115-演示文稿-振动光谱(2)
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峰 炔 2200 ~ 2100 cm1 烯 1680 ~ 1640 cm1 芳环 1600,1580,1500,1450 cm1
烯 或芳香化合物则 应 解析指纹 区 1500 ~ 650 cm1 频区以确定取代基个 数和位置
(4) 碳骨架类型确定后 , 再依据其他官能 团,
如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定 化合物的官能团 (5) 解析时应注意把描述各官能团的相关峰 联 系起来，以准确判定官能团 的存在
2) 3000 cm1 以上， 以及 1600 ， 1500 cm1 表明含有苯环（ -C6 770 ， 700 cm1 表明苯环取代为单取代
3) 分子式为 C7H8O ，除去苯环 (-C6H5) ，取代基为 CH3O ， 苯甲醚 (?) 苯甲醇 (?)
3300 cm1() ， 1250 ， 1040 cm1() 芳香脂肪醚 C-O 的吸收 表明此化合物为 苯甲醚
15.3 红外光谱的解析
红 外光谱 的解析方法分类 红 外光谱 的特征峰 红 外谱 图 解析步骤 常见 聚合物的红 外光谱 图
一、红 外光谱 的解析方法分类
1 、 直接查对标准谱图方法 最直接、最可靠的方法是直接查 对 标 准谱 图 。
（ l ） Hummel 和 Scholl 等著的“ Infrared Analysis of Polymers ， Resins and Additives ， An Atlas” 一书已出版 三册。第一册为 聚合物的结 构与红 外光谱 图 ，第二册为 塑 料、橡胶、纤 维 及树 脂的红 外光谱 图 和鉴 定方法，第三册 为 助剂 的红 外光谱 图 和鉴 定方法。
（ 1 ） RC CH （ 2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （ 2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性 （cm2-1 ） RC N （ 2100 2260 cm-1 ） 非共轭 2240 2260
cm4.-1X—Y ， X—H
共轭 2220 2230
变形振动区 （ < 1500 cm- 1
苯衍生物
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H 面内变形振动的泛频吸收 （强度弱），可用来判断取代基位置。
2000
1600
（ 3 ） C=O （ 1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键 的特征峰，强度大，峰尖锐 。
3 、叁键 (C C) 伸缩振动区 (2500 2000 cm-1 )
C=O
CH3
5) NMR
O C CH3
O
C CH2CH3
五、常见 聚合物的红 外光谱 图
1.PE
2980-2870
(A) ：低压 PE
(B) 高压 PE
2 、 PP
(A) 等规 PP
(B) 间规
3、 PS
4 、聚乙酸乙烯酯
2980-2870
5 、 PVC
1100
2820
1430
1250 ， 134 0
760 芳环上 5 个相邻 H 面外弯曲
1500-1400 CH2 弯曲
3200-3000
芳香族、烯 类 CHstr
3000-2800
脂肪族 CHStr
单取代芳环
2000-1668
990 、 910 烯端基 C-H-
965
反式不饱和 C-C 面外弯曲
芳族 C=CStr
环弯曲
结论：
• 含单取代苯环 • 同时有反式双键和末端双键 • 对照标准谱图
有机化合物分子中常见 基团 吸收峰
1 ． X—H 伸缩振动区（ 4000 2500 cm-1 ）
（ 1 ）— O—H 3650 3200 cm-1
确定醇，酚，酸
在非极性溶剂 中，浓 度较 小（稀溶液） 时 ，峰形尖锐 ，强吸收；当浓 度较 大时 ，发 生缔 合作用，峰形较 宽注。意 区 分
-NH 伸缩振动： 3400 3100 cm-1
P177
---
基 团 率 表
2 、否定法
如果已知某波数区的谱 带 对 于某 个基团 是特征的，当这 个波数区没有 出现 该 谱 带 时 ，则 可判断样 品中不 存在这 个分子基团 。
CHstr
CH3
CH3 和 CH2 弯 曲
(CH2)nn>4
3700-3100 ： O-H,N-H, 3100-3000:C-H
（ 4 ） Sadtler 的《单体和聚合物的红外光谱图》目前已 收集了 1 万多张聚合物和单体的红外谱图。
基团特征频率图和基团特征频率表 :
特征基团频率图给出了各类化合物所含主 要官能团 振动 频 率，并给 出吸收强度： 强、中等、弱或可变 （图 15-6 ） P177 。
特征基团频率表则可分为两种，一种是基 团 - 频率表（见附录表 1 ）和频率 - 基团 表（见附录表 2 ） P247
例 1 ）不： 1 2 ） 3000 ， O-H ；酸 3) 1700, C=O 4) 1230 ， C-O
930 ， O-HC, H3CH2COOH
例 1) 不： 1 2 ） 3350 ， 3180 ， -NH2
1680,1580, 伯酰胺
O CH3 C NH2
例:
1 ）不： 5
2 ）苯；
3 ） 1685 ，共轭 4) C6H5-C=O-
3000-2800: 甲基、亚 甲基（肯定法）
2400-2000 ：氰基、异 氰酸酯
1870-1550:C=O,C=C
1670-1600 等 ,
1600-1450: 苯环骨架 ，四条谱带
1490-1350 ：甲基亚甲 基（肯定法）
1310-1020 ：醚键
900-670 ：芳香族取代 类型
1000-780 ：很特征， 乙烯、亚乙烯不饱和 双键、反式双键
苯乙烯 - 丁二烯共聚物
4 、肯定法与否定法相结合
肯定一些官能团、同时排除一些结构 存在
综合信息分析
1375
3000-2800
1450 1730
1200-1150
3100-3000 和 2000-1660 没峰，没有苯环的 =C-H 振动
结论：
肯定法：存在甲基、亚甲基、酯基官能 团 ，应 是芳香族聚酯 或脂肪族聚酯 。
以 3000 cm1 为界 : 高于 3000 cm1 为不饱和碳 C-H 伸缩振 动吸收 , 可能为烯 , 炔 , 芳香化合物。 低于 3000 cm1 一般为饱和 C-H 伸缩振 动 吸收。
(3) 若在稍高于 3000 cm1 有吸收 , 则应在 2250 ~ 1450 cm1 频区 分析不饱 和碳碳键 的伸缩 振动 吸收特征
（ 3 ） Colthup ， Daly 和 Wiberley 编著 的“ Intreduction to Infrared and Raman Spectroscopy” ， 对 分子的基团 频 率作了详 细 的介绍 。值 得一提的是，书 中 收录的 624 种常见有机化合物光谱图中，对主要谱带的归 属作了标 识 ，使用十分方便。
（ 2 ）饱和碳原子上的— C—H
—CH3 动
2960 cm-1 反对称伸缩振
—CH2—
2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动
3000 cm-1 以下
2850 cm-1 对称伸缩振动
—C—H
2890 cm-1 弱吸收
（ 3 ）不饱和碳原子上的 =C—H （ C—H ）
（ 2 ） Afremow 和 IsaKson 等编的“ Infrared Spectroscopy Its Use In the Coating Industry” 谱图接聚合 物类别划分。该 书 介绍 了“否定法”及“肯定法”剖析光谱 的 技巧，在作为 光谱 图 解析的几十种常见 聚合物的图 例中， 对 主要谱 带 的归 属作了标 识 。
） 指纹区 (1350 650 cm-1 ) , 较复杂。
C-H ， N-H 的变形振动；
C-O ， C-X 的伸缩振动；
C-C 骨架振动等。精细结构的区分。
三、红 外谱 图 解析步骤
各官能团 的特征吸收是 解析谱 图 的基础 。 1 ）首先依据谱图推出化合物 碳架类型 2 ）分析 3300 ~ 2800 cm1 区域 C-H 伸缩振动吸收
分子的不饱 和度
定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一 价元素的“对 ”数。如：乙烯 变 成饱 和烷 烃 需要两个氢 原 子，不饱和度为 1 。
计算： 若分子中仅含一，二，三，四价元素（ H ， O ， N ， C ），则可按下式进行不饱和度的计算：
= （ 2 + 2n4 + n3 – n1 ） / 2
n4 ， n3 ， n1 分别为分子中四价，三价，一价元 素数目。
作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三 键 ，环 ，芳环 的数目，验 证 谱 图 解析的正确性。
例： C9H8O2 =（ 2 +29 – 8 ） / 2 = 6
例 C7H8O 1) 不饱和度： (2 728)2=4 可能含有苯环
960
800-600
6 、 PE T 聚对苯二甲酸二乙醇 酯
未反应
对称
7 、 PA 聚酰胺
690
C-N-H
8 、 PE G 聚乙二醇、聚丙二醇
1150-1080 CH3 弯曲
9 、不饱和聚酯
730-720 （肯定法）
(CH2)nn>4
结论：
仅有碳氢基团吸收 应该是长链饱和碳氢 比对标准谱图
聚乙烯或长链正构烷烃
3 、肯定法：
从主要的、特征的谱带开始，弱的谱带 不易解释
一个区域很多基团都有吸收难以判断， 要考虑基团的各个特征频率组合判断
有时要借助核磁和紫外等其它技术
1640 烯类 C=CStr
否定法：不存在胺、芳香烃、氰、醇、 酰 胺、环 、亚 胺，排除芳香族聚酯 。
查对标准谱图 聚丙酸丁酯
（有经 验 的光谱 学家根据谱 带 相对 强度 和位置、根据记 忆 直接得结 论 。）
二、红 外光谱 的特征峰
与一定结 构单 元相联 系的、在一定范围 内出现
的化学键 振动 频 率——基团 特征频 率（特征峰）；
苯环上的 C—H 3030 cm-1 =C—H 3100 3010 cm-1
3000 cm-1 以上
C—H 3300 cm-1
2 ．双键伸缩振动区 (1500 2000 cm-1 )
（ 1 ） RC=CR’ 1620 1680 cm-1
强度弱， R=R’ （对称）时，无红外活性。
（ 2 ）单核芳烃 的 C=C 键伸缩振动（ 1450 1600 cm-1 ） 苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H 面内变形振 动 的泛频 吸收 （强度弱）和 C=C 键的伸缩振 动 可用来判断取 代基位置。
例： — CH3 特征峰：2800 3000 cm-1 ； —C=O 特征峰：1600 1850 cm-1 ；
基团 所处 化学环 境不同，特征峰出现 位置变 化：
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
烯 或芳香化合物则 应 解析指纹 区 1500 ~ 650 cm1 频区以确定取代基个 数和位置
(4) 碳骨架类型确定后 , 再依据其他官能 团,
如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定 化合物的官能团 (5) 解析时应注意把描述各官能团的相关峰 联 系起来，以准确判定官能团 的存在
2) 3000 cm1 以上， 以及 1600 ， 1500 cm1 表明含有苯环（ -C6 770 ， 700 cm1 表明苯环取代为单取代
3) 分子式为 C7H8O ，除去苯环 (-C6H5) ，取代基为 CH3O ， 苯甲醚 (?) 苯甲醇 (?)
3300 cm1() ， 1250 ， 1040 cm1() 芳香脂肪醚 C-O 的吸收 表明此化合物为 苯甲醚
15.3 红外光谱的解析
红 外光谱 的解析方法分类 红 外光谱 的特征峰 红 外谱 图 解析步骤 常见 聚合物的红 外光谱 图
一、红 外光谱 的解析方法分类
1 、 直接查对标准谱图方法 最直接、最可靠的方法是直接查 对 标 准谱 图 。
（ l ） Hummel 和 Scholl 等著的“ Infrared Analysis of Polymers ， Resins and Additives ， An Atlas” 一书已出版 三册。第一册为 聚合物的结 构与红 外光谱 图 ，第二册为 塑 料、橡胶、纤 维 及树 脂的红 外光谱 图 和鉴 定方法，第三册 为 助剂 的红 外光谱 图 和鉴 定方法。
（ 1 ） RC CH （ 2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （ 2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性 （cm2-1 ） RC N （ 2100 2260 cm-1 ） 非共轭 2240 2260
cm4.-1X—Y ， X—H
共轭 2220 2230
变形振动区 （ < 1500 cm- 1
苯衍生物
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H 面内变形振动的泛频吸收 （强度弱），可用来判断取代基位置。
2000
1600
（ 3 ） C=O （ 1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键 的特征峰，强度大，峰尖锐 。
3 、叁键 (C C) 伸缩振动区 (2500 2000 cm-1 )
C=O
CH3
5) NMR
O C CH3
O
C CH2CH3
五、常见 聚合物的红 外光谱 图
1.PE
2980-2870
(A) ：低压 PE
(B) 高压 PE
2 、 PP
(A) 等规 PP
(B) 间规
3、 PS
4 、聚乙酸乙烯酯
2980-2870
5 、 PVC
1100
2820
1430
1250 ， 134 0
760 芳环上 5 个相邻 H 面外弯曲
1500-1400 CH2 弯曲
3200-3000
芳香族、烯 类 CHstr
3000-2800
脂肪族 CHStr
单取代芳环
2000-1668
990 、 910 烯端基 C-H-
965
反式不饱和 C-C 面外弯曲
芳族 C=CStr
环弯曲
结论：
• 含单取代苯环 • 同时有反式双键和末端双键 • 对照标准谱图
有机化合物分子中常见 基团 吸收峰
1 ． X—H 伸缩振动区（ 4000 2500 cm-1 ）
（ 1 ）— O—H 3650 3200 cm-1
确定醇，酚，酸
在非极性溶剂 中，浓 度较 小（稀溶液） 时 ，峰形尖锐 ，强吸收；当浓 度较 大时 ，发 生缔 合作用，峰形较 宽注。意 区 分
-NH 伸缩振动： 3400 3100 cm-1
P177
---
基 团 率 表
2 、否定法
如果已知某波数区的谱 带 对 于某 个基团 是特征的，当这 个波数区没有 出现 该 谱 带 时 ，则 可判断样 品中不 存在这 个分子基团 。
CHstr
CH3
CH3 和 CH2 弯 曲
(CH2)nn>4
3700-3100 ： O-H,N-H, 3100-3000:C-H
（ 4 ） Sadtler 的《单体和聚合物的红外光谱图》目前已 收集了 1 万多张聚合物和单体的红外谱图。
基团特征频率图和基团特征频率表 :
特征基团频率图给出了各类化合物所含主 要官能团 振动 频 率，并给 出吸收强度： 强、中等、弱或可变 （图 15-6 ） P177 。
特征基团频率表则可分为两种，一种是基 团 - 频率表（见附录表 1 ）和频率 - 基团 表（见附录表 2 ） P247
例 1 ）不： 1 2 ） 3000 ， O-H ；酸 3) 1700, C=O 4) 1230 ， C-O
930 ， O-HC, H3CH2COOH
例 1) 不： 1 2 ） 3350 ， 3180 ， -NH2
1680,1580, 伯酰胺
O CH3 C NH2
例:
1 ）不： 5
2 ）苯；
3 ） 1685 ，共轭 4) C6H5-C=O-
3000-2800: 甲基、亚 甲基（肯定法）
2400-2000 ：氰基、异 氰酸酯
1870-1550:C=O,C=C
1670-1600 等 ,
1600-1450: 苯环骨架 ，四条谱带
1490-1350 ：甲基亚甲 基（肯定法）
1310-1020 ：醚键
900-670 ：芳香族取代 类型
1000-780 ：很特征， 乙烯、亚乙烯不饱和 双键、反式双键
苯乙烯 - 丁二烯共聚物
4 、肯定法与否定法相结合
肯定一些官能团、同时排除一些结构 存在
综合信息分析
1375
3000-2800
1450 1730
1200-1150
3100-3000 和 2000-1660 没峰，没有苯环的 =C-H 振动
结论：
肯定法：存在甲基、亚甲基、酯基官能 团 ，应 是芳香族聚酯 或脂肪族聚酯 。
以 3000 cm1 为界 : 高于 3000 cm1 为不饱和碳 C-H 伸缩振 动吸收 , 可能为烯 , 炔 , 芳香化合物。 低于 3000 cm1 一般为饱和 C-H 伸缩振 动 吸收。
(3) 若在稍高于 3000 cm1 有吸收 , 则应在 2250 ~ 1450 cm1 频区 分析不饱 和碳碳键 的伸缩 振动 吸收特征
（ 3 ） Colthup ， Daly 和 Wiberley 编著 的“ Intreduction to Infrared and Raman Spectroscopy” ， 对 分子的基团 频 率作了详 细 的介绍 。值 得一提的是，书 中 收录的 624 种常见有机化合物光谱图中，对主要谱带的归 属作了标 识 ，使用十分方便。
（ 2 ）饱和碳原子上的— C—H
—CH3 动
2960 cm-1 反对称伸缩振
—CH2—
2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动
3000 cm-1 以下
2850 cm-1 对称伸缩振动
—C—H
2890 cm-1 弱吸收
（ 3 ）不饱和碳原子上的 =C—H （ C—H ）
（ 2 ） Afremow 和 IsaKson 等编的“ Infrared Spectroscopy Its Use In the Coating Industry” 谱图接聚合 物类别划分。该 书 介绍 了“否定法”及“肯定法”剖析光谱 的 技巧，在作为 光谱 图 解析的几十种常见 聚合物的图 例中， 对 主要谱 带 的归 属作了标 识 。
） 指纹区 (1350 650 cm-1 ) , 较复杂。
C-H ， N-H 的变形振动；
C-O ， C-X 的伸缩振动；
C-C 骨架振动等。精细结构的区分。
三、红 外谱 图 解析步骤
各官能团 的特征吸收是 解析谱 图 的基础 。 1 ）首先依据谱图推出化合物 碳架类型 2 ）分析 3300 ~ 2800 cm1 区域 C-H 伸缩振动吸收
分子的不饱 和度
定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一 价元素的“对 ”数。如：乙烯 变 成饱 和烷 烃 需要两个氢 原 子，不饱和度为 1 。
计算： 若分子中仅含一，二，三，四价元素（ H ， O ， N ， C ），则可按下式进行不饱和度的计算：
= （ 2 + 2n4 + n3 – n1 ） / 2
n4 ， n3 ， n1 分别为分子中四价，三价，一价元 素数目。
作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三 键 ，环 ，芳环 的数目，验 证 谱 图 解析的正确性。
例： C9H8O2 =（ 2 +29 – 8 ） / 2 = 6
例 C7H8O 1) 不饱和度： (2 728)2=4 可能含有苯环
960
800-600
6 、 PE T 聚对苯二甲酸二乙醇 酯
未反应
对称
7 、 PA 聚酰胺
690
C-N-H
8 、 PE G 聚乙二醇、聚丙二醇
1150-1080 CH3 弯曲
9 、不饱和聚酯
730-720 （肯定法）
(CH2)nn>4
结论：
仅有碳氢基团吸收 应该是长链饱和碳氢 比对标准谱图
聚乙烯或长链正构烷烃
3 、肯定法：
从主要的、特征的谱带开始，弱的谱带 不易解释
一个区域很多基团都有吸收难以判断， 要考虑基团的各个特征频率组合判断
有时要借助核磁和紫外等其它技术
1640 烯类 C=CStr
否定法：不存在胺、芳香烃、氰、醇、 酰 胺、环 、亚 胺，排除芳香族聚酯 。
查对标准谱图 聚丙酸丁酯
（有经 验 的光谱 学家根据谱 带 相对 强度 和位置、根据记 忆 直接得结 论 。）
二、红 外光谱 的特征峰
与一定结 构单 元相联 系的、在一定范围 内出现
的化学键 振动 频 率——基团 特征频 率（特征峰）；
苯环上的 C—H 3030 cm-1 =C—H 3100 3010 cm-1
3000 cm-1 以上
C—H 3300 cm-1
2 ．双键伸缩振动区 (1500 2000 cm-1 )
（ 1 ） RC=CR’ 1620 1680 cm-1
强度弱， R=R’ （对称）时，无红外活性。
（ 2 ）单核芳烃 的 C=C 键伸缩振动（ 1450 1600 cm-1 ） 苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H 面内变形振 动 的泛频 吸收 （强度弱）和 C=C 键的伸缩振 动 可用来判断取 代基位置。
例： — CH3 特征峰：2800 3000 cm-1 ； —C=O 特征峰：1600 1850 cm-1 ；
基团 所处 化学环 境不同，特征峰出现 位置变 化：
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺