红外光谱的影响因素和基团分析

2). C＝C伸缩振动 1670~1600 cm-1 ，强度中等或较低。 烯烃： 1680～1600 cm-1
芳环骨架振动：﹝苯环、吡啶环及其它芳环﹞
1650~1450 cm-1 范围 苯： ～1600，1580，1500，1450 cm-1 吡啶：～1600，1570，1500，1435 cm-1 呋喃：～1600，1500，1400 cm-1
酯：脂肪酸酯～1735 cm-1，不饱和酸酯或苯甲酸酯低波
数位移约20 cm-1 羧酸：～1720 cm-1，若在第一区约 3000 cm-1出现强、宽吸收。 醛：在2850～2720 cm-1 范围有 m 或 w 吸收，出现1～2条谱带，结合此峰，
可判断醛基存在。 酮：唯一的特征吸收带
酰胺：1690～1630 cm-1 ，缔合态约 1650 cm-1 伯酰胺：～1690 cm-1（Ⅰ） ,1640 cm-1（Ⅱ） 仲酰胺：～1680 cm-1（Ⅰ），1530 cm-1（Ⅱ）， 1260 cm-1 （Ⅲ） 叔酰胺：～1650 cm-1
（5）振动的偶合
分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时, 它们
之间发生强相互作用, 结果产生两个吸收峰, 一个向高频移 动, 一个向低频移动。
2.4. 红外光谱的分区
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 1300（官能团 区） 1300~ 650 cm-1（指纹区）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 双键伸缩振动区 (4)1500 600 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
2.3. 红外光谱的吸收频率及其影响因素
化学键的振动频率不仅与其性质有关如成键原子的杂 化方式，质量效应等，还受很多外部因素的影响。相同基 团的特征吸收并不总在一个固定频率上。影响因素有关： 1. 质量效应 2.电子效应 内在因素 3.空间效应
4.氢键
5.振动的偶合 外在因素
（1）质量效应
分子中键的振动频率与化学键力常数成正比，与折合 质量成反比。 同一周期，从左到右X基的电负性增大，X-H键力常数 增大，振动波数增高。 同一主族，至上而下，X-H键力常数依次下降，折合
-1
-1
1611cm -1
1657cm -1
1651c m -1
1644cm - 1
（4）氢键效应
(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产生极明显影 响，使伸缩振动频率向低波数方向移动，峰型变宽。
O R
H NH R
C=O 伸缩 N-H
游离 氢键
伸缩
N-H 变形
cm-1 3500 cm-1 1620-1590 1690
2.4.2.第二峰区（2500－2000 cm-1）
叁键、累积双键（－C≡C－、－C≡N、＞C＝C ＝C＜、
－N＝C＝O、－N＝C＝S）谱带为中等强度吸收或弱吸收。 C≡C: 2280～2100cm-1, 乙炔及全对称双取代炔在红外光 谱中观测不到。 C≡N: 2250～2240cm-1，谱带较 C≡C 强。C≡N 与苯环 或双键共轭，谱带向低波数位移20～30cm-1。 此外，X—H（X=B，P，Se，Si）键的伸缩振动也出现在 此区域。
(3).
C－H
烃类：3300～2700cm-1范围，3000cm-1是分界线。不饱和碳
（三键、双键及苯环）＞3000cm-1, 饱和碳（除三元环）＜3000 炔烃：～3300 cm-1，峰很尖锐, 烯烃、芳烃：3100～3000 cm-1 饱和烃基：3000～2700 cm-1，四个峰 －CH3：～2960（s）、～2870 cm-1（m） －CH2－：～2925（s）、～2850 cm-1（s） ＞CH－：～2890 cm-1 醛基：2850～2720 cm-1，两个吸收峰 巯基：2600～2500 cm-1，谱带尖锐，容易识别
2.4.1. 第一峰区（4000－2500cm-1）
X－H 伸缩振动吸收范围。X代表O、N、C、S，对应醇、
酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃 及饱和烃类的 O－
H、N－H、C－H 伸缩振动。
(1). O－H
醇与酚：游离态－－3640～3610cm-1，峰形尖锐中等强度 缔合－－3300cm-1附近，峰形宽而钝 羧 酸：3300～2500cm-1，中心约3000cm-1, 谱带宽
CH 3 CH 3
CH 3 CH 3
1715 1715
1685 1685
1685 1685
1660 1660
CH3C≡N，（CH3）2C=CH-C ≡N 2255 1637，2221
（3）空间效应
a . 空间障碍: 大基团或很多基团产生的位阻作用，迫使邻
近基团间的键角变小或共轭体系之间单键键角偏转，使
HN H O
H O O C H3C O-H 伸缩
1650 cm-1 3400 cm-11650-1620
OCH 3 2835 cm-1
HO 3705-3125 cm-1
（ 氯 苯 中 ）
正 丁 醇 羟 基 的 伸 缩 振 动 吸 收 位 置
(a) 1.4% (b) 3.4%
(c) 7.1%
(d) 14.3%
Br: 600~500 cm-1 (s)
I: ~500 cm-1 (s)
O-H：弯曲振动：面内（1500-1300）面外（650cm-1）
B-O：伸缩振动 1500-1300 cm-1 （m~s）B-C：1435 cm-1
Si-O-Si：1100~1000cm-1
基团吸收带数据
特 征 吸 收 带 （ 伸 缩 振 动 ） 指 纹 吸 收 带 含 氢 化 学 键 伸 缩 振 动 变 形 振 动 活 泼 氢 不 饱 和 氢 饱 和 氢 三 键 双 键
基团振动频率和峰形发生变化。
O C CH3
O C CH3 CH3
H3 C
CH3 O C CH3 CH3
1663 cm-1
1686 cm-1
1693 cm-1
b. 环张力:
环的减小导致张力变大，环内键变弱，频率降低，环外 的振动频率升高
1576cm
-1
C H2 C H2 C H2 C H2
1781cm 1678cm
烯烃： 面内：1420～1300 cm-1，不特征 面外：1000～670 cm-1，容易识别，可用于判断取代情况。
芳环：
面内：1250～950 cm-1范围，应用价值小 面外：910～650 cm-1，可判断取代基的相对位置 一取代——770～730 cm-1，710～690 cm-1 二取代—— 邻：770～735 cm-1
2.4.3.第三峰区（2000－1500cm-1）
双键的伸缩振动区, 包括C＝O、C＝C、C＝N、N＝O，N－H 。 1) C＝O伸缩振动 1900～1650cm-1，峰尖锐或稍宽，其强度都较大。 羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。 变化规律：
酰卤：吸收位于最高波数端，特征，无干扰。 酸酐：两个羰基振动偶合产生双峰，波长位移60～80 cm-1。
5）胺类化合物弯曲振动也出现在此区域：
－NH2 位于1640～1560 cm-1，为 s 或 m 吸收带。
2.4.4. 第四峰区（1500～600 cm-1）
指纹区 X－C（X≠H）键的伸缩振动及各类弯曲振动 1）. C－H 弯曲振动 烷烃： －CH3 约1450 cm-1、1380 cm-1
－CH(CH3)2 1380 cm-1、1370 cm-1 －C(CH3)3 1390 cm-1、1370cm-1 ＞CH－ 1340 cm-1 （不特征）
供电子基：含N，S原子的官能团，烷基等 吸电子基：卤素原子、含氧原子官能团
b 共轭效应
共轭效应: 共轭引起C=O双键极性增强，双键性降低，
吸收频率降低，强度提高，共轭体系中的苯环或双键的
吸收频率也向低波数移动。
O O C C O O C C O O C C O O C C
H3C H3C
CH 3 CH 3
化学键的伸缩振动频率范围 键型 C≡N C≡C C=O C=C C-C 波数 2260~2220 2220~2060 1850~1650 1680~1600 1250-1150 键型 C-O C-N C-F C-Cl C-Br 波数 1300~1050 1400~1020 1400~1000 800~600 600~500
仲酰胺：3200cm-1 附近出现一条谱带 叔酰胺：无吸收
铵盐:铵盐中N-H伸缩振动向低波数移动，位于更低波数
3200~2200cm-1，出现强、宽散吸收带。
伯铵盐：3200~2250cm-1宽带 2600~2500cm-1一个或几个中等强度吸收，泛频带
2200~2100cm-1弱谱带，或不出现
仲铵盐：3000~2200cm-1强吸收，宽谱带 2600~2500cm-1有明显多重吸收带 叔铵盐：2700~2200cm-1宽谱带
(2) . N－H
胺类： 游离：3500～3300cm-1, 缔合—吸收位置降低约100cm-1
中 等 强 度 吸 收
伯胺：~ 3500，3400cm-1，（吸收强度比羟基弱）
仲胺：~ 3400cm-1（吸收峰比羟基要尖锐） 叔胺：无吸收
酰胺： 伯酰胺：3350，3150cm-1 附近出现双峰
中 等 强 度 吸 收
质量增加明显，振动波数减小。
HF，HCl，HBr，HI
H-O，H-F，H-N，H-C
X-H键伸缩振动频率
键型 B-H C-H N-H O-H F-H 波数 2400 2900 3400 3600 4000 键型 Al-H Si-H P-H S-H Cl-H 频率 1750 2150 2350 2570 2890
确定醚类存在的唯一谱带 酯：C－O－C 伸缩振动位于1300～1050 cm-1 ，
2 -3条谱带，强吸收
酸酐：C－O－C 伸缩振动吸收带位于 1300～1050 cm-1 ，
强而宽
3). 其它键的振动
C-C：伸缩振动一般很弱，无鉴定价值 C-X：伸缩振动 F：1400~1000 cm-1 (m~s) Cl: 800~600 cm-1 (s)
第二章 红外光谱
甲基的振动形式
伸缩振动 甲基： 对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1 不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
变形振动
甲基
对称δ s(CH3)1380㎝-1 不对称δ (CH3)1460㎝-1 as
2.2 红外光谱的吸收强度及其影响因素
摩尔吸光系数 >200 强度 很强 符号 vs
对：860～800 cm-1
间：900～800 cm-1，810～750 cm-1， 725～680 cm-1
2）. C－O பைடு நூலகம்缩振动： 1300～1000 cm-1
醇、酚： 1250～1000 cm-1，强吸收带。 醇：～1200 cm-1，伯醇：1050 cm-1，仲醇：1100 cm-1 叔醇：1150 cm-1 醚：C－O－C伸缩振动位于 1250～1050 cm-1 ，
喹啉：～1620，1596，1571，1470 cm-1
3）N=O伸缩振动 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）C-N伸缩振动：位于1680~1640 cm-1
（2）电子效应
a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动，供电子 基使吸收峰低频移动。
R-COR C=0 1715cm-1
;
R-COH
C=0
1730cm -1 ；
R-COCl C=0 1800cm-1
F-COF C=0 1928cm-1
;
;
R-COF
C=0
1850cm-1 ;
R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;
75~200 25~75 5~25
0~5
强 中等 弱
很弱
s m w
vw
影响红外吸收强度的因素



强度与偶极距变化有关，偶极距变化越大，吸收强 度越大。一般来说，基团极性越大，在振动过程中 偶极距变化幅度越大，吸收强度越大。 诱导效应会影响基团极性，因此影响吸收。诱导效 应使基团极性增强 ，吸收增强，反之则降低。 氢键影响基团的极化程度，因此吸收峰变宽增强。 振动偶合、费米共振