红外吸收光谱的解析分解
红外吸收光谱PPT课件
02
红外吸收光谱仪器
红外光谱仪的构造
01
02
03
04
光源
发射一定波长的红外光，常用 光源有碘、溴钨灯等。
单色器
将光源发出的红外光分成单色 光，常用单色器有棱镜和光栅
。
样品室
放置待测样品，样品可以是气 体、液体或固体。
检测器
检测透过样品的红外光，常用 检测器有热电偶、光电导和光
电二极管等。
红外光谱仪的工作原理
红外吸收光谱的应用
确定物质成分
结构分析
通过比较标准物质的红外吸收光谱，可以 确定未知物质的成分。
红外吸收光谱的峰位置和峰强度可以提供 物质分子的振动和转动信息，有助于分析 分子结构和化学键的类型。
定量分析
反应动力学研究
通过测量样品在不同波长下的透射率或反 射率，可以计算样品中目标成分的浓度。
红外吸收光谱可用于研究化学反应过程中 分子振动和转动能级的跃迁。
特点
具有高灵敏度、高分辨率和高选 择性，能够提供物质分子的振动 和转动信息，广泛应用于化学、 物理、环境和生物等领域。
红外吸收光谱的原理
原理
当红外光与物质分子相互作用时，分 子吸收特定波长的红外光，导致分子 振动和转动能级跃迁，产生红外吸收 光谱。
影响因素
分子结构和化学键的性质决定红外吸 收光谱的特征，不同物质具有独特的 红外吸收光谱。
敏度，适用于复杂样品分析。
微型化红外光谱仪
02
通过集成光学、微电子机械系统等技术，将红外光谱仪小型化，
方便携带和移动检测。
多光谱和超光谱红外光谱仪
03
结合多光谱技术和超光谱技术，可同时获取样品多个波段的红
外光谱信息，提高分析效率。
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
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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
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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
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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。
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红外吸收光谱的解析.
红外吸收光谱法第一节概述一、红外光谱测定的优点20世纪50年代初期，红外光谱仪问世，揭开了有机物结构鉴定的新篇章。
到了50年代末期，已经积累了大量的红外光谱数据，到70年代中期，红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。
红外光谱测定的优点：1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定，这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。
2、每种化合物均有红外吸收，又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。
3、常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。
4、样品用量小。
二、红外波段的划分δ=104/λ（λnm δcm -1）红外波段范围又可以进一步分为远红外、中红外、近红外波段波长nm 波数cm -1近红外 0.75~2.5 13300~4000中红外 2.5~15.4 4000~650远红外 15.4~830 650~12三、红外光谱的表示方法红外光谱图多以波长λ（nm ）或波数δ（cm -1）为横坐标，表示吸收峰的位置，多以透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，此时图谱中的吸收―峰‖，其实是向下的―谷‖。
一般吸收峰的强弱均以很强（ε大于200）、强（ε在75-200）、中（ε在25-75）、弱（ε在5-25）、很弱（ε小于5），这里的ε为表观摩尔吸收系数红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A ）或透过率T%表示。
峰的强度遵守朗伯-比耳定律。
吸光度与透过率关系为所以在红外光谱中―谷‖越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。
第二节红外吸收光谱的基本原理一、分子的振动与红外吸收任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。
分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。
它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。
这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。
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.
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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。
红外光谱基本原理与谱图解析
对于不对称分子而言，其分子振动必然能够带来偶极矩的变化，因此，其具有红外活性。
分子类型 同核双原子分子 非同核双原子对称性分子
O
C CH3
Q C=O
1663
O
C CH3
CH3 1693
(3) 偶极场效应 偶极场效应是互相靠近的基团之间通过空间起作用的，一般，基团之间的空间位置越靠 近，偶极场效应也越明显。
案例一
G-
G- O G-
Cl
Cl
C
H
H
HH
1755
G-
G- O
Cl
H
C
H
Cl
HH
1742
O
H
H
Байду номын сангаас
C
Cl
Cl
HH
1728
案例二
−CH3
−CH2
−CH = C − H Ph − H ≡ C − H
2960(νas);2870(νs) 2930(νas);2850(νs) 2850 3100 ∼ 3000 3030
3300
3.1.2 三键、累积三键伸缩振动区（2500 ∼ 1900 cm−1）
1、C ≡ C (1) RC ≡ CH : 2140 ∼ 2100 cm−1 (2) R1C ≡ CR2 : 2260 ∼ 2190 cm−1 R1 = R2 时，无红外活性。
通常，分子的跃迁方式和电磁波的能量相关，图 2所示的是分子在各光波区内的主要跃迁 方式：
红外吸收光谱解析
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3. N＝O
硝基、亚硝基化合物：强吸收 脂肪族：1580～1540 cm-1，1380～1340 cm-1 芳香族：1550～1500 cm-1，1360～1290 cm-1 亚硝基： 1600～1500 cm-1
4. N－H (弯曲振动)
胺和酰胺类化合物： －NH2 位于1650～1530 cm-1， 为 s 或 m 吸收带。
201291763一取代201291764苯乙酮羰基与其它基团共轭时振动频率降低201291765己酸ohcoch羧酸羧酸201291766乙酸酐coc3酸酐201291767三甲基乙酸酐201291768乙酸乙酯201291769金刚烷酰氯201291770苯甲酰胺nh伸缩co伸缩和nh弯曲cn伸缩酰胺酰胺201291771乙酰苯胺nh伸缩co伸缩nh弯曲cn伸缩201291772乙酰吗啉cn伸缩ch弯曲co伸缩co伸缩201291773含氮化合物含氮化合物胺亚胺氨基酸铵盐硝基和亚硝基化合物201291774nh伸缩nh弯曲cn伸缩201291775二苯胺nh伸缩nh弯曲苯骨架伸缩耦合cn伸缩苯骨架伸缩苯一取代201291776三乙胺cn伸缩ch弯曲201291777甘氨酸氨基酸和铵盐氨基酸和铵盐201291778脯氨酸仲氨基仲氨基nhnh形成以形成以2700cm2700cm为中心的宽带为中心的宽带201291779硝基和亚硝基化合物硝基和亚硝基化合物对称伸缩振动对称伸缩振动反对称伸缩振动反对称伸缩振动13901330cm13901330cm15901510cm15901510cm亚硝基的伸缩振动出现在亚硝基的伸缩振动出现在1550cm1550cm附近附近a
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指纹区（1500－400cm-1） C－C、C－N、C－O 等单键的伸缩振动及各类弯曲振动
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。
红外吸收光谱分析法 红外谱图解析
顺式烯 乙烯基烯 亚乙烯基烯
08:12:21
R1 H R1 H R1 R2
1660cm-1
1660-1630cm-1
中强，尖
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
ⅳ 端烯的强度强
（C=C）峰
ⅴ共轭使υ
下降20-30 cm-1 （C=C）
H C C R R1 C C R2
08:12:21
υ υ
C C
2140-2100cm-1 （弱） 2260-2190 cm-1 （弱）
C C
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）
R1 H R1 R2 R1 R2 C C R4
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 C Cα″ β
υ
（C-O）
OH
υ
游 离 仲-OH 醇， 叔-OH 酚 酚-OH 伯-OH
（—OH） 3640cm-1 3630cm-1 3620cm-1 3610cm-1
1050 cm-1 1100 cm-1 1150 cm-1 1200 cm-1
第四章 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
怎样正确解析红外光谱谱图？
C=C
芳环中C=C
第
—C=O
三
—NO2
区
—NO2 S=O
域
1680—1620 1600，1580 1500，1450 1850—1600
1600—1500 1300—1250 1220—1040
伸缩 伸缩
伸缩
反对称伸缩 对称伸缩 伸缩m，来自 vss s s
苯环的骨架振动
其他吸收带干扰少，是判断羰 基（酮类、酸类、酯类、酸酐 等）的特征频率，位置变动大
根据特征吸收的位置，判断可能存在的特征官能团
图谱解析训练1
图谱解析训练2
图谱解析训练3
图谱解析训练4
—CH3
域
—CH2 —CH2
吸收频 率
（cm-1 ）
3650— 3580 3400— 3200 3500— 3300 3400— 3100 2600— 2500
3300附近 3010— 3040 3030附近
2960±5 2870±10 2930±5 2850±10
振动形式
伸缩 伸缩 伸缩 伸缩 伸缩
区，判断官能团的种类，最后查看指纹区，判断其精细结构，确 定结构式
注意：在解析过程中，要把注意力集中到主要基团的相关峰上，避免孤 立解析。
分子的不饱和度
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： 若分子中仅含一，二，三，四价元素（H，O，N， C），则可按下式进行不饱和度的计算：
各种官能团的吸收频率范围
从第一区域到第四区域，4000cm-1到400cm-1各种官能团的特征吸收频 率范围。
区 域
基团
—OH（游离）
红外光谱谱图解析
• 倍频峰又分为一级倍频峰、二级倍频峰等 等。当非谐振子从n = 0向n = 2振动能级 跃迁时所吸收光的频率称为一级倍频峰， 从n = 0向n = 3振动能级跃迁时所吸收光 的频率称为二级倍频峰 • 一级倍频峰很弱，二级倍频峰更弱
• 一级倍频峰的波数并非正好等于基频峰波 数的两倍。一级倍频总是小于基频的两倍， 这是因为非谐振子振动能级是不等距的， 其能级间隔随着振动量子数n的增加而慢慢 减小
6
倍频峰 （Overtone）
• 根据谐振子选择定则，谐振子只能在相邻的 两个振动能级之间跃迁， 即Δn＝±1。而且 各个振动能级之间的间隔都是相等的
• 实际分子不是谐振子。量子力学证明，非谐 振子的选择定则不再局限于Δn＝±1。Δn可 以等于其它整数，即Δn＝±1，±2， ±3，……。也就是说，对于非谐振子，可以 从振动能级n = 0向n = 2或n = 3，或向更高 的振动能级跃迁。非谐振子的这种振动跃迁 称为倍频振动。倍频振动频率称为倍频峰
苯的拉曼光谱
反对称伸缩振动
（Asymmetric Stretching Vibration）
直线形三原子基团反对称伸缩振动
弯曲形三原子基团反对称伸缩振动 H2O，-CH2-，-NH2，-NO2
CO2
平面形四原子基团反对称伸缩振动
四面体形五原子基团反对称伸缩振动
NO3－，BO3－，CO32－
NH4+，SO42+，PO43+ ，SiO42-
H N O O H
H
平面型 硝酸钠中的NO3－ 的对称伸缩振动 1071cm-1（拉曼活性）
四面体型 甲基-CH3的对称伸缩振动 2872±5cm-1
O
S
O O
O
红外吸收光谱分析法FTIR
4）甲基与芳环或杂原子相连：
22
烯烃 1．C-H振动 CH 3100 ~ 3000cm （1 弱 中强） CH 1010 ~ 650cm （1 强） CCH (顺式） ~ 960cm（1 中 强） CCH (反式） ~ 690cm（1 中 强） 2．C=C骨架振动 CC ~ 1650cm （1 弱 不定）
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1. 单取代 (含5（1 强） ~ 700cm（1 较强）
1000cm 1
667cm 1
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2. 双取代
• 邻取代（4个相邻H）
1000cm 1
H ~ 750cm（1 强，单峰）
与单取代峰位重叠
• 间取代（3个相邻H，1个孤立H）
H（三峰）
810 ~ 750cm（1 强） 725 ~ 680cm（1 较强）
✓注：酚还具有苯环特征 31
醚
CO 1300 ~ 1000cm 1
1．链醚和环醚
CasO（C 链）1150 ~ 1060cm （1 强）
s C
O（链）弱
消失
2．芳醚和烯醚
as C O
1275 ~ 1200cm 1
as C O( )
~ 1250cm 1 (强)
s C O( )
~ 1040cm 1 (中)
CCO 900
35
例：化合物C8H8O2的红 外光谱如右图所示，
试推测其结构。
Ar-H
-CHO
解 ：计算不饱和度：
1
n4
n3
2
n1
1
8
08 2
5
-CH3
υC=O
C=C -CH3
CH苯
3000 cm-1有吸收，说明有 C 和H ==C-H基团存在。 靠近1700 cm-1的强度吸收，表O 明有C=O基团，结合2730 cm-1特征峰，进一步说明有醛C基H 存在，1600、 1520 cm-1有吸收说明有苯环存在。根据820 cm-1吸收 带苯为对位取代.1460、1390 cm-1是－CH3特征吸收峰， 根据以上解析并对照标准谱图确定化合物为茴H3CO香醛: C3H6O
红外吸收光谱的特征峰讲解
由于分子离子峰的相对强度直接与 分子离子稳定性有关，其大致顺序是： 芳香环＞共轭烯＞烯＞脂环＞羰 基化合物＞直链碳氢化合物＞ 醚＞脂＞ 胺＞酸＞醇＞支链烃 在同系物中，相对分子质量越大则 分子离子峰相对强度越小。
2．化学式的确定
由于高分辨的质谱仪可以非常精确地测 定分子离子或碎片离子的质荷比（误差可小 于10-5），则利用表21-3中的确切质量求算出 其元素组成。如CO与N2两者的质量数都是28 但从表21-3可算出其确切质量为27.9949与 28.0061，若质谱仪测得的质行比为28.0040 则可推断其为N2。同样，复杂分子的化学式 也可算出。
• 参考 IR，UV，MS和其它数据推断解构 • 得出结论，验证解构
裂分峰数符和n+1规律，相邻的核为磁等价即只有一个偶合 常数J；若相邻n个核n1个核偶合常数为J1， n2个核偶合常数
为J2，n= n1+ n2则裂分峰数为（n1+1)( n2+1)
峰组内各裂分峰强度比(a+1)n的展开系数
从谱图中可直接读出和J，化学位移在裂分峰的对称中心， 裂分峰之间的距离（Hz）为偶合常数J
核磁共振氢谱
谱图中化合物的结构信息
（1）峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种； （2）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个；
（3）峰的位移( )：每类质子所处的化学环境，化合物中位置；
（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数； （5）偶合常数(J)：确定化合物构型。
一级谱的特点
注：忽略2H、17O影响
利用精确测定的(M+1)+，(M+2)+相对于M+的强度 比值，可从Beynon表中查出最可能的化学式，再结合其 他规则，确定化学式。
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。
红外吸收光谱的解析PPT(完整版)
~3300
3100~3000
3050~3010
但分子量不同的聚合物IR光谱无明显差异。
但分子量不同的聚合物IR光谱无明显差异。
如分子量为100000和分子量为15000的聚苯乙烯，两者在4000~650 cm-1的一般红外区域找不到光谱上的差异。
双峰强度约相等(1:1)
峰强度比1:2
S
S
S
S
S
S
S
S
峰的强度 不定
不定 不定
S S
7、X-H面内弯曲振动及X-Y伸缩振动区（1475—1000 cm-1）
键的振动类型
烷基δas δs
-CH3 -C(CH3)2 -C(CH3)3
醇νC-O 伯醇 仲醇 叔醇 酚νC-O
醚νC-O 脂肪醚 芳香醚 乙烯醚
酯 胺νC-N
波数/cm-1
1460
峰的强度
1380 1385及1375双峰 1395及1365双峰
但分子量不同的聚合物IR光谱无明显差异。
2260~2120
S
R-N=N=N 经验 “四先、四后、一抓法”
饱和脂肪醛
2160~2120
S
R-N=C=N-R α,β-不饱和脂肪醛
芳香醛
2155~2130
S
饱和脂肪酮
-C=C=C- α,β-不饱和脂肪酮
α-卤代酮
~1950
S
-C=C=O 芳香酮
脂环酮(四员环)
S
S
S
S
经验 “四先、四后、一抓法”
五、解析谱图注意事项
特别注意两点：一是所用仪器与标准谱图是否一致；
2960及2870
二、指纹区和官能团区
从第1-6区的吸收都有一个共同点，每一红外吸收 峰都和一定的官能团相对应，此区域从而称为官能团 区。官能团区的每个吸收峰都表示某一官能团的存在， 原则上每个吸收峰均可以找到归属。
红外吸收光谱解析汇总
TO例1已知某未知物的分子式为C4H10O测得其红外吸收光谱如下图，试推断其分子结构式。
910 15 20 25 4000 3600 2800 2000 1800 1600 1400 1200 (000 SOO 600 cnr】的红外吸收光谱2 2 4 10解：1.计算不饱和度,U 2 0为饱和脂肪族类化合物。
2.特征峰及相关峰：咲”、2970cw A(vs) '氏，打2874CM l(s)S^u 1476cw_,(m) Ir1395cm"1(J),1 363cm (i帛)为不等强度的双峰q i 1235cm"(m) 存在着一(CHJ$结构307G （?w -1 （佃）,300“旳1- （mU c _o l72^C/t1 ：3360t?jW _1(^, s) I零」19攵府"(占) u 为叔醇类化合物分子式提示含1个氧.4个碳人特征峰及相关1阴Mm 】孚厲刑碗代華 片苯环賢牛就新一 R fl fiOOcm ］歧分理血瓯------- -----------^c~c 1597cm _1 t l581cm _:邻悝取代毕/=c;/748c-w1（ $?位取代）琰基峰”分裂峰1昭km 】的存 在.握示C=(J 有可能宜接与苯 环相卉*发生扶糊°综上所述，该化合物结构町能为’CH 3C——CH 34WOMOO 测胭臟 1射 I 型 1W W «0 «'例2某未知物的分子式为 C10H1004测得其红外吸收光谱如图，试推断其分子结构式。
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红外吸收光谱法第一节概述一、红外光谱测定的优点20世纪50年代初期，红外光谱仪问世，揭开了有机物结构鉴定的新篇章。
到了50年代末期，已经积累了大量的红外光谱数据，到70年代中期，红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。
红外光谱测定的优点：1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定，这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。
2、每种化合物均有红外吸收，又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。
3、常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。
4、样品用量小。
二、红外波段的划分σ=104/λ（λnm σcm-1）红外波段范围又可以进一步分为远红外、中红外、近红外波段波长nm 波数cm-1近红外0.75~2.5 13300~4000中红外 2.5~15.4 4000~650远红外15.4~830 650~12三、红外光谱的表示方法红外光谱图多以波长λ（nm）或波数σ（cm-1）为横坐标，表示吸收峰的位置，多以透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，此时图谱中的吸收“峰”，其实是向下的“谷”。
一般吸收峰的强弱均以很强（ε大于200）、强（ε在75-200）、中（ε在25-75）、弱（ε在5-25）、很弱（ε小于5），这里的ε为表观摩尔吸收系数红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A）或透过率T%表示。
峰的强度遵守朗伯-比耳定律。
吸光度与透过率关系为A=lg( )T1所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。
第二节 红外吸收光谱的基本原理一、分子的振动与红外吸收任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。
分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。
它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。
这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。
1、双原子分子的振动分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。
以双原子分子为例，若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，长度为r （键长），两个原子分子量为m 1、m 2。
如果把两个原子看成两个小球，则它们之间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，如图3—2。
因此可以把双原子分子称为谐振子。
这个体系的振动频率υ（以波数表示），由经典力学（虎克定律）可导出：C ——光速（3×108 m/s ）υ= K ——化学键的力常数（N/m ） μ——折合质量（kg ） μ= 如果力常数以N/m 为单位，折合质量μ以原子质量为单位，则上式可简化为υ=130.2 双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越强，相对原子质量越小，振动频率越高。
H-Cl 2892.4 cm -1 C=C 1683 cm -1C-H 2911.4 cm -1 C-C 1190 cm -1同类原子组成的化学键（折合质量相同），力常数大的，基本振动频率就大。
由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红外的高频率区。
2、多原子分子的振动1πμ2c K m 1m 2m 1m2+K μ(1)、基本振动的类型多原子分子基本振动类型可分为两类：伸缩振动和弯曲振动。
亚甲基CH 2的各种振动形式。
对称伸缩振动 不对称伸缩振动亚甲基的伸缩振动 剪式振动 面内摇摆 面外摇摆 扭曲变形面内弯曲振动 面外弯曲振动亚甲基的基本振动形式及红外吸收A 、伸缩振动 用υ表示，伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩，使键长发生周期性的变化的振动。
伸缩振动的力常数比弯曲振动的力常数要大，因而同一基团的伸缩振动常在高频区出现吸收。
周围环境的改变对频率的变化影响较小。
由于振动偶合作用，原子数N 大于等于3的基团还可以分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动符号分别为υs 和υas 一般υas 比υs 的频率高。
B 、弯曲振动 用δ表示，弯曲振动又叫变形或变角振动。
一般是指基团键角发生周期性的变化的振动或分子中原子团对其余部分作相对运动。
弯曲振动的力常数比伸缩振动的小，因此同一基团的弯曲振动在其伸缩振动的低频区出现，另外弯曲振动对环境结构的改变可以在较广的波段范围内出现，所以一般不把它作为基团频率处理。
(2)、分子的振动自由度多原子分子的振动比双原子振动要复杂的多。
双原子分子只有一种振动方式（伸缩振动），所以可以产生一个基本振动吸收峰。
而多原子分子随着原子数目的增加，振动方式也越复杂，因而它可以出现一个以上的吸收峰，并且这些峰的数目与分子的振动自由度有关。
在研究多原子分子时，常把多原子的复杂振动分解为许多简单的基本振CC C C C+++动（又称简正振动），这些基本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子自由度。
分子自由度数目与该分子中各原子在空间坐标中运动状态的总和紧紧相关。
经典振动理论表明，含N个原子的线型分子其振动自由度3N—5，非线型分子其振动自由度为3N—6。
每种振动形式都有它特定的振动频率，也即有相对应的红外吸收峰，因此分子振动自由度数目越大，则在红外吸收光谱中出现的峰数也就越多。
二、红外吸收光谱产生条件分子在发生振动能级跃迁时，需要一定的能量，这个能量通常由辐射体系的红外光来供给。
由于振动能级是量子化的，因此分子振动将只能吸收一定的能量，即吸收与分子振动能级间隔E振的能量相应波长的光线。
如果光量子的能量为E L=hυL（υL是红外辐射频率），当发生振动能级跃迁时，必须满=E L足E振分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变，才能在红外光谱中出现相对应的吸收峰，这种振动称为具有红外活性的振动。
例如CO2（4种振动形式）2349cm-1、667cm-1三、红外吸收峰的强度分子振动时偶极矩的变化不仅决定了该分子能否吸收红外光产生红外光谱，而且还关系到吸收峰的强度。
根据量子理论，红外吸收峰的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比。
因此，振动时偶极矩变化越大，吸收强度越强。
而偶极矩变化大小主要取决于下列四种因素。
1、化学键两端连接的原子，若它们的电负性相差越大（极性越大），瞬间偶极矩的变化也越大，在伸缩振动时，引起的红外吸收峰也越强（有费米共振等因素时除外）。
2、振动形式不同对分子的电荷分布影响不同，故吸收峰强度也不同。
通常不对称伸缩振动比对称伸缩振动的影响大，而伸缩振动又比弯曲振动影响大。
3、结构对称的分子在振动过程中，如果整个分子的偶极矩始终为零，没有吸收峰出现。
4、其它诸如费米共振、形成氢键及与偶极矩大的基团共轭等因素，也会使吸收峰强度改变。
红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A）或透过率T%表示。
峰的强度遵守朗伯-比耳定律。
吸光度与透过率关系为A=lg( )T1所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。
四、红外吸收光谱中常用的几个术语1、基频峰与泛频峰当分子吸收一定频率的红外线后，振动能级从基态（V0）跃迁到第一激发态（V1）时所产生的吸收峰，称为基频峰。
如果振动能级从基态（V0）跃迁到第二激发态（V2）、第三激发态（V3）….所产生的吸收峰称为倍频峰。
通常基频峰强度比倍频峰强，由于分子的非谐振性质，倍频峰并非是基频峰的两倍，而是略小一些（H-Cl 分子基频峰是2885.9cm-1，强度很大，其二倍频峰是5668cm-1，是一个很弱的峰）。
还有组频峰，它包括合频峰及差频峰，它们的强度更弱，一般不易辨认。
倍频峰、差频峰及合频峰总称为泛频峰。
2、特征峰与相关峰红外光谱的最大特点是具有特征性。
复杂分子中存在许多原子基团，各个原子团在分子被激发后，都会发生特征的振动。
分子的振动实质上是化学键的振动。
通过研究发现，同一类型的化学键的振动频率非常接近，总是在某个范围内。
例如CH3-NH2中NH2基具有一定的吸收频率而很多含有NH2基的化合物，在这个频率附近（3500—3100cm-1）也出现吸收峰。
因此凡是能用于鉴定原子团存在的并有较高强度的吸收峰，称为特征峰，对应的频率称为特征频率，一个基团除有特征峰外，还有很多其它振动形式的吸收峰，习惯上称为相关峰。
五、红外吸收峰减少的原因1、红外非活性振动，高度对称的分子，由于有些振动不引起偶极矩的变化，故没有红外吸收峰。
2、不在同一平面内的具有相同频率的两个基频振动，可发生简并，在红外光谱中只出现一个吸收峰。
3、仪器的分辨率低，使有的强度很弱的吸收峰不能检出，或吸收峰相距太近分不开而简并。
4、有些基团的振动频率出现在低频区（长波区），超出仪器的测试范围。
六、红外吸收峰增加的原因1、倍频吸收2、组合频的产生一种频率的光，同时被两个振动所吸收，其能量对应两种振动能级的能量变化之和，其对应的吸收峰称为组合峰，也是一个弱峰，一般出现在两个或多个基频之和或差的附近（基频为ν1、ν2的两个吸收峰，它们的组频峰在ν1+ν2或ν1-ν2附近）。
3、振动偶合相同的两个基团在分子中靠得很近时，其相应的特征峰常会发生分裂形成两个峰，这种现象称为振动偶合（异丙基中的两个甲基相互振动偶合，引起甲基的对称弯曲振动1380cm-1处的峰裂分为强度差不多的两个峰，分别出现在1385~1380cm-1及1375~1365cm-1）。
4、弗米共振倍频峰或组频峰位于某强的基频峰附近时，弱的倍频峰或组频峰的强度会被大大的强化，这种倍频峰或组频峰与基频峰之间的偶合，称为弗米共振，往往裂分为两个峰（醛基的C-H伸缩振动2830~2965cm-1和其C-H 弯曲振动1390cm-1的倍频峰发生弗米共振，裂分为两个峰，在2840cm-1和2760cm-1附近出现两个中等强度的吸收峰，这成为醛基的特征峰）。
第三节红外吸收光谱与分子结构的关系一、红外吸收光谱中的重要区段在红外光谱中吸收峰的位置和强度取决于分子中各基团的振动形式和所处的化学环境。
只要掌握了各种基团的振动频率及其位移规律，就可应用红外光谱来鉴定化合物中存在的基团及其在分子中的相对位置。
常见的基团在波数4000—670 cm-1范围内都有各自的特征吸收，这个红外范围又是一般红外分光光度计的工作测定范围。
在实际应用时，为了便于对红外光谱进行解析，通常将这个波数范围划分为以下几个重要的区段，参考此划分，可推测化合物的红外光谱吸收特征；或根据红外光谱特征，初步推测化合物中可能存在的基团。
1、O-H、N-H伸缩振动区（3750—3000 cm-1）不同类型的O-H、N-H伸缩振动列于表3-3中。
2、C-H伸缩振动区（3300—3000 cm-1）不同类型的化合物C-H的伸缩振动在3300—3000区域中出现不同的吸收峰，见表3-4。
不饱和碳上的C-H伸缩振动（三键和双键、苯环）3、C-H伸缩振动区（3000—2700 cm-1）饱和碳上的C-H伸缩振动（包括醛基上的C-H）4、叁键和累积双键区（2400—2100 cm-1）在IR光谱中，波数在2400—2100 cm-1区域内的谱带较少，因为含三键和累积双键的化合物，遇到的不多。