红外光谱解析

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
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
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。
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 ）

已知分子中有下列基团：苯环,C=O，OH，CH3 ； 并且C=O和OH是与苯环相连的（1580cm-1的存在， 和化学反应示为酚羟基）。以上四个基团加起来 与C9H10O3 相差CH2O，应是一个与苯环相连的 CH3O—（甲基由于和氧相连，以致它的δas吸收 带由1460cm-1移至1442cm-1。859cm-1，815cm-1说 明苯环上一共有三个芳氢。这两点提示CH3O与 苯环相连）。 ⑤综上所述该化合物的结构式有下列几种可能：
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。

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
NH2
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
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）。
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。
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：
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
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
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。
4.其它因素
环张力 位阻效应 偶合效应 互变异构的影响

影响峰强的因素

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。

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
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




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

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

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
伸缩振动（）: 对称伸缩振动（s） 不对称伸缩振动（as） 变形振动（）: 面内变形振动 (包括面内摇摆和剪式振动) 和面外变形振动(包括面外摇摆和扭曲振动)


Hale Waihona Puke Baidu动形式

H2O分子的振动：
，（1545）
s （ 3652 ），as（ 3756 ）
CO2分子的振动 亚甲基的振动