红外吸收光谱解析汇总(波谱分析)
药物分析红外吸收光谱详解演示文稿
非线性分子振动自由度 = 3N –（3+3）= 3N – 6
用途：估计分子基本振动形式的数目。
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例1：
H2O
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例2：
CO2
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二、红外吸收光谱产生的条件和吸收峰强度
condition of Infrared absorption spectroscopy
动。
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吸电子基团的引入，使羰基的双键性增强，使K ↑，故 其伸缩振动的频率↑
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②共轭效应（conjugative effect ；+C或+M ） 共轭效应，使吸收峰向低频方向移动。
共轭效 电 应子 使离域， ， K双 键 性
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分子自由度数（3N）= 平动 + 转动 + 振动
标定一个原子在空间的位置，需3个坐标，一个原子有3个自 由度。
振动= 分子自由度数（3N）–（平动 + 转动）
线性分子振动自由度 = 3N –（3+2）= 3N – 5
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三、吸收峰的位置
简称峰位，用σmax、 λmax 、νmax表示。基频 峰σmax = σ
（一） 基本振动频率（基频峰的峰位）
据Hook定律推导出简谐振动公式计算：
1 K 2 u
K为化学键力常数：
单键、双键、三键的力常数分别近似为5、 10、15N/cm（N=1×105g﹒cm/s2）
K越大，化学键的强度越大
有机波谱学 红外光谱总结
总结当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。
所以，红外红外光谱光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。
将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。
红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。
当外界电磁波照射分子时，如照射的电磁波的能量与分子的两能级差相等，该频率的电磁波就被该分子吸收，从而引起分子对应能级的跃迁，宏观表现为透射光强度变小。
电磁波能量与分子两能级差相等为物质产生红外吸收光谱必须满足条件之一，这决定了吸收峰出现的位置。
红外吸收光谱产生的第二个条件是红外光与分子之间有偶合作用，为了满足这个条件，分子振动时其偶极矩必须发生变化。
这实际上保证了红外光的能量能传递给分子，这种能量的传递是通过分子振动偶极矩的变化来实现的。
并非所有的振动都会产生红外吸收，只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收，这种振动称为红外活性振动；偶极矩等于零的分子振动不能产生红外吸收，称为红外非活性振动。
分子的振动形式可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。
前者是指原子沿键轴方向的往复运动，振动过程中键长发生变化。
后者是指原子垂直于化学键方向的振动。
通常用不同的符号表示不同的振动形式，例如，伸缩振动可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别用 Vs 和Vas 表示。
弯曲振动可分为面内弯曲振动(δ)和面外弯曲振动(γ)。
从理论上来说，每一个基本振动都能吸收与红外光谱仪其频率相同的红外光，在红外光谱图对应的位置上出现一个吸收峰。
实际上有一些振动分子没有偶极矩变化是红外非活性的；另外有一些振动的频率相同，发生简并；还有一些振动频率超出了仪器可以检测的范围，这些都使得实际红外谱图中的吸收峰数目大大低于理论值。
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。
红外光谱谱图解析
18:02:04
一、认识红外光谱图
18:02:04
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
任务2-4
infrared absorption spec-
正溴丁烷的波谱解析 troscopy，IR
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概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区：低能电子 跃迁、含氢原子团伸 缩振动的合频吸收； 稀土、过渡金属
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3000 cm-1 以上
（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
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在该区域出现的峰较少； ①RC CH （2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ） R=R’ 时，无红外活性 ②RC N （2100 2140 cm-1 ） 非共轭 2240 2260 cm-1
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1、红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，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
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（二）计算不饱和度
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： 可按下式进行不饱和度的计算：
红外光谱总结
C－O－C 基团的不对称和对称伸缩振动；不对称伸缩振动的谱带强、宽且稳定，称为
酯谱带。特征：甲酸酯 1180cm-1，乙酸酯 1240cm-1，丙酸以上的酯 1190cm-1，甲酯 1165cm-1
5. 酰胺：
'.
.
酰胺的特征频率: 酰胺结构中既有羰基又有氨基。酰胺的特征频率主要是 ν(N-H)伸缩振 动:
红外光谱可以应用于化合物分子结构的测定、未知物鉴定以及混合物成分分析。
2.1 红外光谱的基本原理
2.1.1 红外吸收光谱
1. 当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频
率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振
(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。
（2）振动能级跃迁时，偶极矩的变化：根据量子理论，红外光谱的强度与分子振动时 偶极矩变化的平方成正比。同样，基频振动(v0→1)，偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。
（3）与振动形式有关：吸收峰强度：反对称伸缩振动＞对称伸缩振动>＞变形振动 （4）电子效应 诱导效应：通过影响化学键偶极矩的大小影响吸收强度 共轭效应：使π电子离域程度增大，极化程度增加，使不含饱和键的的伸缩振动强度增 加。 （5）氢键的影响：氢键作用会提高化学键的极化程度，伸缩振动吸收峰加宽、增强。. 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级； （6）振动耦合：使吸收增大。指分子内有近似相同振动频率且位于相邻部位的振动基 团产生两种以上的基团参加的混合振动。 （7）费米共振：使倍频或组频的吸收强度显著增加。指一个化学键的基频和它自己或 与之相连的另一化学键的某种振动的倍频或合频的偶合。
面内 OH
红外吸收光谱解析汇总(波谱分析)
解：1.计算不饱和度,为饱和脂肪族类化合物。
2.特征峰及相关峰：
例2某未知物的分子式为C10H10O4，测得其红外吸收光谱如图，试推断其分子结构式。
例3、一化合物分子式为C14H12，试根据IR光谱推断其结构式。
例4一化合物的分子式为C8H10O，试根据红外光谱，推断其结构。
例5一化合物的分子式为C11H12O分子式为C8H7N。红外光谱如下，推断其结构。
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利用红外吸收光谱进行有机化合物定性分析可分为两个方面：一是官能团定性分析，主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别；二是结构分析，即利用红外吸收光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析手段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息，来确定未知物的化学结构式或立体结构。
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。
分子结构与红外光谱1、分子官能团与红外光谱吸收峰（1）分子的整体振动图像可分解为若干简振模式的叠加，每个简振模式（振动能级跃迁）对应于一定频率的）对应于一定频率的光吸收峰，全部具有红外活性的简振模式的光吸收峰就构成了该分子的振动吸收光谱，即红外光谱。
（2）分子的简振模式（振动能级）决定于分子的结构，因此可以将分子结构与其红外光谱联系在一起。
（3）分子的一个简振模式是其所有原子特定运动分量的叠加，也就是说，在一个简振模式下，所有原子都在进行（相同频率）运动运动。
但是一般只有某一个（或几个）基团的运动起着主要作用，而其它原子的运动相对弱的多。
红外光谱谱图解析
C-H，N-H，O-H
1500
1000 500 指纹区
三、各类化合物的红外光谱特征
08:31:12
1、烷烃（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H )
3000cm-1
CH3
δ as1460 cm-1 δ s1380 cm-1
重 叠
CH2 δ s1465 cm-1
CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）
08:31:12
（二）计算不饱和度
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： 可按下式进行不饱和度的计算：
UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 – n1 ）/ 2 n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，……，一价元素数目。 作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的 数目，验证谱图解析的正确性。 例： C9H8O2 UN = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
C H3
C H3 C C H3 CH
3
08:31:12
CH3 δ s C—C骨架振动
1385-1380cm-1
1155cm-1
1:1
1372-1368cm-1
1170cm-1
1391-1381cm-1 1368-1366cm-1
1405-1385cm-1 1372-1365cm-1
4:5 1195 c上
（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
08:31:12
在该区域出现的峰较少； ①RC CH （2100 2140 cm-1 ）
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。
红外光谱谱图解析
19:06:26
一、认识红外光谱图
19:06:26
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
C-H，N-H，O-H
1500
1000 500 指纹区
三、各类化合物的红外光谱特征
19:06:26
1、烷烃（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H )
3000cm-1
CH3
δ as1460 cm-1 δ s1380 cm-1
重 叠
CH2 δ s1465 cm-1
CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）
—CH3 —CH2— —C—H
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 C—H 3300 cm-1
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
19:06:26
（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
19:06:26
波谱解析红外光谱
红外区处于UV-可见和微波区之间，是波长为 0.5um-1000um范围内的电磁辐射可分为： a.近红外区：12500～4000cm-1，主要用于研 究O-H、N-H、C-N键的振动倍频与组频。 b.中红外区：4000 ～400cm-1，主要用于大部 分有机分子的振动基频，即常见的光谱。 c.远红外区： 400～25cm-1，转动光谱及重原 子成键的振动
2.不饱和烃和芳烃C-H伸缩振动:3300-3000cm-1
区别不饱和与饱和烃的重要区域: 不饱和烃> 3000cm-1 烯烃< 3000cm-1
芳烃
ν=C-H 3030cm-1
炔烃类< 3300cm-1 烯烃 3040- 3010cm-1 =C-H伸缩振动, 在判断是否烯烃类方面有重要意 义。
6.样品物理状态的影响
同一样品在测定时若物理状态不同，吸收峰会发生不 同程度的差异。 固态样品晶型不同，其谱图常有较大差异。 7.溶剂及温度 溶剂极性增加，极性基团的伸缩振动频率常降低。 温度上升，带形变宽，带数减少。温度下降，谱型窄 而尖。
五. 红外吸收峰的强度 红外光谱用百分透光率(T)表示峰强;
2）场效应（field effects）
在空间相近的两个基团，通过空间静电场的作用传
递，这种影响方式称为场效应。
_ 互斥
O
O _ Br
Br
3）环的张力 对环外双键的影响与环内或开链双键相反，因为环 的键角越小，环外双键碳的S轨成分越多，使双键伸 缩振动所需能量增加，所以波数是升高的。
CH2 VC=C 1651 1657 CH2 1690 CH2 CH2 1750
芳环骨架振动(1600-1450cm-1) 典型的芳环骨架振动在此区域有二组吸收峰 第一组主峰:1625- 1575cm-1(主要在1600±5cm-1) 副峰: 1585cm-1(1600-1560)特点:较主峰弱 第二组主峰: 1500cm-1 副峰: 1450cm-1 由于取代基取代方式及电性不同,可引起峰位置与 强度发生变化,常见此区域峰数<4
红外波谱分析
第一节：概述1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。
红外光的能量（△E=0.05-1.0ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。
2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。
红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。
红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。
3、红外光谱波长覆盖区域：0.76 mm ~ 1000mm.红外光按其波长的不同又划分为三个区段。
（1）近红外：波长在0.76-2.5mm之间（波数12820-4000cm-1）（2）中红外：波长在2.5-25mm（在4000-400 cm-1）通常所用的红外光谱是在这一段的（2.5-15mm，即4000-660 cm-1）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。
（3）远红外：波长在25~1000mm（在400-10 cm-1）转动光谱出现在远红外区。
4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。
5、红外光谱表示方法：（1）红外光谱图红外光谱图以透光率T ％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm) 或波数s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。
波数是频率的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数目）。
通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。
（2）将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)，1637cm-1(s)。
这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。
有机波谱分析2 红外吸收光谱
可见光 近红外光 中红外光
400-750nm 0.75-2.5m 2.5-50m
2.5104-1.3104 1.3104-4103 4000-200
7.5108-4.0108 4.0108-1.2108 1.2108-6.0106
3.1-1.7 1.7-0.5 0.5-0.02 分子振动能级
某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键 H-F H-Cl
分子 HF HCl
k 9.7 4.8
键 H-C H-C C-Cl C-C
分子 CH2=CH2 CH ≡CH CH3Cl
k 5.1 5.9 3.4 4.5~5.6
H-Br
H-I H-O H-S H-N H-C
HBr
HI H2O H2S NH3 CH3X
转动能级间的能量差Δ Ε r：0.005～0.050eV，跃迁产生 吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱； 振动能级的能量差Δ Ε v约为：0.05～１eV，跃迁产生的 吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱, 主要用于 有机化合物结构鉴定。 电子能级的能量差Δ Ε e较大1～20eV。电子跃迁产生的吸 收光谱在紫外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电子光 谱，可用于结构鉴定和定量分析。
5.41 1794
5.59 1803
5.73 1820
6.92 1868
7.90 1928
诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）
(2) 共轭效应 由于邻近原子或基团的共轭效应使原来基团中双键性 质减弱,从而使力常数减小,使吸收频率降低.
O C CH2 CH2
CH CH O C CH2
O CH CH C CH CH
极矩(μ )发生变化的，才能有红外吸收。
红外光谱谱图解析完整版
在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅 根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征
振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变
得极弱。
（五）提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2பைடு நூலகம்CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
2021/8/3
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（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
2021/8/3
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3000 cm-1 以上
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（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
在该区域出现的峰较少； ①RC CH （2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性
②RC N （2100 2140 cm-1 ）
度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应
把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的
性质以及红外光谱排除不合理的结构。
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（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。 常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz 学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。
第三章红外光谱分析法(波普分析)
第三章红外光谱分析法紫外-可见吸收光谱常用于研究具有共轭体系的有机化合物，而红外吸收谱则主要研究在振动中伴随偶极矩变化的化合物。
通常红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，反映了分子结构上的特点，可用以鉴定未知物结构组成或确定其化学基团。
由于红外光谱分析特征性强，对气体、液体、固体均可分析，是鉴定有机化合物的最常用的方法之一。
常用的范围是400 - 4000cm-1。
一、红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱产生应满足两个条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质间有相互偶合作用。
分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。
如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
分子的振动可近似看为一些用弹簧连接的小球的运动。
分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）hnV：化学键的振动频率；n：振动量子数。
任意两个相邻的能级间的能量差为：K化学键的力常数，与键能和键长有关， m为双原子的折合质量 m =m1m2/（m1+m2）发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
多原子分子的振动多原子分子的振动较双原子分子振动复杂得多。
其振动的基本类型有伸缩振动（ν）和弯曲振动（δ）两大类。
伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩，使键长发生周期性变化的振动。
由于振动偶合作用，3个原子以上的基团还可分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动，表示为ν对称和ν不对称。
弯曲振动又叫变形或变角振动，指基团键角发生周期性变化的振动。
弯曲振动的力常数较小，因此常出现在低频区。
红外吸收峰的强度主要取决于吸收过程中偶极矩的变化。
变化越大，吸收越强。
通常两个原子的电负性相差越大，吸收越强。
如C=O吸收峰是大多数红外谱图中吸收最强的峰。
二、基团频率与特征吸收峰组成分子的各个基团均有其特定的红外吸收区域。
根据化学健的性质，可将其分为四个区：4000 - 2500 cm-1 氢键区；2500 - 2000 cm-1 参键区；2000 - 1500 cm-1 双键区；1500 - 1000 cm-1 单键区。
红外吸收光谱分析-PPT
波长多用μm做单位; 波数:以σ表示,定义为波长得倒数,单位cm-1,其
物理意义就是每厘米长光波中波得数目。 σ=1/λ(cm)=104/λ(μm)=υ/c 用波数表示频率得好处就是比用频率要方便,
且数值小。 一般用透光率-波数曲线或透光度-波长曲线来
第三章 红外吸收光谱分析
3、2 基本原理 3、2、2 双原子分子得振动
红外光谱就是由于分子振动能级得跃迁(同时伴有转动能级跃迁) 而产生,即分子中得原子以平衡位置为中心作周期性振动,其振幅非 常小。这种分子得振动通常想象为一根弹簧联接得两个小球体系, 称为谐振子模型。这就是最简单得双原子分子情况,如下图所示。
基频峰、倍频峰和泛频峰
分子吸收红外辐射后,由基态振动能级(V=0)跃迁至 第一振动激发态(V=1)时,所产生得吸收峰称为基频 峰。因为△V=1时, L= ,所以 基频峰得位置等于 分子得振动频率。
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),所产生得吸收峰称为倍频峰。
在室温时,分子处于基态( V = 0): EV= 1/2h ,此时,伸缩振动得频率很小。
条件一:辐射光子得能量应与振动跃 迁所需能量相等
当有红外辐射照射到分子时,若红 外辐射得光子(L)所具有得能量(EL) 恰好等于分子振动能级得能量差 (△EV)时,则分子将吸收红外辐射而跃
迁至激发态,导致振幅增大。
多原子分子振动
多原子分子由于原子数目增多,组成分子得键 或基团和空间结构不同,其振动光谱比双原子 分子要复杂。但就是可以把她们得振动分解 成许多简单得基本振动,即简正振动。
简正振动:简正振动得振动状态就是分子质 心保持不变,整体不转动,每个原子都在其平 衡位置附近做简谐振动。
红外光谱谱图解析
C H3 C C H3 CH
3
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CH3 δ s C—C骨架振动
1385-1380cm-1
1155cm-1
1:1
1372-1368cm-1
1170cm-1
1391-1381cm-1 1368-1366cm-1
1405-1385cm-1 1372-1365cm-1
4:5 1195 cm-1
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
08:31:12
08:31:12
2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
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 3100 cm-1
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3515cm-1
2895 cm-1
3640cm-1
3350cm-1
2950cm-1
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乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图
0．01M
0．1M 0．25M 1．0M
②饱和碳原子上的—C—H
在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅 根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征 振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变 得极弱。 （五）提出结构式 如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和 度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应 把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的 性质以及红外光谱排除不合理的结构。
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例5一化合物的分子式为C11H12O2，试根据其红外光谱图，推断该化合物的结构。
例6某一检品，分子式为C8H7N。红外光谱如下，推断其结构。
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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。
解：1.计算不饱和度, 为饱和脂肪族类化合物。
2.特征峰及相关峰：
例2 某未知物的分子式为C10H10O4，测得其红外吸收光谱如图，试推断其分子结构式。
例3、一化合物分子式为C14H12，试根据IR光谱推断其结构式 。