8-有机光谱IR(有机C)
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第八章 有机化合物的波谱分析
有机化合物的结构测定
化学方法： 费时、费力、需要的样品量大，有时甚至难以完成。 化学方法： 费时、费力、需要的样品量大，有时甚至难以完成。
例
HO
OH
O
左图所示吗啡碱结 构的测定， 从1805年至1952年才完 成， 年 年
NCH3
历时147年。 年
现代波谱分析法：省时、省力、快速、准确，样品消耗量少。 现代波谱分析法：省时、省力、快速、准确，样品消耗量少。 耗量少
质谱不是吸收光谱，是化合物分子经高能粒子 通常为 通常为e)轰 质谱不是吸收光谱，是化合物分子经高能粒子(通常为 轰 不是吸收光谱 击形成正电荷离子，在电场及磁场作用下按质荷比大小排列而 击形成正电荷离子， 成的谱图。仅与分子及碎片的结构、离子的稳定性有关。 成的谱图。仅与分子及碎片的结构、离子的稳定性有关。 分子离子峰M 分子离子峰 +
I T % = × 100 % I0
I：表示透过光的强度； ：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。 表示入射光的强度。
横坐标：波数 表示吸收峰的位置。 横坐标：波数( v )4000～400 cm-1；表示吸收峰的位置。 ～ 纵坐标：透过率（ ），表示吸收强度 纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸 ），表示吸收强度。 ↓ 收的越好， 曲线低谷表示是一个好的吸收带。 表示是一个好的吸收带 收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
电子自旋
无线电波 1x109-5x109 NMR 核自旋 取向能级 有机分子中 C、H 原子的 种类、数目 及相互关系
§8-2 红外光谱 一、红外光谱的表示方法
的红外光照射下， 在波数为 4000-400cm-1的红外光照射下，样品分子吸收红 外光会发生振动能级跃迁， 外光会发生振动能级跃迁，所测得的吸收光谱称为红外吸收光 谱图以波数 波数为横 谱 (Infrared spectrum)， 简称红外光谱 (IR) 。谱图以波数为横 ， 简称红外光谱 坐标， 透光度为纵坐标来表示 为纵坐标来表示： 坐标，以透光度为纵坐标来表示：
2、1500-400cm-1 指纹区 、
主要是各种单键（ 及各种弯 主要是各种单键（C-N,C-O,C-C)的伸缩振动及各种弯 单键 的伸缩振动及各种 曲振动的吸收峰。 曲振动的吸收峰。 的吸收峰 吸收峰很多， 吸收峰很多，不同化合物差异很大 用于区分或确定具体化合物
3、相关峰
习惯上把同一官能团的不同振动方式而产生的红外吸收峰 称为相关峰。 称为相关峰。如甲 基(-CH3) 2960cm-1(νas)，2870cm-1(νs)， ν ， ν ， 1470cm-1 、1380cm-1 ( δC-H剪式及面内摇摆 。 剪式及面内摇摆)。 剪式及面内摇摆
二、红外光谱 的基本原理 1.分子的振动方式 1.分子的振动方式
(1)伸缩振动： 伸缩振动： 伸缩振动
沿轴 振 动 ， 只改 变 键 长 ， 不改 变 键 角
以亚甲基为例： 以亚甲基为例：
C
对称伸缩振动(νs) -1 (2853 cm )
C
不对称伸缩振动 (vas) -1 (2926 cm )
(2)弯曲振动： )弯曲振动：
C C
C O
sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
C=N －NO2 －C≡C－ C≡C－ －C≡N
弯 曲 振 动
C－H面内 弯曲振动 ＝C－H面 外弯曲振 动
1470~1430， 1470~1430，1380~1360 （CH3） Ar－H面外 Ar－ 1485~1445 （CH2） 弯曲振动 995~985，915~905（单取代烯） 995~985，915~905（单取代烯） 980~960（反式二取代烯） 980~960（反式二取代烯） 690（顺式二取代烯） 690（顺式二取代烯） 895~885 （同碳二取代烯） ≡C－ ≡C－H面外 840~790（三取代烯） 840~790（三取代烯） 弯曲振动
化学键类型
频率/cm 频率/cm－1 (化合物类型) 化合物类型) 1680~1620 (烯烃) (烯烃) 1750~1710 （醛、酮） 1725~1700 （羧酸） 1850~1800， 1850~1800，1790~1740 （酸酐） 1815~1770 （酰卤） 1750~1730 （酯） 1700~1680 （酰胺） 1690~1640 （亚胺、肟） 1550~1535, 1370~1345（硝基化 1370~1345（硝基化 合物） 2200~2100 （不对称炔） 2280~2240 （腈） 770~730，710~680（五个相邻氢） 770~730，710~680（五个相邻氢） 770~730（四个相邻氢） 770~730（四个相邻氢） 810~760（三个相邻氢） 810~760（三个相邻氢） 840~800 （两个相邻氢） 900~860（隔离氢） 900~860（隔离氢） 660~630 （末端炔烃）
§8-1 有机化合物的结构与吸收光谱 各吸收光谱所用电磁波的大致波长范围、 各吸收光谱所用电磁波的大致波长范围、对应的能级跃迁 形式及用途： 形式及用途：
4000--400cm-1 X-Ray 波长 (nm) 光谱 跃迁 形式 用途 ＜10 X-衍射 内层电 子跃迁 单晶 衍射 紫外-可见 200-400-800 UV-可见 价电子 跃迁 有机分 子骨架、 功能团 红外 2.5x103-104 IR 振、转 能级跃迁 有机 功能团 微波 106-107 ESR 吸收光谱 电子自旋 取向能级 未成对电子 自由基、 过渡金属
三、 有机化合物基团的特征频率
同类化学键或官能团的吸收频率总是出现在特定波数范围内。 同类化学键或官能团的吸收频率总是出现在特定波数范围内。 能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰， 能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特 征吸收峰，简称特征峰 其最大吸收对应的频率为基团的特 特征峰。 征吸收峰，简称特征峰。其最大吸收对应的频率为基团的特 征频率。 参见表8 P299) 征频率。(参见表8-2, P299
参见表82p299化学键类化学键类频率频率cmcm11化合物类型化合物类型化学键类型化学键类型频率频率cmcm11化合物类型化合物类型伸伸缩缩振振动动oohh3600320036003200醇酚3600250036002500羧酸羧酸1680162016801620烯烃烯烃nnh3500330035003300胺亚胺伯胺为胺亚胺伯胺为双峰双峰3350318033503180伯酰胺双峰伯酰胺双峰3320306033203060仲酰胺仲酰胺17501710175017101725170017251700羧酸羧酸18501800185018001790174017901740酸酐酸酐181517701815177017501730175017301700168017001680酰胺酰胺spspcch3320331033203310spspcchh3100300031003000烯芳烃烯芳烃1690164016901640亚胺肟亚胺肟spspcchh2950285029502850烷烃烷烃2215501535137013451550153513701345硝基化硝基化spspccoo1250120012501200spspccoo12501150125011501125110011251100仲醇伯醚1080103010801030伯醇2200210022002100不对称炔不对称炔2280224022802240弯弯曲曲振振动动cchh面内弯曲振动弯曲振动14701430147014301380136013801360chch331485144514851445chch22ararh弯曲振动弯曲振动770730770730710680710680五个相邻氢五个相邻氢770730770730四个相邻氢四个相邻氢810760810760三个相邻氢三个相邻氢840800840800两个相邻氢两个相邻氢900860900860隔离氢隔离氢cchh面面外弯曲振外弯曲振动动995985995985915905915905单取代烯单取代烯980960980960反式二取代烯反式二取代烯690690顺式二取代烯顺式二取代烯895885895885同碳二取代烯同碳二取代烯840790840790三取代烯三取代烯弯曲振动弯曲振动660630660630末端炔烃末端炔烃三红外谱图解析140001500cm1特征频率区主要是xhxonc双键c
化学键类 型 伸 缩 振 动 －O－H －N－H
频率/cm 频率/cm－1 (化合物类型) 化合物类型) 3600~3200（醇、酚） 3600~3200（醇、酚） 3600~2500 （羧酸） 3500~3300（胺、亚胺，伯胺为 3500~3300（胺、亚胺，伯胺为 双峰） 3350~3180 （伯酰胺，双峰） 3320~3060（仲酰胺） 3320~3060（仲酰胺） 3320~3310 （炔烃） 3100~3000 （烯、芳烃） 2950~2850 （烷烃） 1250~1200 （酚、酸、烯醚） 1250~1150 （叔醇、仲醚） 1125~1100（仲醇、伯醚） 1125~1100（仲醇、伯醚） 1080~1030（伯醇） 1080~1030（伯醇）
有机四大谱及其特点： 有机四大谱及其特点：
UV 0.01-5mg(与天平精度有关） IR 0.1-1mg 样品用量少 NMR 1-5mg 优点 准确快速 MS 0.001-0.1mg
UV IR NMR MS
仪器昂贵 缺点 仪器操作复杂、维护费 用高
UV、IR、NMR 都属于吸收光谱。 、 、 都属于吸收光谱。 一定波长的光（电磁波）与分子相互作用并被吸收， 一定波长的光（电磁波）与分子相互作用并被吸收，分子 吸收能量从较低能级激发到较高能级， 吸收能量从较低能级激发到较高能级，用特定仪器记录下来就 分子吸收光谱。分子结构不同，吸收光的能量不同， 是分子吸收光谱。分子结构不同，吸收光的能量不同，因此可 形成各自特征的分子吸收光谱，并以此来鉴定化合物结构。 形成各自特征的分子吸收光谱，并以此来鉴定化合物结构。 光子能量：E=hv 光子能量： 转换成波长： 转换成波长：E=hc/λ H代表 代表Plank常数，v为频率 常数， 为频率 代表 常数 c代表光速， λ为波长 代表光速， 为波长 代表光速
2-10万 5-50万 100-1000万 50-500万
有机化合物的结构表征中应用最广的四种波谱方法： 有机化合物的结构表征中应用最广的四种波谱方法： 紫外光谱( ltrav 紫外光谱(ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)、 缩写为UV) 红外光谱( nfrar 红外光谱(infrared spectroscopy 缩写为IR)、 缩写为IR) 核磁共振谱( 核磁共振谱(nuclear magnetic resonance 缩写为NMR) 缩写为NMR) 质谱( 质谱(mass spectroscopy 缩写为MS). 缩写为MS).
三、红外谱图解析
A、红外谱图解析基础知识 、 1、4000－1500cm-1 、 － 特征频率区
主要是X-H(X=O、N、C)、双键 、 、 、双键C=X(X=O、N、C)及 主要是 、 、 及 三键C=X（X=C、N）的伸缩振动。 （ 三键 、 ） 伸缩振动。 峰少， 峰少，易辨认 用于判断化合物是否具有某种官能团
2.分子振动与红外光谱 2.分子振动与红外光谱 振动方程式(Hooke定律 ： 定律)： 振动方程式 定律
1 v振 = 2π
m1 + m2 k m1m2
Байду номын сангаас
k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键 k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短， 力常数 能越大， 越大） 能越大，k越大）, m1和m2分别为化学键所连的 两个原子的质量，单位为克。 两个原子的质量，单位为克。 化学键的振动频率（红外吸收峰的频率） 即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与 键强度成正比， 键强度成正比，与成键原子质量成反比。
B. 红外谱图实例
烷烃： 烷烃：C—H伸缩振动 2940 cm-1和 2860 cm-1，C—H 面内 伸缩振动 弯曲1460（不对称）和1380 cm-1 (对称)， 对称) 弯曲 （不对称） -(CH2)n- (n>=4)一般在 720 cm-1处有特征峰（弱） 一般在 处有特征峰（
芳香结构： 伸缩振动3100-3000cm-1，单核芳环骨架 单核芳环骨架C=C伸缩振动 伸缩振动1600、 芳香结构：C—H伸缩振动 伸缩振动 伸缩振动 、 1580、1500、1450cm-1(强度与分子对称性有关 ，C—H面外弯折 、 强度与分子对称性有关)， 、 强度与分子对称性有关 面外弯折 900-690cm-1及其倍频峰 形状、位置与取代基位置有关 及其倍频峰(形状 位置与取代基位置有关) 形状、
4、已知物的鉴定 若被测物的IR与已知物的谱峰位置和相对强度完 若被测物的IR与已知物的谱峰位置和相对强度完 IR 全一致，则可确认为一种物质（ 全一致，则可确认为一种物质（注意仪器的灵敏 度及H 的干扰） 度及H2O的干扰）。 5、未知物的鉴定 可推断简单化合物的结构。对复杂的化合物， 可推断简单化合物的结构。对复杂的化合物， 需要UV NMR、MS的数据 UV、 的数据。 需要UV、NMR、MS的数据。
+ + + +
C
剪式振动(δs) 面 内
C
面内摇摆 振动 (ρ )
C
面外摇摆 振动 (ω ) 面 外
C
扭式振动 (τ)
弯曲振 动只改变键 角,不改变 键长
值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收， 值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶 极矩( 发生变化的，才能有红外吸收。 极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 e.g.: H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 对称炔烃H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三 对称炔烃 、 ， （ 的伸缩振动也不能引起红外吸收。 键）的伸缩振动也不能引起红外吸收。
有机化合物的结构测定
化学方法： 费时、费力、需要的样品量大，有时甚至难以完成。 化学方法： 费时、费力、需要的样品量大，有时甚至难以完成。
例
HO
OH
O
左图所示吗啡碱结 构的测定， 从1805年至1952年才完 成， 年 年
NCH3
历时147年。 年
现代波谱分析法：省时、省力、快速、准确，样品消耗量少。 现代波谱分析法：省时、省力、快速、准确，样品消耗量少。 耗量少
质谱不是吸收光谱，是化合物分子经高能粒子 通常为 通常为e)轰 质谱不是吸收光谱，是化合物分子经高能粒子(通常为 轰 不是吸收光谱 击形成正电荷离子，在电场及磁场作用下按质荷比大小排列而 击形成正电荷离子， 成的谱图。仅与分子及碎片的结构、离子的稳定性有关。 成的谱图。仅与分子及碎片的结构、离子的稳定性有关。 分子离子峰M 分子离子峰 +
I T % = × 100 % I0
I：表示透过光的强度； ：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。 表示入射光的强度。
横坐标：波数 表示吸收峰的位置。 横坐标：波数( v )4000～400 cm-1；表示吸收峰的位置。 ～ 纵坐标：透过率（ ），表示吸收强度 纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸 ），表示吸收强度。 ↓ 收的越好， 曲线低谷表示是一个好的吸收带。 表示是一个好的吸收带 收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
电子自旋
无线电波 1x109-5x109 NMR 核自旋 取向能级 有机分子中 C、H 原子的 种类、数目 及相互关系
§8-2 红外光谱 一、红外光谱的表示方法
的红外光照射下， 在波数为 4000-400cm-1的红外光照射下，样品分子吸收红 外光会发生振动能级跃迁， 外光会发生振动能级跃迁，所测得的吸收光谱称为红外吸收光 谱图以波数 波数为横 谱 (Infrared spectrum)， 简称红外光谱 (IR) 。谱图以波数为横 ， 简称红外光谱 坐标， 透光度为纵坐标来表示 为纵坐标来表示： 坐标，以透光度为纵坐标来表示：
2、1500-400cm-1 指纹区 、
主要是各种单键（ 及各种弯 主要是各种单键（C-N,C-O,C-C)的伸缩振动及各种弯 单键 的伸缩振动及各种 曲振动的吸收峰。 曲振动的吸收峰。 的吸收峰 吸收峰很多， 吸收峰很多，不同化合物差异很大 用于区分或确定具体化合物
3、相关峰
习惯上把同一官能团的不同振动方式而产生的红外吸收峰 称为相关峰。 称为相关峰。如甲 基(-CH3) 2960cm-1(νas)，2870cm-1(νs)， ν ， ν ， 1470cm-1 、1380cm-1 ( δC-H剪式及面内摇摆 。 剪式及面内摇摆)。 剪式及面内摇摆
二、红外光谱 的基本原理 1.分子的振动方式 1.分子的振动方式
(1)伸缩振动： 伸缩振动： 伸缩振动
沿轴 振 动 ， 只改 变 键 长 ， 不改 变 键 角
以亚甲基为例： 以亚甲基为例：
C
对称伸缩振动(νs) -1 (2853 cm )
C
不对称伸缩振动 (vas) -1 (2926 cm )
(2)弯曲振动： )弯曲振动：
C C
C O
sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
C=N －NO2 －C≡C－ C≡C－ －C≡N
弯 曲 振 动
C－H面内 弯曲振动 ＝C－H面 外弯曲振 动
1470~1430， 1470~1430，1380~1360 （CH3） Ar－H面外 Ar－ 1485~1445 （CH2） 弯曲振动 995~985，915~905（单取代烯） 995~985，915~905（单取代烯） 980~960（反式二取代烯） 980~960（反式二取代烯） 690（顺式二取代烯） 690（顺式二取代烯） 895~885 （同碳二取代烯） ≡C－ ≡C－H面外 840~790（三取代烯） 840~790（三取代烯） 弯曲振动
化学键类型
频率/cm 频率/cm－1 (化合物类型) 化合物类型) 1680~1620 (烯烃) (烯烃) 1750~1710 （醛、酮） 1725~1700 （羧酸） 1850~1800， 1850~1800，1790~1740 （酸酐） 1815~1770 （酰卤） 1750~1730 （酯） 1700~1680 （酰胺） 1690~1640 （亚胺、肟） 1550~1535, 1370~1345（硝基化 1370~1345（硝基化 合物） 2200~2100 （不对称炔） 2280~2240 （腈） 770~730，710~680（五个相邻氢） 770~730，710~680（五个相邻氢） 770~730（四个相邻氢） 770~730（四个相邻氢） 810~760（三个相邻氢） 810~760（三个相邻氢） 840~800 （两个相邻氢） 900~860（隔离氢） 900~860（隔离氢） 660~630 （末端炔烃）
§8-1 有机化合物的结构与吸收光谱 各吸收光谱所用电磁波的大致波长范围、 各吸收光谱所用电磁波的大致波长范围、对应的能级跃迁 形式及用途： 形式及用途：
4000--400cm-1 X-Ray 波长 (nm) 光谱 跃迁 形式 用途 ＜10 X-衍射 内层电 子跃迁 单晶 衍射 紫外-可见 200-400-800 UV-可见 价电子 跃迁 有机分 子骨架、 功能团 红外 2.5x103-104 IR 振、转 能级跃迁 有机 功能团 微波 106-107 ESR 吸收光谱 电子自旋 取向能级 未成对电子 自由基、 过渡金属
三、 有机化合物基团的特征频率
同类化学键或官能团的吸收频率总是出现在特定波数范围内。 同类化学键或官能团的吸收频率总是出现在特定波数范围内。 能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰， 能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特 征吸收峰，简称特征峰 其最大吸收对应的频率为基团的特 特征峰。 征吸收峰，简称特征峰。其最大吸收对应的频率为基团的特 征频率。 参见表8 P299) 征频率。(参见表8-2, P299
参见表82p299化学键类化学键类频率频率cmcm11化合物类型化合物类型化学键类型化学键类型频率频率cmcm11化合物类型化合物类型伸伸缩缩振振动动oohh3600320036003200醇酚3600250036002500羧酸羧酸1680162016801620烯烃烯烃nnh3500330035003300胺亚胺伯胺为胺亚胺伯胺为双峰双峰3350318033503180伯酰胺双峰伯酰胺双峰3320306033203060仲酰胺仲酰胺17501710175017101725170017251700羧酸羧酸18501800185018001790174017901740酸酐酸酐181517701815177017501730175017301700168017001680酰胺酰胺spspcch3320331033203310spspcchh3100300031003000烯芳烃烯芳烃1690164016901640亚胺肟亚胺肟spspcchh2950285029502850烷烃烷烃2215501535137013451550153513701345硝基化硝基化spspccoo1250120012501200spspccoo12501150125011501125110011251100仲醇伯醚1080103010801030伯醇2200210022002100不对称炔不对称炔2280224022802240弯弯曲曲振振动动cchh面内弯曲振动弯曲振动14701430147014301380136013801360chch331485144514851445chch22ararh弯曲振动弯曲振动770730770730710680710680五个相邻氢五个相邻氢770730770730四个相邻氢四个相邻氢810760810760三个相邻氢三个相邻氢840800840800两个相邻氢两个相邻氢900860900860隔离氢隔离氢cchh面面外弯曲振外弯曲振动动995985995985915905915905单取代烯单取代烯980960980960反式二取代烯反式二取代烯690690顺式二取代烯顺式二取代烯895885895885同碳二取代烯同碳二取代烯840790840790三取代烯三取代烯弯曲振动弯曲振动660630660630末端炔烃末端炔烃三红外谱图解析140001500cm1特征频率区主要是xhxonc双键c
化学键类 型 伸 缩 振 动 －O－H －N－H
频率/cm 频率/cm－1 (化合物类型) 化合物类型) 3600~3200（醇、酚） 3600~3200（醇、酚） 3600~2500 （羧酸） 3500~3300（胺、亚胺，伯胺为 3500~3300（胺、亚胺，伯胺为 双峰） 3350~3180 （伯酰胺，双峰） 3320~3060（仲酰胺） 3320~3060（仲酰胺） 3320~3310 （炔烃） 3100~3000 （烯、芳烃） 2950~2850 （烷烃） 1250~1200 （酚、酸、烯醚） 1250~1150 （叔醇、仲醚） 1125~1100（仲醇、伯醚） 1125~1100（仲醇、伯醚） 1080~1030（伯醇） 1080~1030（伯醇）
有机四大谱及其特点： 有机四大谱及其特点：
UV 0.01-5mg(与天平精度有关） IR 0.1-1mg 样品用量少 NMR 1-5mg 优点 准确快速 MS 0.001-0.1mg
UV IR NMR MS
仪器昂贵 缺点 仪器操作复杂、维护费 用高
UV、IR、NMR 都属于吸收光谱。 、 、 都属于吸收光谱。 一定波长的光（电磁波）与分子相互作用并被吸收， 一定波长的光（电磁波）与分子相互作用并被吸收，分子 吸收能量从较低能级激发到较高能级， 吸收能量从较低能级激发到较高能级，用特定仪器记录下来就 分子吸收光谱。分子结构不同，吸收光的能量不同， 是分子吸收光谱。分子结构不同，吸收光的能量不同，因此可 形成各自特征的分子吸收光谱，并以此来鉴定化合物结构。 形成各自特征的分子吸收光谱，并以此来鉴定化合物结构。 光子能量：E=hv 光子能量： 转换成波长： 转换成波长：E=hc/λ H代表 代表Plank常数，v为频率 常数， 为频率 代表 常数 c代表光速， λ为波长 代表光速， 为波长 代表光速
2-10万 5-50万 100-1000万 50-500万
有机化合物的结构表征中应用最广的四种波谱方法： 有机化合物的结构表征中应用最广的四种波谱方法： 紫外光谱( ltrav 紫外光谱(ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)、 缩写为UV) 红外光谱( nfrar 红外光谱(infrared spectroscopy 缩写为IR)、 缩写为IR) 核磁共振谱( 核磁共振谱(nuclear magnetic resonance 缩写为NMR) 缩写为NMR) 质谱( 质谱(mass spectroscopy 缩写为MS). 缩写为MS).
三、红外谱图解析
A、红外谱图解析基础知识 、 1、4000－1500cm-1 、 － 特征频率区
主要是X-H(X=O、N、C)、双键 、 、 、双键C=X(X=O、N、C)及 主要是 、 、 及 三键C=X（X=C、N）的伸缩振动。 （ 三键 、 ） 伸缩振动。 峰少， 峰少，易辨认 用于判断化合物是否具有某种官能团
2.分子振动与红外光谱 2.分子振动与红外光谱 振动方程式(Hooke定律 ： 定律)： 振动方程式 定律
1 v振 = 2π
m1 + m2 k m1m2
Байду номын сангаас
k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键 k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短， 力常数 能越大， 越大） 能越大，k越大）, m1和m2分别为化学键所连的 两个原子的质量，单位为克。 两个原子的质量，单位为克。 化学键的振动频率（红外吸收峰的频率） 即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与 键强度成正比， 键强度成正比，与成键原子质量成反比。
B. 红外谱图实例
烷烃： 烷烃：C—H伸缩振动 2940 cm-1和 2860 cm-1，C—H 面内 伸缩振动 弯曲1460（不对称）和1380 cm-1 (对称)， 对称) 弯曲 （不对称） -(CH2)n- (n>=4)一般在 720 cm-1处有特征峰（弱） 一般在 处有特征峰（
芳香结构： 伸缩振动3100-3000cm-1，单核芳环骨架 单核芳环骨架C=C伸缩振动 伸缩振动1600、 芳香结构：C—H伸缩振动 伸缩振动 伸缩振动 、 1580、1500、1450cm-1(强度与分子对称性有关 ，C—H面外弯折 、 强度与分子对称性有关)， 、 强度与分子对称性有关 面外弯折 900-690cm-1及其倍频峰 形状、位置与取代基位置有关 及其倍频峰(形状 位置与取代基位置有关) 形状、
4、已知物的鉴定 若被测物的IR与已知物的谱峰位置和相对强度完 若被测物的IR与已知物的谱峰位置和相对强度完 IR 全一致，则可确认为一种物质（ 全一致，则可确认为一种物质（注意仪器的灵敏 度及H 的干扰） 度及H2O的干扰）。 5、未知物的鉴定 可推断简单化合物的结构。对复杂的化合物， 可推断简单化合物的结构。对复杂的化合物， 需要UV NMR、MS的数据 UV、 的数据。 需要UV、NMR、MS的数据。
+ + + +
C
剪式振动(δs) 面 内
C
面内摇摆 振动 (ρ )
C
面外摇摆 振动 (ω ) 面 外
C
扭式振动 (τ)
弯曲振 动只改变键 角,不改变 键长
值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收， 值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶 极矩( 发生变化的，才能有红外吸收。 极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 e.g.: H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 对称炔烃H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三 对称炔烃 、 ， （ 的伸缩振动也不能引起红外吸收。 键）的伸缩振动也不能引起红外吸收。