红外光谱
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红外光谱解析
芳香烃： 在1650-1450 cm-1.范围内，寻找中等到强的苯的吸收双峰 C::C, CH伸 缩振动峰 比烯烃更弱。 5. 如果没有上述功能团，可以试着找烷烃 在3000 cm-1附近有个主吸收峰，是 C-H 伸缩峰. 谱图很简单， 1450 cm-1.还有 个峰. 6. 如果还是不能确定，可以寻找烷基溴 近寻找 C-H伸缩振动峰 比较简单的谱图上，可以在667 cm-1附
10 （cm ） （m）
1
4
各种振动方式及能量
分子振动方式分为：
伸缩振动 -----对称伸缩振动 s ----反对称伸缩振动 as 弯曲振动 ----面内弯曲振动 ----剪式振动 s -----平面摇摆 -----面外弯曲振动- ----非平面摇摆 -----扭曲振动 按能量高低为： as >
的，只有在立体结构上互相靠近的基团之间才能产生F效应， 例如：
环己酮 4，4-二甲基环己酮 2-溴-环己酮 4，4-二甲基-2-溴-环己酮
C=O
1712
1712
1716
1728
-氯代丙酮的三个异构体的C=O 吸收频率不同
氢键效应
氢键使吸收峰向低波数位移，并使吸收强度加强，
例如： - 和-羟基蒽醌
二氧化碳的IR光谱
O=C=O
对称伸缩振动 不产生吸收峰
O=C=O
反对称伸缩振动 2349
O=C=O
面内弯曲振动 667
O=C=O
面外弯曲振动 667
因此O=C=O的 IR光谱只有2349 和 667/cm 二个吸收峰
二、IR光谱得到的结构信息
IR光谱表示法：
10 （cm ） （m）
1
4
各种振动方式及能量
分子振动方式分为：
伸缩振动 -----对称伸缩振动 s ----反对称伸缩振动 as 弯曲振动 ----面内弯曲振动 ----剪式振动 s -----平面摇摆 -----面外弯曲振动- ----非平面摇摆 -----扭曲振动 按能量高低为： as >
的，只有在立体结构上互相靠近的基团之间才能产生F效应， 例如：
环己酮 4，4-二甲基环己酮 2-溴-环己酮 4，4-二甲基-2-溴-环己酮
C=O
1712
1712
1716
1728
-氯代丙酮的三个异构体的C=O 吸收频率不同
氢键效应
氢键使吸收峰向低波数位移，并使吸收强度加强，
例如： - 和-羟基蒽醌
二氧化碳的IR光谱
O=C=O
对称伸缩振动 不产生吸收峰
O=C=O
反对称伸缩振动 2349
O=C=O
面内弯曲振动 667
O=C=O
面外弯曲振动 667
因此O=C=O的 IR光谱只有2349 和 667/cm 二个吸收峰
二、IR光谱得到的结构信息
IR光谱表示法：
红外光谱(最全-最详细明了)
1. 收集谱图数据
通过红外光谱仪获取样品的光 谱数据。
3. 峰识别与标记
识别谱图中的特征峰，并对其 进行标记。
5. 结果输出
得出样品成分的红外光谱解析 结果。
谱图解析技巧
1. 峰归属参考
查阅相关资料，了解常见官能团或分子结构 的红外光谱峰归属。
3. 多谱图比对
将待测样品谱图与标准样品谱图进行比对， 提高解析准确性。
红外光谱与其他谱学的联用技术
红外光谱与拉曼光谱联用
拉曼光谱可以提供分子振动信息，与红外光 谱结合，可更全面地解析分子结构和化学组 成。
红外光谱与核磁共振谱联用
核磁共振谱可以提供分子内部结构的详细信息，与 红外光谱结合，有助于深入理解分子结构和化学键 。
红外光谱与质谱联用
质谱可以提供分子质量和结构信息，与红外 光谱结合，有助于对复杂化合物进行鉴定和 分析。
红外光谱在大数据与人工智能领域的应用
红外光谱数据的处理与分析
利用大数据技术对大量红外光谱数据进行处理、分析和挖掘，提取有用的化学和物理信息 。
人工智能在红外光谱中的应用
利用人工智能技术对红外光谱数据进行模式识别和预测，提高红外光谱的解析能力和应用 范围。
红外光谱数据库的建立与完善
建立和完善红外光谱数据库，为科研和工业界提供方便、快捷的红外光谱查询和服务。
分子振动与转动能级
1 2
分子振动
分子中的原子或分子的振动，产生振动能级间的 跃迁。
转动能级
分子整体的转动，产生转动能级间的跃迁。
3
振动与转动能级间的耦合
某些特定的振动模式会导致分子的转动能级发生 跃迁。
红外光谱的吸收峰与跃迁类型
吸收峰
由于分子振动或转动能级间的跃迁，导致光谱上出现暗线或 暗带。
红外光谱 (IR)
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
16:13:34
2. 非谐振子:
*真实分子并非严格遵守谐振子规律, 其 势能曲线不是抛物线。
*由量子力学求得非谐振子的能级为:
E振=(V+1/2) ν- -(V+1/2)2Xe ν-
式中V:振动量子数, 其值可取0, 1, 2….
Xe:非谐性修正系数
(二).多原子分子的振动类型
2. 分子振动自由度与峰数
*基本振动的数目称为振动自由度; 由N个原子构成的分子,其总自由度 为3N个。
*分子作为一个整体,其运动状态可 分为:平动、转动和振动。
*分子自由度数(3N)=平动自由度+ 转动自由度+振动自由度
*振动自由度=分子自由度数(3N)(平动自由度+转动自由度)
(1) 伸缩振动: 以ν表示, 又可分: 对称(νs) 不对称(νas)
(2) 弯曲振动:以δ表示, 又可为4种。 面内弯曲振动δ ip：剪式；平面摇摆 面外弯曲振动δ 0.0.p：扭曲；非平面摇摆
νas > νs> δ S > δ 0.0.p
亚甲基的振动模式：
谱图解析——正己烷
在 2962cm-1 处 的 峰 是 CH3 基 团的不对称伸缩振动。这种 不对称伸缩振动范围 2962±10cm-1 ， 事 实 上 ， 存 在两个简并的不对称伸缩振 动（显示其中一个）。
*振动频率(ν)是键的力常数(K)及两 个原子(mA与mB)的质量的函数。
这些式子表明:双原子分子的振动频率 (波数)随着化学键力常数的增大而 增加, 同时也随着原子折合质量的 增加而降低。
表： 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
✓ 例： ✓ 例：
16:13:34
2. 非谐振子:
*真实分子并非严格遵守谐振子规律, 其 势能曲线不是抛物线。
*由量子力学求得非谐振子的能级为:
E振=(V+1/2) ν- -(V+1/2)2Xe ν-
式中V:振动量子数, 其值可取0, 1, 2….
Xe:非谐性修正系数
(二).多原子分子的振动类型
2. 分子振动自由度与峰数
*基本振动的数目称为振动自由度; 由N个原子构成的分子,其总自由度 为3N个。
*分子作为一个整体,其运动状态可 分为:平动、转动和振动。
*分子自由度数(3N)=平动自由度+ 转动自由度+振动自由度
*振动自由度=分子自由度数(3N)(平动自由度+转动自由度)
(1) 伸缩振动: 以ν表示, 又可分: 对称(νs) 不对称(νas)
(2) 弯曲振动:以δ表示, 又可为4种。 面内弯曲振动δ ip：剪式；平面摇摆 面外弯曲振动δ 0.0.p：扭曲；非平面摇摆
νas > νs> δ S > δ 0.0.p
亚甲基的振动模式：
谱图解析——正己烷
在 2962cm-1 处 的 峰 是 CH3 基 团的不对称伸缩振动。这种 不对称伸缩振动范围 2962±10cm-1 ， 事 实 上 ， 存 在两个简并的不对称伸缩振 动（显示其中一个）。
*振动频率(ν)是键的力常数(K)及两 个原子(mA与mB)的质量的函数。
这些式子表明:双原子分子的振动频率 (波数)随着化学键力常数的增大而 增加, 同时也随着原子折合质量的 增加而降低。
表： 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
✓ 例： ✓ 例：
红外光谱_百度百科
70年代产生的化学计量学(Chemometrics)学科的重要组成部分--多元校正技术在光谱分析中的 成功应用，促进了近红外光谱技术的推广。到80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分 析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取 得的良好效果，加之近红外光谱在测样技术上所独占的特点，使人们重新熟悉了近红外光谱的价 值，近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，近红外光谱在产业领域中的应用全 面展开，有关近红外光谱的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独 立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使近红外光谱在在线分析领域也 得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此近红外光谱技术进入一个快速发展的 新时期。
致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中 介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。 这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地 预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这 样，在进行不同分子间的比较时就很困难。
傅里叶变换光谱仪的主要优点是：
傅里叶变换红外光谱仪
①多通道测量使信噪比提高；
②没有入射和出射狭缝限制，因而光通量高，提高了仪器的灵敏度；
③以氦、氖激光波长为标准，波数值的精确度可达0.01厘米；
④增加动镜移动距离就可使分辨本领提高；
近红外光谱仪
指纹区的情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤 素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不 同时，该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。 指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中 介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。 这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地 预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这 样，在进行不同分子间的比较时就很困难。
傅里叶变换光谱仪的主要优点是：
傅里叶变换红外光谱仪
①多通道测量使信噪比提高；
②没有入射和出射狭缝限制，因而光通量高，提高了仪器的灵敏度；
③以氦、氖激光波长为标准，波数值的精确度可达0.01厘米；
④增加动镜移动距离就可使分辨本领提高；
近红外光谱仪
指纹区的情况不同，该区峰多而复杂，没有强的特征性，主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤 素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不 同时，该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。 指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
红外光谱
较弱
很弱 极弱 极弱
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频 峰（ 1-2，21-2， ）等，这些峰多数很弱，一般 不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。
二、分子振动的形式
简正振动：分子质心保持不变，整体不转动，每个原 子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和位 相都相同。 1．简谐振动的基本类型 (1)伸缩振动：指原子沿价键方向来回运动，即振动时， 键长变化而键角不变。例如：亚甲基、甲基）
R O O
CH 3 R CH CH 3
O
R
C=O(cm– 1)
1870、1760
1380处出现双峰
五、影响基频峰位移的因素
• D费米(Fermi)共振 • 当一振动频率的倍频与另一个振动频率的基频相 近时，发生相互作用而产生强吸收峰，或者发生 裂分，称为费米共振。 例如：
O * * Cl
C4H9
基团频率和特征吸收峰
• 二、官能团区(4000~1300cm– 1)： • 官能团区又称为特征区、基团频率区。区内的峰是由伸缩 振动产生，比较稀疏，易于辨认，常常用于官能团的鉴定。
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态 （ =0）跃迁至第二激发态（ =2）、第三激发态 （ =3），所产生的吸收峰称为倍频峰。 = 0跃迁至 = 2时， （振动量子数的差值）△ = 2，则L = 2，即吸收的红外线谱线（ L ）是分子 振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。
例题: 由表中查知C=C键的K=9.5 9.9 ,令其为 9.6, 计算波数值
1 k k 9.6 v 1302 1302 1650cm 1 2c 12 / 2
1
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
第二章 红外光谱
（2）羧酸盐的对称伸缩振动s在1450~1300cm-1出现强 峰；硝基s 在1385~1290cm-1出现强峰；砜类as（SO2）在 1440~1300cm-1出现强峰 。
X-Y伸缩振动（13001050 cm-1 ）
伸缩振动类型 醇C-O 伯醇 仲醇 叔醇 酚C-O
醚C-O 脂肪醚 芳香醚 乙烯醚
（2）醛基上的C-H在2820cm-1、2720-1处有两个吸收锋，它 是由C-H弯曲振动的倍频与C-H伸缩振动之间相互作用的结果 （费米共振），其中2720cm-1吸收峰很尖锐，且低于其他的 C-H伸缩振动吸收，易于识别，是醛基的特征吸收峰，可作为 分子中有醛基存在的一个依据。
（3）氧甲基（-OCH3）、氮甲基（-NCH3）和不与芳环相 连的仲胺、叔胺中的亚甲基（-N-CH2-），可在2850-2720cm-1 范围内产生中等强度的吸收峰。
取代基位置等有用情报。
脂肪族化合物C-H面外弯曲振动区
烯烃类型
波数（cm-1)
峰强度
RCH=CH2
990和910
RCH=CHR（顺） 690
强 中至强
RCH=CHR（反） 970
中至强
R2C=CH2 R2C=CHR
890 840-790
中至强 中至强
讨论：
（1）除了R1R2C=CR3R4类型的烯烃化合物，所有其他类 型的烯烃都可用C-H面外弯曲振动作为鉴定的重要依据，其 中=CH2基团除了基频谱带外，在1800cm-1附近可观察到C-H 面外弯曲振动的倍频谱带。
-OCH3 -O-CH2-O-
醛基C-H
波数（cm-1) 2960及2870 2930及2850
2890 2830-2810 2720-2750 2780-2765
红外光谱(最全最详细明了)课件
THANKS
感谢观看样ຫໍສະໝຸດ 制备固体样品液体样品
气体样品
注意事项
研磨成粉末，与KBr混合 压片或涂在ZnSe窗片上
。
稀释在适当的溶剂中， 涂在CaF2或ZnSe窗片
上。
通过干燥管进入光谱仪 。
避免样品中的水分和二 氧化碳干扰，确保样品
纯净。
实验操作
打开红外光谱仪电源，预热 稳定。
调整仪器至最佳状态，如光 路对中、调零等。
对实验操作的要求
总结词
红外光谱实验操作需要一定的技巧和经验，以确保结 果的准确性和可靠性。
详细描述
红外光谱实验涉及到样品的制备、仪器操作和谱图解析 等多个环节。每个环节都需要一定的技巧和经验，以确 保结果的准确性和可靠性。例如，在样品的制备过程中 ，需要选择合适的制样方法，以获得均匀、平整的样品 ；在仪器操作中，需要正确设置参数，以保证谱图的质 量；在谱图解析中，需要具备丰富的经验和专业知识， 以准确解析谱图特征。因此，进行红外光谱实验的人员 需要经过专业培训和实践经验的积累。
红外光谱(最全最详细 明了)课件
contents
目录
• 红外光谱基本原理 • 红外光谱与分子结构的关系 • 红外光谱的应用 • 红外光谱实验技术 • 红外光谱的局限性
01
红外光谱基本原理
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动，导致偶 极矩变化。
偶极矩变化
辐射吸收
分子吸收特定波长的红外光，导致振 动能级跃迁。
02
01 03
放入样品，记录光谱。
实验结束后，关闭仪器，清 理样品。
04
05
注意事项：保持室内温度和 湿度的稳定，避免仪器受到
红外光谱
材料分析测试技术一、名词解析：1.红外光谱（Infrared Spectroscopy, IR）是利用试样吸收红外光的特征对物质进行结构鉴定的表征技术。
2.拉曼光谱（Raman Spectroscopy）就是利用光经过试样产生的拉曼散射特征对物质进行结构鉴定的表征技术。
3.Raman位移就是Stokes或Anti-Stokes线频率与入射光频率的差值。
4.核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）是记录处于外磁场中磁核能级之间跃迁的一种技术。
5.化学位移：由于质子所处的化学环境不同，其周围的微磁场自然不同，因此，核磁共振发生时外加的磁场强度并不相同，而是相对有一定的位移，这种吸收峰位置的差距被称为化学位移。
6.凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC）是一种色谱技术，它用高度多孔性的、非离子型的凝胶小球将溶液中多分散的聚合物逐级分开，配合分子量检测器使用即可得到分子量分布，是目前测定分子量分布最广泛应用的方法。
7.X射线衍射如果试样具有周期性结构（结晶），则X射线被相干散射（相对于入射光，散射光没有波长和相关系的改变），该现象被称为X射线衍射8.漫射X射线衍射如果试样具有不同电子密度的非周期性结构，则X射线被不相干散射（相对于入射光，散射光有波长和相关系的改变），该现象被称为漫射X 射线衍射（简称散射）。
9.热分析（Thermal Analysis, TA）是指在程序控温下测量物质的物化性质与温度关系的一类技术10.热重分析（Thermalgravimetry or Thermalgravimetric analysis, TG or TGA）是在程序控温下测量试样质量对温度的变化。
11.热机械分析（Thermomechanical analysis, TMA）是在程序控温和加载静态载荷（压或拉）下测量样品尺寸对温度的变化。
红外光谱汇总
红外光谱汇总————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第2章红外光谱通常红外光谱（infrared spectroscopy, IR）是指波长2~25 μm的吸收光谱（即中红外区），这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角运动。
分子在振动的同时还会发生转动运动，虽然分子的转动所涉及的能量变化较小，处在远红外区域，但转动运动影响振动的偶极矩变化，因而在红外光谱区实际所测的谱图是分子的振动与转动运动的加和表现，因此红外光谱又称为分子振转光谱。
红外光谱可以应用于化合物分子结构的测定、未知物鉴定以及混合物成分分析。
2.1 红外光谱的基本原理2.1.1 红外吸收光谱1. 当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。
2. 红外光波通常分为三个区域：中红外区、近红外区和远红外区。
波谱区近红外光中红外光远红外光波长/m 0.75~2.5 2.5~50 50~1000 波数/cm-113333~4000 4000~200 200~10 跃迁类型分子振动分子转动近红外区：O-H、N-H和C-H键的倍频吸收或组频吸收，吸收强度一般比较弱；中红外区：绝大多数有机和无机化合物的基频吸收所在，主要是振动能级的跃迁；远红外区：分子纯转动能级跃迁及晶体的晶格振动。
3. 波数（ν̅）单位是cm-1。
波长和波数的关系是：ν̅(cm−1)=104λ(μm)4. 胡克定律：ν̅=12πc√Kμ其中：μ——折合质量，μ=m1m2m1+m2，单位为kg；K——化学键力常数，与化学键的键能呈正比，单位为N·m-1；ν̅——波数；c——真空中的光速。
红外光谱
06:51:17
1． X—H伸缩振动区（4000 cm-1 ）
（1）—O—H 3650 3200 cm-1 确定
2500
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，収生缔合作用，峰形较宽。 注意区分
—NH伸缩振动：
3500 3100 cm-1
06:51:17
—CH3 —CH2— —C—H
2960 cm-1 2870 cm-1 2930 cm-1 2850 2890 cm-1 cm-1
反对称伸缩振动 对称伸缩振动 对称伸缩振动 弱吸收
反对称伸缩振动
3000 cm-1 以 下
（3）丌饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
苯环上的C—H =C—H C—H 3030 cm-1 3010 2260 cm-1 3300 cm-1
3.峰形
不同基团的某一种振动形式可能会在同一频率范围内都有红外吸收， 如-OH、-NH的伸缩振动峰都在34003200 cm-1但二者峰形状有显著不同。 此时峰形的不同有助于官能团的鉴别。
红外光谱的最大特点是具有特征性，谱图 上的每个吸收峰代表了分子中某个基团的 特定振动形式。 定性分析 定量分析
(2) 试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重
先用分馏、萃取、重结晶、区域熔融或色谱法进行分离提纯。
干扰样品谱，而且还会侵蚀吸收池的盐窗。
(3) 试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的 大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。
样品制备技术
(1) 固体样品的制备 a.压片法:
将 1~2mg 固 体 试 样 与 200mg 纯 KBr 研 细 混 合 ， 研 磨 到 粒 度 小 于 2μ m，在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。
第二章 红外光谱
2 . N-H（吸收强度比-OH弱，峰形较尖锐）
胺类： 游离——3500～3300cm-1 缔合——吸收位置降低约100cm-1 伯胺：3500，3400cm-1 仲胺：3400cm-1 叔胺：无吸收 酰胺：伯酰胺：3350，3150cm-1 附近出现双峰 仲酰胺：3200cm-1 附近出现一条谱带 叔酰胺：无吸收
远红外
25 - 1000
400 - 25
红外光谱是用频率4000~400cm-1(2.5~25m)的光波
照射样品,引起分子内振动和转动能级跃迁所产生的
吸收光谱。也称振 - 转光谱。
波长和波数
电磁波的波长（ ）、频率（ v）、能量（E）之间的关系：
二、红外光谱图
I T % 100 % I0
O R C R
O R C H
1715 cm-1
O C
C C
O C R
1665-1685
O
H
(CH3)2N
C
H
1730 CH3C≡N
2255
1690
1663 (CH3)2C=CH-C≡N
2221
同一化合物中，如果同时存在I效应和C效应，则影 响较大的效应决定吸收峰的位移方向
1735 -I＞+C
1680
能发生振动能级跃迁，产生吸收光谱。
2. 只有引起分子偶极矩发生变化的振动才能产生
红外吸收光谱。
四、影响特征吸收频率的因素
分为内因（不可变化）和外因（可变）
（一）内部因素 1、电子效应 a. 诱导效应（I 效应）
诱导效应使基团电荷分布发生变化，从而改变了键的力常
数，使振动频率发生变化.
例：
O R C X
υOH ,υNH
什么是红外光谱
什么是红外光谱
红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。
样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
红外光谱与紫外光谱、质谱、核磁共振并称物质结构分析“四大谱”，是仪器分析中重要的分析手段之一。
通过与标准谱图比较，可以确定化合物的结构；对于未知样品，通过官能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合以及络合物的形成等结构信息可以推测结构。
以上信息仅供参考，建议查阅专业书籍或咨询专业人士。
红外光谱
KK
1 1
m m m m
ν (cm )
-1
-1
C 2150
C
C 1650
C
C 1200
C
b、轨道中S成分越多，键的强度越大，吸收频率越高
ν (cm )
C__H sp 3300
C__H sp2 3100
C__H sp3 2900
1 K 1 c、原子的质量越大，振动吸收频率越低。 m1 m2 2 m1 m2 2 __ __ __ -1 C H C C C O (cm ) 3000 1200 1100
C-H N-H O-H S-H
C=C C=O
C=N
六.各类有机物的红外吸收:
1.烷烃的红外吸收:
正辛烷
甲基: Vas=2960, Vs=2860,δas=1450, 亚甲基: Vas=2930, Vs=2850, δas=1450 4个以上亚甲基: δs =720(cm-1)
δs =1380
2.烯烃的红外吸收
6 9 0 c m-1 6 9 0 c m-1 C＝C H C＝C H
2
2-甲基-1-丙烯
(E)-2-己烯
(Z)-3-己烯
3.炔烃的红外吸收:
1-己炔
C H 伸缩振动 3300
C C 伸缩振动 2100
C H 弯曲振动 630
2-己炔
HC
CCH2CH2CH2CH2CH2CH3
CH3C
CCH2CH2CH2CH2CH3
H H2 N ， O 2 к Ó ìÍ âÎ üÕ Ê
CH3-CH2-C C-H Ð ÓÍ 箭头表示振动方向 O C O Þ Î ì º â ü Î CH -CH -C 3 2 âÎ Í üÊ Õ
红外光谱 鉴定
红外光谱鉴定
红外光谱鉴定是一种利用红外光谱技术对物质分子进行的分析和鉴定方法。
当一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上时，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。
其原理是样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
这种方法通常用于鉴定未知化合物的类别，也可以用于确定未知物的化学结构式或立体结构。
主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别；也可利用红外光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析手段（如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱）提供的信息，来确定未知物的化学结构式或立体结构。
这种方法具有分析速度快、用量少、不破坏样品、与色谱联用定性功能强大等优点。
几乎所有有机物均有红外吸收，特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；也可用于定量分析。
红外光谱
13
例：某化合物分子式为C12H24O2，推测结构。
14
解 ：
不饱和度
=
1
+
12
+
1 2
×(0 - 24) = 1
由最强的吸收峰1703 cm-1知此化合物含羰基，与不饱
பைடு நூலகம்
和度为1吻合；
2920 cm-1、2851cm-1处吸收很强，而2956 cm-1、2866
cm-1处吸收较弱，说明-CH2-的数目多于-CH3的数目； 在723cm-1处（相当于720cm-1处）有吸收峰，证明有长
770~735cm-1
810~750cm-1 710~690cm-1 833~810cm-1
尖、强 一取代
强 二取代（邻位）
强 二取代（间位） 中 强 二取代（对位）
10
红外谱图解析
1. 观察特征频率区，找出特征吸收峰，判断苯环、双 键、羰基、三键、羟基、胺基等官能团，以确定所 属化合物的类型。
2. 观察指纹区，进一步确定基团的结合方式。指纹区 对用已知物鉴别未知物十分有用。
主要是：C－C、C－N、C－O等单 键和各种弯曲振动的吸收峰，其特 点是谱带密集、难以辨认。
3
各主要官能团红外光谱的特征吸收峰频率
4000cm-1
650cm-1
3600-3200 NH, OH d, br, s
3300
CC H
strong
2700 -CHO double
2960-2850 -C-H strong
5
-NH2： 与 –OH 相似，游离的 –NH2 在 3300~3500 cm-1，缔合
后吸收峰的位置会降低 100 cm-1，这里要区别几种不同的胺 ： ①伯胺有两个吸收峰，原因在–NH2有两个N-H键，振动有 对称和非对称两种伸缩振动，所以与–OH区别较大，吸收 强度比–OH弱； ②仲胺只有一种振动，吸收峰比 –OH 要尖锐； ③叔胺因 N 上无 H ，所以在此区域无吸收。
例：某化合物分子式为C12H24O2，推测结构。
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解 ：
不饱和度
=
1
+
12
+
1 2
×(0 - 24) = 1
由最强的吸收峰1703 cm-1知此化合物含羰基，与不饱
பைடு நூலகம்
和度为1吻合；
2920 cm-1、2851cm-1处吸收很强，而2956 cm-1、2866
cm-1处吸收较弱，说明-CH2-的数目多于-CH3的数目； 在723cm-1处（相当于720cm-1处）有吸收峰，证明有长
770~735cm-1
810~750cm-1 710~690cm-1 833~810cm-1
尖、强 一取代
强 二取代（邻位）
强 二取代（间位） 中 强 二取代（对位）
10
红外谱图解析
1. 观察特征频率区，找出特征吸收峰，判断苯环、双 键、羰基、三键、羟基、胺基等官能团，以确定所 属化合物的类型。
2. 观察指纹区，进一步确定基团的结合方式。指纹区 对用已知物鉴别未知物十分有用。
主要是：C－C、C－N、C－O等单 键和各种弯曲振动的吸收峰，其特 点是谱带密集、难以辨认。
3
各主要官能团红外光谱的特征吸收峰频率
4000cm-1
650cm-1
3600-3200 NH, OH d, br, s
3300
CC H
strong
2700 -CHO double
2960-2850 -C-H strong
5
-NH2： 与 –OH 相似，游离的 –NH2 在 3300~3500 cm-1，缔合
后吸收峰的位置会降低 100 cm-1，这里要区别几种不同的胺 ： ①伯胺有两个吸收峰，原因在–NH2有两个N-H键，振动有 对称和非对称两种伸缩振动，所以与–OH区别较大，吸收 强度比–OH弱； ②仲胺只有一种振动，吸收峰比 –OH 要尖锐； ③叔胺因 N 上无 H ，所以在此区域无吸收。
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例：醇的C-O伸缩振动
例：醚的C-O伸缩振动
2.9 C-H弯曲振动（面外）（1000－650cm-1)
链烯烃类型
波数 （cm-1)
峰强度
RCH=CH2 990 和910 RCH=CHR(顺） 690 RCH=CHR(反） 970 R2C=CH2 890 R2C=CHR 840-790
强 中－强 中－强 中－强 中－强
C=O 1828 cm-1
C=O 1928 cm-1
② 共轭效应（M效应）—— 通过化学键起作用 由于共轭效应，使k减小， 减小
O O H3C C CH3 C CH3 O C CH3 O C
C=O cm-1
1715
1685
1685
1660
当诱导效应与共轭效应都存在时，视效应的 大小决定影响的结果。如：
1470-1430 1396-1365 1470-1430
中 中－强 中
正己烷的CH3、CH2的C-H弯曲振动
2.8X-Y伸缩振动区
伸缩振动类型
波数 （cm-1)
峰强度
醇νc-o 酚νc-o 醚νc-o 酯νc-o 胺νc-H
1200-1000 1300－1200 1220－1130 1275－1060 1300－1050 1360-1020
醛 （饱和） 酸（饱和） 酮 （饱和） 酯 酰卤 酸酐
1740-1720 1705-1725 1705-1725 1740－1710 1815-1720 1850-1800
强 强 强 强 强
1、醛、酮
羧酸及其衍生物
2.6 双键的伸缩振动区（1680－1500cm-1)
双键类型 波数 （cm-1) 峰强度
烯烃C-H弯曲振动
690
970
2.10芳香烃
振动类型
芳环C-H伸缩振 动 骨架振动
C=O 1773, 1736 cm-1 与
C=O 1774 cm-1
C—C 1690 cm-1 的倍频偶合
7）立体效应
• ① 立体障碍
H3C
CH3 —C CH3
O H
CH3 H3C —C CH3
O CH3
C=O 1680 cm-1
C=O 1700 cm-1
CH2 CH2
② 环张力
O
环外 C=C 1650
νO-H、 νN-H、等一些基团的伸缩振动，还包含部分基团
的面内弯曲振动的基频峰。
指纹区
红外光谱上1333 cm-1 ~400 cm-1区域的低频区，通常称为指
纹区。 出现的峰主要是C-O、C-N、C-C等单键的伸缩振动
C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动及各种弯曲振动。
相关峰 含苯的芳香化合物 νAr-H3050cm-1;νC=C1600、1500以及2000－1667cm-1的泛频 峰，δAr-H（面外弯曲）900－690cm-1
三键类型
波数 （cm-1)
峰强度
H－C C-R R－C C-R1 R－C C-R R－C N
2140-2100 2260-2190 无 2260-2240
强 可变 强
1、炔烃
2、腈
2.5 羰基（ 1650cm-1)
羰基类型
C O
）伸缩振动区区（1900－
波数 （cm-1)
峰强度
第三章红外光谱
第一节 红外光谱的基础知识
1.1 红外光谱
1.2 分子化学建的振动与能级 第二节 红外光谱的重要吸收区段 2.1 特征区、指纹区和相关峰的概念 2.2 几个重要区段 2.3主要化合物的特征吸收
第三节 红外光谱在结构解析中的应用 3.1 确定官能团 3.2 鉴别化合物真伪 3.3确定立体化学结构的构型
1.1.2双原子分子振动与能级
k: 键的力常数，与键能和键长有关 μ: 质量为m1和m2的折合质量 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的
折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
1.1.3 非谐振子
按照量子化学，分子振动能级的能量 E= (1/2+V) － - (1/2+V) 2Xe－ v v V:振动量子数, = 0、1、2、3…… Xe：非谐性修正系数
势 能
V=2 V=1 V=0
势能 U= K(r-r0)2/2
基频峰： V0→V1：从基态跃迁到第一激发态，将引 起一个强的吸收峰，叫基频峰，产生的谱带较强 倍频峰： V0→V2：从基态跃迁到第二激发态，将引 起一个较弱的吸收峰，叫倍频峰。
1.1.4 多原子分子的振动
N个原子组成的分子在空间有3N个分子自由度 分子自由度数3N= 平动自由度+转动自由度+振动自由度 ★ N个原子组成的线性分子的振动自由度数 ： 3N- 5
波数 （cm-1) 峰强度
C-H键类型
－CH3 －CH 2 --CH －OCH3 - CHO -O-CH2-O-
－2960,2870 2930，2850 2890 2830-2810 2720-2750 2780-2765
高强 强 中强 中强 中强 弱－中
1、饱和烷烃
2、醛
2.4三键对称伸缩区（2400－2100cm-1)
差越大（极性越大），吸收峰越强； 例2 CO2分子
1.2 影响峰位峰强变化的主要因素
(1)电子效应
① 诱导效应（I 效应）—— 通过化学键起作用 • 由于诱导效应，使k增大， 增大
O R C R1 R O C Cl Cl O C Cl F O C F
C=O 1715 cm-1
C=O 1800 cm-1
第二节 红外光谱的重要吸收区段
1、特征区、指纹区和相关峰的概念 2、几个重要区段 3、主要化合物的特征吸收
1、特征区、指纹区和相关峰的概念 特征区 有机化合物分子中一些主要官能团的特征吸收多发生
在红外区域4000－1333cm-1该区域吸收峰比较稀疏，容易
辨认，通常把该区域叫特征谱带区。该区相应的吸收峰称 ν 特征吸收或特征峰
物质分子吸收红外线（中红外区、即基本振动-转动区）引起分子 振动能级的跃迁，形成的吸收光谱叫红外吸收光谱。主要是由于振动 和转动能级跃迁引起的，因此红外吸收光谱又称振转光谱。在IR图谱 中,常用吸收度（A)或透光率 (T %) 为纵坐标, 波数为横坐标。
红外光谱可分为三个区域：
1.近红外：12500－4000cm-1，主要研究分子中 O-H、N-H、C-H的振动倍频与组频。 2.中红外：4000－400cm-1，主要研究大部分有 机化合物的振动基频。 3.远红外：400－25cm-1，主要研究分子的转动 光谱以及重要原子成键的振动。
基团 νO—H 吸收位置（cm-1） 3700~3200 3700~3500（游离） 3450~3200（多聚体）
3500-3300（游离） 3500－3100（缔合） 3500－3300（内酰胺）
说明 强 中强，较尖 强，宽
弱而稍尖 弱而尖 可变
νN—H
νO—H
-COOH
3000~2500
强
1.醇
υCH 不饱和C-H伸缩振动区
υCH 饱和C-H伸缩振动区 υC≡C or υC≡N 叁键伸缩振动区 υC=O 双键伸缩振动区 υC=C 脂肪族及芳香族双键伸缩振动区
δ δ C-H C-H
面内弯曲振动区 面外弯曲振动区 (不饱和C-H)
2. 不同官能团的吸收区域 2. 1 O-H、N-H伸缩振动区（3750－3000cm-1)
H
H H
C=O 1742 cm-1
Cl
Cl
H H
C=O 1728 cm-1
Cl
O R—C—R’
C=O 1710~1725 cm-1
5）氢键
• 由于形成氢键，改变了键的力常数，因而振动频率发生变化。 • 分子间的氢键受浓度的影响，而分子内的氢键不受浓度大小 的影响。如： • 乙醇 <0.01mol/L CCl4 溶液中 O-H 3640 cm-1 • >0.1mol/L CCl4 溶液中 O-H 3515 cm-1 (二聚体） • 浓度增加 O-H 3550 cm-1 (多聚体）
醇
氢键缔合
2.苯酚的红外光谱图
3.胺
二己胺
~3310cm-1：弱峰，N—H伸缩振动
4．羧酸及 其衍生物
羧酸及其衍生 物
羧酸的红外光谱图
2. 2 不饱和烃和芳烃C-H伸缩振动区（3300－
3000cm-1)
主要有C =C—H、 C—H 、Ar-H吸收，均在3000 cm-1 以上 C-H键类型
C—H
波数 （cm-1)
峰强度
C=C—H Ar-H
－3300 3040－3010 －3030
强 弱 －中 弱 －中强
1、烯烃
2、炔烃
~3340cm-1 ：叁键C—H伸缩振动，~3020cm-1: 苯环=C—H伸缩 振动~2115cm-1: 伸缩振动
2.3 饱和烃和醛基C-H伸缩振动区（3300－ 2700cm-1)
分子内氢键C—R
C=O 1635 cm-1
C=O 1690 cm-1
6）共振偶合
• ① 振动偶合 • 如：
O R—C O O R—C O
R—C
O
R—C
O
as(C=O) 1780 cm-1~
s(C=O) 1760 cm-1~
O —C—Cl
② 费米共振 当倍频峰或组频峰位于某强的基 频峰附近时，弱的倍频峰或组频 峰的吸收强度常被大大加强，并 且往往裂分为两个峰，这种倍频 峰或组频峰与基频峰之间的偶合 叫做费米共振。
酮 C=O 1710~1725 cm-1
O R C R1
O
酰胺