第3节红外光谱与分子结构详解
红外光谱与分子结构
CH2
饱和碳原子上的—C—H
—CH3
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动
—CH2—
2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动
—C—H
2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
应用价值不 大！！
C-H C-H伸缩振动 < 3000 cm-1 收峰
3610
3620 3630 增 3640 大
注意：区别伯、仲、叔醇； 醇类和烃类及酚类的区别。
3640 3630 3620
1050 1100
3.醇
氢键 缔合
1150
醚
CO 1300 ~ 1000cm1
1．链醚和环醚
aCsO（C 链）1150 ~ 1060cm（1 强）
s C
O（链）弱
消失
2．芳醚和烯醚
as C O
1275 ~ 1200cm1
as CO( )
~ 1250cm1 (强)
s C O( )
~ 1040cm1 (中)
示例
OH ~ 3200
CO ~ 1050 CO ~ 1100
5. 羰基化合物（醛、酮、羧酸、酯）
峰位排序：酸酐 > 酰卤 > 羧酸（游离）> 酯类 > 醛 > 酮 > 酰胺
苯环取代类型的吸收峰
1. 单取代 (含5个相邻H)
H（双峰）
~ 750cm（1 强） ~ 700cm（1 较强）
2000cm1
1600cm1
2. 双取代 • 邻取代（4个相邻H）
2000cm1
H ~ 750cm（1 强，单峰） 与单取代峰位重叠
第三章红外光谱IR
烷烃吸收峰
正己烷的红外光谱图
2，2，4-三甲基戊烷的红外光谱图
2、不饱和烃
• 烯烃 • 炔烃 • 芳香烃
2、1 烯烃 烯烃双键的特征吸收
影响双键碳碳伸缩振动吸收的因素
• 对称性：对称性越高，吸收强度越低。 • 与吸电子基团相连，振动波数下降，吸
收强度增加。 • 取代基的质量效应：双键上的氢被氘取
代后，波数下降10-20厘米-1。质量效应 • 共轭效应：使波数下降约30厘米-1 。
1-己烯的红外光谱图
~3060cm-1: 烯烃C—H伸缩振动；~1820:910cm-1倍频； ~1650cm-1: C=C伸缩振动；~995，905cm-1: C=CH2 非平面摇摆振动
顺式和反式2，2，5，5-四甲基己烯红外光谱 a 顺式 b 反式
v~
=
1
——
K
2C M
M = m1 m2 m1 + m2
双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。
C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I
-1 cm
3000
1200 1100
800
550
500
v cm-1
力常数/g.s-2
CC 2200~2100
12~18105
C=C 1680~1620
C-H面外弯曲振动吸收峰位置（cm-1） 670
770-730，710-690 770-735
810-750，710-690 833-810
780-760，745-705 885-870，825-805 865-810，730-675
810-800 850-840 870-855
870
各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收
有机波谱解析-第三章_红外光谱
由于红外光谱吸收强度受狭缝宽度、温度和溶剂等因素影 响，故不易精确测定，在实际分析中，只是通过与羰基等强吸 收峰对比来定性研究。
谱带强度与振动时偶极矩变化有关,偶极矩变化愈 基团极性 大，谱带强度愈大；偶极矩不发生变化，谱带强度为0， 即为红外非活性。 电子效应
红外吸收强度 偶极距变化幅度 振动偶合
伸缩振动（
as
）两种形式。
弯曲振动：原子垂直于化学键方向的运动。又可以分
它们还可以细分为摇摆、卷曲等振动形式。
为面内弯曲振动（）和面外弯曲振动（ ）两种形式，
+和-表示垂直于纸面方向的前后振动。
亚甲基的振动形式
三、分子振动与红外吸收峰的关系
理论上具有特定频率的每一种振动都能吸收相应 频率的红外光，在光谱图对应位臵上出现一个吸收 峰。实际上，因种种原因分子振动的数目与谱图中
纵坐标为： 百分透过率（%） 横坐标为： 波长（µ m）或波 数（cm-1）。
环戊烷
也可用文字形式表示为：2955cm-1(s)为CH2的反对称伸缩振动 (υasCH2),2870cm-1(m)为CH2的对称伸缩振动(υsCH2) 1458cm-1(m) 为CH2的面内弯曲振动(δ面内CH2),895cm-1(m)为CH2的面外弯曲振动 (面外CH2)
诱导效应大于共轭效应， C＝O 蓝移至 1735 cm-1
三、空间效应
（1）空间位阻 破坏共轭体系的共平面性，使共
轭效应减弱，双键的振动频率蓝移（增大）。
CH(CH3)2 O O O
CH3 CH3
CH3 CH(CH3)2
CH3
1663cm-1
1686cm-1
1693cm-1
（2）环的张力：环的大小影响环上有关基 团的频率。
4-3红外光谱解析
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）
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）
1195 cm-1
C H3 C C H3 CH
3
1405-1385cm-1 1372-1365cm-1
1:2 1250 cm-1
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 ）
n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） n≥ 720 cm-1 （中强 ）
1300cm-1 ~ 910 cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、Si-O等单键的伸缩振动、C=S、S=O、P=O等双键 的伸缩振动、部分含氢基团的变形振动吸收。
910 ~ 650 cm-1区域是烯烃、芳烃的C-H的面外弯曲振动吸 收位置，对结构敏感，吸收峰可用来确认化合物的顺反构 型或苯环的取代类型。
第三节 红外光谱解析
一、官能团区和指纹区
红外光谱
官能团区：4000~1300cm-1（1350） 2.5~7.7μm
指纹区：1300~600cm-1（1350~650） 7.7~16.7μm
官能团区：X-H的伸缩振动以及各种双键、叁键的伸缩 振动吸收峰出现的区域，此区域内峰较稀疏，是鉴定 工作最有价值的区域。
红外吸收光谱与分子结构的关系
➢ 红外光谱还可作为色谱检测器。
第二节 红外光谱的理论基础
一、红外吸收与分子结构
1. 双原子分子的振动
红外光谱产生于分子的振动.从经典力学的观点，采用谐振子模型来研究 双原子分子的振动，即化学键相当于无质量的弹簧，它连接两个刚性小球，它们 的质量分别等于两个原子的质量。
m1
根据虎克定律：
1 k 2c
红外光谱主要用于定性分析 但也可用于定量分析
➢ 定性: 红外光谱最重要的应用是中红外区 有机化合物的结构鉴定。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。
➢ 定量: 近年来红外光谱的定量分析应用也 有不少报道,尤其是近红外、远红外区的研究报 告在增加。如近红外区用于含有与C，N，O等 原子相连基团化合物的定量；远红外区用于无 机化合物研究等。
第五章 红外吸收光谱法
第一节 概述
1. 红外光谱的历史
• 1800年英国科学家赫谢尔发现红外线 • 1936年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制
成 • 1946年制成双光束红外光谱仪 • 60年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱
第三节 红外光谱
影响谱带位置（位移）因素
诱导效应
原子电负性的影响：一定极性的共价键中，不同电负性原子取代产生 振动频率发生变化。 无机化合物中，相同阴离子团与不同阳离子结合时，阴离子团的基本 频率受到影响。
键应力的影响
Si-O结合时，Si位于正四面体的中心，键角为109°28‘，但Si-O四面 体结合时，Si-O键角改变，引起键能变化，产生振动频率的位移。 孤立的Si-O结构中，伸缩振动频率小于1000cm-1 ，当两个Si-O四面 体结合时，形成Si-O-Si键，伸缩振动频率增大至1080cm-1 。
当红外辐射光照射到薄片上时，引起温度升高，TGS极化度 改变，表面电荷减少，相当于“释放”了部分电荷，经放大， 转变成电压或电流方式进行测量。 碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲 碲镉汞检测器 化镉和半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hg1-xCdx Te ， x≈0.2，改变x值，可获得测量波段不同灵敏度各异的各种 MCT检测器。 5. 记录系统
红外光谱实验技术
发展历史
19世纪初发现红外线 20世纪初，单光束手动式仪器 1947，第一代以棱镜做色散元件的双光束红外光谱仪 问世 1960，第二代以光栅做色散元件的双光束红外光谱仪 投入使用 1978，第三代干涉型傅立叶变换红外光谱仪投入使用 近年，第四代激光红外光谱仪问世
红外光谱仪
测绘物质红外光谱的仪器称为红外光谱仪，又称红 外分光光度计，主要包括红外辐射源、色散元件、 检测器、放大器和记录系统。色散元件大致演变过 程为棱镜、光栅、干涉型傅立叶变换、激光器等阶 段。
高分子材料的研究分析和鉴别高聚物不同类型的高聚物及结构相近的高聚物定量测定聚合物的链结构聚合物反应的研究高聚物结晶过程的研究高聚物物理老化的研究高分子共混相溶性研究高聚物取向研究材料表面的研究红外附件技术??有机物方面有机物方面红外光谱红外光谱88个重要区段与有机物官能团特征频率个重要区段与有机物官能团特征频率特征频率区特征频率区区区段段波数波数cmcm11振动类型振动类型伸缩振动区2不饱和ch伸缩振动区33003010烯烃和芳环3饱和ch伸缩振动区30002800区区段段波数波数cmcm11振动类型振动类型5羰基19001650伸缩振动区6双键16751500伸缩振动区烯烃和芳环7饱和ch面内弯曲振动区14751300指纹区指纹区区区段段波数波数cmcm11振动类型振动类型8不饱和ch面外弯曲振动区1000650
03-红外光谱法-分子结构
影响红外光谱吸收峰的内部因素
（1）振动耦合 两个基团相邻且振动基频相差又不大时， 振动的耦合引起吸收频率偏离基频，一个 移向高频方向（反对称），一个移向低频 方向（对称），这种现象称为振动耦合。 （2）费米共振 当一种振动模式的倍频或合频与另一振动 基频相近时，由于其相互作用而产生的强 吸收带或发生的峰裂分称为费米共振。费 米共振作用也是一种振动耦合作用，只不 过是发生在基频与倍频或合频之间。
影响红外光谱吸收峰的内部因素
（3）电子效应
a. 诱导效应 b. 共振效应
O R C F R
O C Br
R
O C NH 2 R
O C NH 2
∼1869 cm-1
∼1812 cm-1
羰基的双键性质减弱，吸收频率减小
c. 共轭效应
H3 C
O 1715cm-1 C CH 3
O C
1685cm-1
O 1650cm-1 C
烷烃
甲基与亚甲基的特征峰
官能团 振动方式 C-H νas C-H νs R-CH3 C-H δas C-H δs C-C γ C-H νas R-CH2-R’ C-H νs C-H δ C-C γ R3C-H C-H ν C-H δ 红外吸收区域 2970-2950 强 2880-2860 强 1470-1430 中 1395-1365 中 1250-800 中 2940-2920 中 2860-2840 中 1475-1445 中 770-720 中 2900-2800 弱 1375-1340 中 -(CH2)n-，n大于4时约在720 偕甲基因耦合裂分而有双峰 强度可变，无实用意义 三元环中此峰高于3000 注释 R为O或N时移至2850-2750，强度中等
烯烃
红外光谱最全最详细明了分解ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.3.2 分子结构对基团吸收谱带位置的影响
（1）诱导效应（I效应）：基团邻近有不同电负性的取代 基时，由于诱导效应引起分子中电子云分布的变化，从而 引起键力常数的改变，使基团吸收频率变化。
4. 色散型红外光谱仪主要部件
(1) 光源
能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成 的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm；
室温下，非导体，使用前预热到800 C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2050mm；不需预热；两端需用水冷却；
(2) 单色器
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
（3）瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电 负性相差越大（极性越大），吸收峰越强； （4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的 吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个 弱的吸收峰，倍频峰.
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
某一基团的特征吸收频率，同时还要受到分子结构 和外界条件的影响。
同一种基团，由于其周围的化学环境不同，其特征吸 收频率会有所位移，不是在同一个位置出峰。
基团的吸收不是固定在某一个频率上，而是在一个范围 内波动。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第三章-红外吸收光谱分析-1
由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的 整数倍，而是略小一些。
HCl的基频峰和倍频峰
基频峰（V0→1） 二倍频峰（ V0→2 ） 三倍频峰（ V0→3 ） 四倍频峰（ V0→4 ） 五倍频峰（ 0→5 ）
折合质量μ的影响
对于相同化学键的基团，波数与折合 质量μ平方根成反比。例如C-C、C-O、 C-N键的力常数相近，但折合质量不同。
μ ： C-C < C-N < C-O 1430 cm-1 1330 cm-1 1280 cm-1
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.3 多原子分子振动
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基 态（ V =0）跃迁至第二激发态（ V =2）、第三激 发态（ V =3），所产生的吸收峰称为倍频峰。
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。
通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在 另一些波数范围内仍然较强，用仪器记录该试 样的红外吸收光谱，进行样品的定性和定量分 析。
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.2 双原子分子的振动
红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能级跃迁） 而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期性振动，其振 幅非常小。这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球 体系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如下图 所示。
EL=hL 产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL =△Ev hL = △Vh 即 L= △V
第三节红外光谱
第三节红外光谱（I nf r ared Spectra, IR）红外光谱确实是测定有机物在用中红外区域波长的光（4000cm-1 ~ 400cm-1 ，μm~25 μm）照射时的吸收情形。
通过IR测定，能够得知一个化合物中存在哪些官能团。
还能够象鉴定指纹和照片那样，通过IR来辨别化合物。
特点：辨别化合物的特点键及其官能团，能提供大量的关于化合物的结构信息。
样品用量少、易回收，气、液、固态样品均适用、灵敏度高.谱图以波长(μm)或波数为(cm-1 )横坐标，表示吸收峰的位置。
波长和波数二者可互换: n (cm-1 )=104/ (μm)以透光度T%为纵坐标而形成。
表示吸收强度。
T↓，说明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
一、大体概念在真实分子中, 原子处于不断的运动当中。
这种运动可分为两大类：一是振动, 包括键的伸缩振动和弯曲振动；二是转动, 即原子沿着键轴作相对的转动。
红外光谱确实是由分子吸收红外光后，引发振动能级的跃迁而取得的。
红外光谱引发的是分子的振动和转动能级的跃迁，又称为振转光谱。
在真实分子中, 原子处于不断的运动当中。
这种运动可分为两大类：一是振动, 包括键的伸缩振动和弯曲振动；二是转动, 即原子沿着键轴作相对的转动。
红外光谱确实是由分子吸收红外光后，引发振动能级的跃迁而取得的。
红外光谱引发的是分子的振动和转动能级的跃迁，又称为振转光谱。
振动方程式k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能越高，k越大）m1和m2别离为化学键所连的两个原子的质量，单位为克即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与键强度成正比，与成键原子质量成反比。
吸收峰的峰位：化学键的力常数k越大，原子的折合质量越小，振动频率越大。
键的力常数k越大，红外吸收频率越大。
如：炔键/2150 cm－1，C=C /1650 cm－1，C －C /1200cm－1。
•组成化学键的原子质量越小，红外吸收频率越大。
•如：C－H/~3000 cm－1，C－C/1200 cm－1，C－O/1100 cm－1，C－Cl /800 cm－1，C－Br/550 cm－1。
第3节红外光谱与分子结构分析
1.电子效应 electrical effects
包括：诱导效应 (inductive effect) 共轭效应 (conjugation)
09:06:54
超共轭效应 (hyperconjugation) 场效应 (field effect)
(1)诱导效应(I 效应)
因分子中原子或基团的极性(电负性)不同而引 起成键电子云沿着化学键向某一方向移动的效应。
1000
770-730 cm-1，710-690 cm-1两个峰
苯环对位取代 2000-1650 cm-1泛频
CH3
NN
PhH2CS
N
CN
860-800 cm-1
09:06:54
%T
邻二氯苯
3067
苯环邻位取代
2000-1650 cm-1泛频
85
1950 1914 1792 1606
80
75
70
（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 ）
09:06:54
CH3
NN
PhH2CS
N
CN
09:06:54
3.双键伸缩振动区
（ 2000 1500 cm-1 ） （1） RCH=CHR’ 1620 1680 cm-1 强度弱 （2）单核芳烃的 C=C 键伸缩振动（1600、 1500 cm-1 ） （3）C=O （1850 1620 cm-1 ） 强度大，峰尖锐
例如 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：
红外光谱与分子结构
红外光谱与分子结构红外光谱是一种常见的分析手段，广泛应用于有机化学、无机化学、生物化学等领域。
红外光谱可以通过分析样品吸收或散射红外光的情况，来推测样品的分子结构和功能团。
本文将从红外光谱的原理、仪器和应用三个方面介绍红外光谱与分子结构的关系。
首先，红外光谱的原理是基于分子的振动和转动。
在红外区域的光波长介于0.7~300微米之间，与分子振动和转动的能级差相匹配。
当红外光与样品分子作用时，吸收特定频率的红外光，产生分子振动或转动。
这些振动和转动对应了不同的波数，可以通过分析红外光谱图谱来确定这些振动和转动的特征波数。
其次，红外光谱的仪器主要包括光源、样品室、光栅和探测器等。
光源一般采用红外灯泡或者红外激光，用来发射红外光。
样品室会将样品转换为红外光，这通常有两种方式，一种是液膜法，将样品溶解在适当的溶剂中，用一个透明的膜将样品涂抹在红外光谱仪的样品室上；另一种是固体法，即直接将固体样品放在样品室中。
光栅是一个光学元件，将红外光按不同波数进行解析和分散。
探测器可以将样品吸收或散射的红外光转换为电信号，并由电子设备进行处理和记录。
最后，红外光谱在分子结构分析中具有广泛的应用。
首先，红外光谱可以用于确定有机分子的功能团。
不同官能团会在红外光谱图谱中显示出特定的吸收峰。
例如，羟基（-OH）会表现为一个宽而明显的吸收峰，乙烷（-CH3）会表现为一个强烈的吸收峰。
通过比对样品的红外光谱与标准谱或数据库中的红外光谱，可以确定样品中存在的官能团。
其次，红外光谱还可以用于结构的确认和鉴定。
分子的结构影响着分子中原子的振动模式和频率。
例如，双键和三键的振动频率比单键高。
通过观察红外光谱图谱中的吸收峰位置和形状，可以判断样品中的结构类型。
此外，红外光谱还可以用于鉴别同分异构体。
同分异构体在红外光谱中会显示出不同的吸收峰位置和强度，可以通过比对红外光谱来鉴别它们。
除了以上应用，红外光谱还可以用于监测化学反应的进程和分析样品的纯度。
红外光谱与分子结构的关系解析
红外光谱与分子结构的关系解析红外光谱是一种常用的分析技术，通过测量物质与红外辐射的相互作用，可以获得物质的红外吸收光谱。
这种光谱可以提供关于分子结构和化学键信息的宝贵线索。
在本文中，我们将探讨红外光谱与分子结构之间的关系，并解析这一关系的意义和应用。
首先，我们来了解一下红外光谱的原理。
红外辐射是电磁波的一种，其频率范围在可见光和微波之间。
当红外辐射与物质相互作用时，物质的分子会发生振动和转动，从而引起红外光的吸收。
不同类型的化学键和分子结构会导致不同的振动模式和频率，因此红外光谱可以提供关于分子结构的信息。
在红外光谱中，常见的吸收带有不同的形状和位置。
这些吸收带对应着不同的化学键和官能团。
例如，C-H键的振动通常在3000-2850 cm-1之间，而O-H键的振动则在3700-3200 cm-1之间。
通过观察红外光谱中的吸收带的位置和强度，我们可以初步推断物质中存在的官能团和化学键类型。
然而，红外光谱的解析远不止于此。
通过进一步的分析和比对，我们可以获得更多的信息。
例如，通过观察红外光谱中的峰形和峰宽，我们可以推断分子的对称性和结构。
对称性较高的分子通常会产生对称的峰形，而非对称分子则会产生不对称的峰形。
此外，峰宽也可以提供关于分子内部运动的信息。
较宽的峰通常意味着分子内存在着较大的振动和转动自由度。
除了吸收带的位置和形状，红外光谱还可以提供关于分子结构的定量信息。
例如，通过测量红外光谱中吸收带的强度，我们可以推断不同化学键的相对含量。
吸收带的强度与振动模式的摩尔吸光系数相关，而摩尔吸光系数则与化学键的强度和数量有关。
因此，通过分析吸收带的强度，我们可以了解到分子中不同化学键的相对含量。
此外，红外光谱还可以用于研究分子间的相互作用和结构变化。
例如，通过观察红外光谱中的氢键和范德华力的吸收带，我们可以推断分子中氢键的形成和破坏。
此外，红外光谱还可以用于研究溶剂效应和温度效应对分子结构的影响。
红外光谱与分子结构的关系不仅在化学领域有着广泛的应用，还在其他科学领域中发挥着重要作用。
第6章 红外分光光度法(第3节光谱图).
例题6-6 N,N-二丙氰基胺(liquid film )
cm-1 T% 3331 18 2950 17 2930 13 2248 7 1674 8 1477 15 1421 6 1364 18 1134 5 765 22 官能团 振动形式 N-H vN-H 伸缩振动 C-H C≡N N-H C-H C-N N-H vC-H 伸缩振动 vC≡N 伸缩振动 βN-H 面内变形振动
βC-H 面内变形振动
vC-N 伸缩振动 γN-H 面外变形振动
H C C N H C H H H H N C H H C C N H
例题6-7 苯乙酮(liquid film)
泛频峰 φ-H
3006
1150 1181 1430 1025 1583 956 1450 1599 761 588 1360 691 1686 1257
例题6-7 苯乙酮(liquid film)
σ/cm-1 3006 泛频峰 1686 1599,1583 1450,1430, 1360 1257 1180,1150,1025,956 761,691, 588 官能团 C-H 苯环 C=O 共轭φC=C CH3 φ-C φ-H φ-H 振动形式 伸缩振动 复合振动 伸缩振动 骨架振动 剪式振动(对称、反称) 伸缩振动 面内变形振动 面外变形振动
CH3 CH2 OH
6.3.3 醚醇酚类：己醇-1
CH3 (CH2)5
OH
6.3.3 醚醇酚类：辛醇-1
CH3 (CH2)7
OH
6.3.3 醚醇酚类：环己醇
6.3.3 醚醇酚类：苯酚
6.3.4 羰基化合物：丙酮
6.3.4 羰基化合物：苯乙酮
6.3.4 羰基化合物：3-丁烯酮-2
有机波谱分析课件第三章++红外光谱
影响吸收峰数目的因素：
吸收峰减少原因：没有偶极矩变化的振动不产生红外吸 收；吸收频率相同，简并为一个吸收峰；有时频率接近， 仪器分辨不出，表现为一个吸收峰；有些吸收程度太弱， 仪器检测不出；有些吸收频率超出了仪器的检测范围。
吸收峰增多原因：产生倍频峰（ 0 2、 3） 和组频峰（各种振动间相互作用而形成）——统称泛频； 振动偶合—相邻的两个基团相互振动偶合使峰数目增多； 费米共振—当倍频或组合频与某基频峰位相近时，由于相 互作用产生强吸收带或发生峰的分裂，这种倍频峰或组频 峰与基频峰之间的偶合称为费米共振
（一）红外吸收光谱仪主要部件
红外光谱主要部件有：光源、样品池、单色器、检测器、 放大记录系统
根据红外吸收光谱仪的结构和工作原理不同可分为：色散 型红外吸收光谱仪和傅立叶变换红外吸收光谱仪（FI-IR）
1、光源
能发射高强度连续红外辐射的物质，常采用惰性固体作光源
能斯特灯—由锆、钇、铈或钍的氧化物 特点：发射强度大，尤其在高于1000cm-1的区域；稳定
可测定固、液、气态样品：
气态：将气态样品注入抽成真空的气体样品池 液态：液体样品可滴在可拆池两窗之间形成薄的液膜或将 液体样品注入液体吸收池中 固态：1~2mg 固体样品 + 100~200 mg KBr 研磨混 匀后 压成 1mm 厚的薄片
用于测定红外光谱的样品有较高的纯度（>98%），样 品中不应含有水分
有机结构分析课件
第三章 红外光谱
化学化工学院: 裴 强
QQ: 23403960；Tel: 15937681641 E-mail: peiqiang_6@
学习要求：
1、了解红外光谱的一般原理 2、了解红外光谱的特点及实验方法 3、掌握官能团的吸收波数与结构的关系 4、掌握红外光谱解析的步骤、熟练运用红外光 谱解析有机分子结构
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 ;
2019/11/11
R-CH O C=0 1730cm -1 ； R-COF C=0 1920cm-1 ;
环形结构：低波数峰强；
2019/11/11
%T
100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50
衣糠酸酐
2019/11/11
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
2019/11/11
0．01M
0．1M 0．25M 1．0M
2.外部因素
红外光谱与分子结构
红外光谱与分子结构一、红外光谱的特征性通过对大量标准样品的红外光谱的研究，处于不同有机物分子的同一种官能团的振动频率变化不大，即具有明显的特征性。
这是因为连接原子的主要为价键力，处于不同分子中的价键力受外界因素的影响有限！即各基团有其自已特征的吸收谱带。
例：2800～3000cm-1：-CH3特征峰；1600～1850cm-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—1715cm-1酮—CH2—CO—O—1735cm-1酯—CH2—CO—NH—1680cm-1 酰胺二、红外光谱的分区习惯上把化合物的4000～400cm-1范围的中红外区的红外光谱划分为四个区域。
1、X–H 伸缩振动区：4000～2500cm-1，X=O、N、C、S，…；2、叁键及累积双键伸缩振动区：2500～1900cm-1；3、双键伸缩振动区：1900～1200cm-1；4、X–Y伸缩振动，X–H 变形振动区：<1650cm-1；指纹区：1330～650cm-1，X–C（X≠H）键的伸缩振动及各类变形振动。
特征区：某些官能团的伸缩振动。
特点：吸收峰比较少，同一官能团存在于不同的化合物中，吸收峰位置变动不大，特征性较强，可以用来鉴定官能团。
指纹区：某些分子的骨架振动。
特点：振动频率对整个分子结构环境的变化十分敏感，分子结构的细微变化，引起该区域的变化十分地灵敏，可用于鉴别不同化合物。
1、X–H 伸缩振动区（4000～2500cm-1）X代表O、N、C、S时，对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃及饱和烃类的O–H、N–H、C–H伸缩振动。
（1）O–H醇与酚：游离态（浓度小），3640～3610cm-1，峰形尖锐；缔合（浓度大），3300cm-1附近，峰形宽而钝。
羧酸：3300～2500cm-1，中心约3000cm-1，谱带宽。
（2）N–H胺类：游离，3500～3300cm-1；缔合，吸收位置降低约100cm-1。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2500 2000 cm-1 ）
（2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ） R=R’ 时，无红外活性 RC N (2260 2200 cm-1 ） 非共轭 2240 2260 cm-1
共轭
2220 2230 cm-1
（2）累积双键
CH3
N
PhH2 CS
N N CN
860-800 cm-1
21:52:25
苯环邻位取代
2000-1650 cm-1泛频
85
邻二氯苯
1950 1914
80
1792
Байду номын сангаас
1606
1365
941
70
3067
%T
60
55
50
Cl Cl
1435
40
1457
1035
45
1128
35
4000
3000
2000 Wavenumbers (cm-1)
R2 C C H
800-650 cm-1 （690 cm-1）
H
790-850 H （常见820 ）
R1 H R1 R2 C C C C
H 990 cm-1 H 910 cm-1 （强） H
-1 H 890 cm （强）
H C C R
-1（强） 610-700 cm 21:52:25
2：1800-1780 cm-1
21:52:25
(1)诱导效应(I 效应)
因分子中原子或基团的极性(电负性)不同而引 起成键电子云沿着化学键向某一方向移动的效应。
R-COR C=O 1715 cm-1
（3）饱和碳原子上的—C—H
—CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动
2870 cm-1
2850 cm-1
对称伸缩振动
对称伸缩振动 3000 cm-1 以下
—CH2— 2930 cm-1 反对称伸缩振动
—C—H
21:52:25
2890 cm-1
弱吸收
2.叁键及累积双键伸缩振动区
（1）三键
RC CH
R1 C C R 2
三、影响峰位移的因素
factors influenced peak shift
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。
(一)内部因素
1.电子效应 electrical effects
包括：诱导效应 (inductive effect) 共轭效应 (conjugation) 超共轭效应 (hyperconjugation) 场效应 (field effect)
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 ）
21:52:25
CH3
N
PhH2 CS
N N CN
21:52:25
3.双键伸缩振动区
（1） RCH=CHR’
（ 2000 1500 cm-1 ） 强度弱
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） (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 (4) 1500 400 cm-1 X—Y伸缩，X—H变形振动区
例如 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— —CH2—CO—O— —CH2—CO—NH—
21:52:25
1715 cm-1 1735 cm-1 1680 cm-1
酮 酯 酰胺
二、化学键与吸收峰位置
bond and absorption peaks 官能团区4000-1350 cm-1（functional group region） 指纹区1350-650 cm-1 （fingerprint region）
第三节
红外光谱与分子结构
infrared spectroscopy and molecular structure
21:52:25
基本要求
1. 掌握影响峰位的因素 2. 掌握各类化学键在红外谱图 中的位置
21:52:25
一、基团的特征频率
group frequency in IR
在一定范围内出现的化学键的振动频率——基 团特征频率（简称特征峰）.
1000
770-735 cm-1
21:52:25
749
659
437
65
1573
486
75
1252 1169
854
（a）面外变形（=C-H）
1000-700 cm-1 （有价值）
R1 H R1 R2 R1 R2 C C R4 C C C C R2 R3 R3 H
R1
970 cm-1（强） cm-1
21:52:25
1. X—H伸缩振动区
（4000 2500 cm-1 ）
（1）—OH 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸
注意区分 —NH 伸缩振动： 3500 3100 cm-1
21:52:25
（2）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
C—H =C—H 3300 cm-1 3010 3100 cm-1 3000 cm-1 以上 3000 cm-1
2229
1611
1492
761
50
2924
40
N
PhCH2OS
N N CN
30
20 4000 3000
2000 Wavenumbers (cm-1)
1534
H1
770-730 cm-1，710-690 cm-1两个峰
21:52:25
1075
H2
1000
699
603
80
420
苯环对位取代
2000-1650 cm-1泛频
1620 1680 cm-1
（2）单核芳烃的 C=C 键伸缩振动（1600、 1500 cm-1 ）
（3）C=O （1850 1620 cm-1 ） 强度大，峰尖锐
21:52:25
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（卤素） C-C的伸缩振动；
（c） 顺、反结构区分；
（d）精细结构的区分（指纹特征）。
例如，苯环取代类型的判断，见书P301，303
21:52:25
苯环单取代
100
2000-1650 cm-1泛频
wsw 29# 3056 1030 647 557 502
90
1217 1180
833
3436
2854
70
1453
1285
%T
60