第三章 红外光谱PPT讲稿.ppt

第三章 红外光谱第1页，共97页，编辑于2022年，星期二红外光谱的发展历史红外光谱的发展历史在十九世纪初就发现了红外线在十九世纪初就发现了红外线,到到18921892年有人利用岩年有人利用岩盐棱镜和测热幅射计盐棱镜和测热幅射计(电阻温度计电阻温度计)测定了测定了2020多种有机化多种有机化合物的红外光谱合物的红外光谱19051905年科伯伦茨发表了年科伯伦茨发表了128128种有机和无机化合物的红外光种有机和无机化合物的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。到到19301930年前后，随着量子理论的提出和发展，红外年前后，随着量子理论的提出和发展，红外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量物质光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量物质的红外光谱。的红外光谱。19471947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光度计。光度计。第2页，共97页，编辑于2022年，星期二到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二的第二代红外光谱代红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的第二代红外分仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的第二代红外分光光度计仍在应用。光光度计仍在应用。七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)投入投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。了使用，这就是第三代红外分光光度计。近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。第3页，共97页，编辑于2022年，星期二红外光谱的特点红外光谱的特点（1）红外光谱是依据样品）红外光谱是依据样品吸收谱带的吸收谱带的位置、强度、形状、个数位置、强度、形状、个数，推，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，确定化合物结构。确定化合物结构。（2）红外光谱）红外光谱不破坏不破坏样品，并且对任何样品的存在状态都适用，样品，并且对任何样品的存在状态都适用，如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。测定方便，制样简单。测定方便，制样简单。（3）红外光谱）红外光谱特征性高特征性高。由于红外光谱信息多，可以对不同结。由于红外光谱信息多，可以对不同结构的化合物给出特征性的谱图，从构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区指纹区”就可以确定化就可以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫“分子指纹光谱分子指纹光谱”。第4页，共97页，编辑于2022年，星期二 (4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在1030分钟内完成。分钟内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟一秒钟以内就可完成扫描。以内就可完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的工具。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的工具。（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量约）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量约15mg，有时甚至可以只用几十微克。，有时甚至可以只用几十微克。第5页，共97页，编辑于2022年，星期二红外光谱基本原理红外光谱基本原理化学键的振动与频率：化学键的振动与频率：双原子分子双原子分子中化学键的振动可按中化学键的振动可按谐振子谐振子处理。处理。用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：若用波数取代振动频率若用波数取代振动频率,则有下式则有下式:第6页，共97页，编辑于2022年，星期二=K为为键力常数键力常数，其含义是两个原子由平衡位置伸长，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.1nm(l)后的回复力，单位是后的回复力，单位是dyn/cm。为为折合质量折合质量。=m1m2/（m1+m2）(m为原子质量为原子质量)原子质量用相对原子量代替原子质量用相对原子量代替:m1=M1/N,m2=M2/N。M1、M2为原子量，为原子量，N为阿佛加德罗常数。为阿佛加德罗常数。为折合原子量为折合原子量=将将、c和和N的数值代入上式，并指定将键力常数中的的数值代入上式，并指定将键力常数中的105代入代入第7页，共97页，编辑于2022年，星期二13071307(cm-1)例例:已知羰基已知羰基C=O的键力常数的键力常数K=12l05dyn/cm，求，求解解:=1307=1725(cm-1)第8页，共97页，编辑于2022年，星期二化学键的力常数化学键的力常数键键分子分子K K（10105 5dyn/cmdyn/cm）键键分子分子K K（10105 5dyn/cmdyn/cm）H-FH-FHFHF9.79.7H-CH-CCHCH2 2=CH=CH2 25.15.1H-ClH-ClHClHCl4.84.8H-CH-CCHCHCHCH5.95.9H-BrH-BrHBrHBr4.14.1C-CC-C4.5-5.64.5-5.6H-IH-IHIHI3.23.2C=CC=C9.5-9.99.5-9.9H-OH-OH H2 2O O7.87.8CCCC15-1715-17H-OH-O游离游离7.127.12C-OC-O5.0-5.85.0-5.8H-SH-SH H2 2S S4.34.3C=OC=O12-1312-13H-NH-NNHNH3 36.56.5C-ClC-ClCHCH3 3ClCl3.43.4H-CH-CCHCH3 3X X4.7-5.04.7-5.0CNCN16-1816-18第9页，共97页，编辑于2022年，星期二红外光谱的基本概念红外光谱的基本概念 第10页，共97页，编辑于2022年，星期二各种振动方式及能量各种振动方式及能量l分子振动方式分为：伸缩振动 -对称伸缩振动 s -反对称伸缩振动 as 弯曲振动 -面内弯曲振动-剪式振动 -平面摇摆 -面外弯曲振动 -面外摇摆 -面外扭曲 l按能量高低为：as s 高频区 低频区 l红外光谱的选律:使分子偶极矩发生改变的振动 是红外活性的.第11页，共97页，编辑于2022年，星期二振动自由度和峰数振动自由度和峰数l含n个原子的分子，自由度为：线性分子有 3n-5 个 非线性分子有 3n-6 个 理论上每个自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际上IR光谱中的峰数少于基本振动自由度，原因是：1 振动过程中，伴随有偶极矩的振动才能产生吸收峰伴随有偶极矩的振动才能产生吸收峰 2 频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并简并（峰重叠）3 强、宽峰覆盖覆盖相近的弱、窄峰 4 有些峰落在中红外区之外落在中红外区之外 5 有些吸收峰太弱太弱，检测不出来第12页，共97页，编辑于2022年，星期二1-己烯的红外光谱图己烯的红外光谱图3080cm-1:烯烃烯烃CH伸缩振动；伸缩振动；1820:910cm-1倍频；倍频；1650cm-1:C=C伸缩振动；伸缩振动；993，910cm-1:C=CH2非平面摇摆振动非平面摇摆振动第13页，共97页，编辑于2022年，星期二lIR光谱表示法：光谱表示法：横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm）纵坐标常用百分透过率T%表示l从谱图可得信息：从谱图可得信息：1 吸收峰的位置（吸收频率）2 吸收峰的强度,常用 vs(very strong),s(strong),m(medium),w(weak),vw(very weak),b(broad),sh(sharp),v(variable)表示 3 吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)第14页，共97页，编辑于2022年，星期二 常见术语：常见术语：基频峰、倍频峰、合频峰、热峰:基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的高一能级产生的吸收。V=0 V=1 倍频峰(2)是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，跃迁两个以上能级产生的吸收峰，出现在基频峰波数n倍处。2 为弱吸收。合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频 1+2)或差(1-2)处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。第15页，共97页，编辑于2022年，星期二影响红外光谱吸收频率的因素影响红外光谱吸收频率的因素 l外部因素外部因素（溶剂、物态、制样方法溶剂、物态、制样方法）l内部因素内部因素 l 质量效应质量效应 l 电子效应电子效应 l 空间效应空间效应 l 氢键效应氢键效应l 振动的偶合振动的偶合 第16页，共97页，编辑于2022年，星期二外部因素外部因素1）物质状态及制样方法）物质状态及制样方法通常，物质由液态向气态变化，其波数将增加。通常，物质由液态向气态变化，其波数将增加。如如:丙酮丙酮液态时：液态时：C=O=1718cm-1;气态时：气态时：C=O=1742cm-1，因此在制作和查阅红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。因此在制作和查阅红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。2）溶剂效应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C=O：气态：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。第17页，共97页，编辑于2022年，星期二内部因素内部因素X-H X-H 键的伸缩振动波数（键的伸缩振动波数（cmcm-1-1）化学键化学键波数（波数（cmcm-1-1）化学键化学键波数（波数（cmcm-1-1）C-HC-H30003000F-H F-H Cl-HCl-H4000400028902890C=C-HC-H3100-30003100-3000Br-H Br-H I-HI-H2650 2650 23102310Ar-HAr-H3100-30003100-3000Si-HSi-HGe-HGe-H2150215020702070CC-HC-H33003300Sn-H Sn-H 18501850质量效应：质量效应：=第18页，共97页，编辑于2022年，星期二电子效应：电子效应：l诱导效应（诱导效应（I效应效应)：RCOR中极性基团的取代使C=O 移向高波数 化合物 RCHORCORRCOClRCOFClCOClFCOF C=O 171317151800192018281928l共轭效应（共轭效应（C C效应）效应）:使C=O 移向低波数 R-CH=CH2 C=C 1650CH3CNCN2255RCOORC=O1735(C2H5)2C=C(CN)COOC2H5C=C1629,CN2224,C=O1727第19页，共97页，编辑于2022年，星期二 中介效应（M效应）：v vC=0C=0C=0C=0=1715cm=1715cm=1715cm=1715cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1730cm=1730cm=1730cm=1730cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1680cm=1680cm=1680cm=1680cm-1-1-1-1I I效应解释不了效应解释不了效应解释不了效应解释不了I I效应效应效应效应MM效应效应效应效应v vC=0C=0C=0C=0=1715cm=1715cm=1715cm=1715cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1690cm=1690cm=1690cm=1690cm-1-1-1-1MM效应效应效应效应II效应效应效应效应v vC=0C=0C=0C=0=1735cm=1735cm=1735cm=1735cm-1-1-1-1v vC=0C=0C=0C=0=1680cm=1680cm=1680cm=1680cm-1-1-1-1第20页，共97页，编辑于2022年，星期二 环数减小，环的张力增大，环外的键加强，吸收频率增大，环数减小，环的张力增大，环外的键加强，吸收频率增大，环内双键减弱，吸收频率减小。环内双键减弱，吸收频率减小。空间效应：环张力空间效应：环张力第21页，共97页，编辑于2022年，星期二形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。如如:羧酸羧酸RCOOH C=O=1760cm-1,O-H=3550cm-1;(RCOOH)2 C=O=1700cm-1,O-H=3250-2500cm-1如如:乙醇乙醇CH3CH2OH O=H=3640cm-1(CH3CH2OH)2 O=H=3515cm-1(CH3CH2OH)n O=H=3350cm-1氢键效应（氢键效应（XH）：）：第22页，共97页，编辑于2022年，星期二当两个振动频率相同当两个振动频率相同当两个振动频率相同当两个振动频率相同 或相近的基团相邻并由或相近的基团相邻并由或相近的基团相邻并由或相近的基团相邻并由同一原子相连时，两个同一原子相连时，两个同一原子相连时，两个同一原子相连时，两个 振动相互作用（微扰）振动相互作用（微扰）振动相互作用（微扰）振动相互作用（微扰）产生共振，谱带一分为产生共振，谱带一分为产生共振，谱带一分为产生共振，谱带一分为二（高频和低频）。二（高频和低频）。二（高频和低频）。二（高频和低频）。C=OC=OC=OC=O as as as as 1820 cm1820 cm1820 cm1820 cm-1-1-1-1 s s s s 1760 cm1760 cm1760 cm1760 cm-1-1-1-1振动耦合：振动耦合：第23页，共97页，编辑于2022年，星期二红外光谱仪及样品制备技术红外光谱仪及样品制备技术l色散型红外光谱仪 l傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）l 红外样品的制备 第24页，共97页，编辑于2022年，星期二色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪:第25页，共97页，编辑于2022年，星期二傅立叶变换红外光谱仪：傅立叶变换红外光谱仪：第26页，共97页，编辑于2022年，星期二FTIR光谱仪的优点 l扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达60：1）。l光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品量减少。l扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，并可与GC、LC联用。l测量频率范围宽，可达到45006cm-1l杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cml对温度、湿度要求不高。l光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。l 第27页，共97页，编辑于2022年，星期二 红外光谱制样方法l样品要求：干燥无水、浓度适当、多组分样要先分离l固体样品：溴化钾压片法糊状法（石蜡油或六氯丁二烯糊剂)溶液法（溶剂CS2,、CCl4、CHCl3)薄膜法(高分子化合物）液体样品：液膜法溶液法（水溶液样品可用AgCl池）l气体样品：气体样品槽第28页，共97页，编辑于2022年，星期二窗片窗片试样气体试样气体试样气体试样气体气泵气泵气泵气泵第29页，共97页，编辑于2022年，星期二各种化合物的红外光谱l饱和烃饱和烃 l不饱和烃不饱和烃 l醇、酚和醚醇、酚和醚 l含羰基化合物含羰基化合物 l含氮化合物含氮化合物 l其他含杂原子有机化合物其他含杂原子有机化合物 l金属有机化合物金属有机化合物 l高分子化合物高分子化合物 l无机化合物无机化合物 第30页，共97页，编辑于2022年，星期二饱和烃饱和烃lC-HC-H伸缩振动伸缩振动：对称伸缩振动（s）和反对称伸缩振动（as），在3000-2800cm-1之间，as较s在较高频率。此处基本无其他特征吸收，可作为烷基存在的依据。lC-HC-H弯曲振动弯曲振动：1475-1300 cm-1，甲基的对称变形振动出现在1375 cm-1处，可作为甲基存在的证据；对于异丙基和叔丁基，吸收峰发生分裂。l亚甲基平面摇摆亚甲基平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳链长度有用，n4 725,n=3 729-726,n=2 743-734,n=1 785-770lC-CC-C伸缩振动伸缩振动：1253-800cm-1，对结构分析作用不大。第31页，共97页，编辑于2022年，星期二正己烷的红外光谱图C-HC-H弯曲振动弯曲振动：1475-1300 cm-1C-HC-H伸缩振伸缩振动动：3000-2800cm-1之间第32页，共97页，编辑于2022年，星期二2，2，4-三甲基戊烷的红外光谱图C-HC-H弯曲振弯曲振动动：1475-1300 cm-1C-HC-H伸缩振伸缩振动动：3000-2800cm-1之间第33页，共97页，编辑于2022年，星期二环己烷环己烷1460cm-1,CH2剪式振动第34页，共97页，编辑于2022年，星期二不饱和烃不饱和烃l烯烃烯烃l炔烃炔烃l芳香烃芳香烃第35页，共97页，编辑于2022年，星期二烯烃双键的特征吸收烯烃双键的特征吸收初步判断烯烃结构的存在 所有烯烃的C-H伸缩振动都大于3000，但不能凭此判断烯烃的存在，苯环 C-H 大于3000第36页，共97页，编辑于2022年，星期二影响影响碳碳双键碳碳双键伸缩振动吸收的因素伸缩振动吸收的因素l对称性对称性：对称性越高，吸收强度越低。l取代基取代基：与吸电子基团相连，振动波数下 降。l取代基的质量效应：取代基的质量效应：双键上的氢被氘取代 后，波数下降10-20 厘米-1。l共轭效应共轭效应：使波数下降约30厘米-1。第37页，共97页，编辑于2022年，星期二1-己烯的红外光谱图己烯的红外光谱图3080cm-1:烯烃烯烃CH伸缩振动；伸缩振动；1820:910cm-1倍频；倍频；1650cm-1:C=C伸缩振动；伸缩振动；993，910cm-1:C=CH2非平面摇摆振动非平面摇摆振动第38页，共97页，编辑于2022年，星期二烯烃类型烯烃类型CH面外弯曲振动吸收位置面外弯曲振动吸收位置（cm-1）R1CH=CH2995-985，910-905R1R2C=CH2895-885R1CH=CHR2(顺顺)730-650R1CH=CHR2(反）反）980-965R1R2C=CHR3840-790烯烃类型对烯烃类型对=C-H的面外弯曲振动的影响的面外弯曲振动的影响对判断双键的取代类型非常有用对判断双键的取代类型非常有用对判断烯烃类型非常有用第39页，共97页，编辑于2022年，星期二顺式和反式顺式和反式2-戊烯红外光谱戊烯红外光谱第40页，共97页，编辑于2022年，星期二炔烃化合物l炔键C-H伸缩振动：3340-3300厘米-1，波数高于烯烃和芳香烃，峰形尖锐。lC-C叁键伸缩振动：2100厘米-1，峰形尖锐，强度中到弱。干扰少，位置特征。末端炔基该吸收强。分子对称性强时，该吸收较弱。乙炔由于分子对称，没有C-C叁键伸缩振动吸收。l腈类化合物，C-N叁键伸缩振动出现在2300-2220厘米-1，波数比炔烃略高，吸收强度大。由于氢键缔合，N-H键 峰形较宽，易于区别。炔烃的特征吸收 第41页，共97页，编辑于2022年，星期二3291cm-1：叁键：叁键CH伸缩振动，伸缩振动，3060cm-1:苯环苯环=CH伸缩振动伸缩振动2111cm-1:C=C三键三键伸缩振动伸缩振动第42页，共97页，编辑于2022年，星期二第43页，共97页，编辑于2022年，星期二芳香烃芳香烃 振动类型振动类型波数（波数（cm-1）说明说明芳环芳环C-H伸缩振伸缩振动动305050强度不定强度不定骨架振动骨架振动1600，1500，1580（共轭），（共轭），1450峰形尖锐，通常为峰形尖锐，通常为4个峰，但不一定同时个峰，但不一定同时出现出现C-H弯曲振动弯曲振动（面外）（面外）910650随取代情况改变随取代情况改变最为有用，可检测苯的衍生物 判断苯环存在 的主要依据 同时存在，方能判断苯环的存在 第44页，共97页，编辑于2022年，星期二芳环芳环C-H面外弯曲振动及其泛频：面外弯曲振动及其泛频：770730cm-1vs710690cm-1s5个相邻个相邻H770735cm-1vs4个相邻个相邻H900860cm-1m810750cm-1vs725680cm-1m3个相邻个相邻H860800cm-1vs2个相邻个相邻H第45页，共97页，编辑于2022年，星期二=CH在在3018cm-1，骨架振动在，骨架振动在1606、1495及及1466cm-1，四个邻接氢的吸收在，四个邻接氢的吸收在742cm-1。第46页，共97页，编辑于2022年，星期二甲苯的红外光谱图甲苯的红外光谱图第47页，共97页，编辑于2022年，星期二苯乙烯的红外光谱图苯乙烯的红外光谱图 1630cm-1:C=C伸缩振动；伸缩振动；1659，1601，1601，1496cm-1等等:苯环骨架振动苯环骨架振动1630第48页，共97页，编辑于2022年，星期二醇和酚醇和酚基团基团吸收位置（吸收位置（cm-1）说明说明OH36503580(游离游离)35503450(二聚体二聚体)34003200(多聚体多聚体)3600-2500(分子内缔合分子内缔合)尖尖中强，较尖中强，较尖强，宽强，宽宽，散宽，散CO1050(伯伯)1100(仲仲)1150(叔叔)1200(酚酚)强，酚的吸收峰发生强，酚的吸收峰发生裂分，峰形特别裂分，峰形特别HO13501260(伯伯)13501260(仲仲)14101310(叔）叔）14101310(酚酚)面内弯曲，强面内弯曲，强第49页，共97页，编辑于2022年，星期二正丁醇的红外光谱正丁醇的红外光谱 3333cm-1：缔合：缔合OH伸缩振动伸缩振动第50页，共97页，编辑于2022年，星期二 2-乙基-1-丁醇（3334cm-1：缔合：缔合OH伸缩振动；伸缩振动；1053cm-1：伯醇：伯醇C-O伸缩振动，伸缩振动，1381cm-1：甲基对称变形振动）：甲基对称变形振动）第51页，共97页，编辑于2022年，星期二苯酚的红外光谱图苯酚的红外光谱图 第52页，共97页，编辑于2022年，星期二乙醇在乙醇在CCl4中浓度变化对红外吸收的影响中浓度变化对红外吸收的影响 O-H伸缩振动吸收峰向低频率方向位移，在3400 -3200 cmcm-1-1区出现一个宽而强的吸收峰。第53页，共97页，编辑于2022年，星期二醚醚（1）醚的特征吸收为碳氧键的伸缩振动）醚的特征吸收为碳氧键的伸缩振动和和。(a)脂肪族醚脂肪族醚(R-O-R)：脂肪族醚中脂肪族醚中，较弱。，较弱。在在11501060cm-1，较强。，较强。(b)芳香族醚和乙烯基醚：芳香族醚和乙烯基醚：Ph-O-R、Ph-O-Ph和和R-C=C-O-R13101020cm-1为为的强吸收，的强吸收，10751020cm-1处为处为，强度较弱。，强度较弱。第54页，共97页，编辑于2022年，星期二正丁醚（1123cm-1:COC反对称伸缩振动）反对称伸缩振动）第55页，共97页，编辑于2022年，星期二注意：注意：一般情况下，只用一般情况下，只用IR来判别醚是困难来判别醚是困难的。因其他一些含氧化合物，如醇、羧酸、的。因其他一些含氧化合物，如醇、羧酸、酯类都会在酯类都会在11001250cm-1范围有强的范围有强的 C-O吸收。吸收。第56页，共97页，编辑于2022年，星期二羰基化合物l醛酮l羧酸、羧酸盐l酸酐l酯l酰卤l酰胺第57页，共97页，编辑于2022年，星期二羰基化合物的羰基化合物的C=O伸缩振动吸收峰位置伸缩振动吸收峰位置 化合物类型化合物类型吸收峰位置（吸收峰位置（cm-1）醛醛1735-1715酮酮1720-1710酸酸1770-1750酯酯1745-1720酰胺酰胺1700-1680（酰胺（酰胺“I”带）带）酸酐酸酐1820和和1760出现在出现在1900-1600cm-1，峰强，特征明峰强，特征明显，多数情况显，多数情况下，第一吸收下，第一吸收第58页，共97页，编辑于2022年，星期二醛酮l醛氢伸缩振动：2900-2700cm-1有尖锐的 小吸收峰出现，该峰往往 分叉为双峰。第59页，共97页，编辑于2022年，星期二正丁醛正丁醛 2720、2824cm-1:醛基醛基CH伸缩振动，特征；伸缩振动，特征；1730cm-1：C=O伸缩振动伸缩振动醛基醛基CH伸缩振动位于伸缩振动位于2820-2820-2720 cm-12720 cm-1，极易识别，和，极易识别，和C=O伸缩振动伸缩振动就可判断醛的存在。第60页，共97页，编辑于2022年，星期二苯甲醛苯甲醛（3030cm-1芳环芳环CH伸缩振动；伸缩振动；2820，2738cm-1：醛基：醛基CH伸缩振动；伸缩振动；1703cm-1：羰基：羰基C=O伸缩振动，羰基与苯环共轭，吸收移向低频率）伸缩振动，羰基与苯环共轭，吸收移向低频率）第61页，共97页，编辑于2022年，星期二苯乙酮的红外光谱图苯乙酮的红外光谱图在苯乙酮中羰基因为与苯环共轭，所以在苯乙酮中羰基因为与苯环共轭，所以 C=O在在1680cm-1。第62页，共97页，编辑于2022年，星期二3-戊酮的红外光谱图戊酮的红外光谱图第63页，共97页，编辑于2022年，星期二羧酸和羧酸盐羧酸和羧酸盐CO2-的反对称伸缩振动，的反对称伸缩振动，1650-1540，最强峰，对称伸缩振动，最强峰，对称伸缩振动，1420-1300，强峰，强峰特征吸收峰 第64页，共97页，编辑于2022年，星期二2-甲基丙酸甲基丙酸 33002500cm-1：羧羧酸酸二二聚聚体体的的OH伸伸缩缩振振动动，峰峰形形宽宽，散散；1710cm-1：C=O伸缩振动；伸缩振动；930cm-1:O-H非平面摇摆振动非平面摇摆振动第65页，共97页，编辑于2022年，星期二苯甲酸的红外光谱图苯甲酸的红外光谱图25003300cm-1为为 OH，1689cm-1为为 C=O，1294cm-1为为 C-O943cm-1为为OH1294第66页，共97页，编辑于2022年，星期二苯甲酸钠的苯甲酸钠的IR谱图谱图的非对称和对称伸缩振动在的非对称和对称伸缩振动在1563和和1413cm-115631413第67页，共97页，编辑于2022年，星期二酯酯 酯类化合物的特征吸收 羰基伸缩振动：大多情况下不是第一吸收羰基伸缩振动：大多情况下不是第一吸收 C-O-C伸缩振动伸缩振动区别酯与其他区别酯与其他羰基化合物的羰基化合物的主要依据主要依据 对称伸缩振动对称伸缩振动吸收较弱吸收较弱，1100cm-1C-O-C非对称伸缩振动，均很强非对称伸缩振动，均很强 ，酯最有用，酯最有用的特征吸收，的特征吸收，通常为第一吸收通常为第一吸收 ，1210-1160 1210-1160 cm-1第68页，共97页，编辑于2022年，星期二酯酯 乙酸甲酯乙酸甲酯1746cm-1：C=O伸缩振动；伸缩振动；1246cm-1：C-O-C非对称伸缩振动，均很强非对称伸缩振动，均很强第69页，共97页，编辑于2022年，星期二酸酐l有两个羰基伸缩振动，相差60厘米-1，反对称伸缩位于高频区，对称伸缩振动位于低频区。l开链酸酐的高波数峰比低波数峰强，有张力的环状酸酐两峰的相对强度正好相反，强度差别比开链酸酐悬殊，由此判断酸酐是开链还是环状。第70页，共97页，编辑于2022年，星期二乙酸酐的红外光谱图乙酸酐的红外光谱图1827、1755为为 C=O，1825强；强；1124为为 C-O反对称 对称 第71页，共97页，编辑于2022年，星期二邻苯二甲酸酐环状酐 第72页，共97页，编辑于2022年，星期二酰卤l卤素原子直接与羰基相连，强诱导效应使羰基伸缩振动大大升卤素原子直接与羰基相连，强诱导效应使羰基伸缩振动大大升高。高。脂肪族酰卤位于脂肪族酰卤位于1800厘米厘米-1附近。附近。芳香酰卤此区双峰：芳香酰卤此区双峰：1773，1736，由，由C=O键的伸缩振动和键的伸缩振动和C-X的弯曲振动产生费米共振引起的弯曲振动产生费米共振引起lC-X伸缩振动：脂肪族伸缩振动：脂肪族1000-910厘米厘米-1，峰形宽大，芳香族，峰形宽大，芳香族1250-1110厘米厘米-1，通常分裂为数个峰。，通常分裂为数个峰。lC-X弯曲振动：弯曲振动：1310-1040厘米厘米-1。第73页，共97页，编辑于2022年，星期二酰卤 卤素原子对羰基电子的吸引非常强烈，使羰基的双键卤素原子对羰基电子的吸引非常强烈，使羰基的双键性增加，羰基伸缩振动向高频率方向位移性增加，羰基伸缩振动向高频率方向位移第74页，共97页，编辑于2022年，星期二金刚烷酰氯第75页，共97页，编辑于2022年，星期二酰胺酰胺（1）伯酰胺）伯酰胺(RCONH2)(a)NH：NH2在在35403180cm-1有两个尖的吸收带。有两个尖的吸收带。在稀的在稀的CHCl3溶液中测试时，在溶液中测试时，在34003390cm-1和和35303520cm-1出现。出现。(b)C=O：即酰胺：即酰胺I带。出现在带。出现在17101630cm-1。（c)NH2面内变形振动：即酰胺面内变形振动：即酰胺带。此吸收较弱，带。此吸收较弱，并靠近并靠近C=O。一般在。一般在16551590cm-1。（d)C-N谱带：在谱带：在14201400cm-1(s)，酰胺，酰胺III带。带。第76页，共97页，编辑于2022年，星期二吡嗪酰胺（抗结核病药）第77页，共97页，编辑于2022年，星期二（2）仲酰胺）仲酰胺(R-CO-NHR)(a)NH吸收：在吸收：在34603400cm-1有一很尖的吸收。有一很尖的吸收。在压片法或浓溶液中，在压片法或浓溶液中，NH会可能出现几个吸收会可能出现几个吸收带带。(b)C=O：即酰胺：即酰胺I带。在带。在16801630cm-1。(c)NH和和C-N之间偶合造成酰胺之间偶合造成酰胺带和酰胺带和酰胺带。带。酰胺酰胺带在带在15701510cm-1。酰胺酰胺带在带在13351200cm-1。第78页，共97页，编辑于2022年，星期二 苯甲酰苯胺苯甲酰苯胺(Ph-CO-NH-Ph)(Ph-CO-NH-Ph)的红外光谱的红外光谱NHNH在在3346cm3346cm-1-1，一个峰，为仲酰胺。酰胺，一个峰，为仲酰胺。酰胺I I带带C=OC=O在在1657cm1657cm-1-1;酰胺酰胺带带在在1538cm1538cm-1-1，酰胺，酰胺带在带在1323cm1323cm-1-1。第79页，共97页，编辑于2022年，星期二（3）叔酰胺）叔酰胺(R-CO-NR2)：叔酰胺的氮原子上没有质子，其唯一特征叔酰胺的氮原子上没有质子，其唯一特征的谱带是的谱带是C=O，在，在16801630cm-1。第80页，共97页，编辑于2022年，星期二胺、亚胺和胺盐胺、亚胺和胺盐特征吸收特征吸收化合物化合物吸收峰位置吸收峰位置(cm-1)吸收峰特征吸收峰特征NH伸缩振动伸缩振动伯胺类伯胺类3500-3300两个峰，强度中两个峰，强度中仲胺类仲胺类3500-3300一个峰，强度中一个峰，强度中亚胺类亚胺类3400-3300一个峰，强度中一个峰，强度中NH弯曲振动弯曲振动伯胺类伯胺类1650-1590强度强，中强度强，中仲胺类仲胺类1650-1550强度极弱强度极弱C-N振动振动芳香胺芳香胺伯伯1340-1250强度强强度强仲仲1350-1280强度强强度强叔叔1360-1310强度强强度强脂肪胺脂肪胺1220-1020强度中，弱强度中，弱1410强度弱强度弱第81页，共97页，编辑于2022年，星期二1-戊胺戊胺 1613cm-1NH2剪式（弯曲）振动；剪式（弯曲）振动；1072cm-1：CN伸缩振动伸缩振动第82页，共97页，编辑于2022年，星期二哌啶哌啶 3276cm-1：N-H伸缩振动；伸缩振动；1460cm-1：CH2剪式振动；剪式振动；1115cm-1：C-N伸伸缩振动；缩振动；745cm-1：N-H非平面摇摆振动非平面摇摆振动第83页，共97页，编辑于2022年，星期二硝基化合物硝基化合物(1)有两个很强的吸收带，分别为有两个很强的吸收带，分别为和和。脂肪族中，脂肪族中，15651545cm-1；13851350cm-1芳香族中芳香族中:15501500cm-1，13651290cm-1（2）受共轭基团的影响较大，对位有给电子取代基受共轭基团的影响较大，对位有给电子取代基的芳香族硝基化合物的的芳香族硝基化合物的较低。较低。如如p-NH2-Ph-NO2中中1475cm-1，1310cm-1。第84页，共97页，编辑于2022年，星期二间二硝基苯的红外光谱间二硝基苯的红外光谱1535为为,1355为为第85页，共97页，编辑于2022年，星期二红外图谱解析红外图谱解析l红外光谱的分区 l红外光谱的应用l红外图谱的解析步骤l红外图谱的解析实例第86页，共97页，编辑于2022年，星期二红外光谱的分区红外光谱的分区l4000-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。l2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区l2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区(苯环骨架振动)l1500-600(400)cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息 第87页，共97页，编辑于2022年，星期二红外光谱的应用在得到样品的红外谱图后，与纯物质的红外谱图对照比较，在得到样品的红外谱图后，与纯物质的红外谱图对照比较，在得到样品的红外谱图后，与纯物质的红外谱图对照比较，在得到样品的红外谱图后，与纯物质的红外谱图对照比较，如果各吸收峰的位置与强度基本一致，如果各吸收峰的位置与强度基本一致，如果各吸收峰的位置与强度基本一致，如果各吸收峰的位置与强度基本一致，就可以认为样品就是该种就可以认为样品就是该种就可以认为样品就是该种就可以认为样品就是该种物质。物质。物质。物质。1.1.1.1.已知物及其纯度的定性鉴定已知物及其纯度的定性鉴定已知物及其纯度的定性鉴定已知物及其纯度的定性鉴定2.2.未知物结构的确定未知物结构的确定充分收集与样品有关的资料与数据充分收集与样品有关的资料与数据充分收集与样品有关的资料与数据充分收集与样品有关的资料与数据样品的来源、外观、纯度样品的来源、外观、纯度样品的来源、外观、纯度样品的来源、外观、纯度样品的元素分析结果样品的元素分析结果样品的元素分析结果样品的元素分析结果样品的物理性质：分子量、沸点、熔点、样品的物理性质：分子量、沸点、熔点、样品的物理性质：分子量、沸点、熔点、样品的物理性质：分子量、沸点、熔点、折光率等折光率等折光率等折光率等第88页，共97页，编辑于2022年，星期二红外图谱的解析步骤红外图谱的解析步骤 l化合物类型的判断化合物类型的判断 有机物和无机物有机物和无机物 饱和化合物与不饱和化合物饱和化合物与不饱和化合物 烯烃或芳烃烯烃或芳烃l推断可能含有的功能团推断可能含有的功能团 先看特征频率区（3600-1350），再看指纹区（1350-400）。先看强峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相关峰佐证 l计算分子的不饱和度，根据不饱和度的结果推断分子中可能存在计算分子的不饱和度，根据不饱和度的结果推断分子中可能存在的官能团。的官能团。l根根据据吸吸收收峰峰的的位位置置、强强度度、形形状状分分析析各各种种官官能能团团及及其其相相对对关关系，推出化合物的化学结构系，推出化合物的化学结构 见 P 77-78第89页，共97页，编辑于2022年，星期二其中n为分子中4价原子的数目，如C，Si；a为分子中3价原子的数目，如P，N；