姚新生有机波谱解析第二章红外光谱.ppt

第二章红外吸收光谱,基本内容,分子振动能级与红外光谱的关系：双原子分子振动和多原子分子振动，影响红外的主要因素；2.红外光谱的重要区段：特征谱带区，指纹区，相关峰，红外光谱中八个重要区段；3.红外光谱在有机化合物结构分析中的应用,1、红外光谱的定义：红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。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，使振-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，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。,第二章 红外光谱分析(IR)2-1 基础知识,红外光谱的表示方法：红外光谱以T或T 来表示，下图为苯酚的红外光谱。,T(%),图10-1 苯酚的红外光谱,第二章 红外光谱分析(IR)2-1 基础知识,返回,3、红外光区的划分,第二章 红外光谱分析(IR)2-1 基础知识,返回,4、红外光谱的参数 红外谱是样品对红外光的吸收随光的波数变化的曲线。红外谱最主要的参数是各吸收峰的位置，用cm-1表示。,第二章 红外光谱分析(IR)2-1 基础知识,返回,二、分子振动能级基频跃迁与峰位,分子的振动能级大于转动能级，在分子发生振动能级跃迁时，不可避免地有转动能级跃迁，先讨论双原子分子的振动光谱。,分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）作周期性“简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述：k为化学键的力常数（N/cm=mdyn/），为双原子折合质量如将原子的实际折合质量（通过Avogaro常数计算）代入，则有：,（1）、双原子分子振动：,第二章 红外光谱分析(IR),图6-2谐振子振动示意图,a)、影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k 和双原子折合质量。k大，化学键的振动波数高，如kCC(2222cm-1)kC=C(1667cm-1)kC-C(1429cm-1)（质量相近）质量大，化学键的振动波数低，如 C-C(1430cm-1)C-N(1330cm-1)C-O(1280cm-1)(力常数相近）,第二章 红外光谱分析(IR),b)、经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量子化的，分子中各基团之间、化学键之间会相互影响，即分子振动的波数与分子结构（内因）和所处的化学环境（外因）有关。例如：C-H键基频振动的计算值为2920 cm-1，而实测值为2915 cm-1,返回,第二章 红外光谱分析(IR),c、基频峰与泛频峰,1.基频峰 分子吸收红外辐射后，由振动能级的基态（V0）跃迁至第一激发态（V=1）时所产生的吸收峰称为基频峰。此时，吸收红外线的频率等于振动频率。4000400cm-1范围的基频峰分布见图,倍频峰,分子吸收红外辐射后，由振动能级的基态（V=0）跃迁至第二激发态（V=2）、第三激发态（V=3）等，所产生的吸收峰称为倍频峰。,2)多原子分子的振动,对于多原子分子，由于一个原子可能同时与几个其它原子形成化学键，它们的振动相互牵连,不易直观地加以解释，但可以把它的振动分解为许多简单的基本振动，即简正振动。,原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为伸缩振动。它又分为对称伸缩振动(s）和不对称伸缩振动(as）。,b.变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号表示）,基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动。变形振动又分为面内变形振动和面内变形振动。,a.伸缩振动(s as）,一般将振动形式分成两类：伸缩振动和变形振动。,(1)伸缩振动：,(2)弯曲振动：,值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩()发生变化的，才能有红外吸收。H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。HCCH、RCCR，其CC（三键）振动 也不能引起红外吸收。,设分子的原子数为n，对非线型分子,理论振动数=3n-6 如H2O分子，其振动数为33-6=3,2、理论振动数（峰数）:,图2-2,第二章 红外光谱分析(IR),对线型分子，理论振动数=3n-5 如CO2分子，其理论振动数为33-5=4,图10-6,第二章 红外光谱分析(IR)二 原 理,理论上，多原子分子的振动数应与谱峰数相同，但实际上，谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为：1红外非活性振动使吸收峰少于基本振动数。2吸收峰简并使吸收峰减少于基本振动数。简并是指分子中振动形式不同，但其振动吸收频率相等的现象。如CO2分子中(c=o)667cm-1与(c=o)667cm-1频率相同，发生简并，仅出现一个峰。3仪器的灵敏度和分辨率。吸收峰特别弱或彼此十分接近时，仪器检测不出或分辨不出而使吸收峰减少。,第二章 红外光谱分析(IR),分子对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。如C=C，C-C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X，因对称性低，其振动峰强度就大。峰强度可用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）、很弱（vw）等来表示。,三、分子的偶极矩与峰强:,表10-1 红外吸收强度及其表示符号,第二章 红外光谱分析(IR),决定峰强的几个因素,1.振动过程中偶极矩变化2.能级的跃迁几率,偶极矩大小的几个因素,1.原子的电负性2.振动形式3.分子的对称性,吸收峰峰位可由化学键两端的原子质量和化学键的键力常数来预测，但存在下列影响因素。（一）内部因素1.电子效应2.空间效应3.氢键效应（二）外部因素1溶剂效应,四、影响峰位、峰强的其它因素,返回,1、电子效应：（1）诱导效应(Induction effect),不同取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用，引起电荷分布的变化，从而引起化学键力常数的改变，导致峰位改变,返回,第二章 红外光谱分析(IR),共轭体系使电子云密度平均化，使双键的吸收峰向低频方向移动。,（2）共轭效应(Conjugated effect),第二章 红外光谱分析(IR),返回,c=o 1715cm-1,c=o 16851665cm-1,c=o 1650cm-1,-共轭、p-共轭均使羰基的电子离域，其双键性减弱，键的力常数减小，使羰基向低频方向移动。,定义：由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面，此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。,2、空间效应：,第二章 红外光谱分析(IR),表10-9 空间位阻对（C=C）和（C=O）的影响,空间效应的另一种情况是张力效应：四元环五元环六元环。随环张力增加，红外峰向高波数移动。,第二章 红外光谱分析(IR),返回,3、氢键效应（X-H）：,氢键效应分为分子内氢键与分子间氢键，氢键的形成使伸缩振动频率降低,第二章 红外光谱分析(IR),返回,分子内氢键,分子内氢键是缔和作用的一种形式，对吸收峰位置产生明显影响，但其作用不受浓度的影响，有助于结构分析 如2-羟基-4-甲氧基苯乙酮,由于分子内氢键的存在，羰基和羟基的伸缩振动的基频峰大幅度地向低频方向移动。分子中OH为2835 cm-1（通常酚羟基OH为37053200 cm-1），C=O为1623 cm-1（通常苯乙酮C=O为17001670cm-1）。,分子间氢键,分子间氢键受浓度的影响较大，随浓度的稀释，吸收峰位置改变。可借观测稀释过程的峰位是否变化，来判断是分子间氢键还是分子内氢键。如，乙醇在极稀溶液中呈游离状态，随浓度增加而形成二聚体、多聚体，它们的OH分别为3640 cm-1、3515 cm-1及3350 cm-1。,4.互变异构,分子发生互变异构时，吸收峰也发生位移,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）。如羧酸酐分裂为C=O（as1820、s1760cm-1）,5、振动耦合（Coupling）：,第二章 红外光谱分析(IR),返回,当一振动的倍频与另一振动的基频接近（2A=B）时，二者相互作用而产生强吸收峰或发生裂分的现象。,Ar-C()=880-860cm-1C=O(as)=1774cm-1,1773cm-11736cm-1,费米共振：,第二章 红外光谱分析(IR),返回,6杂化影响,在碳原子的杂化轨道中s成分增加，键能增加，键长变短，C-H伸缩振动频率增加 如：碳-氢伸缩振动频率是判断饱和氢与不饱和氢的重要依据。CH在3000cm-1左右，大体以3000 cm-1为界。不饱和碳氢的伸缩振动频率CH大于3000cm-1；饱和碳氢的伸缩振动频率CH小于3000cm-1。,通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。如丙酮在液态时，C=O=1718cm-1;气态时C=O=1742cm-1，因此在查阅标准红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。,7、物质状态及制样方法:,第二章 红外光谱分析(IR)二 原 理,返回,极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。如羧酸中的羰基C=O：气态时：C=O=1780cm-1 非极性溶剂：C=O=1760cm-1 乙醚溶剂：C=O=1735cm-1 乙醇溶剂：C=O=1720cm-1 因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。,1、溶剂效应:,第二章 红外光谱分析(IR)外部因素,返回,单选题,1某化合物受电磁辐射作用后，振动能级发生变化，所产生的光谱波长范围是()A 紫外光 B X射线 C 红外线 D 可见光2分子式为C9H9ClO3的化合物其不饱和度为()A 6 B 5 C 4 D 2 3C02分子没有偶极矩这一事实表明该分子是()A 以配价键结合 B 角形的 C 以共价键结合的 D 线性并且对称的,4多原子分子有四种振动形式，一般来说，吸收峰强度最大的振动形式是()A B C s Das5碳的杂化态对CH键振动频率的影响是()A S成分越多，CH键的键强越强，C-H向高频位移；B S成分越多，CH键的键长越长，C-H向低频位移；C S成分越多，CH键的键强越弱，C-H向高频位移；D S成分越多，CH键的键长越短，C-H向低频位移；,6在醇类化合物中，OH随溶液浓度的增加，向低波数方向移动的原因是()A 形成分子间氢键随之加强 B 溶液极性变大 C 诱导效应随之变大 D 溶质与溶剂分子间的相互作用,第二节 红外光谱中的几个区段,一、OH、NH伸缩振动区（3750-3000cm-1）,二、CH伸缩振动区（3300-2700 cm-1）,三、三键和累积双键区（2400-2100cm-1）,四、羰基的伸缩振动区（1900-1650cm-1）,五、双键伸缩振动区（1690-1500cm-1）,六、XH面内弯曲振动和XY伸缩振动 区（1475-1000cm-1）,七、CH面外弯曲振动区（1000-650cm-1）,特征谱带区、指纹区和相关峰,4000-1330cm-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.1330-400cm-1区域又叫指纹区.这一区域主要是：CC、CN、CO 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。,2相关峰,由一个官能团所产生的一组相互依存的特征峰，互称为相关吸收峰，简称相关峰。上述-CHCH2基团的4个相互依存的特征峰即组成一组相关峰。通常用一组相关峰来确定一个官能团的存在，是光谱解析的一条重要原则。,一.O-H、N-H伸缩振动区(3750-3000 cm-1),对应于醇、酚、羧酸、胺、亚胺、的OH，NH，伸缩振动（1）OH伸缩振动:醇、酚、羧酸（2）N-H伸缩振动:含有N-H键的胺、酰胺及铵盐类在此峰区均出现N-H伸缩振动,1.OH 醇与酚：游离态36403610cm-1，峰形尖锐。缔合3300cm-1附近，峰形宽而钝,羧酸：33002500cm-1，中心约3000cm-1,谱带宽,2.NH 胺类：游离35003300cm-1 缔合吸收位置降低约100cm-1 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 仲酰胺：3200cm-1 附近出现一条谱带 叔酰胺：无吸收,1-pentanol,2-methyl-2-butanol,乙酸,乙酰胺,acetamide,乙酰胺,N-methylacetamide,N,N-dimethylacetamide,二.C-H伸缩振动区（3300-2700 cm-1）,烃类化合物的CH伸缩振动在3300-2700 cm-1范围，不饱和烃C-H位于高频端，饱和烃C-H位于低频端。通常炔氢，烯氢及芳氢的C-H伸缩振动大于3000 cm-1，饱和C-H伸缩振动小于3000 cm-1,烃类：33002700 cm-1范围，3000 cm-1是分界线。不饱和碳（三键、双键及苯环）3000 cm-1 饱和碳（除三元环外）3000 cm-1 炔烃：3300 cm-1，峰很尖锐 烯烃、芳烃：31003000 cm-1 饱和烃基：30002700 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：28502720 cm-1，两个吸收峰 巯基：26002500 cm-1，谱带尖锐，容易识别,CH2=CHCH2CH2CH2CH3,CH3CH=CHCH2CH2CH3,CH2=CCHCH3,CH3,H3C,丙醛,丙醛,trans-2-butenal,-2-丁烯醛,苯甲醛,三.叁键和累积双键区(24002100 cm-1),（1)CC伸缩振动:位于22802100 cm-1(2).CN伸缩振动:在22502240 cm-1（3）重氮盐及累积双键的伸缩振动:在22902240 cm-1,1.CC 22802100cm-1 乙炔及全对称双取代炔在红外光谱中观测不到。,2.CN 22502240cm-1，谱带较 CC 强。CN 与苯环或双键共轭，谱带向低波数位移 2030cm-1。,1-己炔,四.羰基的伸缩振动区(19001650 cm-1),（1）C=O伸缩振动:C=O伸缩振动均为强吸收带。由于受各种因素影响，不同类型羰基化合物的：C=O吸收不同，且有规律地改变。其变化规律为,1.CO 19001650cm-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6080 cm-1。酯：脂肪酯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，可确认羧基 存在。,醛：在28502720 cm-1 范围有 m 或 w 吸收，出现12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：16901630 cm-1，缔合态约 1650 cm-1 伯酰胺：1690 cm-1（）,1640 cm-1（）仲酰胺：1680 cm-1（），1530 cm-1（），1260 cm-1（）叔酰胺：1650 cm-1,propionaldehyde,propanal,丙醛,trans-2-butenal,crotonaldehyde,Trans-2-丁烯醛,benzaldehyde,苯甲醛,2-butanone,2-丁酮,3-buten-2-one,3-丁烯-2-酮,propiophenone,丙酰苯,五.双键伸缩振动区（16901500 cm-1）,主要包括C=C、C=N，N=N，N=O伸缩振动和苯环骨架的振动 1烯烃：C=C伸缩振动位于16801610 cm-1范围 2苯环、吡啶环及其它杂芳环的骨架伸缩振动位于16001450 cm-1范围。于1600,1580，1500，1450 cm-1附近出现34条谱带,3硝基、亚硝基化合物,硝基、亚硝基化合物N=O伸缩振动位于此峰区，均为强吸收带硝基化合物有二条强吸收带，为硝基的反对称伸缩振动和对称伸缩振动脂肪族硝基化合物as 15801540 cm-1，s 13801340 cm-1。芳香族硝基化合物as 15501500 cm-1，s 13601290 cm-1。亚硝基N=O伸缩振动位于1600-1500 cm-1范围,CH2=CHCH2CH2CH2CH3,CH3CH=CHCH2CH2CH3,CH2=CCHCH3,CH3,H3C,六.X-H面内弯曲振动及X-Y伸缩振动区(1475-1000 cm-1),此峰区为指纹区的一部分，主要包括C-H面内弯曲振动，C-O、C-X等伸缩振动（1）C-H弯曲振动（2）C-O伸缩振动:醚类化合物的C-O-C伸缩振动是确定醚键存在的唯一谱带,1.CH 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）,烯烃：面内：14201300 cm-1，不特征 面外：1000670 cm-1，容易识别，可用于判断 取代情况。芳环：面内：1250950 cm-1范围，应用价值小 面外：910650 cm-1，可判断取代基的相对位置,醇、酚：12501000 cm-1，强吸收带 酚：1200 cm-1 伯醇：1050 cm-1 仲醇：1100 cm-1 叔醇：1150 cm-1,醚：COC伸缩振动位于 12501050 cm-1，确定醚类存在的唯一谱带,酯：COC 伸缩振动位于13001050 cm-1，2 条谱带，强吸收 酸酐：COC 伸缩振动吸收带位于 13001050 cm-1，强而宽,3.其它键的振动 NO2：对称伸缩振动位于14001300 cm-1 脂肪族：13801340 cm-1 芳香族：13601284 cm-1,七.C-H面外弯曲振动区（1000-650 cm-1）,1.烯烃的面外弯曲振动位于1000-650 cm-1范围，s或m吸收带，容易识别，可用于判断烯烃的取代情况 2.芳环C-H面外弯曲振动位于900650 cm-1范围,谱带位置及数目与苯环的取代情况有关，利用此范围的吸收带可判断苯环上取代基的相对位置,CH2=CHCH2CH2CH2CH3,CH3CH=CHCH2CH2CH3,CH2=CCHCH3,CH3,H3C,三、芳环及稠芳环,C=C,官能团,特征峰（cm-1）,备注,1600，尖100,1580，变,1500，尖100,1450中,=CH,303060,2000-16005,该区无其它峰时,可见几个弱吸收峰,900-850中,苯环上孤立氢（五取代苯）,860-800，尖强,苯环上相邻两氢,800-750，尖强,苯环上三个相邻氢,770-730，尖强,苯环上四或五个相邻氢,710-690，尖强,单取代，1,3-二取代,1,3,5或1,2,3-三取代,芳氢的弯曲振动吸收（cm-1）：苯 670单取代苯 770730710690邻二取代苯 770735间二取代苯 900860 810750725680对二取代苯 860800,苯,甲苯,邻二甲苯,间二甲苯,对二甲苯,萘,间三甲苯,练习2.,1.在芳香族化合物中，735cm-1出单峰，其苯环的取代模式为()；840cm-1出单峰，其苯环的取代模式为()；690cm-1、730cm-1出双峰，其苯环取代模式为()。A B C D,2在IR中，能够出现C=O吸收峰的化合物类别为()A 醛 B 酮 C 醇 D 酸 E 酯3在IR中，能够出现OH吸收峰的化合物类别为()A 酸 B 醛 C 醇 D 酚 E 酯,1.如何用IR光谱区别苯酚与环已醇?2.预测下化合物在哪些区段中有吸收峰，各属于何种振动类型?,3下列化合物能否用IR光谱区别？为什么？,4下列化合物能否用IR区别？为什么？,1、饱和烃 2、不饱和烃 3、醇、酚和醚 4、含羰基化合物 5、含氮化合物,返回,第二章 红外光谱分析(IR)各种有机化合物的红外光谱,1、饱和烃：,(1)C-H伸缩振动：对称伸缩振动（s）和反对称伸缩振动（as），在2800-3000cm-1之间，as较s在较高频率。(2)C-H弯曲振动：1475-700 cm-1，甲基的对称变形振动出现在1375 cm-1处，对于异丙基和叔丁基，吸收峰发生分裂。(3)碳碳骨架振动：750-720cm-1为-(CH2)2-的骨架振动，1253-1000cm-1为分叉甲基的骨架振动。,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,图6-8 正庚烷及庚烯-1的红外光谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,图10-12 2，2，4-三甲基戊烷的红外光谱图,、不饱和烃:,（1）、烯烃（2）、炔烃（3）、芳香烃,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,（1）、烯烃主要特征峰有=C-H 31003000cm-1(m),C=C 1650cm-1(w)，面外=CH 1010650cm-1(s)，见图6-8b。1.=C-H 凡是未全部取代的双键在3000 cm-1以上区域应有=C-H键的伸缩振动吸收峰。2C=C 烯烃的C=C大多在1650 cm-1附近，一般强度较弱。若有共轭效应，则其C=C伸缩振动频率降低1030cm-1。若取代基完全对称，则吸收峰消失。3=CH 烯烃的=CH受其他基团的影响较小，峰较强，具有高度特征性，可用于确定烯烃化合物的取代模式。,图10-13 1-己烯的红外谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,1、=CH伸缩振动；2、C H伸缩振动；3、C=C伸缩振动；4、C-H弯曲振动,返回,表10-15=CH的面外弯曲振动,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,（2）、炔烃化合物：,主要特征峰有：CH3300 cm-1，CC22702100 cm-1，CH665625 cm-1,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,1CH 在3300 cm-1附近有吸收，强度大，形状尖锐。2CC 在单取代乙炔（R-CC-H）中,由于分子对称性较差，CC 吸收峰较强，吸收频率偏低（21402100 cm-1）；在双取代乙炔中,由于分子对称性增强，吸收带变弱，振动频率升高至22602190cm-1；在对称结构中，不产生吸收峰。3CH 在665625 cm-1间有吸收峰，偶尔在1250 cm-1附近出现二倍频吸收，呈强宽吸收。,3340cm-1：叁键CH伸缩振动，3020cm-1:苯环=CH伸缩振动2115cm-1:伸缩振动,图10-14苯基乙炔的红外光谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图10-15 1-己炔红外光谱,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,芳香烃类,决定苯环存在的主要特征峰H 31003000 cm-1(m)C=C（骨架振动）1600及1500 cm-1(m-s)决定取代位置与数目的特征峰面外H(=CH)910665 cm-1(s)泛频峰：20001667 cm-1（w,vw）,1苯环碳-氢伸缩振动H H大多出现在30703030cm-1，常和苯环骨架振动的合频峰在一起形成数个吸收峰，尖锐，弱至中等强度。2苯环骨架伸缩振动C=C 非共轭苯环骨架伸缩振动（C=C）吸收峰在1600 cm-1及1500cm-1，一般1500cm-1峰较强。共轭苯环骨架伸缩振动（C=C）在1600 cm-1、1580cm-1，1500cm-1、1430cm-1出现3-4个吸收峰。,3苯环氢面外弯曲振动H 苯环氢面外弯曲振动（H）峰与取代位置高度相关，而且峰很强，是确定苯环上取代位置及鉴定苯环存在的重要特征峰。如二甲苯 邻：H 743；间：767，692（双峰）；对：792 cm-1。4泛频峰取代苯的泛频峰（图6-1中的8、9、10号峰）也是苯环取代位置的特征峰。峰位和峰形与取代基的位置、数目相关，而与取代基的性质关系很小。但泛频峰的峰强一般都很弱，在有极性取代基时更弱,表10-16芳香烃的特征吸收,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,表10-17 取代苯的C-H面外弯曲振动吸收峰位置,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图10-17 各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图10-18 甲苯的红外光谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图10-19 苯乙烯的红外光谱图,1630cm-1:C=C伸缩振动；1600，1580，1450cm-1:苯环骨架振动,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,醇和酚存在三个特征吸收：羟基OH 伸缩振动和弯曲振动，C-O伸缩振动。,3、醇、酚和醚：,表10-18 醇和酚的特征吸收,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,1醇与酚,均含OH,相同的特征峰为OH和C-O，但峰位不同。此外酚具有苯环的特征。OH在气态和非极性稀溶液中，都以游离方式存在，峰较锐，醇OH36503610 cm-1（S），酚OH 36503590cm-1（S）；在二聚、多聚缔合氢键状态下醇与酚OH 35503200cm-1，峰钝。C-O峰较强，在13201050cm-1，是该区域最强的峰，易识别,2醇与醚,均有C-O峰。醚不具有OH峰，是与醇的主要区别,图二1 正丁醇的红外光谱,3450cm-1：缔合OH伸缩振动；1350cm-1：OH面内弯曲振动,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图二2苯酚的红外光谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图二3 乙醇在CCl4中浓度变化对红外吸收的影响,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,（1）、醛酮（2）、羧酸、羧酸盐（3）、酯（4）、酸酐（5）、酰卤（6）、酰胺,返回,4、羰基化合物：,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,表10-19 羰基化合物的C=O伸缩振动吸收,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,（1）、醛酮：,酮类 C=O：1715cm-1，若共轭，羰基吸收峰向右移。醛类 C=O 1725cm-1，若共軛，羰基吸收峰向右移。酰氯 酰氯的C=O 1800 cm-1。比酮、醛的C=O频率大,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,2720cm-1:醛基CH伸缩振动，特征；1730cm-1：C=O 伸缩振动,图二5 正丁醛红外光谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图二6 苯甲醛红外光谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,苯异丙基酮：,-1694cm-1：C=O伸缩振动，羰基与苯环共轭，吸收移向低波数；-1580cm-1：苯环骨架振动，与羰基共轭，移向低波数,返回,图二7 苯基异丙基的红外光谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,表二0 羧酸和羧酸盐的特征吸收,CO2-的对称伸缩振动，1650-1540，最强峰，反对称伸缩振动，1420-1300，强峰,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,（2）、羧酸、羧酸盐,返回,羧酸 主要特征峰为OH（36002500cm-1）与C=O（17401680 cm-1）,OH峰在气态和非极性稀溶液中，酸以游离方式存在，其吸收峰为35603500cm-1（s）,峰形尖锐。液态或固态的脂肪酸由于氢键缔合，使羟基伸缩峰变宽，通常呈现以3000cm-1为中心的特征的强宽吸收峰，饱和碳-氢伸缩振动吸收峰常被它淹没。芳香酸则常为不规则的宽强多重峰。C=O比酮、醛、酯的羰基峰钝，是较明显的特征。C-O峰较强，出现在13201200cm-1 区间。,图20-28 2-甲基丙酸红外光谱图,33002500 cm-1：羧酸二聚体的OH伸缩振动，峰形宽，散；1710 cm-1：C=O伸缩振动,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图20-29 苯甲酸红外光谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,酯类:主要特征峰：C=O峰1735cm-1（S,基准值）及c-O峰12801100cm-1。,c-O峰出现和，通常前者形状宽，强度大，只能看到反称伸缩振动峰。酸酐类 主要特征峰：C=O 峰，双峰，18501800cm-1(s)；17801740cm-1(s)；C-O峰 11701050cm-1(s)。酸酐羰基峰分裂为双峰，是鉴别酸酐的主要特征峰。酸酐与酸相比不含羟基特征峰。,图2-31 乙酸甲酯,1740cm-1：C=O伸缩振动；1190cm-1：C-O-C非对称伸缩振动，第一吸收,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图2-32 苯甲酸甲酯红外谱图,返回,图2-33 丙酐的红外光谱,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图2-34 三甲基乙酸酐红外谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图2-35 邻苯二甲酸酐红外谱图,返回,五、含氮化合物,胺类化合物主要特征峰NH（35003300cm-1）和NH；C-N（13401020cm-1）及NH（900650cm-1）峰次要。,NH峰：伯胺（-NH2）为双峰（强度大致相等），仲胺(-NH-)为单峰，叔胺(-N=)无此峰。脂肪胺峰弱；芳香胺峰强。不论游离的还是缔合的N-H伸缩振动的峰都比相应氢键缔合的O-H伸缩振动峰弱而尖锐。O-H和N-H伸缩振动吸收峰的比较见图,、酰胺：,N-H伸缩振动：3540-3125厘米-1，伯酰胺为强度相近的双峰，相距120厘米-1，仲酰胺为单峰，叔酰胺无此峰。羰基伸缩振动：1690-1620厘米-1（酰胺I峰）N-H弯曲振动+C-N伸缩振动：1650-1580厘米-1（酰胺II峰）C-N伸缩振动：1430-1050（酰胺III峰）,第二章 红外光谱分析(IR),返回,图2-37 吡嗪酰胺（抗结核病药）红外谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,表二1,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,表二2 含氮化合物（胺、亚胺和胺盐）吸收峰特征,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,返回,1590cm-1NH2剪式振动；1185cm-1：CN伸缩振动,图2-38 2-戊胺 红外谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,3310cm-1：弱峰，NH伸缩振动；1460cm-1：CH2剪式振动+CH3反对称变形振动；1110Cm-1：CN伸缩振动；715cm-1：NH非平面摇摆振动,图2-39 二己胺 红外谱图,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,第二章 红外光谱分析(IR)2-2 各种有机化合物的红外光谱,图2-40 三乙胺 红外谱图,返回,硝基类化合物,有两个硝基伸缩振动峰，15901510 cm-1(S)及13901330 cm-1(S)，强度很大,很易辨认,小结：,总结大量红外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰(又称官能团吸收峰)。,红外光谱的八个峰区,4000-1330cm-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.1330-400cm-1区域又叫指纹区.这一区域主要是：CC、CN、CO 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。,重要官能团的红外特征吸收,振动,吸收峰,化合物,C-H拉伸（或伸缩）,C-H弯曲,烷烃,2960-2850cm-1,-CH2-,1460cm-1-CH3,1380cm-1 异丙基，两个等强度的峰三级丁基，两个不等强度的峰,振动,吸收峰,化合物,C-H拉伸（或伸缩）,C=C，CC，C=C-C=C苯环(拉伸或伸缩),C-H弯曲,烯烃,1680-1620,1000-800,RCH=CH2 1645（中）R2C=CH2 1653（中）顺RCH=CHR 1650（中）反RCH=CHR 1675（弱）,3000（中）,3100-3010,三取代 1680（中-弱）,四取代 1670（弱-无）,四取代 无,共轭烯烃,与烯烃同,向低波数位移，变宽,与烯烃同,910-905强,995-985强,890强,690弱且宽,970强,840-790强,无,强,吸收峰,化合物,振动,C-H拉伸（或伸缩）,C=C，CC，C=C-C=C苯环,C-H弯析,炔烃,3310-3300,一取代 2140-2100弱,非对称二取代2260-2190弱,700-600,3110-3010中,1600中,670弱,倍频 2000-1650,邻-770-735强,间-810-750强 710-690中对-833-810强,泛频 2000-1660,取代芳烃,较强,对称 无,强,同芳烃,同芳烃,1580弱,1500强,1450弱-无,一取代770-730，710-690强,二取代,芳烃,类 别,拉 伸,说 明,R-X,C-F C-Cl C-Br C-I,1350-1100强750-700 中 700-500 中 610-685 中,游离 3650-3500缔合3400-3200宽峰,不明显,醇、酚、醚,-OH,C-O,1200-1000,不特征,胺,RNH2R2NH,3500-3400（游离）缔合降低100,3500-3300（游离）缔合降低100,键和官能团,类别,拉 伸(cm-1),说 明,1770-1750（缔合时在1710）,醛、酮,C=O,R-CHO,1750-1680,2720,羧酸,C=O,OH,酸酐,酰卤,酰胺,腈,气相在3550，液固缔合时在3000-2500（宽峰）,C=O,C=O,C=O,C=O,酯,1800,1860-1800 1800-1750,1735,NH2,1690-1650,3520，3380（游离）缔合降低100,CN,2260-2210,键和官能团,第三节红外光谱的应用,鉴定是否为已知成分鉴定未知结构的官能团其他方面的应用1.几何构型的区别2.立体构象的确定3.分子的互变异构和同分异构的区别,一、定性鉴别,红外光谱特征性强，每个化合物都有其特征的红外光谱图，是定性鉴别的有力手段。1官能团鉴别 根据化合物红外光谱的特征吸收峰，确定该化合物含有哪些官能团。如1700cm-1有强吸收峰,示羰基存在。,2未知化合物鉴别,（1）与已知物对照 将试样与已知标准品在相同条件下分别测定其红外光谱，核对其光谱的一致性。光谱图完全一致，才可认定是同一物质。（2）核对标准光谱 若化合物的标准光谱已被收载，如SADTLER光谱图（或药典），则可按名称或分子式查对标准光谱对照判断。判断时，要求峰数、峰位和峰的相对强度均一致,1 红外谱图解析的基本步骤：,1.计算不饱和度2.官能团的确定(1330 cm-1)3.指纹区确定细节（1330600 cm-1）4.综合以上分析提出化合物的可能结构,求出或查出化学式，计算不饱和度。,不饱和度是表示有机分子中碳原子的不饱和程度,1.烷烃：,1.28532962cm-1 CH 伸缩振动；2.1460cm-1、1380cm-1 CH（CH3、CH2）面内弯曲振动 3.723cm-1 CH(CH2)n,n 4平面摇摆振动；若n4 吸 收峰将出现在734743cm-1处。,2.烯烃,1.3030cm-1=CH伸缩振动；2.CH 伸缩振动；3.1625cm-1 CC伸缩振动；4.CH（CH3、