红外光谱和分子结构

（1）三键 RC CH （2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性
非共轭 RC N （2260 2200 cm-1 ）
2240 2260 cm-1
共轭 2210 2230 cm-1
（2）累积双键 N=C=O（2240-2275 cm-1 ）， N=C=S （2085 cm-1 ） C=C=C （1915-2000 cm-1 ）， N=C=N （2120-2155 cm-1 ）
1．内部因素
（1）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）
R-COR C=0 1715cm-1 ;
R-COCl C=0 1802cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1 ;
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R-CH O C=0 1730cm -1 ； R-COF C=0 1920cm-1 ;
环形结构：低波数峰强；
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%T
100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50
衣糠酸酐
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3000
2000
Wavenumbers (cm-1)
3427
2966
3130
2926 2854
衣糠酸酐
1771
1847
1668 1637
1230
1408 1276
3515cm-1
2895 cm-1
2950cm-1
3640cm-1
3350cm-1
乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图
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0．01M
0．1M 0．25M 1．0M
2.外部因素
（1）试样的状态 对同一种物质，其吸收频率：气态 > 液
态>固态 （2）溶剂的极性（相当与氢键的影响） 对同一种物质，其吸收频率：在非极性
(1)诱导效应
常见取代基的电负性次序： F > OAr > Cl > OCH3 > OR > Br > Ar > SAr > SR > H > CH3 > R
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（2）．共轭效应
R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;
O H 3CCC3H
O CC3H
O CC3H
O C
1715cm -1 1685cm -1 1685cm -1 1660cm -1
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： 3500 3100 cm-1
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（2）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
C—H 苯环上的C—H
=C—H
3300 cm-1 3030 cm-1 3010 3100 cm-1
3000 cm-1 以上
C H2 1657cm-1
C H 2 1651cm-1
(4)振动的偶合（vibrational coupling）
当两个振动频率相同或相近的基团连接在同一个原子 上时，其振动频率相互作用，其结果是分裂为两个峰， 一 个高于原频率，一个低于原频率。
H C C H3 C H3
CH3 δ s C—C骨架振动
(2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区 (3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区
(4)1650 400 cm-1 X—Y伸缩，X—H变形振动区
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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
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3． 双键伸缩振动区（ 1900 1200 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（1600、 1500 cm-1 ）
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苯衍生物的C=C
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内 变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。
OHNH 游 离1690cm-1 3500cm-1 1620-1590
R
R
HH NO 氢 键1650cm-1 3400cm-11650-1620
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羧酸
羧酸的C=O
游离态 1820～1750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体 ~1700 cm-1
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衣糠酸
830 734
溶剂中 > 极性溶剂
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三、特征基团频率的划分
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 400cm-1 依据谱带反映的信息，又将其分为
官能团区4000-1200 cm-1（functional group region） 指纹区1200-400 cm-1 （fingerprint region） 便于记忆，依据基团的振动形式，又分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S）
1385
cm-1
1155cm-1
1:1
1370cm-1
1170cm-1
C H3 C C H3 C H3
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1395cm-1 1365cm-1
1:2 1250 cm-1
酸酐的C=O
双吸收峰：1820～1750 cm-1 ，两个羰基振 动偶合裂分；
线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰 稍强；
R1 CC
H
R1 CC
H
R1
R 2 （=C-H）
H
800-650 cm-1 （690 cm-1）
H 990 cm-1
H 910 cm-1 （强） H 2：1850-1780 cm-1
R1
R3
CC
CC
R2
H 890 cm-1（强）
R2 H
C
C
R4 R
6102-：70103c7m5--112（25强cm）-1弱）R 1
C-H，N-H，O-H
1500
1000 500 指纹区
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第三节 IR光谱与分子结构
一、基团的特征频率 group frequency in IR
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键的 振动频率——基团特征频率（特征峰）； 例： 2800 3000 cm-1 —CH3 特征峰；
1600 1850 cm-1 —C=O 特征峰； 基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：
（3）饱和碳原子上的—C—H
3000 cm-1
—CH3 2
—CH2—
—C—H
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
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2叁键及累积双键伸缩振动区（2500 1900 cm-1 ）
628
%T
944 916
55 50 45 40 35 30 25 20 15 10
5 0 -5
30 00
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3028
2735 2623
2536
衣糠酸
20 00
Wavenumbers (cm-1)
1703
1632
1437 1410
1310 1169
1217
988
10 00
羟基受氢键的影响
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O— —CH2—CO—NH—
1735 cm-1 酯 1680 cm-1 酰胺
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二、影响基团特征频率的因素
化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部 结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固 定频率上。
2000
1600
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（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
饱和醛(酮)1740-1720 cm-1 ；强、尖；不饱和向低波移动； 醛，酮的区分？（费米共振）
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4. X—Y伸缩振动，X—H 变形振动区 < 1650 cm-1 （a） C-H，N-H的变形振动； （b） C-O，C-X的伸缩振动； C-C骨架振动等。 （c） 顺、反结构区分； （d）精细结构的区分（指纹特征）。
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（3）空间效应
环张力（ring strain）； 空间位阻（steric inhibition）；
CH
3060-3030 cm-1
2900-2800 cm-1
1576cm-1 1611cm-1
1644cm- 1
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C H2 C H2
1781cm-1 1678cm-1
C
C
R2
2：1800-1780 cm-1
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常见基团的红外吸收带
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键） S-H P-H
C=O C-C，C-N，C-O N-O N-N C-F C-X
N-H
CN C=N
3500 3000 2500 2000 特征（官能团）区
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1386
1009
932 904
973
809 784
587
644
408
1000
丙酸酐的红外光谱图
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（5）氢键效应（hydrogen bonding）
(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强，峰形
产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向
移动，弯曲振动向高波数方向移动，峰形变
宽。
C =O 伸 缩N-伸 缩 HN变 -形 H
例如，苯环取代类型的判断，见书P299，303
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（a）C-H 变形振动(1000-700 cm-1 )
面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 （有价值）
R1 CC
H
R1 CC
R2
H （=C-H） 970 cm-1（强）
R2
R 3 790-850 cm-1 H（820 cm-1）第十章 红外吸收光
谱分析
infrared absorption spectroscopy，IR
第三节 红外光谱与分子结构 infrared spectroscopy and molecular structure
一、红外光谱的基团频率 group frequency in IR 二、分子结构与吸收峰 molecular structure and absorption peaks 三、影响峰位移的因素 factors influenced peak shift 四、不饱和度 degree of unsaturation