红外光谱谱图解析
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、肩峰、双峰等类型
2020/7/17
精品课件
２、为什么红外光谱图纵坐标的范围为4000~400 cm-1？
红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75~1000μm（1μm=10-4 cm
）范围。
0.75~2.5μm为近红外区 2.5~25μm为中红外区 25~1000μm为远红外区 2.5~15.4μm的中红外区应用最广
2020/7/17
精品课件
（二）计算不饱和度
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： 可按下式进行不饱和度的计算：
UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 – n1 ）/ 2 n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，……，一价元素数
2960 cm-1
反
对称伸缩振动
缩振动
—CH2—
2870 cm-1 2930 cm-1 反对称伸
3000 cm-1 以 下
对称伸缩振动
2850 cm-1
③不饱和—碳C—原H子上的=C—H（2890C—cmH-1 ） 弱吸收
苯环上的C—H
3030 cm-1
=C—H
3010 22360000cmc-1m-1 以上
在此基础上，再仔细归属指纹区的有关谱带，综合分析，提出化合物的 可能结构。
必要时查阅标图谱或与其他谱（1H NMR，13C NMR，MS）配合，确证其 结构。
2020/7/17
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（一）了解样品来源及测试方法
要求样品纯度98%以上 尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况： ①样品的来源——合成方法或从何种动、植物体中提取而来； ②样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后 是否残留灰分等； ③样品的化学性质； ④元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出 分子式； ⑤红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。
2020/7/17 醛，酮的区分？
精品课件
2020/7/17
精品课件
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； 环形结构：低波数峰强；
2020/7/17
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羧酸的C=O
1820～1750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体；
（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的不 饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可 仅根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特
任务2-4
infrared absorption
正溴丁烷的波谱解析 spec-troscopy，IR
2020/7/17
精品课件
概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区：低能电子 跃迁、含氢原子团伸 缩振动的合频吸收； 稀土、过渡金属
C—H
3300 cm-1
2020/7/17
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（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
2020/7/17
在该区域出现的峰较少；
①RC CH
（2100 2140 cm-1 ）
cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260
R=R’ 时，无红外活性
②RC N （2100 2140 cm-1 ）
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
-（CH2）nn
2020/7/17
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a)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。 b)C—C骨架振动明显
H C C H3 C H3
C H3 C C H3
C H3 C C H3 C H3
2020/7/17
CH3 δs C—C骨架振动
1385-1380cm-1
1155cm-1
1:1
1372-1368cm-1
1170cm-1
1391-1381cm-1
1368-1366cm-1
4:5
1195 cm-1
1405-1385cm-1
1372-1365cm-1
2020/7/17
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（六）确证解析结果 按以下几种方法验证 1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑 到样品的处理技术与测量条件是否相同。 2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱 图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确 证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强 度的顺序是不变的。 常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz 学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。
中红外区： 远红外区：纯转动能 级跃迁，变角、骨架 振动；异构体、金属 有机物、氢键
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一、认识红外光谱图
2020/7/17
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1、红外光谱图
峰强：Vs（Very strong）： 很强；s（strong）：强； m（medium）：中强； w（weak）：弱。
峰形：表示形状的为宽峰、尖峰
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：
—CH2—CO—CH2—
1715 cm-1
酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1
酯
—CH2—CO—NH—
1680 cm-1
酰胺
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2020/7/17
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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。
2000
1600
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③C=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；
强度估算强度
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
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2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
特征区
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C-H，N-H，O-H
1500
1000 500 指纹区
三、各类化合物的红外光谱特征
2020/7/17
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1、烷烃（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H )
3000cm-1
CH3 CH2
δas1460 cm-1
重
δs1380 cm-1
叠
δs1465 cm-1
CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）
二、解析红外光谱图
2020/7/17
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一个未知化合物仅用红外光谱解析结构是十分困难的。一般在光谱解析
前，要做未知物的初步分析 红外光谱谱图的解析更带有经验性、灵活性。 解析主要是在掌握影响振动频率的因素及各类化合物的红外特征吸收谱
带的基础上，按峰区分析，指认某谱带的可能归属，结合其他峰区的相关 峰，确定其归属。
征振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收
变得极弱。
（五）提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱
和度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，
应把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学
的性质以及红外光谱排除不合理的结构。
2020/7/17
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（4）确定好可能基团后，对指纹区的谱带进行分析
X—Y，X—H 变形振动区 < 1500 cm-1
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。 顺、反结构区分；
①C—H弯曲振动 饱和C—H弯曲振动包括甲基和次甲基两种。甲基1370~1380 cm-1处
1:2 1250 cm-1
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c) CH2面外变形振动—(CH2)n—，证明长碳链的存在。
n=1 770~785 cm-1 （中 ）
cm-1 （中 ）
n=2 740 ~ 750
n=3 730 ~740 cm-1 （中 ）
d)（C中H2强和C）H3的相对含量也可以由1460
cnm≥-1和1387022cmc-1m的-1 峰
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 UN = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
2020/7/17
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（三）从特征频率区中确定主要官能团取代基
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）；
非共轭
2240 2260 cm-1
共轭
2220 2230 cm-1
仅含C、H、N时：峰较精强品、课件尖锐；
（3） 双键伸缩振动区（ 2000 1500 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（1626 1650 cm-1 ）
(4)1500 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
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2、确定分子官能团和基团的吸收峰
（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。
由 (cm1)
104
(m)
可知，2.5~15.4μm波长范围对应于
4000cm-1~650cm-1。大多数有机化合物及许多无机化合物的化学键振
动均落在这一区域 。
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3、分子中基团的基本振动形式 basic vibration of the group in molecular
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3、再根据谱带的位置、强度、宽度等特征，推测官能团可能与什么取 代基相连接。
=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
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3000 2500 2000
，可作判断有无甲基存在的依据。 烯烃的C—H弯曲振动在1000~800 cm-1范围，可以借以鉴别各种取
代类型的烯烃。 芳烃的C—H弯曲振动主要是900~650 cm-1处的面外弯曲振动，对确
定苯的取代类型很有帮助。
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②C—O伸缩振动 这类振动产生的吸收带常常是该区中的最强峰。 醇的C—O在1260~1000 cm-1；酚的C—O1350~1200 cm-1； 醚的C—O在1250~1100 cm-1；饱和醚常在1125 cm-1出现； 芳香醚多靠近1250 cm-1。
（1）两类基本振动形式 伸缩振动
亚甲基：
变形振动 亚甲基
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甲基的振动形式
伸缩振动 甲基：
变形振动 甲基
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对 不对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
对称δs(CH3)1380㎝-1
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称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
注意区分 —NH伸缩振动： 3500 3100 cm-1
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3515cm-1
Βιβλιοθήκη Baidu
2895 cm-
1
3640cm-1
3350cm-1
2950cm-1
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乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图 精品课件
0．01M 0．1M 0．25M 1．0M
②饱和碳原子上的—C—H
对称伸缩振动—CH3
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH 2
CH
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1、红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
(3)2000 1500 cm-1 双键伸缩振动区
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２、为什么红外光谱图纵坐标的范围为4000~400 cm-1？
红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75~1000μm（1μm=10-4 cm
）范围。
0.75~2.5μm为近红外区 2.5~25μm为中红外区 25~1000μm为远红外区 2.5~15.4μm的中红外区应用最广
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（二）计算不饱和度
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： 可按下式进行不饱和度的计算：
UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 – n1 ）/ 2 n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，……，一价元素数
2960 cm-1
反
对称伸缩振动
缩振动
—CH2—
2870 cm-1 2930 cm-1 反对称伸
3000 cm-1 以 下
对称伸缩振动
2850 cm-1
③不饱和—碳C—原H子上的=C—H（2890C—cmH-1 ） 弱吸收
苯环上的C—H
3030 cm-1
=C—H
3010 22360000cmc-1m-1 以上
在此基础上，再仔细归属指纹区的有关谱带，综合分析，提出化合物的 可能结构。
必要时查阅标图谱或与其他谱（1H NMR，13C NMR，MS）配合，确证其 结构。
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（一）了解样品来源及测试方法
要求样品纯度98%以上 尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况： ①样品的来源——合成方法或从何种动、植物体中提取而来； ②样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后 是否残留灰分等； ③样品的化学性质； ④元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出 分子式； ⑤红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。
2020/7/17 醛，酮的区分？
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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； 环形结构：低波数峰强；
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羧酸的C=O
1820～1750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体；
（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的不 饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可 仅根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特
任务2-4
infrared absorption
正溴丁烷的波谱解析 spec-troscopy，IR
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概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区：低能电子 跃迁、含氢原子团伸 缩振动的合频吸收； 稀土、过渡金属
C—H
3300 cm-1
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（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
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在该区域出现的峰较少；
①RC CH
（2100 2140 cm-1 ）
cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260
R=R’ 时，无红外活性
②RC N （2100 2140 cm-1 ）
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
-（CH2）nn
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a)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。 b)C—C骨架振动明显
H C C H3 C H3
C H3 C C H3
C H3 C C H3 C H3
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CH3 δs C—C骨架振动
1385-1380cm-1
1155cm-1
1:1
1372-1368cm-1
1170cm-1
1391-1381cm-1
1368-1366cm-1
4:5
1195 cm-1
1405-1385cm-1
1372-1365cm-1
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（六）确证解析结果 按以下几种方法验证 1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑 到样品的处理技术与测量条件是否相同。 2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱 图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确 证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强 度的顺序是不变的。 常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz 学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。
中红外区： 远红外区：纯转动能 级跃迁，变角、骨架 振动；异构体、金属 有机物、氢键
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一、认识红外光谱图
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1、红外光谱图
峰强：Vs（Very strong）： 很强；s（strong）：强； m（medium）：中强； w（weak）：弱。
峰形：表示形状的为宽峰、尖峰
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：
—CH2—CO—CH2—
1715 cm-1
酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1
酯
—CH2—CO—NH—
1680 cm-1
酰胺
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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。
2000
1600
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③C=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；
强度估算强度
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
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2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
特征区
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C-H，N-H，O-H
1500
1000 500 指纹区
三、各类化合物的红外光谱特征
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1、烷烃（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H )
3000cm-1
CH3 CH2
δas1460 cm-1
重
δs1380 cm-1
叠
δs1465 cm-1
CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）
二、解析红外光谱图
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一个未知化合物仅用红外光谱解析结构是十分困难的。一般在光谱解析
前，要做未知物的初步分析 红外光谱谱图的解析更带有经验性、灵活性。 解析主要是在掌握影响振动频率的因素及各类化合物的红外特征吸收谱
带的基础上，按峰区分析，指认某谱带的可能归属，结合其他峰区的相关 峰，确定其归属。
征振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收
变得极弱。
（五）提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱
和度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，
应把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学
的性质以及红外光谱排除不合理的结构。
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（4）确定好可能基团后，对指纹区的谱带进行分析
X—Y，X—H 变形振动区 < 1500 cm-1
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。 顺、反结构区分；
①C—H弯曲振动 饱和C—H弯曲振动包括甲基和次甲基两种。甲基1370~1380 cm-1处
1:2 1250 cm-1
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c) CH2面外变形振动—(CH2)n—，证明长碳链的存在。
n=1 770~785 cm-1 （中 ）
cm-1 （中 ）
n=2 740 ~ 750
n=3 730 ~740 cm-1 （中 ）
d)（C中H2强和C）H3的相对含量也可以由1460
cnm≥-1和1387022cmc-1m的-1 峰
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 UN = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
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（三）从特征频率区中确定主要官能团取代基
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）；
非共轭
2240 2260 cm-1
共轭
2220 2230 cm-1
仅含C、H、N时：峰较精强品、课件尖锐；
（3） 双键伸缩振动区（ 2000 1500 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（1626 1650 cm-1 ）
(4)1500 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
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2、确定分子官能团和基团的吸收峰
（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。
由 (cm1)
104
(m)
可知，2.5~15.4μm波长范围对应于
4000cm-1~650cm-1。大多数有机化合物及许多无机化合物的化学键振
动均落在这一区域 。
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3、分子中基团的基本振动形式 basic vibration of the group in molecular
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3、再根据谱带的位置、强度、宽度等特征，推测官能团可能与什么取 代基相连接。
=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
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3000 2500 2000
，可作判断有无甲基存在的依据。 烯烃的C—H弯曲振动在1000~800 cm-1范围，可以借以鉴别各种取
代类型的烯烃。 芳烃的C—H弯曲振动主要是900~650 cm-1处的面外弯曲振动，对确
定苯的取代类型很有帮助。
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②C—O伸缩振动 这类振动产生的吸收带常常是该区中的最强峰。 醇的C—O在1260~1000 cm-1；酚的C—O1350~1200 cm-1； 醚的C—O在1250~1100 cm-1；饱和醚常在1125 cm-1出现； 芳香醚多靠近1250 cm-1。
（1）两类基本振动形式 伸缩振动
亚甲基：
变形振动 亚甲基
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甲基的振动形式
伸缩振动 甲基：
变形振动 甲基
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对 不对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
对称δs(CH3)1380㎝-1
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称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
注意区分 —NH伸缩振动： 3500 3100 cm-1
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3515cm-1
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2895 cm-
1
3640cm-1
3350cm-1
2950cm-1
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乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图 精品课件
0．01M 0．1M 0．25M 1．0M
②饱和碳原子上的—C—H
对称伸缩振动—CH3
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH 2
CH
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1、红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
(3)2000 1500 cm-1 双键伸缩振动区