第4节 红外谱图解析示例
红外光谱谱图解析-71页PPT文档资料
2019/10/4
一、认识红外光谱图
2019/10/4
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 、肩峰、双峰等类型
2019/10/4
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。
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。
2019/10/4
（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。
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
2019/10/4
（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
红外光谱-04
红外图谱解析¾红外光谱的分区¾红外标准谱图及检索¾萨特勒红外谱图集是较常用的谱图集，数据库，网上资源¾红外图谱的解析步骤¾红外图谱的解析实例红外光谱的分区4000-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。
2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区1500-400cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息红外图谱的解析步骤1.检查光谱图是否符合要求:基线的透过率在90%左右；最大的吸收峰不应成平头峰。
2.了解样品来源、样品的理化性质，其他分析的数据，样品重结晶溶剂及纯度。
3. 排除可能出现的“假谱带”:常见的有水的吸收:在3400、1640和650cm-1。
CO的吸收:在2350和667cm-1。
2还有处理样品时重结晶的溶剂吸收。
合成产品中未反应完的反应物或副产物等都可能会带入样品而引起干扰。
在KBr压片过程中可能有水混入试样。
5.确定分子所含基团及化学键的类型：物质红外光谱是各种基团红外光谱的叠加。
可以由特征谱带的位置、强度、形状指配所含基团或化学键的类型。
基团的特征吸收带会在一定范围内位移。
分析谱图常按：“先官能团区后指纹区，先强峰后次强峰和弱峰，先否定后肯定”的原则分析图谱，指配峰的归属。
4000∼1500cm-1范围的官能团区可以判断化合物的种类。
1500 ∼400cm-1范围的“指纹区”能反映整个分子结构的特点，两个化合物若“指纹区”图谱完全一样就是同一个化合物。
如苯环的存在可以由3100 ∼3000、∼1600、∼1580、∼1500、∼1450cm-1的吸收带判断，而苯环上取代类型要用900~650cm-1区域的吸收带判断吸收峰并非要全部解释清楚，先强峰后次强峰和弱峰，一般只要解释一些较强的峰，但是对一些特征性的弱峰也不可忽视。
在分析谱图时，只要在该出现的区城没有出现某基团的吸收，就可以否定此基团的存在，否定是可靠的。
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理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。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，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；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
红外光谱谱图分析报告
-OCH3 2850~2810, 1470~1440;
-NCH3 2820~2760, 1450~1438
19:07:22
d) CH2面内变形振动—(CH2)n—，证明长碳链的存在。 n=1 770~785 cm-1 （中 ） n=2 740 ~ 750 cm-1 （中 ）
n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） n≥ 720 cm-1 （中强 ）
H
R2
三取代烯
R1
R3
CC
R2
H
1680-1665 cm-1
四取代烯 顺式烯
R1
R3CCR2ຫໍສະໝຸດ R4R1R2
CC
H
H
弱，尖 分界线
1660cm-1
乙烯基烯 亚乙烯基烯
R1
H
CC
H
H
R1
H
CC
R2
H
1660-1630cm-1
中强，尖
19:07:22
总结
ⅰ 分界线1660cm-1
ⅱ 顺强，反弱
ⅲ 四取代（不与O，N等相连）无υ（C=C）峰 ⅳ 端烯的强度大
3080 cm-1
3030 cm-1
3080-3030 cm-1
C H 变形
振动
H
3080 cm-1
C CH2 3030 cm-1
C H 3300 cm-1
3000 cm-1 2900-2800 cm-1
19:07:22
b)C=C 伸缩振动(1680-1630 cm-1 )
反式烯
R1
H
CC
υ（C=C）
CH3 δs 1:1
C—C骨架振动 1155cm-1
1170cm-1
仪器分析 第四章--红外吸收光谱法
章节重点：
分子振动基本形式及自由度计算；
红外吸收的产生2个条件；
各类基团特征红外振动频率；
影响红外吸收峰位变化的因素。
第八章 红外吸收光谱分 析法
第三节 红外分光光度计
1. 仪器类型与结构
2. 制样方法
3. 联用技术
1. 仪器类型与结构
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
弯曲振动：
1.4 振动自由度
多原子分子振动形式的多少用振动自由度标示。
三维空间中，每个原子都能沿x、y、z三个坐标方向独 立运动，n个原子组成的分子则有3n个独立运动，再除 掉三个坐标轴方向的分子平移及整体分子转动。
非线性分子振动自由度为3n-6，如H2O有3个自由度。 线性分子振动自由度为3n-5，如CO2有4个自由度。
某些键的伸缩力常数：
键类型: 力常数: 峰位:源自-CC15 2062 cm-1
-C=C10 1683 cm-1
-C-C5 1190 cm-1
-C-H5.1 2920 cm-1
化学键键强越强（即键的力常数K越大），原子折合 质量越小，化学键振动频率越大，吸收峰在高波数区。
1.2 非谐振子
实际上双原子分子并非理想的谐振子！随着振动量子 数的增加，上下振动能级间的间隔逐渐减小！
（1）-O-H，37003100 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：3500 3300 cm-1 峰型尖锐
（2）饱和碳原子上的-C-H -CH3 2960 cm-1 2870 cm-1 反对称伸缩振动 对称伸缩振动
红外光谱解析方法(含结构分析实例)
无 CH 3 吸收
否定结构 1 和 3
且无芳环对位取代特征吸收
1680 ~ 1630 cm1 无 C O吸收
否定结构 4
续前
综上所述，峰归属如下 ：
H 3060 ，3040 和3020 cm 1
1 C （芳环） 1600 ， 1584 和 1493 cm C 1 H （单取代） 756 和 702 cm （双峰）
该化合物为结构 2
练习 （书后P276题15）
H 3030
as CH 3
C （芳） 1588 ， 1494 和1471 C2925as CH 3
s CH 1380 3 1442 C N 1303， 1268
1 H 748cm （单）
NH 3430 ， 3300 （双）
CH 2 2938 ， 2918 和 2860
CH 2 1452
续前
解: 此题五个化合物有四个 含有苯环， 其中三个还分别具有 C N ， NH 和C O；
只有化合物2无苯环，但具有 OH
图上可见芳香化合物的 一系列特征吸收 3060 ，3040 和3020 cm 1有吸收 为芳环 H 1600 ， 1584 和 1493cm 1三处吸收 为芳环 C C
示例
CH 3300
NH 3270 H 3030 C C 2100
C （芳环） 1597 ， 1495 ， 1445 C
NH 1533 C N 1323
C O 1638
CH 1268
H 763 ， 694 （双峰）
续前
2 2 9 1 7 7 可能含有苯环 解： U 2 1638 cm1强吸收 为 C O 3270 cm 1有吸收 NH
红外谱图详细解析
红外谱图解析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33002800C H （2）分析3300 ~ 2800 cm 1区域C-H 伸缩振动吸收以3000 cm-1为界:高于3000 cm为不饱和碳C H 伸缩振动吸收3000cm-1C-H可能为烯, 炔, 芳香化合物低于3000 cm-1 一般为饱和C-H 伸缩振动吸收(3) 若在稍高于3000 cm-1有吸收,则应在频区2250 ~ 1450 cm-1分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰炔2200 ~ 2100 cm-1烯1680 ~ 1640 cm-1芳环1600,1580,1500,1450 cm-1烯或芳香化合物则应解析指纹区1000 ~ 650 cm-1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C=O,O-H,C-N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如2820，2720 和1750~1700 cm 1的三个峰说明醛基的存在例3 C7H8O1) 不饱和度：(7⨯2+2-8)÷2=4 可能含有苯环2) 3000 cm-1 以上，以及1600，1500 cm-1 表明含有苯环（-C6H5）770，700 cm-1 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 cm-1(⨯)，1250，1040 cm-1(∨) 芳香脂肪醚C-O的吸收表明此化合物为苯甲醚例4:1）不：12）3000，O H；酸930，O H,O-H O-H,CH3CH2COOH3) 1700, C=O4) 1230，C-O。
红外谱图解析习题课ppt课件
2024/8/4
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
• 3）官能团 • CH2 CH3 C=O C-O • 4）可能的结构
O
O
O
HCO C H 2 C H 2 C H 3 H 3 C COC H 2 C H 3 H 3 C H 2 CCOC H 3
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
例1
O
O
C CH C CH3
CH3
2024/8/4
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
1716 1365 1170
C＝O伸缩振动峰, ν（C=O） 甲基对称变形振动峰δ （CH3） C-C伸缩振动峰, ν（C-C）
结构信息
CH2,CH3
C=O O=C-CH3
O CCC
2024/8/4
•
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
2024/8/4
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在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
例4解：1）不饱和度
• 分子式: C4H8O2, U=1-8/2+4=1 • 2）峰归属
波数（cm-1 ）
归属
结构信息
红外光谱谱图解析演示文稿
双键伸缩振动区 (4)1500 670 cm-1
X—Y伸缩， X—H变形振动区
第十五页，共69页。
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。
第十三页，共69页。
（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。
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
③不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ） 苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1
变形振动
甲基
对称δs(CH3)1380㎝-1
第七页，共69页。
不对称δas(CH3)1460㎝-1
二、解析红外光谱图
第八页，共69页。
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。
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16:25:32
c)C-H 变形振动(1000-700 cm-1 )
面内变形（=C-H）1400-1420 cm-1 （弱）
面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 （有价值）
（=C-H）
R1
H
CC
970 cm-1（强）
H
R2
R1
R3
CC
790-840 cm-1
R2
H （820 cm-1）
4. 醚（C—O—C）
脂族和环的C-O-C
υas 1150-1070cm-1
芳族和乙烯基的=C-O-C
脂族 R-OCH3 υs (CH3) 芳族 Ar-OCH3 υs (CH3)
υas 1275-1200cm-1 （1250cm-1 ） υs 1075-1020cm-1
2830-2815cm-1
~2850cm-1
R1
H
CC
H
H
R1
H
CC
R2
H
1660-1630cm-1
中强，尖
16:25:32
总结
ⅰ 分界线1660cm-1
ⅱ 顺强，反弱
ⅲ 四取代（不与O，N等相连）无υ（C=C）峰 ⅳ 端烯的强度强
ⅴ共轭使υ（C=C）下降20-30 cm-1
υ H C C R
C C 2140-2100cm-1 （弱）
υ R1 C C R2 C C 2260-2190 cm-1 （弱）
分子间氢键：
双分子缔合（二聚体）3550-3450 cm-1 多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1
分子内氢键：
多元醇（如1，2-二醇 ） 3600-3500 cm-1
螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500 cm-1
多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1
水（溶液）3710 cm-1 水（固体）3300cm-1
3000 cm-1 2900-2800 cm-1
16:25:32
b)C=C 伸缩振动(1680-1630 cm-1 )
反式烯
R1
H
CC
υ（C=C）
H
R2
三取代烯
R1
R3
CC
R2
H
1680-1665 cm-1
四取代烯 顺式烯
R1
R3
CC
R2
R4
R1
R2
CC
H
H
弱，尖 分界线
1660cm-1
乙烯基烯 亚乙烯基烯
第十八章
红外吸收光谱分
析法
infrared absorption spec-troscopy，IR
一、红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph
二、未知物结构确定
structure determination of compounds
第四节 红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph
-（CH2）nn
16:25:32
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
1385-1380cm-1
1372-1368cm-1 1391-1381cm-1 1368-1366cm-1
CH3 δs 1:1
4:5
C—C骨架振动 1155cm-1
16:25:32
一、红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph
1．烷烃
（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H
3000cm-1
CH3
)
δas1460
cm-1
重
δs1380 cm-1
叠
CH2 δs1465 cm-1
CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）
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
υ（—OH）
游 伯-OH 离 仲-OH 醇， 酚 叔-OH
酚-OH
3640cm-1 3630cm-1 3620cm-1 3610cm-1
υ（C-O）
1050 cm-1
1100 cm-1 α支化：-15 cm-1 1150 cm-1 α不饱和：-30 cm-1
1200 cm-1
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—OH基团特性
分子间氢键随浓度而变， 而分子内氢键不随浓度而变。
结晶水 3600-3450 cm-1
16:25:32
3515cm-1
2895 cm-1
3640cm-1
2950cm-1 3350cm-1
乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图
16:25:32
0．01M
0．1M 0．25M 1．0M
16:25:32
16:25:32
n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） n≥ 722 cm-1 （中强 ）
d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
Байду номын сангаас
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
16:25:32
16:25:32
2. 烯烃，炔烃
CH C H 伸缩 C C 振动
CC
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
H
CH H
C
υ（C-H）
3080 cm-1
3030 cm-1
3080-3030 cm-1
C H 变形
振动
H
3080 cm-1
C CH2 3030 cm-1
C H 3300 cm-1
1170cm-1
1195 cm-1
C H3 C C H3 C H3
1405-1385cm-1 1372-1365cm-1
1:2 1250 cm-1
16:25:32
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 ） n=2 740 ~ 750 cm-1 （中 ）
2：1800-1780 cm-1
R1 C C R2
16:25:32
谱图
16:25:32
16:25:32
对比
烯烃顺反异构体
16:25:32
3.醇（—OH）
O—H，C—O
a)-OH 伸缩振动(>3600 cm-1) b)碳氧伸缩振动(1100 cm-1)
C Cα C Cα′ C
Cβ Cα″
OH
R1
R2 （=C-H）
H
CC H
800-650 cm-1 （690 cm-1）
R1 C C H 990 cm-1
H
H 910 cm-1 （强）
R1
R3
CC
R2
R4 610-700 cm-1（强）
HCCR
2：1375-1225 cm-1 （弱）
R1
H 2：1850-1780 cm-1
CC
R2
H 890 cm-1（强）
16:25:32
5．醛、酮
16:25:32
醛
16:25:32