红外光谱解析
红外光谱解析
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：
红外光谱谱图解析完整版
X—Y伸缩， X—H变形振动区
2020/4/1
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；
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
2020/4/1
一、认识红外光谱图
2020/4/1
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
变形振动 亚甲基
2020/4/1
甲基的振动形式
伸缩振动 甲基：
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
变形振动 甲基
2020/4/1
对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
二、解析红外光谱图
2020/4/1
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。
2020/4/1
红外光谱解析
generally absorbs only weakly. Hence, trained observer would not
interpret a strong peak at 1670 cm-1 to be a C=C double bond, nor would they interpret a weak absorption at this frequency to be due to a carbonyl group.
3
How to approach the analysis of a spectrum?
When analyzing the spectrum of an unknown, concentrate your first effort on determining the presence (or absence) of a few major functional groups. The C=O, OH, NH, CO, C=C, CC, CN, and NO2 peaks are the most conspicuous and give immediate structural information if they are present. Do not try to make a detailed analysis of the CH absorptions near 3000 cm-1; almost all compounds have these absorptions. Do not worry about subtleties of the exact environment in which the functional group is found. Following is a major checklist of the important gross features. 1. Is a carbonyl group present?
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。
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。
如何进行红外光谱解析
如何进行红外光谱解析红外光谱解析是一种广泛应用于化学、生物、材料科学等领域的测试技术，通过分析物质在红外光波段的吸收和散射特性，可以获得物质的结构信息、成分组成以及其他相关性质。
本文将介绍红外光谱解析的基本原理、实验操作步骤以及数据分析方法，帮助读者了解如何进行红外光谱解析。
一、基本原理红外光谱解析的基本原理是物质分子在吸收红外光时，会发生振动和转动，并发生状态之间的转变。
这些振动和转动产生的谐振频率，与分子内部的键长、键角等结构参数有关，因此可以通过测量红外光谱图谱来了解物质的结构特征。
二、实验操作步骤1. 仪器准备：将红外光谱仪连接电源并打开。
根据待测物的性质，选择适当的样品盒（液态或固态）和检测模式（透射或反射）。
2. 样品处理：对于液态样品，取少量样品加入透射池中，移除气泡并将其密封；对于固态样品，将样品压制成片或粉碎并放置在反射盒中。
3. 启动仪器：根据仪器操作手册，进行光谱仪的启动和样品检测参数的设置。
4. 开始检测：点击仪器软件上的“开始”按钮，红外光谱仪开始发送红外光，并通过探测器接收返回的信号。
5. 数据采集：红外光谱仪会将接收到的信号转化为电信号，并通过数据采集软件记录下来。
采集过程通常需要数秒至数分钟。
6. 数据处理：获取红外光谱图谱后，使用特定的数据处理软件进行谱图展示和数据分析。
三、数据分析方法1. 谱图展示：使用数据处理软件将红外光谱图谱进行展示，在横轴上表示波数，纵轴表示吸收强度。
确保谱图的分辨率和信噪比足够高，以保证后续的数据分析准确性。
2. 峰值鉴定：根据谱图上的吸收峰，确定物质的各种官能团或键的存在。
通过比对已知物质的红外光谱数据库，寻找吸收峰的对应官能团或键。
3. 定量分析：利用谱图上的吸收峰的强度，可以进行物质的定量分析。
通过校正曲线或比色法等方法，计算物质的浓度或含量。
4. 结构确定：根据红外吸收峰的波数和强度，可以获得物质的结构信息。
通过对比不同官能团或键的红外吸收谱图，推测和确认物质的结构特征。
红外光谱分析方法
ν C O 1235 cm 1
该化合物为结构 2
练习
(书后P276题15) (书后P276题15)
ν φ H 3030
ν
as CH 3
ν C =(芳) 1588 , 和1471 1494 C
2925
as δ CH 3
s δ CH 3 1380 1442 ν C N 1303, 1268
γ φ H 748cm1 (单)
ν NH 3430 , (双) 3300
δ NH 2 1622
续前
解: U = 2 + 2 × 7 + 1 9 = 4 推测可能含苯环 2 3030 cm 1 可能为ν φ H
1588 , 和1471cm 1 1494 (三峰) 可能为ν C =(芳环) C 748cm 1 (单峰) 可能为γ φ H (双取代)
否定结构 4
续前
综上所述,峰归属如下 :
ν φ H 3060 ,3040 和3020 cm 1
1584 和 1493 cm 1 ν C =(芳环) 1600 , C
γ φ H (单取代) 756 和 702 cm 1 (双峰) ν CH 2 2938 ,2918 和 2860 cm 1 δ CH 2 1452 cm 1
图示
图示
二,IR光谱解析实例 IR光谱解析实例
练习 : 某化合物C9H10O,其IR光谱主要吸收峰位为3080, 某化合物C ,其IR光谱主要吸收峰位为3080, 3040,2980,2920,1690( ),1600,1580,1500, 3040,2980,2920,1690(s),1600,1580,1500, 1370,1230,750,690cm1370,1230,750,690cm-1,试推断分子结构 解: U = 2 + 2 × 9 10 = 5 可能含有苯环 2 1 1690 cm 强吸收 为ν C =O 3080 ,3040 cm 1有吸收 可能为ν φ H
红外光谱解析方法
红外光谱解析方法红外光谱解析方法是一种常用的分析化学方法，可以用于对化合物的结构进行研究和鉴定。
红外光谱解析方法主要利用化合物在红外光的作用下，不同官能团的振动与转动引起红外光吸收的特性来分析化合物的结构。
本文将介绍一些常用的红外光谱解析方法，并给出一些结构分析实例。
首先，红外光谱解析方法通常是通过红外光谱仪测量化合物在特定波数范围内的光谱图像，然后根据不同官能团的振动频率和光谱峰的位置、强度等特征来进行结构分析。
以下是一些常用的红外光谱解析方法：1. 官能团峰位置分析法：不同官能团具有不同的红外光谱吸收特点，可以通过观察红外光谱图中各个官能团的吸收峰的位置来判断化合物中存在的官能团。
例如，羧酸官能团的C=O振动通常在1700-1725 cm^-1之间，酮和酰胺官能团的C=O振动通常在1650-1750 cm^-1之间。
2.官能团峰强度分析法：通过观察红外光谱图中各个官能团的吸收峰的强度可以推测化合物中该官能团的相对含量。
例如，苯环的C-H伸缩振动通常表现为较强的峰，而取代基的C-H伸缩振动通常较弱。
3.官能团复合分析法：化合物通常由多个官能团组成，各个官能团的振动频率和位置可以相互影响。
通过综合分析化合物中多个官能团的吸收峰的位置、强度等特征，可以进一步确定化合物的结构。
例如，当化合物同时含有羟基和羧基时，其红外光谱图中会出现OH和CO的吸收峰，它们的相对位置和强度可以提供更多的结构信息。
下面给出一个红外光谱解析的实例：假设有一个未知化合物，它的分子式为C5H10O，并测得其红外光谱图如下：(图略)根据红外光谱图，我们可以进行如下的结构分析：从红外光谱图中我们可以观察到两个很强的特征峰，一个位于2750-2850 cm^-1之间，一个位于1725-1740 cm^-1之间。
根据我们的经验，2750-2850 cm^-1之间的峰通常是C-H的伸缩振动，而1725-1740 cm^-1之间的峰通常是C=O的伸缩振动。
红外光谱的解析
红外光谱解析步骤
准备工作 确定未知物的不饱和度
官能团分析
图谱解析
准备工作
1、了解样品的来源、外观和制样方法。 2、注意样品的纯度以及样品的元素分析及 其它物理常数的测定结果。
确定未知物的不饱和度
不饱和度是表示有机分子中碳原子的不 饱和程度。计算不饱和度UN的经验公式 为： UN=1+n4+(n3-n1)/2 式中n4、n3、n1分别为分子中所含的四价 （C、Si）、三价（N、P）和一价（H、F、 Cl、Br、I）元素原子的数目。 二价原子 如S、O等不参加计算。
注： 与标准谱图核对，主要是对指纹区谱带 的核对。在对照标准谱时，红外光谱的测试 条件最好与标准谱图一致。
红外谱图解析实例
某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下， 试推测该化合物的结构。
解答
从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能化合 物为对称结构。 从分子式可看出该化合物为烃类，不饱和度的计算： UN=（6×2+2-14）/2=0 表明该化合物为饱和烃类。由于1380cm-1的吸收峰为一单 峰，表明无偕二甲基存在。775cm-1 的峰表明亚甲基基团是独 立存在的。因此结构式应为：
Analysis: C8H8O
解答
IUPAC Name: acetophenone
Analysis: C3H10NO
解答
IUPAC Name: N-methylacetamide (N-methylethanamide)
Analysis: C4H8O2
C8H16O2
C7H6O2
某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下，试推测该化合 物的结构。
图谱解析
图谱的解析一般程序是先官能团区， 后指纹区；先强峰后弱峰；先否定后肯定。 首先在官能团区搜寻特征伸缩振动， 再根据指纹区的吸收情况，进一步确认该 基团的存在以及与其它基团的结合方式。 最后再结合其它分析资料，综合判断分析 结果，提出最可能的结构式，然后用已知 样品或标准图谱对照，核对判断的结果是 否正确。
红外光谱详解课件
06
习题与思考题
基础概念题
题目1
简述红外光谱的基本原理
答案1
红外光谱是利用物质对红外光的吸收特性来研究物质分子结构和组成的一种方法。当红 外光与物质分子相互作用时，某些波长的光被吸收，形成特定的光谱图，通过分析这些
光谱图可以了解物质分子的振动和转动能级。
基础概念题
要点一
题目2
列举红外光谱中的主要吸收区域
要点二
答案2
红外光谱主要分为四个吸收区域，分别是近红外区（ 12500-4000 cm^-1）、中红外区（4000-400 cm^-1） 、远红外区（400-10 cm^-1）和超远红外区（10-5 cm^-1）。其中中红外区是研究分子振动和转动能级的主 要区域。
光谱解析题
题目3
根据给定的红外光谱图，分析可能的物质组 成
分子转动
02
分子除了振动外，还会发生转动，转动也会产生能量变化，从
而吸收特定波长的红外光。
分子振动和转动与红外光谱的关系
03
分子振动和转动产生的能量变化与红外光的能量相匹配时，光
子会被吸收，形成红外光谱。
分子振动与转动
振动模式
分子中的原子或分子的振动模式决定 了其吸收特定波长的红外光。不同化 学键或基团具有独特的振动模式，形 成了特征的红外光谱。
镜反射后相干叠加。
检测器
检测器用于检测干涉仪产生的相干 光束，将光信号转换为电信号。
光谱采集系统
光谱采集系统负责收集检测器输出 的电信号，并将其转换为光谱数据 。
傅里叶变换红外光谱技术
傅里叶变换
傅里叶变换是一种数学方法，用于将干涉图转换为光谱图 。通过傅里叶变换，可以获得样品的红外光谱。
分辨率
红外光谱分析
红外光谱分析红外光谱分析是一种重要的分析技术，广泛应用于化学、生物、材料等领域。
通过测量物质在红外光谱范围内的吸收和发射特性，可以得到物质分子的结构信息，实现物质的鉴定、定量分析和质量控制等目的。
本文将从红外光谱的基本原理、仪器设备、样品制备和数据解析等方面介绍红外光谱分析的相关知识。
一、基本原理红外光谱分析基于物质对红外辐射的吸收特性。
红外辐射是电磁波谱中的一部分，波长范围在0.78μm至1000μm之间，对应的频率范围在3000GHz至0.3THz之间。
物质分子由原子组成，原子核围绕电子运动，当受到外界的电磁波激发时，分子内部的键振动和转动将发生改变，导致物质吸收特定波长的红外辐射。
不同物质的分子结构和化学键在红外光谱图上表现出特征性的吸收峰，通过观察这些吸收峰的位置和强度可以确定物质的成分和结构。
二、仪器设备进行红外光谱分析需要使用红外光谱仪。
常见的红外光谱仪包括傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）和光散射式红外光谱仪（IR）。
FTIR光谱仪通过傅立叶变换技术将红外辐射转换为光谱图，具有高灵敏度和快速测量的优点，适用于定性和定量分析。
光散射式红外光谱仪则通过散射光信号进行检测，适用于固态样品和表面分析。
三、样品制备在进行红外光谱分析前，需要对样品进行适当的制备处理。
液态样品可以直接涂覆在透明吸收的样品基底上进行测试，固态样品通常需要将样品捣碎并与适当的载体混合后进行测试。
在取样和制备过程中需要避免空气和水分的干扰，避免发生氧化和水解反应，影响测试结果的准确性。
四、数据解析红外光谱分析得到的数据通常以吸收光谱图的形式呈现。
吸收光谱图的横轴表示波数或波长，纵轴表示吸收强度，吸收峰的位置和形状反映了物质的分子结构。
数据解析是红外光谱分析的关键步骤，需要借助专业的光谱库和软件进行分析和比对，以确定样品的成分和结构信息。
在实际应用中，红外光谱分析可用于鉴定有机化合物、无机物质、生物大分子等多种样品，广泛应用于医药、食品、环境、材料科学等领域。
红外光谱解析方法
红外光谱解析方法
红外光谱解析方法主要包括以下四个步骤：
1. 收集红外光谱数据：这是解析红外光谱的第一步，可以通过实验或在线数据库获得红外光谱数据。
2. 绘制红外光谱图：将收集到的红外光谱数据以图形形式表示出来，横轴为波数（单位为cm^-1），纵轴为透射比或吸光度。
3. 观察红外光谱图：观察红外光谱图可以发现不同物质的红外光谱具有不同的特征峰，这些特征峰的位置和强度反映了物质的结构和组成。
4. 解析红外光谱图：通过比对已知的红外光谱数据库或利用化学计量学方法对未知的红外光谱进行解析，可以推断出物质的结构和组成。
在具体解析红外光谱时，可以参考以下方法：
1. 谱库对比：适用于单一物质和均聚物，对于多组分共聚物检索匹配度不高；谱库涵盖不高的情况下无法匹配出对应物质。
2. 排除法：不能确定物质是什么，通过排除法确定不是什么物质，如1870cm-1-1550cm-1没有出现对应的特征峰，则代表此物质不含羰基基团C=O，从而判定物质不属于聚酯、聚酰胺等含羰基高聚物。
3. 认可法：主要吸收带对应主要官能团位置。
4. 排除与认可结合法：按谱带位置、相对强度、形状确定某些基团的存在，同时排除某些结构。
实际谱图解析过程中，可能需要上述四种方法相结合同时应用才能更准确的解析红外光谱图。
04 红外光谱分析
E E2 E1 光子 hv Ee Ev E j
分子的三种能级跃迁示意图
一、红外光区的划分
不饱和度: =1+n4+(n3-n1)/2 式中n4、n3、n1、分别为分子中所含的四价、 三价和一价元素原子的数目。 二价原子如S、O 等不参加计算。 =0时，表示分子是饱和的，不含双键; =1时，可能有一个双键或脂环； =2时，可能有两个双键和脂环，也可能有一 个叁键； =4时，可能有一个苯环等。
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长 范围约为 0.75 ~ 1000µ m。
红外光谱的三个波区
区域 近红外区（泛频区） 波长/nm 0.75~2.5 波数/cm-1 13158~4000 4000~400 400~10 能级跃迁类型 键的倍频吸收 分子振动，伴 随转动 分子转动
中红外区（基本振动区） 2.5~25 远红外区（转动区） 25~1000
硅碳棒
投射样品池 检测器：对红外光响应 真空热电偶：温差转变为电势 热释电检测器（硫酸三苷肽TGS）： 温度升高释放电荷，响应速度快 碲镉汞（MCT）检测器： 灵敏度高，响应速度快
二、Fourier变换红外光谱仪（FTIR） 与色散型红外光度计的主要区别在于干涉仪和 电子计算机两部分。 Fourier变换 红外光谱仪 没有色散元件，主
色散型红外光谱仪的组成部件与紫外-可见分 光光度计相似，但每一个部件的结构、所用的材 料及性能不同。 红外光谱仪的样品是放在光源和单色器之间； 而紫外-可见分光光度计是放在单色器之后。
红外光谱原理及解析
红外光谱原理及解析红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种常见的分析技术，通过检测物质在红外辐射下发生的振动、转动和伸缩等分子的运动引起的能级跃迁，来获取物质的结构信息和化学特性。
红外光谱广泛应用于化学、生物、药物、材料等领域，为科学研究和工业生产提供了有力的工具。
红外光谱的原理主要基于分子吸收红外辐射的现象。
分子由原子通过共价键连接而成，光谱的测量是根据分子中一些特定键的振动模式对入射光的吸收。
利用红外光谱仪，通过在样品中通过红外光或者红外辐射，使样品中的分子以不同的方式振动，然后测量样品中被吸收或反射的红外光强度的变化。
红外光谱通常使用波数（cm-1）作为横坐标，波数是以光的频率而非波长为单位的。
不同的分子和它们的化学键具有不同的振动频率和振动强度，这些不同的频率和强度表现为光谱上不同的峰和强度。
红外光谱可以分为三个区域：近红外区（4000-1400 cm-1）、中红外区（4000-400 cm-1）和远红外区（400-10 cm-1）。
在这三个区域，最常用的是中红外区域，因为大多数有机化合物和无机物的振动吸收位于该区域。
中红外光谱主要包括振动伸缩、弯曲、转动和振转结合等谱带。
振动伸缩谱带主要来自于有机分子中的C-H、O-H、N-H和C-O键等的振动。
弯曲谱带来自于烷基、芳香和杂环等分子中的键角弯曲振动。
转动谱带来自于小分子和气体的转动运动。
而振转结合谱带是指一些具有较高分子对称性的物质在红外光谱中表现出的特殊谱带。
红外光谱的解析和分析可以通过比对红外光谱仪测得的光谱图和对应的标准谱图库进行。
这些标准谱图库包括已知物质的红外光谱图，可以通过比对谱带的位置和强度与标准样品进行鉴定和分析。
此外，红外光谱还可用于物质浓度测定、物质含量定量、反应动力学研究等。
在实际应用中，红外光谱常常与其他技术结合使用，如液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）等。
通过与这些技术结合，可以实现对混合物中不同组分的定性和定量分析，提高分析能力和准确性。
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1690cm -1
（氧的电负性 3,5 ， 氮3.0 ）
2、偶极场效应（F效应）
O O
Br H3C Br 1716 CH3 1728
3．氢键：
氢键对特征吸收的峰位和强度均有影响，它能 使峰位频率下降，峰形变宽、变强。
①分子氢键内：它的影响与浓度无关
H O O O OH
O
O
νCO νOH
5、名词解释:基频、倍频、费米共振、 偶合 6、测定方法
KBr压片法:
IR
KRr ma x
cm --1
IR K R r cm --1 ma x
糊状法 液膜法：放在二片KBr (NaCl)薄板之间
溶液法
二、影响峰位的因素
1．电效应：包括诱导效应和共轭效应。 （1）诱导效应：酮、醛、酸、酯……等均含有羰基，
2、IR的特点
适用于官能团的确定；不破坏样品且对任何样品的存 在状态都适用；特征性高，从其指纹区就可以确定化 合物的异同；分析快速；所用样品量少且可回收。
3、IR谱图：苯乙酮的红外图谱
2、键的振动及其频率：
当红外光照射化合物（样品）时，能引起化学键的振动 能级的跃迁（伴随着有转动能级的跃迁）,其中只有可以 产生瞬间偶极距变化的振动才能产生红外吸收,且由于不 同的振动能级变化不同,其振动频率不同,在IR中吸收波 数就不同。化学键有两类基本振动：
分析 IR 时，可将IR 谱分成二个区：
4000－1300cm -1为官能团区， 各种基团及化学键的特征吸收 峰均在此。 1300－660 cm -1 为指纹区。
1、羟基：醇、酚、羧酸、结晶水
OH
3700－3200cm –1。
1）游离型在3700－3500cm -1 ；
2）如有氢键缔合则于3550~3200 cm –1， 且峰形宽。 3）羧酸中的νOH在3300～2500 cm-1间形成 一个宽而强的吸收峰，中心在3000cm-1 左右。
1-已炔的红外光谱
5）相关峰
C－O 1205－1000 cm -1， OH 1350 cm -1 附近。 C－O 易识别，用处大。常可用来区别 伯、仲、叔醇及酚类。伯醇1050cm-1， 仲醇1100cm-1，叔醇在1150cm-1，酚类 在1200cm-1（酚类还可以因芳环吸收峰 而证实）。但常有例外情况，应配合其 他波谱数据进行判断。
2）相关峰 苯环的ν =C-H在3100～3000cm-1有1-3个吸 收带（w,m)。 苯环δCH出现在900～650cm-1(m,s)，有特 征性，是区别苯环上取代基位置的重要 数据（见附录一）。其倍频在2000 ～ 1660cm-1(w)，有特征性。
4．烯键和炔键P24 5．氨基
1810
1850cm-1
（2）共轭效应：双键或苯环与羰基共轭， 能使羰基的双键性减少，吸收峰频率也随 之降低：
OC 2 H 5
O
O
C O CH3
CHO
1715
1642
1693
1690cm-1
两种效应同时存在时则视具体情况而定。
酯R-C=O
co1735cm -1
OR1
酰胺 R - C = O
a
b
c
d
⑥红外图谱中859cm-1显然是孤立氢的
δCH，815cm-1是两个邻接氢的δCH， 因此，a、d两式可以排除。查文献，
b式是丹皮酚，mp51-52℃，与题中
给出的熔点相附，故鉴定为丹皮酚
1、原子电负性及振动方式的影响：化学键极 性越大，偶极矩变化也越大，峰越强。偶极矩 变化大小还与振动形式有关，伸缩振动大于变 角振动，不对称振动大于对称振动。 2、分子的对称性 3、能级跃迁几率 4、其他因素如氢键、费米共振等。 通常以VS （很强）、 S（强）、M（中等）、 W（弱）表示其强度。
2）共轭效应使之向低波数方向移动 羰基与碳碳双键或苯环共轭，νc=o可下降 30cm-1左右；与第二个双键共轭，可再 下降15cm-1左右。
苯乙酮的红外图谱 νc=o 1680cm-1
异丙叉丙酮(CH3)2C=CHCOCH3的红外图谱νc=o 1680cm-1
3）偶合作用
分子中有两个靠得很近的羰基（间
羰基与吸电子基团（卤素、氧等）相连，羰基的双键性 增加，吸收峰波数（νc＝o）升高；与供电子基团（甲基 等）相连，羰基的双键性减弱，吸收峰波数降低。
H3 C C = O C H3 H3 C C=O OR
H 3C C = O Cl
H 3C C = O Br
H 3C C = O F
1715
1735
1802
五、红外光谱推导结构
某 化 合 物 分 子 式 C9H10O3 ， 无 色 针 晶 ， mp50～51℃，难溶于水，易溶于醇及有机溶 剂。可溶于氢氧化钠溶液，不溶于碳酸钠溶 液。其稀醇溶液遇三氯化铁呈紫色，遇苯肼 可得苯腙衍生物。 UV：274nm(4.20)。红外光谱如下，求其结 构式。
解：（1）Ω=1+9-5=5，可能有苯环。IR：1580， 1504，1477cm-1示有苯环。 ②溶于NaOH不溶于Na2CO3，三氯化铁反应阳 性示有酚羟基，3200～2800cm-1（br,w)，这是 一个缔合羟基峰。1206cm-1是酚类的νC-O。 ③1623cm-1（S）为νC=O，它的波数如此之低， 可以肯定它既与苯环共轭，又与羟基缔合，即 羰基与羟基互在邻位。生成苯腙也说明有羰基。 ④1375cm-1，1442cm-1说明有甲基。
2、羰基
νc=o 在 1760 ～ 1670 cm-1 ， 中 心 在 1715 cm-1，少数可在1900～1600cm-1。νc=o是 强峰，这一区域干扰少，易于识别。 1）诱导效应使之向高波数方向移动
酮 醛 酯 酸酐 酰鹵
1715
1725
1735
1760， 1810
1800～ 1850
气态时的乙醇红外图谱
乙醇红外图谱
芫荽萜醇的红外图谱
苯乙酸的红外图谱
4）3700－3200cm -1 干扰基团是 N－H （胺、酰胺, OH 峰宽， NH 峰尖）。
C－H 3300cm –1。
如同时有NH , OH , 情况较复杂，有时有 两个峰。
丙胺的红外图谱
N-乙酰邻氯苯胺的红外图谱
隔1-2个原子），则νc=o峰会裂分成 两个峰，间隔可达60 cm-1左右,这种 现象称为偶合作用。
乙酸酐的红外图谱
1，8-萘二甲酸酐的红外图谱
3．芳环
1）骨架振动峰： νc=c苯环在1620～1430cm-1间有3个特征吸 收峰。具体峰位：1600±20（m,s）， 1500±20（m,s），1450±10（m）。其 中尤以前两个峰为特征。苯环与不饱和 团或含有孤电子对的基团共轭时，会出 现1580cm-1的峰
第二章 IR及其在结构鉴定中的应用
一、基本知识 1 红外波长： 0.76–400 （12500-25 cm-1 ） IR以波数 ν表示， ν=1/（cm-1） 2.5 波长的波数： ν=1/= = 104/2.5 ＝4000cm-1 红外区段： 近红外光谱（12500-4000 cm-1 ） 中红外光谱（4000-400 cm-1 ） 远红外光谱（400-10 cm-1 ）
3、IR的产生
连续改变频率的红外光照射化合物时,光的 频率与化学键的振动频率相同时,光即被吸收, 产生一个吸收峰.例如 -OH基的伸缩振动频率 是3200-3600cm -1 ,当红外光照射含有-OH的样 品时 , 在于3200-3600 cm -1处出现一个吸收峰 . 一个基团有多种振动,例如 -OH : OH 3200 - 3600cm -1, OH 1300 - 1420cm -1. EOH > EOH
4、官能团的特征吸收
不同基团的振动所需能量不同，同一基团的
不同振动形式的所需能量也可能不同，其红外 吸收频率也不同。 但不同化合物中同一基团在红外光谱中的吸 收峰位置大致相同。例如 : 酚、醇（伯、仲、 叔）中OH的吸收峰位置大致相同------ IR 定 性分析的基础。基团的特征吸收常包括伸缩振 动峰和相关峰。
νNH，在3500～3200cm-1 ，峰形尖，中等强度， 伯胺（伯酰胺）有两个峰，仲胺（仲酰胺）一 个峰，叔胺（叔酰胺）没有这个峰。若有氢键 缔合，峰位向低频区移动。 酰胺类νc=0在1690～1650cm-1（常称酰胺Ⅰ带）。 伯酰胺的δNH在1640～1600cm-1，仲酰胺在 1550～1500cm-1（酰胺Ⅱ带）。νC-N在1420～ 1400cm-1（酰胺Ⅲ带）。
三、不饱和度的计算
从已知分子式计算不饱和度的公式：
Ω＝1+n4+(n3-n1)/2
n4为四价元素（碳）的原子数
n3为三价元素（氮）的原子数 n1为一价元素（氢或卤素）的原子数 二价元素，如氧或硫不参加计算
三、IR的应用
IR的用途有二个：
一 鉴定已知化合物 （1）与已知物 IR对照，是否叠谱. （2） 与标准图谱对照，是否一致. 二 鉴定未知化合物 （1）简单化合物依据分子式，不饱和度和IR 可以推导出结构式， （2）复杂化合物可找出主要基团（OH , C=0, 苯环等）和结构片断
1622（缔合） 1675（游离）
1675（1672）（游离）
2840（缔合）
3610 （游离）
②分子间氢键：
乙醇在四氯化碳中由稀到浓（由游离态到缔合态）过 程中红外图谱的变化。一是峰的频率由高到低；二是 峰形由尖锐到宽大。