第八章 波谱分析_PPT幻灯片

3. 723cm-1
C—H [—(CH2)n—, n ≥ 4]平面摇摆振动 若n＜4 吸收峰将出现在734～743cm-1处
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2.烯烃的主要吸收峰为：
特征峰
吸收峰位置/cm-1 振动形式
强度
CH CC
3000~3100 1620~1680
伸缩振动
伸缩振动
取决于双键上取代 基的数目和性质
CH
650~1000
的相对振动 ;（3）分子本身绕其重心的转动
分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级。
三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。
分子的内能包括：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er
即: E＝Ee+Ev+Er
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第二节 红外吸收光谱（IR） 红外吸收光谱是分子吸收红外光引起振动和转动能级跃迁产
近几十年来，用物理方法测定有机化合物的结构有了很大 的进展。物理方法的特点是：用量少，速度快，数据准确。物 理方法中，红外光谱（IR） ，紫外光谱（UV） ，核磁共振谱 （NMR） ，质谱（MS）等波谱方法使用更为普遍。
第一节 光的基本性质和一般原理 一、 光的基本性质 光是电磁波，光有波粒二象性： 波动性：可用波长(λ)、频率（ν）和波数（σ）来描述。
弯曲振动
RH CC
HH ～ 910
和 ～ 990
R
H
CC
R
H
～ 890
R
H
CC
H
R
～ 970
R
R
CC
HH
～ 690
R
RR
R
CC
CC
R
HR
R
790 ～ 840 无
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1. 3080cm-1
=C—H 伸缩振动
2. 1642cm-1
C = C 伸缩振动
3. 2860～2960cm-1
C—H 伸缩振动
4. 1465cm-1、1380cm-1
◆ 4000~2500cm-1：基团的伸缩振动区，通常称为“氢键区”。 OH、NH、CH、SH等基团的伸缩振动。
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◆ 2500~2000cm-1：叁键和累积双键区。C≡C、C≡N以及累积双
键如C＝C＝C、N＝C＝O的伸缩振动。
◆ 2000~1500cm-1：双键区。C＝C、C＝N、C＝O、C＝S、N＝
◆弯曲振动——成键原子在键轴上、下、左、右弯曲，键角改变 而键长基本不变。
νs 对称伸缩振动
νas 不对称伸缩振动
δs 剪切振动
ω 面外摇摆振动
τ 卷曲振动
ρ
面外摇摆振动
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◆只有使分子的偶极矩发生变化的分子振动才具有红外活性。偶极 矩变化越大的振动，吸收强度也越大。
H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C振动也不能引起红外吸收。
3. 分子的振动能级跃迁和红外吸收峰位 分子的振动是量子化的，其能级为：
1 E振 = (v + 2 )hν振
振动量子数:0,1,2…
振动频率:Hz
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分子由基态v = 0 跃迁到激发态v = 1 时，吸收光的能量为：
1
1
ΔE = E1 - E0= [(1 + 2 ) - (0 + 2 )]hν振 = E光 = hν光
平面摇摆振动
强
剪式振动
强
平面摇摆振动 中等强度
分子中存在
CH3
C H
CH3
CH3 C CH3 CH3
1380cm-1 裂分为双峰，强度相近
1380cm-1 裂分为双峰，低波数峰强
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1. 2853～2962cm-1
C—H 伸缩振动
2. 1460cm-1、1380cm-1 C—H（—CH3、—CH2）面内弯曲振动
C—H（—CH3、—CH2）面内弯曲振动
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3.芳烃的主要吸收峰为：
特征峰 吸收峰位置/cm-1 振动形式
强度
CH
CC
~3030
1600,1580 1500,1450
伸缩振动
中等强度
1500 cm-1附近的最强1600
伸缩振动 cm-1附近的居中,1450 cm-1
处的吸收峰常常观察不到
CH
频率:Hz
光速:3×1010cm/s
波数:cm-1
c
ν= =cσ
波长:cm
λ
σ= 1 λ
1
粒子性：光子的能量与频率，波长之间有如下关系：
光子的能量:J
h为普朗克常数: 6.624×10-34J·S
二、分子能级与波谱
c E光 = hν = h λ
物质分子内部三种运动形式：
（1）电子相对于原子核的运动 ;（2）原子核在其平衡位置附近
C—H（—CH3、—CH2）面内弯曲振动
5. 992cm-1、912cm-1
=C—H 弯曲振动 单取代
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1. 3042cm-1 2. 1662cm-1 3. 2858～2950cm-1
=C—H 伸缩振动 C＝C 伸缩振动
C—H 伸缩振动
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3.炔烃的主要吸收峰为：
特征峰 吸收峰位置/cm-1 振动形式
O以及苯基的伸缩振动。
◆ 小于1500 cm-1：单键区。C－C、C－O、C－N等单键的伸缩
振动和O－H、N－H、C－H等的弯曲振动。
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1.烷烃的主要吸收峰为：
特征峰
吸收峰位置/cm-1 振动形式
强度
CH
2850~3000
伸缩振动
CH3 CH2
(n≥4) CH2 (n＜4)
1370~1380
1450~1470 720~725 734~743
CH
~3300
伸缩振动
CC
2100~2150 2200~2260
伸缩振动
CH
600~700
弯曲振动
强度
强且尖锐 末端炔烃 非末端炔烃，弱
中等强度
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1. 3313cm-1
≡C—H 伸缩振动
2. 2119cm-1
C≡C 伸缩振动
3. 2860～2960cm-1
C—H 伸缩振动
4. 1465cm-1、1380cm-1
生的吸收信号。
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一、 红外光谱的基本原理 1. 化学键的振动与频率
当分子吸收红外光时，两个原子将在连接的轴线上作振动，
可以用虎克定律来表示振动频率、原子质量、键力常数之间的关
系：
键力常数:N/cm
振动频率:Hz
1k ν振 = 2π μ
折合质量
μ m1 .m2 m1 m2 原子质量:g
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2. 分子的振动形式 ◆伸缩振动——成键的原子沿键轴方向伸展和收缩，键长改变 而键角基本不变。
ν振 ν光
分子振动频率习惯以σ（波数）表示：
σ= 1= ν λc
吸收峰的峰位：
1k ν振 = 2π μ
σ = ν = 1 k = 1307 k
c 2πc μ
c
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吸收峰强：用透光率（T%）表示。 强弱符号的表示：vs（很强）、s（强）、m（中）、w（弱）、v （可变的）、b（宽的）。
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三、有机化合物基团的特征频率 红外光谱的分区
900~690
弯曲振动