红外光谱和拉曼光谱.ppt

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1、第七章第七章红外光谱和拉曼光谱红外光谱和拉曼光谱7.1红外光谱概述红外光谱概述 红红外外光光谱谱是是由由于于分分子子振振动动能能级级跃跃迁迁产产生生的的，又又称称为为振振动动光光谱谱。在在分分子子振振动动能能级级跃跃迁迁的的同同时时，又又伴伴随随着着转转动动能能级级的的跃跃迁迁，所所以以红红外外光光谱谱又称为振动又称为振动转动光谱。转动光谱。自自50年代商品红外光谱仪的问世，年代商品红外光谱仪的问世，尤其是近十年来，傅里叶变换红外光谱尤其是近十年来，傅里叶变换红外光谱仪的问世和一些新技术的发展，使红外仪的问世和一些新技术的发展，使红外光谱得到更广泛的应用，红外光谱一直光谱得到更广泛的应用，红外

2、光谱一直是有机化合物结构鉴定的最重要的方法。是有机化合物结构鉴定的最重要的方法。红外光谱法有以下优点：红外光谱法有以下优点：任任何何气气态态、液液态态、固固体体样样品品均均可可进进行行红红外外光光谱测定。谱测定。每每种种化化合合物物均均有有红红外外吸吸收收，尤尤其其是是有有机机化化合合物，可得到丰富的结构信息。物，可得到丰富的结构信息。仪器价格低，易于购买。仪器价格低，易于购买。样品用量少。样品用量少。针针对对特特殊殊样样品品的的测测试试要要求求，有有多多种种测测量量技技术术和专用附件。和专用附件。一、红外光谱区划分一、红外光谱区划分 区域区域 波长波长（m）波数波数（cm-1）能级跃迁类能级

3、跃迁类型型 近红外区近红外区（泛频区）（泛频区）0.752.5 133004000 OH、NH及及CH键的倍键的倍频吸收区频吸收区 中红外区中红外区（基本振（基本振动区）动区）2.525 4000400 振动、伴随振动、伴随着转动着转动 远红外区远红外区（转动区）（转动区）25830 40012 振动、伴随振动、伴随着转动着转动 m，小于，小于500m的电磁波，称为红外线。的电磁波，称为红外线。波波数数（cm-1）=c c波波数数表表示示电电磁磁波波在单位距离（在单位距离（cm）中震动的次数。）中震动的次数。频率频率 c c光速光速 波数（波数（cm-1）=104波长（波长（mm）二、红外光谱

4、产生的条件二、红外光谱产生的条件1必必要要条条件件：用用红红外外线线照照射射分分子子时时，如如果果红红外外光光子子的的能能量量等等于于分分子子振振动动能能级级跃跃迁迁时时所所需需的的能能量量，则则可可以以被被分分子子吸收，产生振动光谱。吸收，产生振动光谱。2充充分分必必要要条条件件：辐辐射射与与物物质质之之间间有有偶偶合合作作用用，即即物物质质分分子子在在振振动动过过程程中有偶极距变化。中有偶极距变化。不能吸收红外辐射不能吸收红外辐射如如：O2、N2、H2、Cl2等等双双原原子子分分子子，对对称称分分子子，其其正正负负电电荷荷中中心心重重叠叠，故故分分子中原子的振动并不引起子中原子的振动并不引

5、起的变化。的变化。能产生红外吸收能产生红外吸收 如：如：C+O-、N+O-、H+Cl-等不对称分等不对称分子，其电荷分布不均匀，正负电荷中心子，其电荷分布不均匀，正负电荷中心不重叠，故分子中原子的振动能引起不重叠，故分子中原子的振动能引起的变化。的变化。7.2红外光谱原理红外光谱原理 一、振动方程式一、振动方程式P324327二、多原子分子的红外振动二、多原子分子的红外振动P327图图7.3CH2基团的各种振动基团的各种振动图图7.3CH2基团的各种振动基团的各种振动（a）对称伸缩振动，频率）对称伸缩振动，频率s（b）反对称（非对称）伸缩振动，频率）反对称（非对称）伸缩振动，频率as（c）面内

6、弯曲振动或剪切振动，频率）面内弯曲振动或剪切振动，频率s（d）面内弯曲振动或面外摇摆，频率）面内弯曲振动或面外摇摆，频率（e）面外弯曲振动或扭曲，频率）面外弯曲振动或扭曲，频率（f）面内弯曲振动或面内摇动，频率）面内弯曲振动或面内摇动，频率+、-表示垂直于纸面运动表示垂直于纸面运动1伸伸缩缩振振动动：沿沿着着键键轴轴方方向向伸伸缩缩的的振振动动，它的吸收频率相对在高波数区。它的吸收频率相对在高波数区。2弯弯曲曲振振动动：除除伸伸缩缩振振动动外外的的其其它它一一切切振振动动都都属属弯弯曲曲振振动动，它它的的吸吸收收频频率率相相对对在低波数区。在低波数区。弯曲振动：向内、向外、对称、不对弯曲振动：

7、向内、向外、对称、不对称称7.3官能团的特征频率官能团的特征频率 一、红外光谱的特征性一、红外光谱的特征性化学键振动的特征性，用基团频率来表现。化学键振动的特征性，用基团频率来表现。1特特征征性性：一一个个基基团团有有特特定定的的振振动动频频率率，而有别于其它基团。而有别于其它基团。2差异性：同类型的基团在不同的物质差异性：同类型的基团在不同的物质中所处的环境不同，基团频率有差别，中所处的环境不同，基团频率有差别，这种差别常能反映出结构上的特点。这种差别常能反映出结构上的特点。1700cm-1左右的左右的CO RCONH2 （酰胺）（酰胺）1680cm 1680cm-1-1 RCOOH （羧酸

8、）（羧酸）1710cm 1710cm-1-1 RCOR （酮）（酮）1715cm 1715cm-1-1 RCOH （醛）（醛）1725cm 1725cm-1-1 RCOOR （酯）（酯）1735cm-1735cm-1 1 RCOCl （酰氯）（酰氯）1800cm 1800cm-1-1图图7.18正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐 吸吸收收峰峰的的位位置置和和强强度度取取决决于于分分子子中中各各基基团团的的振振动动形形式式和和所所处处的的化化学环境。学环境。3相关性相关性一个基团有多种振动形式一个基团有多种振动形式 二、红外光谱的特征区和指纹区二、红外光谱的特征区和指纹区 1 1红

9、外光谱的特征区红外光谱的特征区 400040001350cm1350cm-1-1区区间间简简称称特特征征区区。主要包括：主要包括：(1).400040002500cm2500cm-1-1 这这是是XH（X包包括括C、N、O、S等）伸缩振动区。等）伸缩振动区。a a羟基羟基 3200 32003650cm3650cm-1-1 由由于于氢氢键键的的缔缔合合作作用用，使使红红外外吸吸收收峰峰向向低低波波数数方方向向移移动动，峰峰形形宽宽而钝。而钝。b b胺基胺基 3300 33003500cm3500cm-1-1 c c烃基烃基 CH键的分界线是键的分界线是3000cm3000cm-1-1(2).2

10、500(2).25002000cm2000cm-1-1 这这是是叁叁键键和和累累积积双双键键（CC，CN，CCC，NCO，NCS等）的伸缩振动区。等）的伸缩振动区。(3).(3).200020001500cm1500cm-1-1 这这是是双双键键的的伸伸缩缩振振动动区区，也也可可以以说说是是红红外外谱谱中中的的重重要要区区域域主主要要有有CC，CO，CN，NO2等的伸缩振动。等的伸缩振动。芳芳环环的的骨骨架架振振动动约约在在14501450，15001500，15801580，1600cm1600cm-1-1。杂杂芳芳环环与与苯苯环环有有相相似似之处，也在这一区域有吸收。之处，也在这一区域有吸

11、收。(4).(4).150015001350cm1350cm-1-1 该该区域复区域复杂杂，主要提供了，主要提供了各种各种C-HC-H的的伸缩振动伸缩振动的信息。的信息。2红外光谱的指纹区红外光谱的指纹区 1350400cm-1的低频区称为指纹区。的低频区称为指纹区。主主要要包包括括CO，COC，CX的伸缩振动，的伸缩振动，CC骨架振动和骨架振动和CH，CH2的向外弯曲振动的向外弯曲振动 这这个个区区域域吸吸收收峰峰稠稠密密，差差别别细细微微，不好辨认。不好辨认。650 650910cm910cm-1-1区域有称为苯环取代区。区域有称为苯环取代区。三、影响官能团吸收频率的因素三、影响官能团吸收

12、频率的因素 1 1内部因素内部因素 主主要要指指分分子子的的内内部部结结构构对对基基团团频频率率位位移移的影响。的影响。（1 1）.诱导效应诱导效应 由由于于取取代代基基具具有有不不同同的的电电负负性性，通通过过静静电电诱诱导导作作用用引引起起分分子子中中化化学学键键电电荷荷分分布布的的变变化化，改改变变了了键键力力常常数数而而导导致致基基团团频频率率位位移移的的效应称为诱导效应。效应称为诱导效应。a吸电子基团的诱导效应常使吸收峰向高频方向移动。吸电子基团的诱导效应常使吸收峰向高频方向移动。如：如：C=O1715cm-11735cm-11800cm-1b推电子基团的诱导效应常使吸收峰向低频方向

13、移推电子基团的诱导效应常使吸收峰向低频方向移动。如：动。如：C=O1715cm-11710cm-11680cm-1 （2 2）.共轭效应共轭效应 羰羰基基与与别别的的双双键键共共轭轭，其其电电子子的的离离域域增增大大，从从而而减减小小了了双双键键的的键键级级，使吸收峰向低频方向移动。使吸收峰向低频方向移动。C=O 1715cm-11665cm-1（3 3）.环的张力环的张力 一一般般而而言言，环环的的张张力力越越大大，振振动动频频率越高，如脂环酮羰基：率越高，如脂环酮羰基：六元环六元环 五元环五元环 四元环四元环 三元环三元环1715cm-11745cm-11780cm-11850cm-1（4

14、）.空间障碍空间障碍由由于于立立体体障障碍碍，偏偏离离或或破破坏坏了了共共轭轭体体系系的的共平面性，使振动频率升高。共平面性，使振动频率升高。C=O 1663cm-11683cm-11693cm-1（5）.氢键效应氢键效应 氢键的形成使参与形成氢氢键的形成使参与形成氢键的原化学键的键力常数降低，吸收峰振动频键的原化学键的键力常数降低，吸收峰振动频率降低，谱带变宽。率降低，谱带变宽。以醇的羟基为例：以醇的羟基为例：游离态游离态二聚体二聚体多聚体多聚体361036103640cm3640cm-1-1 350035003600cm3600cm-1-1 320032003400cm3400cm-1-1

15、（6 6）.振动偶合振动偶合 当当两两个个频频率率相相同同或或相相近近的的基基团团联联结结在在一一起起时时会会发发生生偶偶合合作作用用，结结果果分分裂裂成成一一个个较较高高，一一个个较较底底的的双双峰峰，这这称称为为振振动动偶偶合合。如如酸酐的两个羰基。酸酐的两个羰基。图图7.18正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐2.2.外部因素外部因素 （1 1）.样品的物态样品的物态 其振动频率：气态液态固态其振动频率：气态液态固态 （2 2）.溶剂的影响溶剂的影响 极极性性基基团团的的伸伸缩缩振振动动频频率率常常随随溶溶剂剂的的极极性性增增大大而而降降低低（氢氢键键作作用用），这这是是因因

16、为为极极性基团与极性溶剂间形成氢键的缘故。性基团与极性溶剂间形成氢键的缘故。7.4有机化合物的有机化合物的典型红外吸收光谱典型红外吸收光谱 一、脂肪烃类一、脂肪烃类 1 1烷烃主要特征峰烷烃主要特征峰CH 30002850cm-1(s)CH31380cm-1(s)CH21460cm-1(s)CC12501140cm-12 2烯烃主要特征峰烯烃主要特征峰 CH309530953000cm3000cm-1-1 C=C168016801620cm1620cm-1-1 =CH10001000650cm650cm-1-1 3 3炔烃主要特征峰炔烃主要特征峰CH3300cm3300cm-1-1CC2150

17、cm2150cm-1-1CH1250cm1250cm-1-1CH620cm620cm-1-1当有共轭双键与其相联时，峰位右移伸缩振动频率下降；当有共轭双键与其相联时，峰位右移伸缩振动频率下降；当有对称取代基取代时，则无峰，如当有对称取代基取代时，则无峰，如RCCR的的CC为零为零当有两个当有两个炔炔键相联时，键相联时，CC出现双峰，如出现双峰，如RCCCH有有CC2040cm-1和和2260cm-1图图7.13庚烷、庚烯庚烷、庚烯-1及庚炔及庚炔-1二、芳香烃类二、芳香烃类 的伸缩振动的伸缩振动 3100 31003000cm3000cm-1-1 苯核的骨架振动苯核的骨架振动 1650 165

18、01450cm1450cm-1-1 ，峰形明显、波数较峰形明显、波数较 固定，是鉴定芳环的主要依据。固定，是鉴定芳环的主要依据。C=C 1600 cm-1和和1500 cm-1吸吸收收峰峰是是苯苯环环共共轭轭体体系系C=C伸伸缩振动的重要特征峰，其中缩振动的重要特征峰，其中1500 cm-1峰较强。峰较强。的向内弯曲振动的向内弯曲振动 1225 1225954cm954cm-1-1 吸收弱，干扰多，位于指纹区吸收弱，干扰多，位于指纹区 的向外弯曲振动的向外弯曲振动 900 900650cm650cm-1-1 吸收较强，不同的取代有不同的波数吸收较强，不同的取代有不同的波数图图7.14邻、间及对

19、位二甲苯邻、间及对位二甲苯三、醚、醇和酚类三、醚、醇和酚类 1 1醇醇和和酚酚 都都具具有有OH和和CO峰峰，但但峰峰位位有所不同。酚具有苯环的特征峰有所不同。酚具有苯环的特征峰 OH350035003200cm3200cm-1-1（游离羟基）（游离羟基）OH350035003200cm3200cm-1-1（缔合羟基）（缔合羟基）CO125012501000cm1000cm-1-1 2 2醚醚 COC 1300 13001000cm1000cm-1-1 一般开链醚一般开链醚 1150 11501060cm1060cm-1-1 有强吸收峰有强吸收峰 图图7.16正辛醇与正戊醚正辛醇与正戊醚四、羰

20、基化合物四、羰基化合物 为为谱谱图图上上最最强强的的峰峰，在在1700cm1700cm-1-1左左右右，且且很很少少与与其其他他峰峰重重叠叠，易易辨辨认认，极极为为重重要要。含羰基化合物的羰基伸缩振动频率的顺序：含羰基化合物的羰基伸缩振动频率的顺序：酸酐（酸酐（I I）酰氯酰氯 酸酐（酸酐（IIII）酯酯 1820cm 1820cm-1 -1 1800cm1800cm-1 -1 1760cm1760cm-1 -1 1735cm1735cm-1-1 醛醛 酮酮 羧酸羧酸 酰胺酰胺 1725cm 1725cm-1 -1 1715cm1715cm-1 -1 1710cm1710cm-1 -1 168

21、0cm1680cm-1-1 1 1酮酮 C=O1715cm1715cm-1-1 共共轭轭体体系系使使峰峰位位右右移移，在在环环酮酮中中环环张张力力增大，羰基吸收锋左移增大，羰基吸收锋左移2 2醛醛 主要特征峰主要特征峰C=O1725cm1725cm-1-1 此外还有此外还有CH28502850，2750cm2750cm-1-1两个峰两个峰 3 3酸酸 主要特征峰主要特征峰C=O1710cm1710cm-1-1 OH34002500cm-1 是是氢氢键键缔缔合合而而形形成的宽峰成的宽峰 CO13201200cm-1 图图7.17二乙酮、丙醛及丙酰氯二乙酮、丙醛及丙酰氯4 4酰胺酰胺 NH3500

22、3100cm-1 C=O16801630cm-1NH15501460cm-1（1）伯）伯酰胺酰胺 NH3350和和3180cm-1双峰双峰（2 2）仲酰胺）仲酰胺 NH3270cm-1锐利单峰锐利单峰（3 3）叔酰胺）叔酰胺 无无NH峰峰 图图7.21苯酰胺苯酰胺五、胺、腈和硝基化合物五、胺、腈和硝基化合物 1.胺胺主主要要特特征征峰峰35003300cm-1（脂脂肪肪胺胺较较弱弱，芳香较强）芳香较强）伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无此峰伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无此峰NH16501590cm-1伯伯胺胺，1500cm-1仲仲胺胺在在脂肪胺中强度很弱，在芳香伯胺和仲胺中强度很强脂肪胺中强度很弱，在芳香

23、伯胺和仲胺中强度很强CN13601020cm-1NH900650cm-1（较强）（较强）图图7.22正丁胺、正二丁胺及正丁胺、正二丁胺及N-甲基苯胺甲基苯胺2.腈腈CN2250cm-1中等强度的尖峰，极易识别中等强度的尖峰，极易识别异腈类中为异腈类中为21852105cm-13.硝基化合物硝基化合物NO216001500cm-1和和13901300cm-1 强度弱强度弱CN870cm-1（芳硝基化合物）（芳硝基化合物）强度很强，容易辨认强度很强，容易辨认图图7.23硝基苯硝基苯7.5红外光谱解析要点红外光谱解析要点及注意事项及注意事项 一、红外吸收谱的三要素一、红外吸收谱的三要素位置、强度、峰

24、形位置、强度、峰形二二、同同一一基基团团的的几几种种振振动动的的相相关关峰峰是是同同时时存存在在的的任何一种官能团会在红外图的不同区域显任何一种官能团会在红外图的不同区域显示出几个相关的吸收峰示出几个相关的吸收峰 三、红外光谱解析程序三、红外光谱解析程序 1.了了解解样样品品的的来来源源和和性性质质，可可帮帮助助估估计计样样品品及及杂质的范围杂质的范围如纯度、沸点、熔点、折光率、旋光度等如纯度、沸点、熔点、折光率、旋光度等2.计算化合物的不饱和度计算化合物的不饱和度.定定义义：不不饱饱和和度度即即分分子子中中距距离离达达到到饱饱和和所所缺缺一一价价元元素素的的成成对对个个数数，每每缺缺二二个个

25、一一价价元素，不饱和度为元素，不饱和度为1个单位。个单位。解析之前有分子式计算出化合物的不饱和解析之前有分子式计算出化合物的不饱和度（度（U）、对推断未知物的结构非常有帮助。）、对推断未知物的结构非常有帮助。.计算式计算式若若分分子子式式中中只只含含有有一一、二二、三三、四四价价元元素素（主要指（主要指H、O、N、C等），则等），则不饱和度不饱和度U=（2+2n4+n3-n1）2 式式中中n1、n3、n4分分别别为为分分子子式式中中一一、三三、四四价价元素的数目。元素的数目。n2无需考虑，因为它根据分子结构的不饱无需考虑，因为它根据分子结构的不饱和情况以双键或单键来填补和情况以双键或单键来填补

26、.不饱和度值与物质结构间的关系：不饱和度值与物质结构间的关系：U=0链状饱和化合物链状饱和化合物U=1一个双键（一个双键（C=O，C=C）或环脂化合物）或环脂化合物U1结构中含有双键或脂环结构中含有双键或脂环U=2一个三键化合物一个三键化合物U2结构中含有三键结构中含有三键U=4一个苯环的化合物一个苯环的化合物U4结构中含有六元芳环结构中含有六元芳环 例例1.C6H8的不饱和度是的不饱和度是3，可判定不含苯环，可推出该化合物结构可判定不含苯环，可推出该化合物结构CH2=CHCH=CHCH=CH2，符合这种情况的还有其它几种异构体符合这种情况的还有其它几种异构体例例2.C4H7N的不饱和度是的不

27、饱和度是2，分分子子中中可可能能有有一一个个三三键键，应应为为CN，故故结结构构式为式为CH3CH2CH2CN 或 （CH3）2CHCN 遵遵循循先先简简单单后后复复杂杂，先先特特征征区区后后指指纹纹区区，先先强强峰峰后后弱弱峰峰，先先粗粗查查后后细细找找的的原则原则 例题见书上例题见书上 例一：未知物分子式为例一：未知物分子式为C8H16，其红外图谱为图，其红外图谱为图7.5，试推其结构。，试推其结构。解：解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1 1，即，即该化合物具有一个烯基或一个环。该化合物具有一个烯基或一个环。3079cm-1处有吸收峰，说明存在与

28、不饱和碳相连处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连的氢，因此该化合物肯定为烯，在的氢，因此该化合物肯定为烯，在1642cm-1处还有处还有C=C伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存在。伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存在。910、993cm-1处的处的CH弯曲振动吸收说明该化合弯曲振动吸收说明该化合物有端乙烯基，物有端乙烯基，1823cm-1的吸收是的吸收是910吸收峰的倍频。吸收峰的倍频。从从2928、1462cm-1的较强吸收及的较强吸收及2951、1379cm-1的较弱吸收知未知物的较弱吸收知未知物CH2多，多，CH3少。少。综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，综上可知，未知物（主体

29、）为正构端取代乙烯，即即1-辛烯。辛烯。例二：未知物分子式为例二：未知物分子式为C3H6O，其红外图谱为，其红外图谱为图图7.6，试推其结构。，试推其结构。解：解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1 1。与例一相似，以与例一相似，以3084，3014，1647，993，919cm-1等处的吸收峰，可判断出该化合物具有端取等处的吸收峰，可判断出该化合物具有端取代乙烯。代乙烯。因分子式含氧，在因分子式含氧，在3338cm-1处又有吸收强，峰形处又有吸收强，峰形圆而钝的谱带。因此该未知物必为一醇类化合物。再圆而钝的谱带。因此该未知物必为一醇类化合物。再结合结合

30、1028cm-1的吸收，知其为伯醇。由于该的吸收，知其为伯醇。由于该-CH2-OH与双键相连，与双键相连，C-O伸缩振动频率较通常伯醇伸缩振动频率较通常伯醇（约（约1050cm-1）往低波数移动了）往低波数移动了20多多cm-1。综合上述信息，未知物结构为：综合上述信息，未知物结构为：CH2=CH-CH2-OH官能团区的其余谱峰可指认如下：2987cm-1：=CH2的一个吸收（另一吸收在的一个吸收（另一吸收在3084cm-1）2916、2967cm-1：CH2的碳氢伸缩振动的碳氢伸缩振动1846cm-1：919cm-1的倍频的倍频1423cm-1：CH2弯曲振动，因弯曲振动，因OH的电负性，较

31、常见的电负性，较常见1470cm-1有低波数位移有低波数位移例三：未知物分子式为例三：未知物分子式为C12H24O2，其红外图谱，其红外图谱为图为图7.7，试推其结构。，试推其结构。解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1 1。从图从图7.7中最强的吸收（中最强的吸收（1703cm-1）知该化）知该化合物含羰基，与一个不饱和度相符。合物含羰基，与一个不饱和度相符。2920，2851cm-1处的吸收很强而处的吸收很强而2956，2866cm-1处的吸收很弱，这说明处的吸收很弱，这说明CH2的数目的数目远多于远多于CH3的数目。这进一步为的数目。这进一步为

32、723cm-1的显的显著吸收所证实（通常这个吸收是弱的），说著吸收所证实（通常这个吸收是弱的），说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。明未知物很可能具有一个正构的长碳链。2955到到2851cm-1的吸收是叠加在另一个宽的吸收是叠加在另一个宽峰之上的，从其底部加宽可明显地看到这点。峰之上的，从其底部加宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰来自从分子式含两个氧知此宽峰来自OH，很强，很强的低波数位移说明有很强的氢键缔合作用。的低波数位移说明有很强的氢键缔合作用。结合结合1703cm-1的羰基吸收，可推测未知物含的羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。羧酸官能团。940，1305，1412cm

33、-1等处的吸等处的吸收进一步说明羧酸官能团的存在。收进一步说明羧酸官能团的存在。综合所述，未知物结构为：综合所述，未知物结构为：CH3（CH2）10-COOH例四：未知物分子式为例四：未知物分子式为C6H8N2，其红外图谱为，其红外图谱为图图7.8，试推其结构。，试推其结构。解：解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为由其分子式可计算出该化合物不饱和度为4，故有，故有可能含苯环。可能含苯环。此推测由此推测由3030、1593、1502cm-1的吸收证实，由的吸收证实，由750cm-1的吸收知该化合物含邻位取代苯环。的吸收知该化合物含邻位取代苯环。3285、3193cm-1的吸收是很特征的伯胺吸

34、收（对的吸收是很特征的伯胺吸收（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）称伸缩振动和反对称伸缩振动）综合上述信息及分子式，可知该化合物为邻苯二胺。综合上述信息及分子式，可知该化合物为邻苯二胺。其它峰的指认有：其它峰的指认有：3387、3366cm-1：有：有NH2伸缩振动伸缩振动1634cm-1：NH2弯曲振动弯曲振动1274cm-1：CN伸缩振动伸缩振动例五：图为例五：图为GC/FTIR某未知组分的气相红外图。某未知组分的气相红外图。从其相应的从其相应的GC/MS谱知该未知物分子式为谱知该未知物分子式为C9H18O，试推其结构。，试推其结构。解：解：气相红外图与凝聚相红外图有一些差别：表现在气相红外图

35、与凝聚相红外图有一些差别：表现在吸收位置的移动和强度的变化。有一定基础知识后，吸收位置的移动和强度的变化。有一定基础知识后，分析气相红外谱也不困难。分析气相红外谱也不困难。从从2936cm-1处的强吸收，知该未知物具有多个处的强吸收，知该未知物具有多个CH2。从该峰的高波数一侧显示光滑曲线没有不饱和。从该峰的高波数一侧显示光滑曲线没有不饱和碳上的碳上的CH振动。振动。1744cm-1的吸收表明该未知物含有羰基。的吸收表明该未知物含有羰基。2812，2712cm-1两处吸收是醛类化合物特征。结合两处吸收是醛类化合物特征。结合1744cm-1的吸收可完全证实。的吸收可完全证实。综合所述，该未知物为

36、含多个综合所述，该未知物为含多个CH2的醛（实际为的醛（实际为 1-1-壬醛）。壬醛）。标准红外光谱的应用标准红外光谱的应用备有多种索引备有多种索引1.化合物名称索引化合物名称索引(alphabeticalindex)2.化合物分类索引化合物分类索引(chemicalclassesindex)3.官能团字母顺序索引官能团字母顺序索引4.(functionalgroupalphabeticalindex)5.4.分子式索引分子式索引(molecularweightindex)6.5.波长索引波长索引(wavelengthindex)7.6拉曼光谱的原理及应用拉曼光谱的原理及应用 分子振动光谱分为

37、：分子振动光谱分为：红外（吸收）红外（吸收）拉曼（散射）拉曼（散射）一、原理一、原理拉拉曼曼光光谱谱法法是是将将高高能能的的光光源源聚聚焦焦至至被被研研究究的的检检品品上上，某某些些入入射射光光子子与与样样品品分分子子碰碰撞撞而而发发生生光光的的散散射射，其其中中散散射射光光与与入入射射光光频频率率相相同同的的部部分分称称为为瑞瑞利利（Rayligh）散散射射，属属于于分分子子对对光光的的弹弹性性散散射射，其其余余为为分分子子对对光光的的非非弹弹性性散散射射。拉拉曼曼散散射射过过程程涉涉及及能能量量不不同同，因因此此频频率率也也不不同同的的入入射射光光子子和和散散射射光光子子，能能量量之之差差

38、是是由由于于散散射射分分子子的的振振动动或或转转动动状状态态的的变变化引起的，由此获得分子结构的信息。化引起的，由此获得分子结构的信息。斯托克斯（斯托克斯（stockes）线：）线：s s=O O-（E E1 1-E-E0 0）h h式中：式中：s s为为斯托克斯线频率斯托克斯线频率 O O 为入射光频率为入射光频率 E E0 0 、E E1 1分分别别为为分分子子在在振振动动基基态态，振动第一激发态的能量振动第一激发态的能量 h h为普朗克常数为普朗克常数 反反斯托克斯线：斯托克斯线：asas=O O+（E E1 1-E-E0 0）h h 从从上上面面两两个个式式子子可可知知，斯斯托托克克斯

39、斯线线和和反反斯托克斯线在瑞利线的两侧且间距相等斯托克斯线在瑞利线的两侧且间距相等。图7.23 雷利散射和拉曼散射强度的比较与入射激发光的辐射强度A相比，瑞利散射强度约为A10-3 拉曼散射的斯托克斯线强度约为A10-6 拉曼散射的反斯托克斯线强度更弱二、应用二、应用 1拉曼光谱与红外光谱的互为补充作用拉曼光谱与红外光谱的互为补充作用红红外外光光谱谱检检测测的的是是分分子子振振动动时时产产生生的的偶偶极距变化，对极性基团更为灵敏。极距变化，对极性基团更为灵敏。拉拉曼曼光光谱谱对对分分子子的的形形态态以以及及极极化化度度的的变变化较为敏感，对非极性基团灵敏。化较为敏感，对非极性基团灵敏。一些在红

40、外光谱中的弱谱带，在拉曼光一些在红外光谱中的弱谱带，在拉曼光谱中可能为强谱带，如对称取代的谱中可能为强谱带，如对称取代的SS，C=C，N=N，CC，CN，C=S，SH，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O等。等。二者结合对于结构的测定将是非常有效的。二者结合对于结构的测定将是非常有效的。2 在低波数方向的测定范围宽（在低波数方向的测定范围宽（404000cm-1），适用于重原子。），适用于重原子。3水水溶溶液液的的测测定定，拉拉曼曼光光谱谱特特别别适适合合研研究究水水溶溶液液体体系系。生生物物样样品品，如如：蛋蛋白白质质分分子子在在水水溶液中的二级结构宜用拉曼光谱研究。溶液中的二级结构宜用拉曼光谱研究。4谱谱峰峰一一般般比比较较尖尖锐锐，很很少少重重叠叠，较较好好地地分分辨振动频率，没有倍频和组合频带。辨振动频率，没有倍频和组合频带。5 固体无需制样，可直接测定。固体无需制样，可直接测定。图7.22 水杨酸的拉曼光谱图