06-红外分光光度法解析优秀PPT.ppt

一、概述二、红外光谱与有机化合物结构三、分子中基团的基本振动形式四、影响峰位变更的因素 第六章第六章 红外分光光度法红外分光光度法 第一节第一节 红外光谱分析基本原理红外光谱分析基本原理分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振振-转光谱转光谱一、概述一、概述 分子的振动能量比转动能量大，分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不行避开当发生振动能级跃迁时，不行避开地伴随有转动能级的跃迁，所以无地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得法测量纯粹的振动光谱，而只能得到到 分子的振动分子的振动-转动光谱，这种光转动光谱，这种光谱称为红外吸取光谱。谱称为红外吸取光谱。红外吸取光谱是一种分子吸取红外吸取光谱是一种分子吸取光谱。光谱。一、红外光区的划分一、红外光区的划分 红外光谱在可见光区和微波光区之间，波红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为长范围约为 0.75-1000 0.75-1000m m，依据仪器技术和，依据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区（近红外光区（0.75-2.50.75-2.5m m）中红外光区（中红外光区（2.5-252.5-25m m）远红外光区（远红外光区（25-100025-1000m m）。）。近红外光区的吸取带近红外光区的吸取带 （0.75-2.50.75-2.5m m）主要是由低能电子跃迁、含氢主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如原子团（如O-HO-H、N-HN-H、C-HC-H）伸缩振）伸缩振动的倍频吸取产生。该区的光谱可用动的倍频吸取产生。该区的光谱可用来探讨稀土和其它过渡金属离子的化来探讨稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。分析。中红外光区吸取带（中红外光区吸取带（2.5-252.5-25m m）是绝大）是绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸取带多数有机化合物和无机离子的基频吸取带（由基态振动能级（由基态振动能级（=0=0）跃迁至第一振）跃迁至第一振动激发态（动激发态（=1=1）时，所产生的吸取峰称）时，所产生的吸取峰称为基频峰）。由于基频振动是红外光谱中为基频峰）。由于基频振动是红外光谱中吸取最强的振动，所以该区最适于进行红吸取最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简洁，而且目前已积累了该成熟、简洁，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。光谱法又简称为红外光谱法。远红外光区吸取带远红外光区吸取带 （25-25-10001000m m）是由气体分子中的纯转动）是由气体分子中的纯转动跃迁、振动跃迁、振动-转动跃迁、液体和固体转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。起的。由于低频骨架振动能灵敏地反映出由于低频骨架振动能灵敏地反映出结构变更，所以对异构体的探讨特殊便结构变更，所以对异构体的探讨特殊便利。此外，还能用于金属有机化合物利。此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的探（包括络合物）、氢键、吸附现象的探讨。但由于该光区能量弱，除非其它波讨。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，一般不长区间内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。在此范围内进行分析。红外吸取光谱一般用红外吸取光谱一般用T-T-曲线曲线或或T-T-（波数）曲线表示。纵坐标（波数）曲线表示。纵坐标为百分透射比为百分透射比T%T%，因而吸取峰向，因而吸取峰向下，向上则为谷；横坐标是波长下，向上则为谷；横坐标是波长（单位为（单位为m m），或（波数），或（波数）（单位为（单位为cm-1cm-1）。）。波长波长 与与 波数之间的关系为：波数之间的关系为：（波数）（波数）/cmcm-1-1=10104 4/（/m m）中红外区的中红外区的 波数范围是波数范围是4000 4000-400-400 cmcm-1-1 。二、红外光谱法的特点二、红外光谱法的特点 紫外、可见吸取光谱常用于探紫外、可见吸取光谱常用于探讨不饱和有机物，特殊是具有共轭讨不饱和有机物，特殊是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法体系的有机化合物，而红外光谱法主要探讨在振动中伴随有偶极矩变主要探讨在振动中伴随有偶极矩变更的化合物（没有偶极矩变更的振更的化合物（没有偶极矩变更的振动在拉曼光谱中出现）。动在拉曼光谱中出现）。因此，除了单原子和同核分子如因此，除了单原子和同核分子如NeNe、HeHe、O2O2、H2H2等之外，几乎全部的等之外，几乎全部的有机化合物在红外光谱区均有吸取。有机化合物在红外光谱区均有吸取。除光学异构体，某些高分子量的高聚除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物，确定不会有相同的红外光谱。合物，确定不会有相同的红外光谱。红外吸取带的波数位置、波峰红外吸取带的波数位置、波峰的数目以及吸取谱带的强度反映了的数目以及吸取谱带的强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基未知物的结构组成或确定其化学基团；团；而吸取谱带的吸取强度与分子而吸取谱带的吸取强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和纯度鉴定。以进行定量分析和纯度鉴定。由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不快，不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不仅与其它很多分析方法一样，能进行定性和定仅与其它很多分析方法一样，能进行定性和定量分析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的量分析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的用效方法之一。用效方法之一。红外光谱图：红外光谱图：纵坐标为吸取强度，纵坐标为吸取强度，横坐标为波长横坐标为波长 （m m）和波数和波数1/1/单位：单位：cm-1cm-1可以用峰数，峰位，可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。峰形，峰强来描述。应用：有机化合物的结构解析。应用：有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸取频率；定性：基团的特征吸取频率；定量：特征峰的强度；定量：特征峰的强度；二、二、红外光谱与有机化合物结构红外光谱与有机化合物结构满足两个条件：满足两个条件：1 1辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；2 2辐射与物质间有相互偶合作用。辐射与物质间有相互偶合作用。对称分子对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。非非对对称称分分子子：有偶极矩，红外活性。偶极子在交变电场中的作用示意图（一）红外光谱产生的条件（一）红外光谱产生的条件一分子的振动能级（量子化）：分子的振动能级（量子化）：E振振=（V+1/2）h V：化学键的化学键的 振动频率；振动频率；：振动量子数。振动量子数。1双原子分子的简谐振动及其频率双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧（二）分子振动方程式（二）分子振动方程式随意两个相邻的能级间的能量差为：K化学键的力常数，与键能和键长有关，为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）发生振动能级跃迁须要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。分子振动方程式分子振动方程式表表 某些键的伸缩力常数（毫达因某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）埃）键类型键类型 C C C=C C C 力常数力常数 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位峰位 4.5 m 6.0 m 7.0 m 化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸取峰将出现在高波数区。越小，化学键的振动频率越大，吸取峰将出现在高波数区。例题例题:由表中查知由表中查知C=C键的键的K=9.5 9.9,令其为令其为9.6,计算波数值计算波数值正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1一、产生红外吸取的条件一、产生红外吸取的条件 1.辐射光子具有的能量与发生振动跃辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等迁所需的跃迁能量相等 红外吸取光谱是分子振动能级跃迁红外吸取光谱是分子振动能级跃迁产生的。因为分子振动能级差为产生的。因为分子振动能级差为0.05 1.0eV，比转动能级差（，比转动能级差（0.0001 0.05eV）大，因此分子发生振动能级跃）大，因此分子发生振动能级跃迁时，不行避开地伴随转动能级的跃迁，迁时，不行避开地伴随转动能级的跃迁，因而无法测得纯振动光谱，但为探讨便因而无法测得纯振动光谱，但为探讨便利，以双原子分子振动光谱为例，说明利，以双原子分子振动光谱为例，说明红外光谱产生的条件。红外光谱产生的条件。其次节其次节 基本原理基本原理 若把双原子分子（若把双原子分子（A-BA-B）的两个原子）的两个原子看作两个小球，把连结它们的化学键看作两个小球，把连结它们的化学键看成质量可以忽视不计的弹簧，则两看成质量可以忽视不计的弹簧，则两个原子间的伸缩振动，可近似地看成个原子间的伸缩振动，可近似地看成沿键轴方向的间谐振动。沿键轴方向的间谐振动。由量子力学可以证明，该由量子力学可以证明，该分子的振动总分子的振动总能量能量(E E)为：为：E E =（+1/2 +1/2）h h （=0=0，1 1，2 2，）式中式中 为振动量子数（为振动量子数（=0=0，1 1，2 2，）；）；E E 是与振动量子数是与振动量子数 相应的体系能相应的体系能量；量；为分子振动的频率。为分子振动的频率。在室温时，分子处于基态（在室温时，分子处于基态（=0 0），），E E=1/2=1/2h h ，此时，伸缩，此时，伸缩振动的频率很小。当有红外辐射照射振动的频率很小。当有红外辐射照射到分子时，若红外辐射的光子到分子时，若红外辐射的光子（L L）所具有的能量（）所具有的能量（ELEL）恰好等）恰好等于分子振动能级的能量差（于分子振动能级的能量差（EvEv）时，）时，则分子将吸取红外辐射而跃迁至激发则分子将吸取红外辐射而跃迁至激发态，导致振幅增大。态，导致振幅增大。分子振动能级的能量差为分子振动能级的能量差为 Ev=Ev=h h 又光子能量为又光子能量为 EL=h EL=h L L 于是可得产生红外吸取光谱的第一于是可得产生红外吸取光谱的第一条件为：条件为：EL=Ev EL=Ev 即即 L=L=因此，只有当红外辐射频率等于振动量子数的差值与分子振动频率的乘积时，分子才能吸取红外辐射，产生红外吸取光谱。分子吸取红外辐射后，由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸取峰称为基频峰。因为=1时，L=，所以 基频峰的位置（L）等于分子的振动频率。在在红红外外吸吸取取光光谱谱上上除除基基频频峰峰外外，还还有有振振动动能能级级由由基基态态（=0=0）跃跃迁迁至至其其次次激激发发态态（=2=2）、第第三三激激发发态态（=3=3），所产生的吸取峰称为倍频峰。，所产生的吸取峰称为倍频峰。=0 0跃跃迁迁至至 =2 2时时，（振振动动量量子子数数的的差差值值）=2 2，则则 L L=2 2，即即吸吸取取的的红红外外线线谱谱线线（L L）是是分分子子振振动动频频率率的的二二倍倍，产产生生的的吸吸取取峰峰称称为为二二倍倍频峰。频峰。由=0跃迁至=3时，（振动量子数的差值）=3，则L=3，即吸取的红外线 谱线（L）是分子振动频率的三倍，产生的吸取峰称为三倍频峰。其它类推。在倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。基频峰（基频峰（01）2885.9 cm-1 最强最强二倍频峰（二倍频峰（022）5668.0 cm-1 较弱较弱三倍频峰（三倍频峰（033）8346.9 cm-1 很弱很弱四倍频峰（四倍频峰（044）10923.1 cm-1 极弱极弱五倍频峰（五倍频峰（055）13396.5 cm-1 极弱极弱 由于分子非谐振性质，各倍频峰并由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。以些。以HCl为例：为例：除此之外，还有合频峰除此之外，还有合频峰（1+1+2 2，2 2 1+1+2 2，），），差频峰（差频峰（1-1-2 2，2 2 1-1-2 2，）等，这些峰多数很弱，）等，这些峰多数很弱，一般不简洁辨别。倍频峰、合一般不简洁辨别。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。频峰和差频峰统称为泛频峰。2 2 2 2 辐射与物质之间有耦合作用辐射与物质之间有耦合作用辐射与物质之间有耦合作用辐射与物质之间有耦合作用 为满足这个条件，分子振动必需伴随偶极矩为满足这个条件，分子振动必需伴随偶极矩为满足这个条件，分子振动必需伴随偶极矩为满足这个条件，分子振动必需伴随偶极矩的变更。红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的变更。红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的变更。红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的变更。红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变更和的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变更和的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变更和的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变更和交变的电磁场（红外线）相互作用发生的。交变的电磁场（红外线）相互作用发生的。交变的电磁场（红外线）相互作用发生的。交变的电磁场（红外线）相互作用发生的。分子由于构成它的各原子的电负性的不同，分子由于构成它的各原子的电负性的不同，分子由于构成它的各原子的电负性的不同，分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也显示不同的极性，称为偶极子。通常用分子的也显示不同的极性，称为偶极子。通常用分子的也显示不同的极性，称为偶极子。通常用分子的也显示不同的极性，称为偶极子。通常用分子的偶极矩（偶极矩（偶极矩（偶极矩（）来描述分子极性的大小。）来描述分子极性的大小。）来描述分子极性的大小。）来描述分子极性的大小。当偶极子处在电磁辐射电场时，该当偶极子处在电磁辐射电场时，该电场作周期性反转，偶极子将经受交电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极矩增加或削减。替的作用力而使偶极矩增加或削减。由于偶极子具有确定的原有振动频率，由于偶极子具有确定的原有振动频率，明显，只有当辐射频率与偶极子频率明显，只有当辐射频率与偶极子频率相匹时，分子才与辐射相互作用（振相匹时，分子才与辐射相互作用（振动耦合）而增加它的振动能，使振幅动耦合）而增加它的振动能，使振幅增大，即分子由原来的基态振动跃迁增大，即分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。到较高振动能级。因此，并非全部的振动都会产生红因此，并非全部的振动都会产生红外吸取，只有发生偶极矩变更外吸取，只有发生偶极矩变更（00）的振动才能引起可观测的红）的振动才能引起可观测的红外吸取光谱，该分子称之为红外活性的；外吸取光谱，该分子称之为红外活性的；=0=0的分子振动不能产生红外振动吸取的分子振动不能产生红外振动吸取，称为非红外活性的。，称为非红外活性的。当确定频率的红外光照射分子当确定频率的红外光照射分子时，假如分子中某个基团的振动时，假如分子中某个基团的振动频率和它一样，二者就会产生共频率和它一样，二者就会产生共振，此时间的能量通过分子偶极振，此时间的能量通过分子偶极矩的变更而传递给分子，这个基矩的变更而传递给分子，这个基团就吸取确定频率的红外光，产团就吸取确定频率的红外光，产生振动跃迁。生振动跃迁。假如用连续变更频率的红外光照射某假如用连续变更频率的红外光照射某样品，由于试样对不同频率的红外光吸取样品，由于试样对不同频率的红外光吸取程度不同，使通过试样后的红外光在一些程度不同，使通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在另一些波数范围内照旧波数范围减弱，在另一些波数范围内照旧较强，用仪器记录该试样的红外吸取光谱，较强，用仪器记录该试样的红外吸取光谱，进行样品的定性和定量分析。进行样品的定性和定量分析。二、双原子分子的振动二、双原子分子的振动 分子中的原子以平衡点为中心，以分子中的原子以平衡点为中心，以特殊小的振幅（与原子核之间的距离相特殊小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，可近似的看作简比）作周期性的振动，可近似的看作简谐振动。这种分子振动的模型，以经典谐振动。这种分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个质量为力学的方法可把两个质量为m1和和m2的的原子看成钢体小球，连接两原子的化学原子看成钢体小球，连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度。就是分子化学键的长度。由经典力学可导出该体系的由经典力学可导出该体系的基本振动频率计算公式基本振动频率计算公式 式中式中k为化学键的力常数，为化学键的力常数，定义为将两原子由平衡位置定义为将两原子由平衡位置伸长单位长度时的复原力伸长单位长度时的复原力（单位为（单位为Ncm-1）。）。单键、双键和三键的力常数分别近似为单键、双键和三键的力常数分别近似为5、10和和15 Ncm-1；c为光速（为光速（2.998 1010cm s-1），），为折合质量，单位为为折合质量，单位为g，且，且 依据小球的质量和相对原子质量之间的关依据小球的质量和相对原子质量之间的关系，上式可写成：系，上式可写成：Ar 为折合相对原子质量。为折合相对原子质量。影响基本振动频率的干脆缘由是相对原子质量和化学键的力常数。化学键的力常数k越大，折合相对原子质量Ar越小，则化学键的振动频率越高，吸取峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区。例如例如 CCCC、C CC C、C C C C三种碳碳键的质量相同，三种碳碳键的质量相同，键力常数的依次是三键键力常数的依次是三键 双键双键 单键。因此在红外光谱中，单键。因此在红外光谱中，C C C C的吸取峰出现在的吸取峰出现在2222 2222 cm-1cm-1，而，而C CC C约在约在1667 cm-1 1667 cm-1，C-CC-C 在在1429 cm-11429 cm-1。对于相同化学键的基团，波数与相对原子质量平方根成反比。例如C-C、C-O、C-N键的力常数相近，但相对折合质量不同，其大小依次为C-C C-N 100 100 特殊强峰特殊强峰（vsvs）20 20 100 100 强峰（强峰（s s）10 10 20 20 中强峰（中强峰（m m）1 1 10 10 弱峰（弱峰（w w）1两类基本振动形式两类基本振动形式伸缩振动伸缩振动 亚甲基：亚甲基：三、分子中基团的基本振动形式三、分子中基团的基本振动形式变形振动变形振动 亚甲基亚甲基例水分子例水分子峰位、峰数与峰强峰位、峰数与峰强（1 1）峰位）峰位 化学键的力常数化学键的力常数K K越大，原子折合质量越小，越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸取峰将出现在高波数区（短波长区）；键的振动频率越大，吸取峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。反之，出现在低波数区（高波长区）。（）峰数（）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变更时，无红外吸取。基距变更时，无红外吸取。峰位、峰数与峰强峰位、峰数与峰强例例CO2分子分子（）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸取峰，（）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸取峰，基频峰；基频峰；（）由基态干脆跃迁到其次激发态，产生一个弱的吸取（）由基态干脆跃迁到其次激发态，产生一个弱的吸取峰，倍频峰；峰，倍频峰；（）瞬间偶基距变更大，吸取峰强；键两端原子电负性相（）瞬间偶基距变更大，吸取峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸取峰越强；差越大（极性越大），吸取峰越强；1内部因素内部因素（1）电子效应）电子效应 a诱导效应：吸电子基团使吸取峰向高频方向诱导效应：吸电子基团使吸取峰向高频方向移动（兰移）移动（兰移）化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。相同基团的特征吸取并不总在一个固定频率上。四、影响峰位变更的因素四、影响峰位变更的因素cm-1cm-1cm-1cm-1b.b.共轭效应：共轭效应：R-COR C=0 1715cm-1 ;R-COH C=0 1730cm-1；R-COCl C=0 1800cm-1 ;R-COF C=0 1920cm-1 ;F-COF C=0 1928cm-1 ;R-CONH2 C=0 1920cm-1 ;C HC HC HC H1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222C H3060-3030 cm-12900-2800 cm-1（2）空间效应）空间效应（）空间效应：场效应；空间位阻；环张力（）空间效应：场效应；空间位阻；环张力（）氢键效应（）氢键效应 (分子内氢键；分子间氢键分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产生：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。极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动。影响峰位变更的因素影响峰位变更的因素一、红外光谱的特征性一、红外光谱的特征性二、有机化合物分子中常二、有机化合物分子中常见基团吸取峰见基团吸取峰三、基团吸取带数据三、基团吸取带数据四、分子的不饱和度四、分子的不饱和度第三节第三节 红外光谱与分子结构红外光谱与分子结构 与确定结构单元相联系的、在确定范围内出现的化学键与确定结构单元相联系的、在确定范围内出现的化学键振动频率振动频率基团特征频率（特征峰）；基团特征频率（特征峰）；例：例：2800 3000 cm-1 CH3 特征峰；特征峰；1600 1850 cm-1 C=O 特征峰；特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变更：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变更：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺一、红外光谱的特征性一、红外光谱的特征性常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：依据基团的振动形式，分为四个区：14000 2500 cm-1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）22500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区31900 1200 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区41200 670 cm-1 XY伸缩，伸缩，XH变形振动区变形振动区红外光谱与分子结构红外光谱与分子结构二、有机化合物分子中常见基团吸取峰二、有机化合物分子中常见基团吸取峰1 XH伸缩振动区（4000 2500 cm-1）（1）OH 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，强吸取；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。（3）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的=CH（CH）苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1（2）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的CH3000 cm-1 以上 CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸取3000 cm-1 以下2 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（1200 1900 cm-1）苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出出现现 C-H和和C=C键键的面内变形振动的面内变形振动的泛频吸取（强的泛频吸取（强度弱），可用来度弱），可用来推断取代基位置。推断取代基位置。（1）RC=CR 1620 1680 cm-1 强度弱，强度弱，R=R（对称对称）时，时，无红外活性。无红外活性。（2）单核芳烃）单核芳烃 的的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1626 1650 cm-1）（3）C=O（1850 1600 cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。醛，酮的区分？醛，酮的区分？3 叁键（叁键（C C）伸缩振动区（伸缩振动区（2500 1900 cm-1）4.XY，XH 变形振动区变形振动区 1650 cm-1 指纹区指纹区(1350 650 cm-1),较困难。较困难。C-H，N-H的变形振动；的变形振动；C-O，C-X的伸缩振动；的伸缩振动；C-C骨架振动等。精细结构的区分。骨架振动等。精细结构的区分。（1）RC CH （2100 2140 cm-1）RC CR （2190 2260 cm-1）R=R 时，无红外活性时，无红外活性（2）RC N （2100 2140 cm-1）非共轭非共轭 2240 2260 cm-1 共轭共轭 2220 2230 cm-1 三、基团吸取三、基团吸取带数据带数据常见基团的红外吸取带常见基团的红外吸取带特征区特征区指纹区指纹区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-H P-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H（氢键）氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C四、分子的不饱和度四、分子的不饱和度定义：定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对对”数。如：乙烯变成饱和烷烃须要两个氢原子，不饱和度数。如：乙烯变成饱和烷烃须要两个氢原子，不饱和度为为1。计算：计算：若分子中仅含一，二，三，四价元素（若分子中仅含一，二，三，四价元素（H，O，N，C），则可按下式进行不饱和度的计算：），则可按下式进行不饱和度的计算：=（2+2n4+n3 n1）/2 n4，n3 ，n1 分别为分子中四价，三价，一价元素数目。分别为分子中四价，三价，一价元素数目。作用：作用：由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。例：例：C9H8O2 =（2+2 9 8）/2=6一一、仪器类型与结构、仪器类型与结构二、制样方法二、制样方法三、联用技术三、联用技术第四节第四节 红外分光光度计红外分光光度计一、仪器类型与结构一、仪器类型与结构两种类型：色散型 干涉型（付立叶变换红外光谱仪）内部结构内部结构Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR傅里叶变换红外光谱仪结构框图傅里叶变换红外光谱仪结构框图干涉仪干涉仪光源光源样品室样品室检测器检测器显示器显示器绘图仪绘图仪计算机计算机干涉图干涉图光谱图光谱图FTS傅里叶变换红外光谱仪工作原理图傅里叶变换红外光谱仪工作原理图 迈克尔干涉仪工作原理图迈克尔干涉仪工作原理图 二、制样方法二、制样方法1）气体）气体气体池气体池2）液体：）液体：液膜法液膜法难挥发液体难挥发液体（BP80 C）溶液法溶液法液体池液体池溶剂：溶剂：CCl4，CS2常用。常用。3)固体固体:研糊法（液体石腊法）研糊法（液体石腊法）KBR压片法压片法薄膜法薄膜法三、联用技术三、联用技术GC/FTIR（气相色谱红外光谱联用）气相色谱红外光谱联用）LC/FTIR（液相色谱红外光谱联用）液相色谱红外光谱联用）PAS/FTIR（光声红外光谱）光声红外光谱）MIC/FTIR（显微红外光谱）显微红外光谱）微量及微区分析微量及微区分析一、红外谱图解析示例一、红外谱图解析示例二、未知物结构确定二、未知物结构确定第五节第五节 红外谱图解析示例红外谱图解析示例 一一、红外谱图解析示例、红外谱图解析示例1.烷烃烷烃2.烯烃烯烃对比对比烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体3.醇醇 氢键缔合氢键缔合4.醛、酮醛、酮5羧酸及羧酸及其衍生物其衍生物二、未知物结构确定二、未知物结构确定未知物未知物1红外光谱法应用红外光谱法应用1 1有机化合物结构分析有机化合物结构分析 1 1目标化合物验证目标化合物验证 样品制备样品制备 做红外光谱图做红外光谱图 查红外标准谱图查红外标准谱图萨特勒红外标准谱萨特勒红外标准谱the Sadteler standard spectrathe Sadteler standard spectra，IR IR索引：分子组成式索引：分子组成式C C，H H，O O，N N 化合物名称化合物名称2.2.未知物定性分析未知物定性分析谱图解析方法谱图解析方法 依据分子式（假如有）计算不饱和度依据分子式（假如有）计算不饱和度 依据吸取峰确定官能团依据吸取峰确定官能团 依据官能团和分子式，给出可能的结构依据官能团和分子式，给出可能的结构 依据其他信息给出最终结构式依据其他信息给出最终结构式谱图解析例谱图解析例1 1某化合物分子式为某化合物分子式为C C4 4H H8 8O O2 2谱图如下谱图如下求结构求结构3 0 0 0c m-1 C H2,C H3 1 7 4 0 c m-1 C=0 1 4 7 0 C H2 1 3 7 5 C H3 1 2 3 9 C-O-C说明说明可能的结构可能的结构C C2 2H H5 5 CHCH3 3 C C O O O O HCHC O O O O C C3 3H H7 7 C C2 2H H5 5 C C CHCH3 3 O O O O 最终推断：最终推断：查标准谱图查标准谱图sadtlersadtler标准谱图标准谱图用标准样品用标准样品进一步分析谱图或借助其他信息进一步分析谱图或借助其他信息谱图解析例谱图解析例2 2某化合物分子式为某化合物分子式为C C8 8H H1010谱图如下谱图如下求结构求结构