有机化合物的红外光谱.ppt

第第3章章 红外光谱法红外光谱法一一.红外光谱的七个重要区段红外光谱的七个重要区段 二二.常见有机化合物的红外光谱常见有机化合物的红外光谱3.3 有机化合物的红外光谱有机化合物的红外光谱 有机化合物的红外光谱中的吸收峰的有机化合物的红外光谱中的吸收峰的有机化合物的红外光谱中的吸收峰的有机化合物的红外光谱中的吸收峰的位置、强度、形位置、强度、形位置、强度、形位置、强度、形状状状状包含了该化合物的结构信息。包含了该化合物的结构信息。包含了该化合物的结构信息。包含了该化合物的结构信息。特征峰：特征峰：特征峰：特征峰：能用于官能团鉴定的吸收峰。能用于官能团鉴定的吸收峰。能用于官能团鉴定的吸收峰。能用于官能团鉴定的吸收峰。相关峰：相关峰：相关峰：相关峰：某些基团产生的相互依存、相互佐证的吸收某些基团产生的相互依存、相互佐证的吸收某些基团产生的相互依存、相互佐证的吸收某些基团产生的相互依存、相互佐证的吸收峰。峰。峰。峰。谱图解析就是要确定这些特征峰和相关峰是由什么基谱图解析就是要确定这些特征峰和相关峰是由什么基谱图解析就是要确定这些特征峰和相关峰是由什么基谱图解析就是要确定这些特征峰和相关峰是由什么基团或化学键产生的，各种基团和化学键的关系如何。团或化学键产生的，各种基团和化学键的关系如何。团或化学键产生的，各种基团和化学键的关系如何。团或化学键产生的，各种基团和化学键的关系如何。特征谱带特征谱带特征谱带特征谱带 区：区：区：区：400040001300cm1300cm1 1。指纹区：指纹区：指纹区：指纹区：13001300600cm600cm1 1 特定的基团具有类似的吸收带，这种吸特定的基团具有类似的吸收带，这种吸收（带）称为收（带）称为特征吸收特征吸收，其振动频率称为，其振动频率称为特特征频率征频率或或基团频率（基团频率（group frequency）。）。它是与一定的结构单元相联系的振动频率。它是与一定的结构单元相联系的振动频率。同一类型的基团在不同物质中所处的化同一类型的基团在不同物质中所处的化学环境各不相同，因此其基团频率有一定的学环境各不相同，因此其基团频率有一定的差别。这种差别常常能反映出差别。这种差别常常能反映出结构上结构上的特点。的特点。本书本书将中红外区分为七个区段。将中红外区分为七个区段。一、一、红外光谱的七个重要区段红外光谱的七个重要区段 1.O-H1.O-H、N-H N-H 伸缩振动区。伸缩振动区。伸缩振动区。伸缩振动区。2.Y-H 2.Y-H 伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（Y=CY=C、S S、B B、P P 等）。等）。等）。等）。3.3.三键及累积双键伸缩振动区。三键及累积双键伸缩振动区。三键及累积双键伸缩振动区。三键及累积双键伸缩振动区。4.C=O4.C=O伸缩振动区。伸缩振动区。伸缩振动区。伸缩振动区。5.C=C5.C=C伸缩振动区。伸缩振动区。伸缩振动区。伸缩振动区。6.C-H6.C-H面内弯曲振动、面内弯曲振动、面内弯曲振动、面内弯曲振动、C-OC-O及及及及C-NC-N伸缩振动区。伸缩振动区。伸缩振动区。伸缩振动区。7.C-H7.C-H面外弯曲振动区。面外弯曲振动区。面外弯曲振动区。面外弯曲振动区。1.O-H1.O-H、N-HN-H伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（370037003200cm3200cm1 1）（1 1）v v O-HO-H（醇、酚（醇、酚（醇、酚（醇、酚）游离游离游离游离 370037003500 cm3500 cm1 1 s s（尖）（尖）（尖）（尖）缔合缔合缔合缔合 345034503200 cm3200 cm1 1 vs vs（较宽）（较宽）（较宽）（较宽）（2 2）v v O-HO-H（羧酸）（羧酸）（羧酸）（羧酸）游离游离游离游离 3520 cm3520 cm1 1 vsvs（尖）（尖）（尖）（尖）缔合缔合缔合缔合 330033002500 cm2500 cm1 1 vsvs （宽）（宽）（宽）（宽）（3 3）v v N-HN-H（胺）（胺）（胺）（胺）游离游离游离游离 370037003500 cm3500 cm1 1 s s（尖）（尖）（尖）（尖）缔合缔合缔合缔合 345034503200 cm3200 cm1 1 vs vs（较宽）（较宽）（较宽）（较宽）伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。（4 4）v v N-HN-H（酰胺）（酰胺）（酰胺）（酰胺）伯酰胺伯酰胺伯酰胺伯酰胺 345034503225 cm3225 cm1 1 s s（略宽），双峰（略宽），双峰（略宽），双峰（略宽），双峰 仲酰胺仲酰胺仲酰胺仲酰胺 3330 cm3330 cm1 1 s s（略宽）单峰，（略宽）单峰，（略宽）单峰，（略宽）单峰，N NH H 倍频峰倍频峰倍频峰倍频峰 3070 cm3070 cm1 1（ww）伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰。伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰。伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰。伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰。OH基团特性基团特性 双分子缔合（二聚体）双分子缔合（二聚体）3550-3450 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1分子内氢键：分子内氢键：分子间氢键：分子间氢键：多元醇（如多元醇（如1，2-二醇二醇）3600-3500 cmcm-1-1螯合键（和螯合键（和C=O，NO2等）等）3200-3500 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1 分子间氢键随浓度而变，分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变。而分子内氢键不随浓度而变。水（溶液）水（溶液）3710 cmcm-1-1水（固体）水（固体）3300cm-13300cm-1结晶水结晶水 3600-3450 cm3600-3450 cm-1-1 2.Y-H伸缩振动区（伸缩振动区（33002400cm1）（Y C、S、B、P）C-H伸缩振动的特点：伸缩振动的特点：（1）不饱和）不饱和 C-H 伸缩振动频率通常伸缩振动频率通常 3000cm1：v=C-H 3300cm1，v=C-H 3100cm1,vAr-H 3050cm1。（2）饱和）饱和C-H伸缩振动频率通常在伸缩振动频率通常在3000cm1以下：以下：v CH3 2960、2870cm1，v CH2 2930、2850cm1 vCH 2890cm1。（3）醛氢的）醛氢的 vC-H 与与CH 的倍频产生费米共振，出现双峰：的倍频产生费米共振，出现双峰：2840 2840、2720cm2720cm1 1。（4 4）环丙烷的）环丙烷的 vC-H C-H 在在3060cm3060cm1 1附近，随着环的增大，频率下降附近，随着环的增大，频率下降至至3000cm3000cm1 1以下。以下。烃类化合物中，烃类化合物中，烃类化合物中，烃类化合物中，v v v vC-HC-HC-HC-H频率与频率与频率与频率与C C C C原子杂化状态有关，原子杂化状态有关，原子杂化状态有关，原子杂化状态有关，杂化杂化杂化杂化C C C C原子的原子的原子的原子的s s s s成分比例越高，其电负性越大，则相成分比例越高，其电负性越大，则相成分比例越高，其电负性越大，则相成分比例越高，其电负性越大，则相应应应应C-HC-HC-HC-H键长越短，力常数越大，键长越短，力常数越大，键长越短，力常数越大，键长越短，力常数越大，v v v vC-HC-HC-HC-H频率越高。频率越高。频率越高。频率越高。烷烃烷烃烷烃烷烃 烯烃烯烃烯烃烯烃 炔烃炔烃炔烃炔烃 C C C C 杂化态杂化态杂化态杂化态 spspspsp3 3 3 3 spspspsp2 2 2 2 sp sp sp sp C-H C-H C-H C-H 键长键长键长键长 0.1095nm 0.1071nm 0.1058nm 0.1095nm 0.1071nm 0.1058nm 0.1095nm 0.1071nm 0.1058nm 0.1095nm 0.1071nm 0.1058nm K/K/K/K/1 1 1 1 波数波数波数波数/cm/cm/cm/cm1 1 1 1 2960 2960 2960 29602850 31002850 31002850 31002850 31003000 3000 3000 3000 3300330033003300173027202840 3.三键及累积双键伸缩振动区三键及累积双键伸缩振动区 （24001950cm1）4.羰基伸缩振动区羰基伸缩振动区（19001500cm1）v C=O 19001500 cm1，吸收强烈且受其他吸，吸收强烈且受其他吸收带干扰的可能性较小。收带干扰的可能性较小。酮酮 17251705cm1,VS，特征。，特征。醛醛 17401720，s。不饱和醛，红移。不饱和醛，红移。酯酯 17501725，s。特征。当。特征。当C=O与不饱与不饱和键共轭时，红移。和键共轭时，红移。羧酸羧酸 17601700，s，（二聚体，（二聚体17251700，单体单体1760cm-1）酸酐酸酐1810，1760cm-1，双峰，系两个羰基偶合，双峰，系两个羰基偶合所致。所致。v C=O倍频倍频 35503200cm-1，w。1730272028401715 5.双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（16901500cm1）（1）C=C 双键伸缩振动：双键伸缩振动：16801620cm1，m，w 反式反式反式反式2 2壬烯的壬烯的壬烯的壬烯的IRIR谱图谱图谱图谱图 （2 2 2 2）芳环骨架振动：）芳环骨架振动：）芳环骨架振动：）芳环骨架振动：有四个吸收峰，约位于有四个吸收峰，约位于有四个吸收峰，约位于有四个吸收峰，约位于 1600、1580、1500、1450cm1。对甲基苯腈的对甲基苯腈的IR谱谱 （3）硝基（）硝基（NO2）的伸缩振动）的伸缩振动:v as 15801520cm1 ，v s 13801320cm1。都是很强的吸收带。都是很强的吸收带。6.C-H 6.C-H 面内弯曲振动及面内弯曲振动及面内弯曲振动及面内弯曲振动及 C-Y C-Y 伸缩振动区：伸缩振动区：伸缩振动区：伸缩振动区：150015001000cm1000cm1 1 （Y=CY=C、OO、N N、卤素）、卤素）、卤素）、卤素）（1 1）as,CHas,CHas,CHas,CH3 3 3 3 及及及及 剪式剪式剪式剪式,CH,CH,CH,CH2 2 2 2 ：约约约约 1460cm1460cm1460cm1460cm1 1 1 1，m m m m。s,CHs,CHs,CHs,CH3 3 3 3 ：约约约约 1380cm1380cm1380cm1380cm1 1 1 1，m m m m。异丙基异丙基异丙基异丙基 s s s s：约约约约 1385138513851385，1375cm1375cm1375cm1375cm1 1 1 1，m m m m，等强度双峰。，等强度双峰。，等强度双峰。，等强度双峰。叔丁基叔丁基叔丁基叔丁基 s s s s：约约约约 1395139513951395，1365cm1365cm1365cm1365cm1 1 1 1，m,m,m,m,双峰，前弱后强。双峰，前弱后强。双峰，前弱后强。双峰，前弱后强。（2）醇的）醇的 C-O 伸缩振动：约伸缩振动：约10001200cm1，vs，宽。，宽。（3）酚的）酚的C-O 伸缩振动：伸缩振动：约约11001300cm1，vs，宽，宽，有时裂分为双峰。有时裂分为双峰。（4）醚的）醚的C-O伸缩振动：伸缩振动：约约10501280cm1，vs，较宽。，较宽。（5）酯的）酯的C-O伸缩振动：伸缩振动：约约10001300cm1，vs，宽。，宽。（6）羧酸的）羧酸的C-O伸缩振动：伸缩振动：约约1250cm1，vs、v、m，宽。，宽。（7）酸酐的）酸酐的C-O伸缩振动：伸缩振动：约约10001250cm1，vs，宽。，宽。（8）酮的）酮的C-C-C伸缩振动：伸缩振动：约约11001300cm1，s，窄。，窄。（9）胺的）胺的C-N伸缩振动：伸缩振动：约约10201360cm1，s、m、w。17302720284017151170 7.低频弯曲振动区（低频弯曲振动区（1000600cm1）包括包括烯氢烯氢的面外弯曲振动、的面外弯曲振动、芳氢芳氢的面外弯曲振的面外弯曲振动、动、氨基氨基的面外弯曲振动、的面外弯曲振动、亚甲基亚甲基的面内摇摆振动、的面内摇摆振动、羧酸及醇羧酸及醇OH的面外弯曲振动、的面外弯曲振动、酰氯酰氯的的CCl伸缩伸缩振动、振动、炔氢炔氢的面外弯曲振动等。的面外弯曲振动等。（1）烯氢的面外弯曲振动（烯氢的面外弯曲振动（1000670cm1）1820cm1附近的弱峰为附近的弱峰为CH2（面外）（面外）的倍的倍频峰，峰，可帮助可帮助鉴定定 CCH2结构。构。1820 70097091099018209651650 （2）芳氢的弯曲振动吸收峰）芳氢的弯曲振动吸收峰 芳氢的芳氢的芳氢的芳氢的面内面内面内面内吸收峰位于吸收峰位于吸收峰位于吸收峰位于1250125012501250950cm950cm950cm950cm1 1 1 1，有，有，有，有5 5 5 56 6 6 6个中、弱吸收带，应用较少。个中、弱吸收带，应用较少。个中、弱吸收带，应用较少。个中、弱吸收带，应用较少。芳氢的芳氢的芳氢的芳氢的面外面外面外面外吸收峰吸收峰吸收峰吸收峰 位于位于位于位于900900900900650cm650cm650cm650cm1 1 1 1，可出，可出，可出，可出现现现现1 1 1 13 3 3 3个强吸收峰个强吸收峰个强吸收峰个强吸收峰，这些峰的位置、数目要随芳环，这些峰的位置、数目要随芳环，这些峰的位置、数目要随芳环，这些峰的位置、数目要随芳环上的取代基的位置和数目而变化，由此可以上的取代基的位置和数目而变化，由此可以上的取代基的位置和数目而变化，由此可以上的取代基的位置和数目而变化，由此可以判断芳判断芳判断芳判断芳环的取代状况。环的取代状况。环的取代状况。环的取代状况。65.65.65.65.例如，例如，例如，例如，苯：苯：苯：苯：670cm670cm670cm670cm1 1 1 1。一取代苯：一取代苯：一取代苯：一取代苯：750750750750，700cm700cm700cm700cm1 1 1 1。邻二取代苯：邻二取代苯：邻二取代苯：邻二取代苯：750cm750cm750cm750cm1 1 1 1。对二取代苯：对二取代苯：对二取代苯：对二取代苯：830cm830cm830cm830cm1 1 1 1。间二取代苯：间二取代苯：间二取代苯：间二取代苯：790790790790，700700700700，880cm880cm880cm880cm1 1 1 1。1 1 1 1，2 2 2 2，3 3 3 3三取代苯：三取代苯：三取代苯：三取代苯：770770770770，725cm725cm725cm725cm1 1 1 1 .等等。等等。等等。等等。芳氢芳氢芳氢芳氢面外面外面外面外的的的的倍倍倍倍频与合频吸收带频与合频吸收带频与合频吸收带频与合频吸收带位于位于位于位于20002000200020001650cm1650cm1650cm1650cm1 1 1 1，很，很，很，很弱，弱，弱，弱，但其形状与苯环但其形状与苯环但其形状与苯环但其形状与苯环的取代状况有关，可的取代状况有关，可的取代状况有关，可的取代状况有关，可作为确定取代苯的辅作为确定取代苯的辅作为确定取代苯的辅作为确定取代苯的辅助手段。助手段。助手段。助手段。7008008803080 （3 3）在）在）在）在10001000600cm600cm1 1区间的其他振动基团区间的其他振动基团区间的其他振动基团区间的其他振动基团 亚甲基（亚甲基（CH2）n 的面内摇摆振动的面内摇摆振动 n 3，720cm1。胺及酰胺的氨基面外弯曲振动。胺及酰胺的氨基面外弯曲振动。羧酸羟基的面外弯曲振动：羧酸羟基的面外弯曲振动：780600cm1，s。炔烃炔烃C-HC-H（面外）（面外）：670670620cm620cm1 1，s s。脂肪酰氯的脂肪酰氯的v v C-ClC-Cl800800650cm650cm1 1，m m，s s，等。，等。3.3.2 常见有机化合物的红外光谱举例常见有机化合物的红外光谱举例 791 1烷烃烷烃（CH3，CH2，CH）(CC,CH)-（CH2）n-n-n nasas14601460 cm-1 s s13801380 cm-1CH3 CH2 s s14651465 cm-1CH2 r r 720 cm720 cm-1-1（水平摇摆）（水平摇摆）重重叠叠CH2 对称伸缩对称伸缩 2850cmcm-1-1CH3 对称伸缩对称伸缩 2870 cm cm-1-1 CH2不对称伸缩不对称伸缩 2930cmcm-1-1 CH3不对称伸缩不对称伸缩 2960 cm cm-1-1 3000cmcm-1 1 HC1385-1380cm-11372-1368cm-1CH3CH3CH3 s s CCCC骨架振动骨架振动 1:11:11155cm1155cm-1-11170cm1170cm-1-1CCH3CH31391-1381cm-11368-1366cm-14:5 4:5 1195 cm1195 cm-1-1 CCH3CH3CH31405-1385cm-11372-1365cm-11:21:21250 cm1250 cm-1-1a)由于支链的引入，使由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。的对称变形振动发生变化。b)b)CCCC骨架振动骨架振动明显明显c)CH2面外变形振动面外变形振动(CH2)n n，证明长碳链的存在。证明长碳链的存在。n=1 770785 cmcm-1-1 （中（中）n=2 740 750 cmcm-1-1 （中（中）n=3 730 740 cmcm-1-1（中（中）n n 722 cmcm-1-1 （中强（中强）d)CH2和和CH3的相对含量也可以由的相对含量也可以由1460 cmcm-1-1和和1380 cm1380 cm-1-1的峰的峰 强度估算强度估算强度强度cmcm-1-115001400 1300正二十八正二十八烷烷cmcm-1-1150014001300正十二正十二烷烷cmcm-1-11500 1400 1300正庚烷正庚烷2.2.烯烃，炔烃烯烃，炔烃伸缩伸缩振动振动变形变形振动振动a)C-H 伸缩振动伸缩振动 (3000 cmcm-1-1)3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3300 cmcm-1-1 （C-HC-H）3080-3030 cmcm-1-1 2900-2800 cmcm-1-1 3000 cmcm-1-1 3030 cm-13080 cm-1b)C=C 伸缩振动伸缩振动(1680-1630 cmcm-1-1 )1660cmcm-1-1 分界线分界线（C=CC=C）反式烯反式烯三取代烯三取代烯四取代烯四取代烯1680-1665 cmcm-1-1 弱，尖弱，尖顺式烯顺式烯乙烯基烯乙烯基烯亚乙烯基烯亚乙烯基烯1660-1630cmcm-1-1 中强，尖中强，尖 分界线分界线1660cmcm-1-1 顺强，反弱顺强，反弱 四取代（不与四取代（不与O，N等相连）无等相连）无v v（C=CC=C）峰峰 端烯的强度强端烯的强度强 共轭使共轭使v v（C=CC=C）下降下降20-30 cmcm-1-1 2140-2100cmcm-1-1 （弱）（弱）2260-2190 cmcm-1-1 （弱）（弱）总结总结c)C-H 变形振动(1000-700 cmcm-1-1 )面内变形面内变形（=C-H）1400-1420 cmcm-1-1 （弱）（弱）面外变形面外变形（=C-H）1000-700 cmcm-1-1 （有价值）（有价值）（=CH）970 cmcm-1-1（强）（强）790-840 cmcm-1-1 （820 cmcm-1-1）610-700 cmcm-1-1（强）（强）2：1375-1225 cmcm-1-1（弱）（弱）（=CH）800-650 cmcm-1-1（690 cm-690 cm-1 1）990 cmcm-1-1910910 cmcm-1-1 （强）（强）2：1850-1780 cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（强）（强）2：1800-1780 cmcm-1-1 谱图谱图 烯烃顺反异构体的谱图对比烯烃顺反异构体的谱图对比3.醇（醇（OH）OH，COa)-OH 伸缩振动伸缩振动(3600 cmcm-1-1)b)碳氧伸缩振动碳氧伸缩振动(1100 cmcm-1-1)游离醇，酚伯伯-OH 3640cmcm-1 1仲仲-OH 3630cmcm-1 1叔叔-OH 3620cmcm-1-1酚酚-OH 3610cmcm-1-1（OH）（C-OC-O）1050 cmcm-1-11100 cmcm-1-11150 cmcm-1-11200 cmcm-1-1支化支化：-15 cm-15 cm-1-1不饱和不饱和：-30 cm-30 cm-1-1脂族和环的脂族和环的C-O-C asas 1150-1070cmcm-1-1 芳族和乙烯基的芳族和乙烯基的=C-O-Casas 1275-1200cmcm-1-1（1250cmcm-1-1）s s 1075-1020cmcm-1-14.醚（醚（COC）脂族脂族 R-OCH3 s s(CH3)2830-2815cmcm-1-1 芳族芳族 Ar-OCH3 s s(CH3)2850cmcm-1-1 5醛、酮醛、酮6 6羧酸及其衍羧酸及其衍生物生物羧酸的红外光谱图羧酸的红外光谱图酰胺的红外光谱图酰胺的红外光谱图不同酰胺吸收峰数据不同酰胺吸收峰数据酸酐和酸酐和酰氯的酰氯的红外光红外光谱图谱图氰基化合物氰基化合物的红外光谱的红外光谱图图CNCN=2275-2220cm=2275-2220cm-1-1硝基化合物的硝基化合物的红外光谱图红外光谱图AS AS（N=ON=O）=1565-1545cm=1565-1545cm-1-1S S（N=ON=O）=1385-1350cm=1385-1350cm-1-1脂肪族脂肪族芳香族芳香族S S（N=ON=O）=1365-1290cm=1365-1290cm-1-1AS AS（N=ON=O）=1550-1500cm=1550-1500cm-1-1