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(dòng)頻率。

吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使羰基雙鍵性增加，振動(dòng)頻率增大。

如C＝O電子效應(yīng)如C＝O（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(qiáng)減小，振動(dòng)頻率紅移(減?。?。也以C＝O為例：（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，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(dòng)頻率藍(lán)移（增大）。1663cm-11686cm-11693cm-1空間效應(yīng)1663cm-1（2）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?。?。（2）環(huán)的張力：環(huán)的大小影響環(huán)上有關(guān)基團(tuán)的頻率。

氫鍵

氫鍵的形成使原有的化學(xué)鍵O－H或N－H的鍵長增大，力常數(shù)K變小，振動(dòng)頻率紅移。

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。氫鍵氫鍵的形成使原有的化學(xué)鍵O－H或N－H的鍵長增例如：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。胺類化合物中的N-H也有類似情況。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、胺類等化合物中可以形成氫鍵。例如：醇、酚、羧酸、胺類等化合物中可以形成氫鍵。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，如羧酸以此方式例如：癸酸的紅外光譜圖游離羧酸的C=O約為1760cm-1，而締合狀態(tài)（如固、液體時(shí)），因氫鍵作用C=O移到1700cm-1附近。例如：癸酸的紅外光譜圖游離羧酸的C=O約為1760cm-1用實(shí)驗(yàn)可以證明氫鍵對(duì)振動(dòng)頻率的影響：氣相或非極性溶液中得到的是游離分子的紅外光譜（下圖），此時(shí)沒有氫鍵影響，如果以液態(tài)的純物質(zhì)或濃溶液測定，得到的是發(fā)生氫鍵締合的分子的紅外光譜（上圖）用實(shí)驗(yàn)可以證明氫鍵對(duì)振動(dòng)頻率的影響：氣相或非極性溶液中得到的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?。簶O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?；衔锝Y(jié)構(gòu)的對(duì)稱性：對(duì)稱性越強(qiáng)，偶極矩變化越小，吸收譜帶越弱。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),偶極矩例：

R－CH＝CH2=40

（對(duì)稱性最差）順式R－CH＝CH－R′

=10

（對(duì)稱性次之）反式

R－CH＝CH－R′=2

（對(duì)稱性最強(qiáng)）（為摩爾吸收系數(shù)）例：R－CH＝CH2=各類化合物的紅外光譜1.烷烴類化合物的特征基團(tuán)頻率基團(tuán)振動(dòng)形式吸收峰位置強(qiáng)度備注

asCH3sCH3as

CH3s

CH32962±102872±101450±101380~1370SSmS異丙基和叔丁基在1380cm-1附近裂分為雙峰asCH2sCH2

CH22926±52853±101465±20SSm

sCH

CH2890±10~1340ww

CH2~720wn4，n越大，峰吸收強(qiáng)度越大。各類化合物的紅外光譜1.烷烴類化合物的特征基團(tuán)頻率基團(tuán)振動(dòng)正癸烷的紅外光譜圖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1375cm-1和1385cm-1左右出現(xiàn)強(qiáng)度相近的兩個(gè)峰。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2.烯烴類化合物的特征基團(tuán)頻率C=C雙鍵的伸縮振動(dòng)υC=C

位于雙鍵區(qū)1680～1600cm-1區(qū)域不飽和C-H的伸縮振動(dòng)υ=C－H即烯碳原子上的C-H伸縮振動(dòng)位于3100～3000cm-1區(qū)域不飽和C-H的面外彎曲振動(dòng)面外=C-H位于1000～950cm-1區(qū)域-強(qiáng)度大，特征性強(qiáng)，吸收峰的位置與烯烴的取代類型有關(guān)2.烯烴類化合物的特征基團(tuán)頻率C=C雙鍵的伸縮振動(dòng)υC=CH3(CH2)5CH=CH21-辛烯的紅外光譜圖CH3(CH2)5CH=CH21-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H－C≡C(CH2)5CH31-辛炔的紅外光譜圖H－C≡C(CH2)5CH3芳烴的特征吸收：（與烯烴類似）芳環(huán)C-H伸縮振動(dòng)υ=C－H

在3000～3100

cm-1區(qū)域芳環(huán)的骨架振動(dòng)υC=C

在1650～1450cm-1出現(xiàn)2-4個(gè)吸收峰芳環(huán)C-H面外彎曲振動(dòng)面外=C-H

在900～650cm-1有強(qiáng)吸收，用于確定芳烴取代類型（與芳環(huán)取代基性質(zhì)無關(guān)，而與芳環(huán)上相連氫的個(gè)數(shù)有關(guān)）面外=C-H倍頻

2000～1600

cm-1（w)

用于確定芳烴取代類型（見p.98表3－7）4.芳烴芳烴的特征吸收：（與烯烴類似）芳環(huán)C-H伸縮振動(dòng)υ=C－H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＝C－H頻率(cm-1)5單取代770～730，710～690

4鄰位二取代770～7351，3間位二取代810～750，725～6802對(duì)位二取代860～780用＝C－H確定芳烴取代類型

＝C－H僅與苯環(huán)上相連的氫原子個(gè)數(shù)有關(guān)，而與取代基的種類無關(guān)。例如：相鄰氫數(shù)取代情況5.醇和酚特征峰：

游離OH伸縮振動(dòng)υO(shè)-H3600cm-1尖峰締合OH伸縮振動(dòng)υO(shè)-H

3300cm-1又寬又強(qiáng)吸收峰

υC-O

1250-1000cm-1（譜圖中的最強(qiáng)吸收峰之一）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C4H9－O－C4H9

丁醚的紅外光譜圖1210-1000cm–1是醚鍵的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)

υC-O-C6.醚C4H9－O－C4H9丁醚的紅外光譜7.胺和銨鹽胺分為伯胺，仲胺和叔胺三類，紅外光譜有較大差別伯胺，NH2伸縮振動(dòng)有對(duì)稱和反對(duì)稱兩種，一般在3500-3300cm-1出現(xiàn)雙峰，剪式振動(dòng)在1600cm-1,面外彎曲振動(dòng)900-650cm-1

仲胺N-H伸縮振動(dòng)υN-H在3400cm-1

叔胺沒有N-H基團(tuán)在官能團(tuán)區(qū)無特征峰，υC-N也無強(qiáng)吸收7.胺和銨鹽胺和銨鹽CH3CH2CH2CH2NH2

丙胺的紅外光譜圖胺和銨鹽CH3CH2CH2CH2NH2CH3CH2CH2NH3＋Cl－丙胺鹽的紅外光譜圖CH3CH2CH2NH3＋Cl－丙胺鹽的紅外光譜圖8.羰基化合物因υC=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)：

υC=O位置其他輔助信息8.羰基化合物因υC=O非常特征，羰基化合物易與其他有機(jī)物化合物 υC=O

其它特征頻率

脂肪酮1730~1700(最強(qiáng))

脂肪醛1740~17202850、2740(m)左右費(fèi)米共振2個(gè)

羧酸

1720~1680υO(shè)H3200~2500(寬)(締合) δOH~930(寬)羧酸鹽 無 1650～1550,1440～1350,-CO2-的υas和υs

酯

1750~17301300~1000兩個(gè)峰

C-O-C的υas(最強(qiáng))和υs酸酐 1825~1815和1755～1745酰胺1690～1650 3500～3050υNH雙峰，δNH1649～1570 (叔酰胺無)酰鹵

1819～1790 化合物 υC=O 其它特征頻率丙酮丙酮丙醛丙醛丙酸酐丙酸酐癸酸癸酸丁酸乙酯丁酸乙酯丙酰胺丙酰胺紅外光譜圖解析的一般步驟根據(jù)質(zhì)譜或元素分析數(shù)據(jù)求出分子式，然后計(jì)算不飽和度

n1,n3和n4分別是分子中一價(jià)、三價(jià)和四價(jià)原子的數(shù)目2.確定所含的化學(xué)鍵或基團(tuán)根據(jù)頻率位移值考慮鄰接基團(tuán)及其連接方式對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖5.配合其它分析方法綜合解析紅外光譜圖解析的一般步驟根據(jù)質(zhì)譜或元素分析數(shù)據(jù)求出分子式，然通常將中紅外區(qū)分為五個(gè)區(qū)域來討論:4000-2500cm-1X-H伸縮振動(dòng)頻率區(qū)主要吸收基團(tuán)有羥基、胺基、烴基等

2500-2000cm-1

叁鍵和累積雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)

2000-1500cm-1雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)主要有羰基、碳碳雙鍵吸收、苯環(huán)的骨架振動(dòng)及C=N、N=O等基團(tuán)的吸收

1500-1300cm-1

主要提供彎曲振動(dòng)的信息

1300-400cm-1

該區(qū)域有單鍵的伸縮振動(dòng)頻率、分子的骨架振動(dòng)頻率及反映取代類型的苯環(huán)和烯烴面外碳?xì)鋸澢駝?dòng)頻率通常將中紅外區(qū)分為五個(gè)區(qū)域來討論:紅外光譜的應(yīng)用-已知化合物和官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)鑒定例如某人合成了一個(gè)二酮化合物，但沒有標(biāo)準(zhǔn)譜圖可供對(duì)照，那么只能根據(jù)譜圖來判斷這些官能團(tuán)是否存在。紅外光譜的應(yīng)用-已知化合物和官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)鑒定例如某人合成了一紅外及其聯(lián)用技術(shù)課件異構(gòu)體的鑒別例聚丁二烯有順式-1,4結(jié)構(gòu)，反式-1,4結(jié)構(gòu)和1,2結(jié)構(gòu)三種異構(gòu)體，如何進(jìn)行鑒別。異構(gòu)體的鑒別紅外及其聯(lián)用技術(shù)課件未知化合物結(jié)構(gòu)分析

例1：已知該化合物的元素組成為C7H8O。未知化合物結(jié)構(gòu)分析例1：已知該化合物的元素組成為C7H8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(dòng)=C-H，說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，說明化合物中有飽和C-H鍵1599cm-1，1503cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)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1248cm-1,1040cm-1是C-O-C鍵的伸縮振動(dòng)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(dòng)=C-H，說明化合物為單取代苯環(huán)化合物第二步：不飽和度f=1+7+1/2(0-8)=4第一步：3039c第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C7H8O得出該化合物結(jié)構(gòu)為：第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C7H8O得出該化合物結(jié)例2：已知化合物的元素組成為C8H7N例2：已知化合物的元素組成為C8H7N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(dòng)=C-H，說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)CN，不飽和度為21589cm-1，1481cm-1

，1458cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)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(dòng)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(dòng)=C-H，說明化合物為間位二取代苯環(huán)化合物第二步：不飽和度f=1+8+1/2(1-7)=6第一步：3062c第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C8H7N得出該化合物結(jié)構(gòu)為：第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C8H7N得出該化合物結(jié)例3.某液體化合物分子式C6H12，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測其結(jié)構(gòu)。例3.某液體化合物分子式C6H12，試根據(jù)其紅外光譜圖，推測解：不飽和度=1+6+（0-12）/2=1，可能含有C=C或環(huán)3077cm-1處的吸收峰不飽和C-H伸縮振動(dòng)，說明可能是烯烴；2970cm-1，2883cm-1處的吸收峰為飽和C-H伸縮振動(dòng)1651cm-1處的吸收峰是C=C的伸縮振動(dòng)吸收峰1466cm-1處的吸收峰為甲基的不對(duì)稱面內(nèi)彎曲振動(dòng)和亞甲基的對(duì)