第三章红外光谱
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第三章 红外吸收光谱分析-1
波长和波数
红外区光谱用波长和波数( 红外区光谱用波长和波数(wave number) 波长和波数 ) 来表征 ; 波长多用m做单位; 做单位; 波长多用 做单位 波数: 表示, 波数:以σ表示,定义为波长的倒数,单位 表示 定义为波长的倒数, cm-1,其物理意义是每厘米长光波中波的数 目. σ=1/λ(cm)=104/λ(m)=υ/c 用波数表示频率的好处是比用频率要方便, 用波数表示频率的好处是比用频率要方便,且 数值小. 数值小. 一般用透光率 波数曲线或透光度-波长曲线 透光率-波数曲线 波长曲线来 一般用透光率 波数曲线或透光度 波长曲线来 描述红外吸收光谱. 描述红外吸收光谱.
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.1 产生红外吸收的条件
产生红外吸收的条件
1) 辐射光子具有的能量与发生振动 跃迁所需的跃迁能量相等. 跃迁所需的跃迁能量相等. 2)辐射与物质之间有耦合作用. )辐射与物质之间有耦合作用.
条件一: 条件一:辐射光子的能量应与振动跃 迁所需能量相等
红外光谱的特点-1 红外光谱的特点
紫外,可见吸收光谱常用于研究不饱和 紫外,可见吸收光谱常用于研究不饱和 有机物, 有机物,特别是具有共轭体系的有机化 合物; 红外光谱法主要研究在振动中 合物;而红外光谱法主要研究在振动中 伴随有偶极矩变化的化合物. 伴随有偶极矩变化的化合物. 因此,除了单原子和同核分子如Ne, , 因此,除了单原子和同核分子如 ,He, O2,H2等之外,几乎所有的有机化合物 等之外, 在红外光谱区均有吸收. 在红外光谱区均有吸收. 一般只要结构上不同, 一般只要结构上不同,就会有不同的红 外光谱图. 外光谱图.
红外光谱的特点-2 红外光谱的特点
红外谱图吸收带的位置与吸收谱带的强 红外谱图吸收带的位置与吸收谱带的强 度反映了分子结构上的特点, 度反映了分子结构上的特点,可以用来 定基团,定结构; 定基团,定结构; 谱带的强度与分子组成以及含量有关 与分子组成以及含量有关, 谱带的强度与分子组成以及含量有关, 可以用来进行定量分析及纯度的检查; 可以用来进行定量分析及纯度的检查; 红外光谱分析特征性强,气体, 红外光谱分析特征性强,气体,液体和 固体样品均可以测定,并且具有用量少, 固体样品均可以测定,并且具有用量少, 分析速度快和不破坏样品等特点. 分析速度快和不破坏样品等特点.
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。
IR-1第三章红外光谱-波谱分析课程
光栅型分辨率：0.2cm-1重现性好 扫描速度快（＜0.1s），可作快速反应动力学研究
， 并可与GC、LC联用。色散型:只能观测较窄的扫 描 一次需8、15、30s等。 杂散光不影响检测。 对温度湿度要求不高。 光学部件简单，不易磨损。
3.3 试样的处理和制备
3.3a 红外光谱法对试样的要求
薄膜法
高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可 将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶 剂挥发后成膜测定。
4 基团频率和特征吸收
1. 基团频率区和指纹区 2. 红外光谱的区域划分 3. 影响基团频率的因素
4.1基团频率区和指纹区 指纹区：1300 cm-1-600 cm-1
基团频率区 (官能团区或 特征区)
试样：液体、固体或气体
1 试样
– 单一组份的纯物质:纯度>95%或符合商业规格，便于与 纯物质的标准光谱进行对照
– 多组份混合试样:测定前先用分馏、萃取、重结晶或色谱 法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断
A-2 试样中不应含水分： 水有红外吸收(3500及 1640cm-1），严重干扰谱图;腐蚀吸收池的盐窗。
转动能级
△ E电子 △ E振动 △ E转动 红外吸收光谱由分子振动-转动能级跃迁引起的
1.2 红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范 围约为 0.75 ~ 1000µm，
1.3 红外光谱的测定过程
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子 吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动 引起瞬时偶极矩的变化，产生分子振动和转动能 级从基态到激发态的跃迁,使相应吸收红外光区域 的透射光强度减弱。记录百分透射率与波数（或 波长）关系曲线，就得到红外光谱。
， 并可与GC、LC联用。色散型:只能观测较窄的扫 描 一次需8、15、30s等。 杂散光不影响检测。 对温度湿度要求不高。 光学部件简单，不易磨损。
3.3 试样的处理和制备
3.3a 红外光谱法对试样的要求
薄膜法
高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可 将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶 剂挥发后成膜测定。
4 基团频率和特征吸收
1. 基团频率区和指纹区 2. 红外光谱的区域划分 3. 影响基团频率的因素
4.1基团频率区和指纹区 指纹区：1300 cm-1-600 cm-1
基团频率区 (官能团区或 特征区)
试样：液体、固体或气体
1 试样
– 单一组份的纯物质:纯度>95%或符合商业规格，便于与 纯物质的标准光谱进行对照
– 多组份混合试样:测定前先用分馏、萃取、重结晶或色谱 法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断
A-2 试样中不应含水分： 水有红外吸收(3500及 1640cm-1），严重干扰谱图;腐蚀吸收池的盐窗。
转动能级
△ E电子 △ E振动 △ E转动 红外吸收光谱由分子振动-转动能级跃迁引起的
1.2 红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范 围约为 0.75 ~ 1000µm，
1.3 红外光谱的测定过程
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子 吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动 引起瞬时偶极矩的变化，产生分子振动和转动能 级从基态到激发态的跃迁,使相应吸收红外光区域 的透射光强度减弱。记录百分透射率与波数（或 波长）关系曲线，就得到红外光谱。
第三章-红外吸收光谱分析
第三章红外吸收光谱分析3.1概述3.1.1红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱法又称为分子振动转动光谱，属于分子光谱的范畴，是有机物结构分析的重要方法之一。
当一定频率的红外光照射分子时，若分子中某个基团的振动频率和红外辐射的频率一致，两者产生共振，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，该基团就吸收了这个频率的红外光，产生振动能级跃迁；如果红外辐射的频率和分子中各基团的振动能级不一致，该频率的红外光将不被吸收。
如果用频率连续变化的红外光照射某试样，分子将吸收某些频率的辐射，引起对应区域辐射强度的减弱，用仪器以吸收曲线的形式记录下来，就得到该试样的红外吸收光谱，稀溶液谱带的吸光度遵守Lambert-Beer定律。
图3-1为正辛烷的红外吸收光谱。
红外谱图中的纵坐标为吸收强度，通常用透过率或吸光度表示，横坐标以波数或波长表示，两者互为倒数。
图中的各个吸收谱带表示相应基团的振动频率。
各种化合物分子结构不同，分子中各个基团的振动频率不同。
其红外吸收光谱也不同，利用这一特性，可进行有机化合物的结构分析、定性鉴定和定量分析。
图3-1 正辛烷的红外光谱图几乎所有的有机和无机化合物在红外光谱区均有吸收。
除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及一些同系物外，结构不同的两个化合物，它们的红外光谱一定不会相同。
吸收谱带出现的频率位置是由分子振动能级决定，可以用经典力学(牛顿力学)的简正振动理论来说明。
吸收谱带的强度则主要取决于振动过程中偶极矩的变化和能级跃迁的概率。
也就是说，红外光谱中，吸收谱带的位置、形状和强度反映了分子结构的特点，而吸收谱带的吸收强度和分子组成或官能团的含量有关。
因此，红外吸收光谱在化学领域中的应用，大体上可分为两个方面，即分子结构的基础研究和用于化学组成的分析。
首先，红外光谱可以研究分子的结构和化学键。
利用红外光谱法测定分子的键长和键角，以此推断出分子的立体构型；利用红外光谱法测定分子的力常数和分子对称性等，根据所得的力常数就可以知道化学键的强弱；由简正频率来计算热力学函数等等。
第三章红外吸收光谱
CH3, CH2
酯C=O CH2,CH3 CH3 酯得特征 酯得特征
3)官能团
CH2
CH3
4)可能得结构
C=O
C-O
νas(C-O-C)
1180cm-1
5)确定结构
O
1240cm-1
O C CH3
1160cm-1
例3、某化合物分子式C8H8,试根据如下红外光 谱图,推测其结构。
例3解:
1)不饱和度 分子式: C8H8,
(CH2)n
gC-H(oop)
1-己烯和1-己炔
g=CH2 (面外) (CH2)n
例2:烷烃(另一种形式得IR谱)
例3:烯烃
例4:炔烃
例5:苯环上得取代
例6:芳香族化合物
例7:醇类化合物
例8:酚类化合物
例9:醚类化合物
例10:羰基化合物－醛类
例11:羰基化合物－酮类
例12:羧酸类化合物
结构验证 其不饱和度与计算结果相符;并与标准谱图对照证明结构正确。
例5、化合物C4H8O,根据如下IR谱图确定结构, 并说明依据。
O
CCC
例5解:
1)不饱和度 分子式: C4H8O,
2)峰归属
U=1-8/2+4=1
波数(cm-1 )
归属
结构信息
3336 3078 2919,2866 1622 1450 1036
例13:酯类化合物
例14:酸酐类化合物
例15:酰卤类化合物
例16:酰胺类化合物
H 3 C C
例17:胺类化合物
例18:腈类化合物
O
O
O
H C O CH2CH2CH 3 H3C C O C H2CH3 H3CH 2C C O C H3
第三章-红外吸收光谱分析-1
在倍频峰中，二倍频峰还比较强，三倍频峰以上，因 跃迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。
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
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
第三章 红外吸收光谱法
3）远红外区： 400~25cm-1(25~1000 m)，主要用 于研究分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。
2
红外吸收光谱图的表示方法
横坐标为波数（σ/cm-1），纵坐标为透射比（T%） 吸收峰为倒峰。
3
3.2 红外吸收光谱的基本原理
1 产生红外吸收的条件
（1）红外辐射的能量等于分子振动能级跃迁所需要的能量。 ΔEν=Eν2- Eν1=hνa νa：红外光频率。
26
例
100 90 80
化合物的分子式为C6H14，IR光谱图如下如下，试推断其可 能的分子结构结构。
70 60 50 40 30 20 10 0 4000
饱和-CH3、CH2 对称与反对称 伸缩振动
CH3 H3C C H2 CH C H2 CH3
亚 甲 基 弯 曲 振 动
Transmittance %
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ） R=R’ 时，无红外活性
（2）RC N （2100 2140 cm-1 ） 非共轭 2240 2260 cm-1 共轭 2220 2230 cm-1
（3）累积双键O=C=O
2349 cm-1
667cm-1
21
3． 双键伸缩振动区（ 2000 1500 cm-1 ）
羧酸的C=O
1820～1750 cm-1 ，
氢键，二分子缔合体；
23
（2）C=C，C=N和N=O 1680-1500 cm-1 RC=CR’ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。 （3）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1600和1500 cm-1 ）
习题6
24
σ = 22 π cc
红外光谱
• (2). 空间障碍（空间位阻）
3.空间效应
• （3）环张力：环外双键和环上羰基随着 环的张力增加，其频率也相应增加。
4.氢键
• 分子内氢键：使谱带大幅度向低频方向移动。
4.氢键 乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响
4.氢键
分子间氢键: 使OH基的伸缩振动吸收发生位移
5. 互变异构
6.振动偶合效应
研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的
分析谱带，一般不在此范围内进行分析。
3.1 概述
二、红外光谱法的特点
紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别是具有
共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要研究在振动中伴随有 偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出
现）。因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外， 几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。
第三章 红外光谱
郭海明 河南师范大学
3.1 概述
发展史
1800年英国的天文学家willam在测定太阳光内外的温度 效应时，发现了红外光的存在。
1903年（103年以后）找到了红外光的检测方法，红外光
与物质之间的内在关系得以发展。 1930年红外光开始应用于化合物结构的研究，至今广泛 地用于化合物的定性分析、定量分析、化学动力学研究， 已经成为化学工作者不可缺少的分析工具。
2.振动方程式（Hooke定律）
化学
键长
键能
力常数
波数范围
键
C―C
（nm）
0.154
（KJ mol-1）
347.3
k（N.cm-1）
4.5
（cm-1）
700～1200
第3章红外光谱法
Rayleigh散射：
激发虚态
弹性碰撞；无能
E1 + h0
h(0 - )
量交换，仅改变方向
Raman散射：
h0
非弹性碰撞；方
向改变且有能量交换 E1
E0 + h0
h0 h0 V=1
h0 +
E0
V=0
Rayleigh散射
Raman散射
h
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态；
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。
14.06.2019
分析化学研究所
第8页
分子中基团的基本振动形式
1．两类基本振动形式
伸缩振动
弯曲振动
亚甲基
14.06.2019
亚甲基
分析化学研究所
第9页
伸缩振动
甲基的振动形式
弯曲振动
对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1
频峰
14.06.2019
分析化学研究所
第13页
官能团区和指纹区
• 官能团区 4000~1300cm-1是基团伸缩振动出现的区域，对鉴定 基团很有价值
• 指纹区 1300~600cm-1是单键振动和因变形振动产生的复杂光 谱区，当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微 的差异，对于区别结构类似的化合物很有帮助。
共轭效应：使共轭体系中的电子云密度平均化，使双键略有伸 长，因此，双键的吸收频率向低波数方向位移。
中介效应:当含有孤对电子的原子（如：O, N, S等）与具有多 重键的原子相连时，也可起类似的共轭作用，使吸收频率向低 波数方向位移。
第三章 红外吸收光谱完整版本ppt课件
解析完后，进行验证，不饱和度与计 算值是否相符，性质与文献值是否一致， 与标准图谱进行验证
谱图对照应注意：所用的仪器在分辨 率和精确度一致；测定的条件一致；杂质 引进的吸收带应仅可能避免。
.
三、红外光谱解析实例C8H16
例一：未知物分子式为C8H16，其红外图谱如 下图所示，试推其结构。
.
解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1， 即该化合物具有一个烯基或一个环。
C C 2100
H 763 ，694（双峰）
CO 1638 C（C 芳环）1597 ，1495 ，1445
.
➢
解：
U
2
29
1
7
7
可能含有苯环
2
1638cm1强吸收 为 CO 3270cm1有吸收 NH 1132353123003300ccccmmmm（ （ 1111吸强 强收） ） C N含 含NHCCCH 13023608ccmm11 为CH H 1597 ，1495 和 1445cm（1 三峰） 为 C（C 芳环） 763 和 694cm（1 双峰） 为 H（单取代）
❖ 3387、3366 cm-1 ：NH2的伸缩振动； ❖ 1624 cm-1 ： NH2弯曲振动； ❖ 1274 cm-1 ：C-N伸缩振动；
❖综合上述信息及分子式，可知该化合物为：
邻苯二胺
.
图谱解析实例 例1 某化合物，测得分子式为C8H8O，其红外
光谱如下图所示，试推测其结构式。
C8H8O红外光谱图
1查找基团时先否定以逐步缩小范围2在解析特征吸收峰时要注意其它基团吸收峰的干扰3350和1640cm1处出现的吸收峰可能为样品中水的吸收3吸收峰往往不可能全部解析特别是指纹区4掌握主要基团的特征吸收
【2024版】第三章-红外吸收光谱分析-4
CH 3
附图A1 固载氯烷基硅氧烷原料硅胶在常温时测 定的IR谱图
附图A2 固载氯烷基硅氧烷的硅胶中间体在常温 时测定的IR谱图
附图A3 氯烷基硅氧烷做偶联剂研制的杀菌剂产 品在常温时测定的IR谱图
附图A4 固载氯烷基硅氧烷原料硅胶在200℃时测 定的IR谱图
附图A6 固载氯烷基硅氧烷的硅胶中间体在 200℃时测定的IR谱图
MeO
MeO Si O SiCH 2CH2CH2Cl + MeOH
MeO
以硅胶为载体通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷固载 季铵盐制备水不溶性杀菌剂
CH 3
Si
CH2Cl + N CnH2n+1
Si
CH 2
CH 3
叔胺可以是 N,N-二甲基－n 烷基胺，n 为 12-18。
CH 3 N + CnH2n+1Cl-
入封闭液体池中，液层厚度一般为 0.01~1mm。
液体和溶液试样
液体和溶液试样
（2）液膜法 ➢ 沸点较高的试样，直接滴在两片盐片之间，形成液膜。 ➢ 一些固体也可以溶液的形式进行测定。 ➢ 常用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有强烈的
吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应等。 如CS2（1350-600cm-1）和CCl4(4000-1350 cm-1) 等。
（3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中 的大多数吸收峰的透射比处于20%~80%范围内。
制样的方法
1 .气体样品 气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它
的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。先 将气槽抽真空，再将试样注入。
气体样品
液体和溶液试样
（1）液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注
附图A1 固载氯烷基硅氧烷原料硅胶在常温时测 定的IR谱图
附图A2 固载氯烷基硅氧烷的硅胶中间体在常温 时测定的IR谱图
附图A3 氯烷基硅氧烷做偶联剂研制的杀菌剂产 品在常温时测定的IR谱图
附图A4 固载氯烷基硅氧烷原料硅胶在200℃时测 定的IR谱图
附图A6 固载氯烷基硅氧烷的硅胶中间体在 200℃时测定的IR谱图
MeO
MeO Si O SiCH 2CH2CH2Cl + MeOH
MeO
以硅胶为载体通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷固载 季铵盐制备水不溶性杀菌剂
CH 3
Si
CH2Cl + N CnH2n+1
Si
CH 2
CH 3
叔胺可以是 N,N-二甲基－n 烷基胺，n 为 12-18。
CH 3 N + CnH2n+1Cl-
入封闭液体池中，液层厚度一般为 0.01~1mm。
液体和溶液试样
液体和溶液试样
（2）液膜法 ➢ 沸点较高的试样，直接滴在两片盐片之间，形成液膜。 ➢ 一些固体也可以溶液的形式进行测定。 ➢ 常用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有强烈的
吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应等。 如CS2（1350-600cm-1）和CCl4(4000-1350 cm-1) 等。
（3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中 的大多数吸收峰的透射比处于20%~80%范围内。
制样的方法
1 .气体样品 气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它
的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。先 将气槽抽真空，再将试样注入。
气体样品
液体和溶液试样
（1）液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注
第三章 红外光谱
不特征
胺
类别
键和官能团
C=O R-CHO C=O
拉
1750-1680 2720
伸
(cm-1)
说
明
醛、酮
羧酸
1770-1750（缔合时在1710） 气相在3550，液固缔合时在 3000-2500（宽峰） 1800 1860-1800 1735 1690-1650 3520，3380（游离）缔合降低100 2260-2210 1800-1750
1670（弱-无）
ห้องสมุดไป่ตู้
无
共轭烯烃
与烯烃同
向低波数位移，变宽
与烯烃同
吸收峰 振
动
化合物
C=C，CC，C=C-C=C C-H拉伸 （或伸缩） 苯环 3310-3300 一取代 对称 2140-2100弱 无
C-H弯析
炔烃
较强
非对称二取代2260-2190弱
700-600 强
芳烃
取代芳烃
3110-3010中
一、红外光谱的八个峰区
4000-1500cm-1区域又叫官能团区. 该区域出现的吸 收峰，较为稀疏，容易辨认. 1500-400cm-1区域又叫指纹区. 这一区域主要是： C－C、C－N、C－O 等单键和各种弯曲振动的
吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。
二、重要官能团的红外特征吸收
C-H拉伸（或伸缩）
1600中 1500强
1580弱 1450弱-无
670弱 倍频 2000-1650 一取代770-730， 710-690强 二取代
同芳烃
同芳烃
邻- 770-735强 间- 810-750强 710-690中 对- 833-810强
泛频 2000-1660
红外吸收光谱
第三章红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectroscopy)3.1 概述红外光谱又称为分子振动光谱或分子振转光谱1、特点：特征性强，适应范围广。
有机、无机、高分子化合物；固态、液态、气态样品都可以进行测定红外分为三个区域，近红外区（0.76μm~2.5μm，12820~4000cm-1）、中红外区(2.5μm~25μm, 4000~400cm-1)和远红外区(25μm~1000μm, 400~33cm-1)。
绝大多数有机化合物的基团震动频率处于中红外区。
2、表示方法：红外光谱多用透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，以波数ζ(cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置。
也有用吸光度A为纵坐标，出反峰。
波数是频率的一种表示方法（每厘米长的光波中的波的数目）ζ(cm-1)=波数(cm-1)=1/波长（λcm）=104/波长（μm）=1/λ（cm）；ζ·λ=1cm 3、红外光谱产生的基本条件1）E红外光=△E分子振动或υ红外光=υ分子振动2）分子振动时其偶极矩（μ）必须发生变化，即△μ≠0，μ=δr3．2 红外光谱与分子结构的关系3．2．1分子的振动形式*基频：分为两大类：伸缩振动和弯曲（变型）振动。
用υs表示对称伸缩，用υas 表示不对称伸缩，δ表示面内弯曲振动，γ表示面外弯曲振动。
以亚甲基为例：此外，还有一些其它的振动吸收峰存在：*倍频：由振动能级基态跃迁到第二，第三激发态时所产生的，不是整数倍。
*组合频：一种频率红外光，同时被两个振动所吸收。
倍频和组合频统称为泛频，在谱图中均显示为弱峰。
*振动偶合：当相同的两个基团相邻，且振动频率相近时，会发生振动偶合裂分，成为两个峰。
*费米共振：基频与泛频之间发生的振动偶合。
当泛频峰与某基峰相近时，发生相互作用，使原来很弱的泛频吸收峰增强。
图3-12费米共振和倍频。
3.2.2 红外光谱的分区（1）基团结构与振动频率的关系表3-1 基团振动频率与化学键力常数的关系（化学键种类）基团化学键力常数（K/N·cm-1) 键长（Â）振动频率（cm-1)C—C（三键）12～１８ 1.27 2262～2100C—C（双键）8～12 1.40 1600～1800C—C（单键）４～６ 1.54 1000～1300(弱）表3—2基团振动频率与原子折合质量的关系（原子种类）基团折合质量键长（Â）振动频率cm-1C—H 0.9 1.12 2800～3100C—C 6 1.54 约1000C—Cl 7.3 1.77 约625C—I 8.9 2.31 约5000—H N—H 0.971.0336003300-3500（2）基团频率区的划分（表3-3）前三个区域(氢键区、叁键及累积双键区、双键区，即4000——1500 cm-1)称为特征频率区，小于1500 cm-1的区域称为指纹区（单键区，有些文献中以1350 cm-1作为二者的界限）。
红外光谱-全ppt课件
C=O=1760cm-1 ,O-H=3550cm-1; C=O=1700cm-1 ,O-H=3250-2500cm-1
如: 乙醇 CH3CH2OH (CH3CH2OH)2 (CH3CH2OH)n
O=H=3640cm-1 O=H=3515cm-1 O=H=3350cm-1
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22
振动耦合：
当两个振动频率相同 或相近的基团相邻并由 同一原子相连时，两个 振动相互作用（微扰） 产生共振，谱带一分为 二（高频和低频）。
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的 红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确 认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
（3）红外光谱特征性高。由于红外光谱信息多，可以对 不同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区”就 可以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫 “分子指纹光谱”。
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4
(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟 内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内 就可完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有 用的工具。
因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。
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17
内部因素
质量效应：
X-H 键的伸缩振动波数（cm-1） 化学键 波数（cm-1） 化学键 波数（cm-1）
C-H C=C-H Ar-H C≡C-H
3000 3100-3000 3100-3000
3300
F-H
Cl-H Br-H
红外光谱法
指纹区：波数在1330～667cm-1(波长7.5～15μm) 的区域称为指纹区。 在该区域中各种官能团的特征频率缺乏鲜明的特征性。 在指纹区包括有单键的伸缩振动及变形振动所产生的复 杂光谱。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微 的差异，而且峰带非常密集，犹如人的指纹，故称指纹 区。因此，可以利用分子结构上的微小变化所引起的指 纹区内光谱的明显变化来确定有机化合物的结构。
2、特征峰与相关峰
红外吸收光谱具有极强的特征性。在含有许多原子基团 的复杂分子中，这种特征性与各类型化学键振动的特征相 关联。组成分子的各种原子基团都有自己的特征红外吸收 的频率范围和吸收峰，称这些能用于鉴定原子基团存在并 有较高强度的吸收峰为特征峰，其相应的频率称为特征频 率或基团频率。 对于一个基团来说，除了有特征峰之外，还有一些其它 振动形式的吸收峰。将这些相互依存及可相互佐证的吸收 峰称为相关峰。 在实际分析中，由于样品中含有多种原子基团，并相互 影响，给分析带来一定的难度。此时用一组相关峰鉴别其 团的存在显得尤为重要。
带强度较弱。
2、偶极矩的影响 由量子力学得出，吸收系数与偶极矩变化量(Δμ)的平 方成正比，即ε(Δμ）2。而Δμ又与分子或基团的偶极矩、 分子的对称性及振动形式等有关。
§2.3 化合物基团频率及特征吸收峰
一、红外吸收光谱中的常用术语
1、基频峰与泛频峰
基频峰：其分子的振动能级从基态(V0)跃迁到第一激发态(V1) 跃迁几率大，故强度也大。 泛频峰 倍频峰： 从基态跃迁至第二、第三激发态时所产 生的吸收峰。由于振动能级间隔不等距， 所以倍频不是基频的整数倍。 组频峰：一种频率红外光，同时被两个振动所吸 收即光的能量由于两种振动能级跃迁。 泛频峰：因不符合跃迁选律，发生的几率很小，显示为弱峰。
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。
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第三章红外光谱
第一节 红外光谱的基础知识
1.1 红外光谱
1.2 分子化学建的振动与能级 第二节 红外光谱的重要吸收区段 2.1 特征区、指纹区和相关峰的概念 2.2 几个重要区段 2.3主要化合物的特征吸收
第三节 红外光谱在结构解析中的应用 3.1 确定官能团 3.2 鉴别化合物真伪 3.3确定立体化学结构的构型
差越大（极性越大），吸收峰越强； 例2 CO2分子
1.2 影响峰位峰强变化的主要因素
(1)电子效应
① 诱导效应（I 效应）—— 通过化学键起作用 • 由于诱导效应，使k增大， 增大
O R C R1 R O C Cl Cl O C Cl F O C F
C=O 1715 cm-1
C=O 1800 cm-1
酮 C=O 1710~1725 cm-1
O R C R1
O
酰胺
R
C O
NH2
I< M， C=O 1650 cm-1
饱和酯
R
C
OR2
I >M， C 偶极场效应（F效应）—— 通过空间起作用 如氯代丙酮
Cl C H H H C=O 1755 cm-1 O C Cl C H Cl C O C H C H C O C H C
C-H键类型 波数 （cm-1) 峰强度
－CH3 －CH 2 --CH －OCH3 - CHO -O-CH2-O-
－2960,2870 2930，2850 2890 2830-2810 2720-2750 2780-2765
高强 强 中强 中强 中强 弱－中
1、饱和烷烃
2、醛
2.4三键对称伸缩区（2400－2100cm-1)
基团 νO—H 吸收位置（cm-1） 3700~3200 3700~3500（游离） 3450~3200（多聚体）
3500-3300（游离） 3500－3100（缔合） 3500－3300（内酰胺）
说明 强 中强，较尖 强，宽
弱而稍尖 弱而尖 可变
νN—H
νO—H
-COOH
3000~2500
强
1.醇
例：醇的C-O伸缩振动
例：醚的C-O伸缩振动
2.9 C-H弯曲振动（面外）（1000－650cm-1)
链烯烃类型
波数 （cm-1)
峰强度
RCH=CH2 990 和910 RCH=CHR(顺） 690 RCH=CHR(反） 970 R2C=CH2 890 R2C=CHR 840-790
强 中－强 中－强 中－强 中－强
C C
1680-1620
1620-1450 1705-1725 1630-1575
苯环骨架
C N
N N
1、烯烃
分子比较对称时，双键的吸收峰很弱
顺式2，2，5，5四甲基己烯红外光谱
2.7 C-H弯曲振动(面内) 1475－1300cm-1)
官能团类型
波数 （cm-1)
峰强度
δas（CH3) δ s (CH3) δas(-CH2-)
物质分子吸收红外线（中红外区、即基本振动-转动区）引起分子 振动能级的跃迁，形成的吸收光谱叫红外吸收光谱。主要是由于振动 和转动能级跃迁引起的，因此红外吸收光谱又称振转光谱。在IR图谱 中,常用吸收度（A)或透光率 (T %) 为纵坐标, 波数为横坐标。
红外光谱可分为三个区域：
1.近红外：12500－4000cm-1，主要研究分子中 O-H、N-H、C-H的振动倍频与组频。 2.中红外：4000－400cm-1，主要研究大部分有 机化合物的振动基频。 3.远红外：400－25cm-1，主要研究分子的转动 光谱以及重要原子成键的振动。
烯烃C-H弯曲振动
690
970
2.10芳香烃
振动类型
第二节 红外光谱的重要吸收区段
1、特征区、指纹区和相关峰的概念 2、几个重要区段 3、主要化合物的特征吸收
1、特征区、指纹区和相关峰的概念 特征区 有机化合物分子中一些主要官能团的特征吸收多发生
在红外区域4000－1333cm-1该区域吸收峰比较稀疏，容易
辨认，通常把该区域叫特征谱带区。该区相应的吸收峰称 ν 特征吸收或特征峰
O
环外 C=C 1650
CH2
O
O
C=C
1657
1678cm-1
C=O 1715 cm-1
1745 cm-1 1775 cm-1
环内
C=C 1639
1623
1566cm-1
8）互变异构
• 如乙酰乙酸乙酯
CH3-C-CH2-C-OC2H5 O
O
— —
CH3-C=CH-C-OC2H5 OH O 弱
C=O 1828 cm-1
C=O 1928 cm-1
② 共轭效应（M效应）—— 通过化学键起作用 由于共轭效应，使k减小， 减小
O O H3C C CH3 C CH3 O C CH3 O C
C=O cm-1
1715
1685
1685
1660
当诱导效应与共轭效应都存在时，视效应的 大小决定影响的结果。如：
C=O 1715，1738 cm-1
C=O C=C 1650 cm-1
O-H 3000 cm-1
2.1 影响基本频率的因素
(1) 外部因素 1) 物态 2) 溶剂效应
极性基团的基团频率常随溶剂极性增大而降低
如 丙酮 C=O 非极性溶剂中 1727 cm-1 CCl4 中 1720 cm-1 CHCl3 中 1705 cm-1
C—H
波数 （cm-1)
峰强度
C=C—H Ar-H
－3300 3040－3010 －3030
强 弱 －中 弱 －中强
1、烯烃
2、炔烃
~3340cm-1 ：叁键C—H伸缩振动，~3020cm-1: 苯环=C—H伸缩 振动~2115cm-1: 伸缩振动
2.3 饱和烃和醛基C-H伸缩振动区（3300－ 2700cm-1)
H
H H
C=O 1742 cm-1
Cl
Cl
H H
C=O 1728 cm-1
Cl
O R—C—R’
C=O 1710~1725 cm-1
5）氢键
• 由于形成氢键，改变了键的力常数，因而振动频率发生变化。 • 分子间的氢键受浓度的影响，而分子内的氢键不受浓度大小 的影响。如： • 乙醇 <0.01mol/L CCl4 溶液中 O-H 3640 cm-1 • >0.1mol/L CCl4 溶液中 O-H 3515 cm-1 (二聚体） • 浓度增加 O-H 3550 cm-1 (多聚体）
υCH 不饱和C-H伸缩振动区
υCH 饱和C-H伸缩振动区 υC≡C or υC≡N 叁键伸缩振动区 υC=O 双键伸缩振动区 υC=C 脂肪族及芳香族双键伸缩振动区
δ δ C-H C-H
面内弯曲振动区 面外弯曲振动区 (不饱和C-H)
2. 不同官能团的吸收区域 2. 1 O-H、N-H伸缩振动区（3750－3000cm-1)
分子内氢键：
OH
O
—C—CH3
O
—C—R
C=O 1635 cm-1
C=O 1690 cm-1
6）共振偶合
• ① 振动偶合 • 如：
O R—C O O R—C O
R—C
O
R—C
O
as(C=O) 1780 cm-1~
s(C=O) 1760 cm-1~
O —C—Cl
② 费米共振 当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 峰的吸收强度常被大大加强，并 且往往裂分为两个峰，这种倍频 峰或组频峰与基频峰之间的偶合 叫做费米共振。
势 能
V=2 V=1 V=0
势能 U= K(r-r0)2/2
基频峰： V0→V1：从基态跃迁到第一激发态，将引 起一个强的吸收峰，叫基频峰，产生的谱带较强 倍频峰： V0→V2：从基态跃迁到第二激发态，将引 起一个较弱的吸收峰，叫倍频峰。
1.1.4 多原子分子的振动
N个原子组成的分子在空间有3N个分子自由度 分子自由度数3N= 平动自由度+转动自由度+振动自由度 ★ N个原子组成的线性分子的振动自由度数 ： 3N- 5
νO-H、 νN-H、等一些基团的伸缩振动，还包含部分基团
的面内弯曲振动的基频峰。
指纹区
红外光谱上1333 cm-1 ~400 cm-1区域的低频区，通常称为指
纹区。 出现的峰主要是C-O、C-N、C-C等单键的伸缩振动
C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动及各种弯曲振动。
相关峰 含苯的芳香化合物 νAr-H3050cm-1;νC=C1600、1500以及2000－1667cm-1的泛频 峰，δAr-H（面外弯曲）900－690cm-1
C=O 1773, 1736 cm-1 与
C=O 1774 cm-1
C—C 1690 cm-1 的倍频偶合
7）立体效应
• ① 立体障碍z
CH3 H3C —C CH3 O H CH3 H3C —C CH3 O CH3
C=O 1680 cm-1
C=O 1700 cm-1
CH2 CH2
② 环张力
醛 （饱和） 酸（饱和） 酮 （饱和） 酯 酰卤 酸酐
1740-1720 1705-1725 1705-1725 1740－1710 1815-1720 1850-1800
强 强 强
强 强
1、醛、酮
羧酸及其衍生物
2.6 双键的伸缩振动区（1680－1500cm-1)
双键类型 波数 （cm-1) 峰强度
★ N个原子组成的非线性分子的振动自由度数 ： 3N- 6
第一节 红外光谱的基础知识
1.1 红外光谱
1.2 分子化学建的振动与能级 第二节 红外光谱的重要吸收区段 2.1 特征区、指纹区和相关峰的概念 2.2 几个重要区段 2.3主要化合物的特征吸收
第三节 红外光谱在结构解析中的应用 3.1 确定官能团 3.2 鉴别化合物真伪 3.3确定立体化学结构的构型
差越大（极性越大），吸收峰越强； 例2 CO2分子
1.2 影响峰位峰强变化的主要因素
(1)电子效应
① 诱导效应（I 效应）—— 通过化学键起作用 • 由于诱导效应，使k增大， 增大
O R C R1 R O C Cl Cl O C Cl F O C F
C=O 1715 cm-1
C=O 1800 cm-1
酮 C=O 1710~1725 cm-1
O R C R1
O
酰胺
R
C O
NH2
I< M， C=O 1650 cm-1
饱和酯
R
C
OR2
I >M， C 偶极场效应（F效应）—— 通过空间起作用 如氯代丙酮
Cl C H H H C=O 1755 cm-1 O C Cl C H Cl C O C H C H C O C H C
C-H键类型 波数 （cm-1) 峰强度
－CH3 －CH 2 --CH －OCH3 - CHO -O-CH2-O-
－2960,2870 2930，2850 2890 2830-2810 2720-2750 2780-2765
高强 强 中强 中强 中强 弱－中
1、饱和烷烃
2、醛
2.4三键对称伸缩区（2400－2100cm-1)
基团 νO—H 吸收位置（cm-1） 3700~3200 3700~3500（游离） 3450~3200（多聚体）
3500-3300（游离） 3500－3100（缔合） 3500－3300（内酰胺）
说明 强 中强，较尖 强，宽
弱而稍尖 弱而尖 可变
νN—H
νO—H
-COOH
3000~2500
强
1.醇
例：醇的C-O伸缩振动
例：醚的C-O伸缩振动
2.9 C-H弯曲振动（面外）（1000－650cm-1)
链烯烃类型
波数 （cm-1)
峰强度
RCH=CH2 990 和910 RCH=CHR(顺） 690 RCH=CHR(反） 970 R2C=CH2 890 R2C=CHR 840-790
强 中－强 中－强 中－强 中－强
C C
1680-1620
1620-1450 1705-1725 1630-1575
苯环骨架
C N
N N
1、烯烃
分子比较对称时，双键的吸收峰很弱
顺式2，2，5，5四甲基己烯红外光谱
2.7 C-H弯曲振动(面内) 1475－1300cm-1)
官能团类型
波数 （cm-1)
峰强度
δas（CH3) δ s (CH3) δas(-CH2-)
物质分子吸收红外线（中红外区、即基本振动-转动区）引起分子 振动能级的跃迁，形成的吸收光谱叫红外吸收光谱。主要是由于振动 和转动能级跃迁引起的，因此红外吸收光谱又称振转光谱。在IR图谱 中,常用吸收度（A)或透光率 (T %) 为纵坐标, 波数为横坐标。
红外光谱可分为三个区域：
1.近红外：12500－4000cm-1，主要研究分子中 O-H、N-H、C-H的振动倍频与组频。 2.中红外：4000－400cm-1，主要研究大部分有 机化合物的振动基频。 3.远红外：400－25cm-1，主要研究分子的转动 光谱以及重要原子成键的振动。
烯烃C-H弯曲振动
690
970
2.10芳香烃
振动类型
第二节 红外光谱的重要吸收区段
1、特征区、指纹区和相关峰的概念 2、几个重要区段 3、主要化合物的特征吸收
1、特征区、指纹区和相关峰的概念 特征区 有机化合物分子中一些主要官能团的特征吸收多发生
在红外区域4000－1333cm-1该区域吸收峰比较稀疏，容易
辨认，通常把该区域叫特征谱带区。该区相应的吸收峰称 ν 特征吸收或特征峰
O
环外 C=C 1650
CH2
O
O
C=C
1657
1678cm-1
C=O 1715 cm-1
1745 cm-1 1775 cm-1
环内
C=C 1639
1623
1566cm-1
8）互变异构
• 如乙酰乙酸乙酯
CH3-C-CH2-C-OC2H5 O
O
— —
CH3-C=CH-C-OC2H5 OH O 弱
C=O 1828 cm-1
C=O 1928 cm-1
② 共轭效应（M效应）—— 通过化学键起作用 由于共轭效应，使k减小， 减小
O O H3C C CH3 C CH3 O C CH3 O C
C=O cm-1
1715
1685
1685
1660
当诱导效应与共轭效应都存在时，视效应的 大小决定影响的结果。如：
C=O 1715，1738 cm-1
C=O C=C 1650 cm-1
O-H 3000 cm-1
2.1 影响基本频率的因素
(1) 外部因素 1) 物态 2) 溶剂效应
极性基团的基团频率常随溶剂极性增大而降低
如 丙酮 C=O 非极性溶剂中 1727 cm-1 CCl4 中 1720 cm-1 CHCl3 中 1705 cm-1
C—H
波数 （cm-1)
峰强度
C=C—H Ar-H
－3300 3040－3010 －3030
强 弱 －中 弱 －中强
1、烯烃
2、炔烃
~3340cm-1 ：叁键C—H伸缩振动，~3020cm-1: 苯环=C—H伸缩 振动~2115cm-1: 伸缩振动
2.3 饱和烃和醛基C-H伸缩振动区（3300－ 2700cm-1)
H
H H
C=O 1742 cm-1
Cl
Cl
H H
C=O 1728 cm-1
Cl
O R—C—R’
C=O 1710~1725 cm-1
5）氢键
• 由于形成氢键，改变了键的力常数，因而振动频率发生变化。 • 分子间的氢键受浓度的影响，而分子内的氢键不受浓度大小 的影响。如： • 乙醇 <0.01mol/L CCl4 溶液中 O-H 3640 cm-1 • >0.1mol/L CCl4 溶液中 O-H 3515 cm-1 (二聚体） • 浓度增加 O-H 3550 cm-1 (多聚体）
υCH 不饱和C-H伸缩振动区
υCH 饱和C-H伸缩振动区 υC≡C or υC≡N 叁键伸缩振动区 υC=O 双键伸缩振动区 υC=C 脂肪族及芳香族双键伸缩振动区
δ δ C-H C-H
面内弯曲振动区 面外弯曲振动区 (不饱和C-H)
2. 不同官能团的吸收区域 2. 1 O-H、N-H伸缩振动区（3750－3000cm-1)
分子内氢键：
OH
O
—C—CH3
O
—C—R
C=O 1635 cm-1
C=O 1690 cm-1
6）共振偶合
• ① 振动偶合 • 如：
O R—C O O R—C O
R—C
O
R—C
O
as(C=O) 1780 cm-1~
s(C=O) 1760 cm-1~
O —C—Cl
② 费米共振 当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 峰的吸收强度常被大大加强，并 且往往裂分为两个峰，这种倍频 峰或组频峰与基频峰之间的偶合 叫做费米共振。
势 能
V=2 V=1 V=0
势能 U= K(r-r0)2/2
基频峰： V0→V1：从基态跃迁到第一激发态，将引 起一个强的吸收峰，叫基频峰，产生的谱带较强 倍频峰： V0→V2：从基态跃迁到第二激发态，将引 起一个较弱的吸收峰，叫倍频峰。
1.1.4 多原子分子的振动
N个原子组成的分子在空间有3N个分子自由度 分子自由度数3N= 平动自由度+转动自由度+振动自由度 ★ N个原子组成的线性分子的振动自由度数 ： 3N- 5
νO-H、 νN-H、等一些基团的伸缩振动，还包含部分基团
的面内弯曲振动的基频峰。
指纹区
红外光谱上1333 cm-1 ~400 cm-1区域的低频区，通常称为指
纹区。 出现的峰主要是C-O、C-N、C-C等单键的伸缩振动
C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动及各种弯曲振动。
相关峰 含苯的芳香化合物 νAr-H3050cm-1;νC=C1600、1500以及2000－1667cm-1的泛频 峰，δAr-H（面外弯曲）900－690cm-1
C=O 1773, 1736 cm-1 与
C=O 1774 cm-1
C—C 1690 cm-1 的倍频偶合
7）立体效应
• ① 立体障碍z
CH3 H3C —C CH3 O H CH3 H3C —C CH3 O CH3
C=O 1680 cm-1
C=O 1700 cm-1
CH2 CH2
② 环张力
醛 （饱和） 酸（饱和） 酮 （饱和） 酯 酰卤 酸酐
1740-1720 1705-1725 1705-1725 1740－1710 1815-1720 1850-1800
强 强 强
强 强
1、醛、酮
羧酸及其衍生物
2.6 双键的伸缩振动区（1680－1500cm-1)
双键类型 波数 （cm-1) 峰强度
★ N个原子组成的非线性分子的振动自由度数 ： 3N- 6