第三章 红外光谱法
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CN的伸缩振动在非共轭情况下与2240-2260 cm-1附近有吸收峰， 当与不饱和键或芳香烃共轭时，该峰位于2220-2230 cm-1 。
（3）1900—1200 cm-1区 双键伸缩振动区。
C＝O(酰卤、酸、酯、醛、酮、酰胺等)出现在1950—1650 cm-1, 强峰。此外,烯烃的C＝C伸缩振动出现在 1667-1640 cm-1。中强 或弱的吸收峰。芳香族化合物环内C=C伸缩振动分别在16001585 cm-1及1500-1400 cm-1出现两个吸收峰。
收带很弱，仪器检测不出； （4）有些吸收峰落在仪器检测范围之外。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
四、红外光谱的表示方法 红外光谱一般用T-λ或 T-σ曲线表示。即
纵坐标为透射率T，横坐标为λ或σ 。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
OH ~ 3200
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
C-H弯曲振动
﹣CH3
1450
1380（中）
﹣CH2
≡CH
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
1470（中）
1340（中）
2． 叁键（C C）伸缩振动区
（2500 1900 cm-1 ）
在该区域出现的峰较少； （1）RC CH （2100 2140 cm-1 ）
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 仅含C、H、N时：峰较强、尖锐； 有O原子存在时；O越靠近C N，峰越弱；
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
3． 双键伸缩振动区（ 1900 1200 cm-1 ）
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
在1300—600cm-1区域中,除单键的伸缩振动外,还有因变形 振动产生的复杂光谱。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有 细微的差异。这种情况就象每个人都有不同的指纹一样,因而称 为指纹区 。
官能团区又可分为三个波段
（l）4000—2500 cm-1区 x—H伸缩振动区(x为O、N、C等原 子)。这个区域的吸收峰说明有含氢原子的官能团存在。如 O—H （3650—3200 cm-1）,COO－H（非缔合3500－3600 cm-1 ,缔合 3200-2500 cm-1 宽而强的吸收）；N—H （3500—3100 cm-1中等强 度的尖峰）等。炔氢出现在3300 cm-1附近；通常,不饱和的=C—H 在3010-3100 cm-1以上有吸收峰,；饱和C—H在小于3000-2800 cm-1 有强吸收。
COOH
~2120
游离OH ~3600 缔合OH
~3300
~3000 -COH
~1370 ~1550 -NO2 C-O-C
1300~1020
-NH2 3300~
2820,2720 C=C-H ~2850
>C=O ~1715
~1380 ~1460 -CH3
苯 指
3500 -NHR
-CC-H ~3300
通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱 带称为基团频率,其所在位置一般又称为特征吸收峰。
（一）、官能团区和指纹区
4000—1300 cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的吸 收带。由于基团的特征吸收峰一般位于此高频范围,并 且在该区域内,吸收峰比较稀疏,因此,它是基团鉴定工 作最有价值的区域,称为官能团区。
第三章红外吸收光谱
Infrared Absorption Spectroscopy （IR）
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
知识目标
➢ 1、了解红外光谱产生的原因 ➢ 2、掌握伸缩振动频率或波数与键力常数及
折合质量的关系。 3、理解基团频率及其影响因素。 4、熟悉红外光谱仪的构成及特点。 5、了解红外光谱法在物质结构分析中的应
饱和醛(酮)1740-1720 cm-1 ；强、尖；不饱和向低波移动； 醛，酮的区分？
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
双键伸缩振动
羰基
芳环
C=C 双 键
～1600-1585（中） ～1500-1400
1900-1650（强）
（中）
1667-1640（强
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
C=C=C、C=C=O 等累积双键的伸
基团的伸缩振动
缩振动
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
2、指纹区 把小于1300cm-1的区域称为指纹区。该区域的吸收峰多而杂，没 有强的特征性，因为：
①C-C单键是有机化合物的骨架，大量存在，它们的伸缩振动产 生一部分的吸收峰。
② N、O的原子量与C相差很小，C-O、C-N的伸缩振动和C-C伸 缩振动很难区别。
（l）1300——900 cm-1 这一区域包括C—O、C—N、C—F、C— P、C—S、P—O、Si—O等键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双 键的伸缩振动吸收。
（2）900—600 cm-1 这一区域的吸收峰是很有用的。例如,可以 指示—（CH2）n—的存在。实验证明,当 n ≥ 4时,— CH2—的平面 摇摆振动吸收出现在 722 cm-1,随着n的减小,逐渐移向高波数。此 区域内的吸收峰,还可以为鉴别烯烃的取代程度和构型提供信息。 如：烯烃HRC=CR′H 的C-H面外变形振动出现的吸收位置取决于 双键的取代情况，在反式结构中，吸收峰出现在990-970cm-1附近， 在顺式结构中，吸收峰出现在690cm-1附近。
取代苯C-H弯曲
单取代： 1,2取代： 1,3取代： 1,4取代：
770-730,715-685 770-735
-880,780-690 850-800
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
三、常见官能团的特征吸收频率
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
3000
2000
1000
-CC-H
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
（2）2500—1900 cm-1区 三键和累积双键区。这一区域出现 的吸收,主要包括CC、CN等三键的不对称伸缩振动,以及累 积 双 键 的 不 对 称 伸 缩 振 动 。 R-C≡CH 中 C≡C 伸 缩 振 动 在 21002140 cm-1附近出现吸收峰，R-C ≡C-R′的出现在2190-2260 cm-1 附近， R-C≡ C-R分子是对称结构，则不会产生吸收峰。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎都应有 相应的红外吸收带。实际上，绝大多数化合物在 红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振 动数，这是由如下原因引起的：
（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收； （2）相同频率的振动吸收重叠，即简并； （3）仪器不能区别那些频率十分接近的振动，或吸
③C和N是多价元素，通过多个化学键与其它原子或基团相连， 易受周围的化学环境影响，使基团振动频率改变，造成吸收峰特 征性不强。
分子结构的微小变化，在指纹区都会引起吸收峰的变化，就像人 的指纹一样，因人而异，故可通过与红外光谱的标准谱图比较来 鉴定化合物。 2020年4月5日星期日3时31
分23秒
三 基团振动与红外光谱区
区域名称 X-H伸缩振 叁键和累积双键
动区
伸缩振动区
双键伸缩振动区
频率范围
4000-
2500-1900cm-1
2500cm-1
1900-1200
cm-1
基团及振动 形式
O-H、C-H、 C≡C、 C ≡ N、 C=O、C=C、C=N、
N-H等的含 N≡N等三键和 NO2、苯环等双键
氢基团的伸 缩振动
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
另外，饱和C-H变形振动在1500-1300cm-1间 出现吸收峰，-CH3在1380cm-1及1450cm-1处 有两个峰，=CH2 在1470cm-1有一个峰，CH 在1340cm-1有一个峰。
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(二）指纹区
又光子能量为
EL=hL 于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL=hL=△E振
②红外光与分子之间有偶合作用，即分子振动时其偶 极矩必须发生变化，△μ≠0。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
同核双原子分子，如H2、O2、N2等其振动 过程中偶极矩始终为0，因此没有红外活性， 不会产生红外吸收光谱。
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
另外也将红外光谱图划为六个区域
4000-2500cm-1 2500-2000cm-1 2000-1500cm-1 1500-1300cm-1 1300-910cm-1 910cm-1以下
X-H伸缩振动区 三键伸缩振动区 双键伸缩振动区 C-H弯曲振动区 单键伸缩振动区 苯环取代
一、基团频率 组成分子的各种基团如C-H、O-H、N-H、
C=O、C=C等，都有自己特征的红外吸收 区域，分子的其他部分对其吸收带位置的 影响较小。通常把这种能代表基团存在， 并有较高强度的吸收谱带称为基团频率。 其所在的位置一般又称为特征吸收峰。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
二、红外光谱区域的划分 1、基团频率区 4000-1300cm-1
CO ~ 1050 CO ~ 1100
光谱的形状、峰的位置、峰的强度构成红 外光谱的基本要素，这些基本要素与分子 的结构有密切关系。
红外光谱可以用来鉴定未知物的结构组成 或确定其化学基团而利用强度与含量之间 的关系进行定量分析。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
第二节 基团频率和特征吸收峰
3500-3600 cm-1
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
3200-2500 cm-1(强,宽
NH伸缩振动
NH2
NH
3300-3500（中）双峰
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
3300（中）
（2）饱和碳原子上的—C—H
—CH3 —CH2—
2960 cm-1 2870 cm-1 2930 cm-1 2850 cm-1
用。
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三、红外光谱产生的基本条件
①电磁波的能量差等于分子中某能级差时，电磁波就可能被吸
收，从而引起分子对应能级的跃迁。
E红外光 = E分子振动 或 V红外光 Baidu Nhomakorabea V分子振动
分子振动能级的能量差（△E振）时，则分子将吸收红外辐射而 跃迁至激发态，导致振幅增大。分子振动能级的能量差为 △E振=△•h
~2870 ~2925, CH2 ~2960, CH3
-CN ~2240 -CC~2220
-C-H ~2885
C=C
-CH2-
~1630 ~1470
纹 区
苯环 ~1600
C-OH 酚伯
叔仲 ~1460 ~1500
X-H伸缩振动
（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；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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峰形
羧酸中OH伸缩振动
游离 OH
缔合 OH
（1） RC=CR’ 1667 1640 cm-1 强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。
（2）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1600 1585及1500-1400 cm-1 ）
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
X-H伸缩振动（X=O、N、C）
OH伸缩：
3200-3650cm-1
NH伸缩：
3100-3500cm-1
CH伸缩：
3000cm-1
饱和C的CH：2800-3000cm-1
不饱和C的CH：3010-3100cm-1
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
1． X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）
反对称伸缩振动 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 对称伸缩振动
3000 cm-1 以下
—C—H
2890 cm-1 弱吸收
（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
3000 cm-1 以上
C—H 3300 cm-1
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
（3）1900—1200 cm-1区 双键伸缩振动区。
C＝O(酰卤、酸、酯、醛、酮、酰胺等)出现在1950—1650 cm-1, 强峰。此外,烯烃的C＝C伸缩振动出现在 1667-1640 cm-1。中强 或弱的吸收峰。芳香族化合物环内C=C伸缩振动分别在16001585 cm-1及1500-1400 cm-1出现两个吸收峰。
收带很弱，仪器检测不出； （4）有些吸收峰落在仪器检测范围之外。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
四、红外光谱的表示方法 红外光谱一般用T-λ或 T-σ曲线表示。即
纵坐标为透射率T，横坐标为λ或σ 。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
OH ~ 3200
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
C-H弯曲振动
﹣CH3
1450
1380（中）
﹣CH2
≡CH
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1470（中）
1340（中）
2． 叁键（C C）伸缩振动区
（2500 1900 cm-1 ）
在该区域出现的峰较少； （1）RC CH （2100 2140 cm-1 ）
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 仅含C、H、N时：峰较强、尖锐； 有O原子存在时；O越靠近C N，峰越弱；
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3． 双键伸缩振动区（ 1900 1200 cm-1 ）
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
在1300—600cm-1区域中,除单键的伸缩振动外,还有因变形 振动产生的复杂光谱。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有 细微的差异。这种情况就象每个人都有不同的指纹一样,因而称 为指纹区 。
官能团区又可分为三个波段
（l）4000—2500 cm-1区 x—H伸缩振动区(x为O、N、C等原 子)。这个区域的吸收峰说明有含氢原子的官能团存在。如 O—H （3650—3200 cm-1）,COO－H（非缔合3500－3600 cm-1 ,缔合 3200-2500 cm-1 宽而强的吸收）；N—H （3500—3100 cm-1中等强 度的尖峰）等。炔氢出现在3300 cm-1附近；通常,不饱和的=C—H 在3010-3100 cm-1以上有吸收峰,；饱和C—H在小于3000-2800 cm-1 有强吸收。
COOH
~2120
游离OH ~3600 缔合OH
~3300
~3000 -COH
~1370 ~1550 -NO2 C-O-C
1300~1020
-NH2 3300~
2820,2720 C=C-H ~2850
>C=O ~1715
~1380 ~1460 -CH3
苯 指
3500 -NHR
-CC-H ~3300
通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱 带称为基团频率,其所在位置一般又称为特征吸收峰。
（一）、官能团区和指纹区
4000—1300 cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的吸 收带。由于基团的特征吸收峰一般位于此高频范围,并 且在该区域内,吸收峰比较稀疏,因此,它是基团鉴定工 作最有价值的区域,称为官能团区。
第三章红外吸收光谱
Infrared Absorption Spectroscopy （IR）
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
知识目标
➢ 1、了解红外光谱产生的原因 ➢ 2、掌握伸缩振动频率或波数与键力常数及
折合质量的关系。 3、理解基团频率及其影响因素。 4、熟悉红外光谱仪的构成及特点。 5、了解红外光谱法在物质结构分析中的应
饱和醛(酮)1740-1720 cm-1 ；强、尖；不饱和向低波移动； 醛，酮的区分？
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
双键伸缩振动
羰基
芳环
C=C 双 键
～1600-1585（中） ～1500-1400
1900-1650（强）
（中）
1667-1640（强
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
C=C=C、C=C=O 等累积双键的伸
基团的伸缩振动
缩振动
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
2、指纹区 把小于1300cm-1的区域称为指纹区。该区域的吸收峰多而杂，没 有强的特征性，因为：
①C-C单键是有机化合物的骨架，大量存在，它们的伸缩振动产 生一部分的吸收峰。
② N、O的原子量与C相差很小，C-O、C-N的伸缩振动和C-C伸 缩振动很难区别。
（l）1300——900 cm-1 这一区域包括C—O、C—N、C—F、C— P、C—S、P—O、Si—O等键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双 键的伸缩振动吸收。
（2）900—600 cm-1 这一区域的吸收峰是很有用的。例如,可以 指示—（CH2）n—的存在。实验证明,当 n ≥ 4时,— CH2—的平面 摇摆振动吸收出现在 722 cm-1,随着n的减小,逐渐移向高波数。此 区域内的吸收峰,还可以为鉴别烯烃的取代程度和构型提供信息。 如：烯烃HRC=CR′H 的C-H面外变形振动出现的吸收位置取决于 双键的取代情况，在反式结构中，吸收峰出现在990-970cm-1附近， 在顺式结构中，吸收峰出现在690cm-1附近。
取代苯C-H弯曲
单取代： 1,2取代： 1,3取代： 1,4取代：
770-730,715-685 770-735
-880,780-690 850-800
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三、常见官能团的特征吸收频率
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
3000
2000
1000
-CC-H
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
（2）2500—1900 cm-1区 三键和累积双键区。这一区域出现 的吸收,主要包括CC、CN等三键的不对称伸缩振动,以及累 积 双 键 的 不 对 称 伸 缩 振 动 。 R-C≡CH 中 C≡C 伸 缩 振 动 在 21002140 cm-1附近出现吸收峰，R-C ≡C-R′的出现在2190-2260 cm-1 附近， R-C≡ C-R分子是对称结构，则不会产生吸收峰。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎都应有 相应的红外吸收带。实际上，绝大多数化合物在 红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振 动数，这是由如下原因引起的：
（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收； （2）相同频率的振动吸收重叠，即简并； （3）仪器不能区别那些频率十分接近的振动，或吸
③C和N是多价元素，通过多个化学键与其它原子或基团相连， 易受周围的化学环境影响，使基团振动频率改变，造成吸收峰特 征性不强。
分子结构的微小变化，在指纹区都会引起吸收峰的变化，就像人 的指纹一样，因人而异，故可通过与红外光谱的标准谱图比较来 鉴定化合物。 2020年4月5日星期日3时31
分23秒
三 基团振动与红外光谱区
区域名称 X-H伸缩振 叁键和累积双键
动区
伸缩振动区
双键伸缩振动区
频率范围
4000-
2500-1900cm-1
2500cm-1
1900-1200
cm-1
基团及振动 形式
O-H、C-H、 C≡C、 C ≡ N、 C=O、C=C、C=N、
N-H等的含 N≡N等三键和 NO2、苯环等双键
氢基团的伸 缩振动
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
另外，饱和C-H变形振动在1500-1300cm-1间 出现吸收峰，-CH3在1380cm-1及1450cm-1处 有两个峰，=CH2 在1470cm-1有一个峰，CH 在1340cm-1有一个峰。
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
(二）指纹区
又光子能量为
EL=hL 于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL=hL=△E振
②红外光与分子之间有偶合作用，即分子振动时其偶 极矩必须发生变化，△μ≠0。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
同核双原子分子，如H2、O2、N2等其振动 过程中偶极矩始终为0，因此没有红外活性， 不会产生红外吸收光谱。
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
另外也将红外光谱图划为六个区域
4000-2500cm-1 2500-2000cm-1 2000-1500cm-1 1500-1300cm-1 1300-910cm-1 910cm-1以下
X-H伸缩振动区 三键伸缩振动区 双键伸缩振动区 C-H弯曲振动区 单键伸缩振动区 苯环取代
一、基团频率 组成分子的各种基团如C-H、O-H、N-H、
C=O、C=C等，都有自己特征的红外吸收 区域，分子的其他部分对其吸收带位置的 影响较小。通常把这种能代表基团存在， 并有较高强度的吸收谱带称为基团频率。 其所在的位置一般又称为特征吸收峰。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
二、红外光谱区域的划分 1、基团频率区 4000-1300cm-1
CO ~ 1050 CO ~ 1100
光谱的形状、峰的位置、峰的强度构成红 外光谱的基本要素，这些基本要素与分子 的结构有密切关系。
红外光谱可以用来鉴定未知物的结构组成 或确定其化学基团而利用强度与含量之间 的关系进行定量分析。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
第二节 基团频率和特征吸收峰
3500-3600 cm-1
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
3200-2500 cm-1(强,宽
NH伸缩振动
NH2
NH
3300-3500（中）双峰
2020年4月5日星期日3时31 分23秒
3300（中）
（2）饱和碳原子上的—C—H
—CH3 —CH2—
2960 cm-1 2870 cm-1 2930 cm-1 2850 cm-1
用。
2020年4月5日星期日3时31 分22秒
三、红外光谱产生的基本条件
①电磁波的能量差等于分子中某能级差时，电磁波就可能被吸
收，从而引起分子对应能级的跃迁。
E红外光 = E分子振动 或 V红外光 Baidu Nhomakorabea V分子振动
分子振动能级的能量差（△E振）时，则分子将吸收红外辐射而 跃迁至激发态，导致振幅增大。分子振动能级的能量差为 △E振=△•h
~2870 ~2925, CH2 ~2960, CH3
-CN ~2240 -CC~2220
-C-H ~2885
C=C
-CH2-
~1630 ~1470
纹 区
苯环 ~1600
C-OH 酚伯
叔仲 ~1460 ~1500
X-H伸缩振动
（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；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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峰形
羧酸中OH伸缩振动
游离 OH
缔合 OH
（1） RC=CR’ 1667 1640 cm-1 强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。
（2）单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1600 1585及1500-1400 cm-1 ）
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（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
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X-H伸缩振动（X=O、N、C）
OH伸缩：
3200-3650cm-1
NH伸缩：
3100-3500cm-1
CH伸缩：
3000cm-1
饱和C的CH：2800-3000cm-1
不饱和C的CH：3010-3100cm-1
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1． X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）
反对称伸缩振动 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 对称伸缩振动
3000 cm-1 以下
—C—H
2890 cm-1 弱吸收
（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
3000 cm-1 以上
C—H 3300 cm-1
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