《红外光谱解析》PPT课件 (2).ppt

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1、第三节第三节 红外光谱解析红外光谱解析一、官能团区和指纹区一、官能团区和指纹区 官能团区：官能团区：40001300cm-1（1350）红外光谱红外光谱 2.57.7m 指纹区：指纹区：1300600cm-1（1350650）7.716.7m官能团区的特点：官能团区的特点：各官能团的特征峰均出现在高频区各官能团的特征峰均出现在高频区官能团具有各自的特征吸收频率官能团具有各自的特征吸收频率官官能能团团区区：X-H的的伸伸缩缩振振动动以以及及各各种种双双键键、叁叁键键的的伸伸缩缩振振动动吸吸收收峰峰出出现现的的区区域域，此此区区域域内内峰峰较较稀稀疏疏，是是鉴鉴定定工作最有价值的区域。工作最有价值

2、的区域。指纹区：单键的伸缩振动以及多数基团的变形振指纹区：单键的伸缩振动以及多数基团的变形振动出现的区域。在此区吸收光谱复杂，对分子结动出现的区域。在此区吸收光谱复杂，对分子结构的细微变化有高度敏感性，对于区别结构类似构的细微变化有高度敏感性，对于区别结构类似的化合物很有价值。的化合物很有价值。指纹区特点指纹区特点图谱复杂，振动形式多图谱复杂，振动形式多少数较强的具有特征性，其余的很难找到归属少数较强的具有特征性，其余的很难找到归属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 2000

3、cm-1 三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区32000 1300 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区41650 cm-1 XY伸缩，伸缩，XH变形振动区变形振动区1 X-H伸缩振动区（伸缩振动区（4000 2500 cm-1）氢键区氢键区（1）O-H 3700 3200 cm-1 确定确定 醇，酚，酸醇，酚，酸在在气气态态或或非非极极性性溶溶剂剂浓浓度度较较小小（稀稀溶溶液液）时时，峰峰形形尖尖锐锐，强强吸吸收收（3700 3500 cm-1）；浓浓度度较较大大时时，发发生生缔缔合合作作用，峰形较宽，移向低波数区（用，峰形较宽，移向低波数区（3450 3200 cm-1）。）

4、。有有机机酸酸中中羟羟基基形形成成氢氢键键能能力力更更强强，甚甚至至在在相相当当稀稀的的溶溶液液中中都都是是以以二二分分子子缔缔合合形形式式存存在在，在在3200 2500 cm-1 出出现现强强而宽的吸收峰。而宽的吸收峰。（2）N-H 3500 3100 cm-1 确定确定 胺，酰胺胺，酰胺胺和酰胺的胺和酰胺的 N-H 出现在出现在 3500 3100 cm-1。峰强弱于。峰强弱于O-H，峰形尖锐。，峰形尖锐。氨基缔合时，吸收峰位移不显著，向低波数位移一般不氨基缔合时，吸收峰位移不显著，向低波数位移一般不大于大于100 cm-1。N-H吸收峰的数目与氮原子上取代基多少有关吸收峰的数目与氮原子

5、上取代基多少有关伯伯胺胺和和伯伯酰酰胺胺显显双双峰峰，两两峰峰强强度度近近似似相相等等；仲仲胺胺为为单单峰峰；叔胺无叔胺无N-H 峰。峰。胺类的胺类的IR吸收常受到干扰或者缺少特征吸收（如叔胺）。吸收常受到干扰或者缺少特征吸收（如叔胺）。惰惰性性溶溶剂剂中中通通入入干干燥燥的的氯氯化化氢氢气气体体，使使之之生生成成胺胺盐盐。胺胺盐盐中中的的 N-H 具有宽而强的吸收带。具有宽而强的吸收带。伯伯胺胺盐盐在在3000 2500 cm-1（S），仲仲胺胺盐盐在在2700 2500 cm-1（S），叔叔胺胺盐盐在在2700 2500 cm-1（S），再再根根据据1600 1500 cm-1区区N-H的

6、的弯弯曲曲振振动动可可区区分分仲仲胺胺盐盐和和叔叔胺胺盐盐（叔叔胺胺盐盐在此区无吸收）。在此区无吸收）。3000 cm-1 以下以下（3）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的CH CH3 2960 cm-1 aS 2870 cm-1 S CH2 2930 cm-1 aS 2850 cm-1 S CH 2890 cm-1 弱吸收弱吸收（4）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的=CH（CH）苯环上的苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1 3000 cm-1 以上以上各类化合物各类化合物C-H伸缩振动吸收位置伸缩振动吸收位置2.2500 2000 c

7、m-1 叁键和累积双键伸缩振动区叁键和累积双键伸缩振动区 RC CH 2140 2100 cm-1 RC CR 2260 2190 cm-1 R=R 时，无红外活性时，无红外活性 RC N 2260 2240 cm-1 非共轭非共轭 2240 2220 cm-1 共轭共轭 强度增加强度增加氰基化合物氰基化合物各类叁键和累积双键伸缩振动吸收位置各类叁键和累积双键伸缩振动吸收位置3 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（2000 1500 cm-1）各类双键伸缩振动吸收位置各类双键伸缩振动吸收位置 RC=CR 1680 1620 cm-1 强度弱，强度弱，R=R（对称对称），无红外活性。无红外活性。单核

8、芳烃的单核芳烃的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1650 1626 cm-1）苯苯衍衍生生物物在在 2000 1650 cm-1，出出现现 C-H和和C=C键键的的面面内内变变形形振振动动的的泛泛频频吸吸收收（强强度度弱弱），可可用用来来判判断断取取代基位置。代基位置。（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。峰位排序：酸酐峰位排序：酸酐峰位排序：酸酐峰位排序：酸酐 酰卤酰卤酰卤酰卤 羧酸羧酸羧酸羧酸（游离）（游离）酯类酯类酯类酯类 醛醛醛醛 酮酮酮酮 酰胺酰胺酰胺酰胺羰基化合物的羰基化合物的C=O伸缩振动吸收位置伸缩振动吸收

9、位置醛，酮如何区分？醛，酮如何区分？硝基的吸收位置硝基的吸收位置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-1-14。XY，XH 变形振动区变形振动区 4时时，（CH2）n的的平平面面摇摇摆摆振振动动吸吸收收出出现现在在720 cm-1。q CH2面面外外变变形形振振动动(CH2)n，证证明明长长碳碳链链

10、的的存存在。在。指纹区指纹区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的峰强的峰强度估算度估算强度。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正庚烷正庚烷指纹区指纹区lC-O的伸缩振动能引起很强的红外吸收，它能与其它的伸缩振动能引起很强的红外吸收，它能与其它的振动产生强烈的偶合，因此的振动产生强烈的偶合，因此C-O的伸缩振动的吸收的伸缩振动的吸收位置变化很大（位置变化很大（1300-1000cm

11、-1）。）。l由于它的强度很大，常成为谱图中最强的吸收，因而由于它的强度很大，常成为谱图中最强的吸收，因而易于判断易于判断C-O键的存在。键的存在。指纹区指纹区各类烯烃各类烯烃=C-H 面外弯曲振动吸收位置面外弯曲振动吸收位置对比对比2 烯烃顺反异构体利利用用指指纹纹区区中中苯苯环环的的C-H面面外外变变形形振振动动吸吸收收峰峰和和2000 1667cm-1区区域域苯苯的的倍倍频频或或组组合合频频吸吸收收峰峰，可可以以共共同同配配合合确确定定苯苯环环的的取取代代类类型。型。各种取代苯各种取代苯 C-H 吸收位置吸收位置二、红外谱图解析二、红外谱图解析 analysis of infrared

12、spectrograph1 1烷烃烷烃（CH3，CH2，CH）(CC,CH)-（CH2）n-nasas14601460 cm-1 s s13801380 cm-1CH3 CH2 s s14651465 cm-1CH2 r r 720 cm720 cm-1-1（水平摇摆）重重叠叠CH2 对称伸缩2853cm-110CH3 对称伸缩2872cm-110 CH2不对称伸缩2926cm-110 CH3不对称伸缩2962cm-110 3000cm-1 HC1385-1380cm-11372-1368cm-1CH3CH3CH3 s s C CC C骨架振动骨架振动 1:11:11155cm1155cm-1

13、-111701170cmcm-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的对称变形振动的对称变形振动发生变化。发生变化。b)Cb)CC C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=

14、3 730 740 cmcm-1-1（中中）n n 720 cmcm-1-1 （中强中强）d)CH2和和CH3的相对含量的相对含量也可以由也可以由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-1-1 308

15、0 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 HCC HHCHC C H2Hb)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1660cmcm-1-1 顺强，反弱 四取代（

16、不与O，N等相连）无（C=CC=C）峰 端烯的强度强 共轭使（C=CC=C）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 变形振动变形振动(1000-700 cmcm-1-1 )面内变形（=C-H）1400-1420 cmcm-1-1 （弱）弱）面外变形（=C-H）1000-700 cmcm-1-1 （有价值）有价值）（=C-H）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

17、cmcm-1-1（弱）弱）（=C-H）800-650 cmcm-1-1（690 690 cm-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 谱图谱图波数/cm-1透射率%波长/m1-辛炔的红外光谱图叁键C H伸缩振动C C伸缩振动-C H伸缩振动CH3 平面摇摆弯曲振动 C-H伸缩和弯曲振动2-辛炔的红外光谱图波数/cm-1透射率%波长/mC H伸缩振动CH3 平面摇摆弯曲振动CH2 平面摇摆弯曲振动对比对比烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体3.醇（

18、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-OH 3640cmcm-1-1仲-OH 3630cmcm-1-1叔-OH 3620cmcm-1-1酚-OH 3610cmcm-1-1（OH）（C-OC-O）1050 cmcm-1-11100 cmcm-1-11150 cmcm-1-11200 cmcm-1-1支化：-15 cmcm-1-1不饱和：-30 cmcm-1-1OH基团特性基团特性 双分子缔合（二聚体）3550-3450 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-

19、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1，2-二醇）3600-3500 cmcm-1-1螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500 cmcm-1-1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透射率%波长/m波数/cm-1乙醇的红外光谱(1%乙醇的CCl4溶液）OH伸缩游离羟基CH伸缩CO伸

20、缩伯醇特征峰OH伸缩氢键缔合透射率%波长/m波数/cm-1OH伸缩氢键缔合CH伸缩CO伸缩伯醇特征峰乙醇的红外光谱(液膜法）透射率%波数/cm-1乙醇的红外光谱(CCl4溶液）溶液）乙醇的红外光谱(液膜法）液膜法）OH伸缩氢键缔合3333OH伸缩游离羟基3650脂族和环的C-O-C asas 1150-1070cmcm-1-1 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 R-OCH3 s s(CH3)2830-2815cmcm-1-1 芳族 Ar-OCH3 s s(CH3)

21、2850cmcm-1-1 5醛、酮醛、酮醛醛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7.芳香族化合物芳香族化合物1)芳氢伸缩振动芳氢伸缩振动2)芳环骨架伸缩振动芳环骨架伸缩振动确定苯环存在确定苯环存在透射率%波长/m波数/cm-1ArH和CH3伸缩C=O伸缩振动苯乙酮的红外光谱芳环苯酚的红外光谱图波数/cm-1波长/m透射率%O H伸缩振动=C O伸缩振动透射率%波长/m波数/cm-13300OH伸缩氢键缔合16101500C=C共轭1232CO伸缩813对

22、位二取代苯719CH（苯环）弯曲对甲苯酚的红外光谱图间二甲苯的红外光谱图透射率%波长/m波数/cm-1芳环=CH伸缩甲基CH伸缩芳环C=C伸缩芳环C=C伸缩甲基CH弯曲间位二取代苯甲基CH弯曲透射率%波长/m波数/cm-1芳环C=C伸缩芳环C=C伸缩甲基CH弯曲芳环=C H伸缩甲基CH伸缩甲基CH弯曲苯的1，2-二元取代邻二甲苯的红外光谱图3)芳氢弯曲振动判断苯的取代形式单取代双取代邻取代对取代间取代多取代1.单取代(含5个相邻H)2.双取代双取代邻取代（4个相邻H）间取代（3个相邻H，1个孤立H）对取代（2个相邻H）3.多取代多取代8.含氮化合物含氮化合物 胺胺特征区分特征区分 氰基化合物氰

23、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红外光谱的特征性红外光谱的特征性例：例：2800 3000 cm-1 CH3 特征峰特征峰；1600 1850 cm

24、-1 C=O 特征峰特征峰；与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率基基团特征频率（特征峰）团特征频率（特征峰）；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺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

25、区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）22500 2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区32000 1500 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区4 1650 cm-1 XY伸缩，伸缩，XH变形振动区变形振动区X-H伸缩振动区：伸缩振动区：4000-2500cm-1 叁键及累积双键区叁键及累积双键区（25002000cm-1）双键伸缩振动区双键伸缩振动区（20001500cm-1）C指纹区（可分为两个区）指纹区（可分为两个区）在在红红外外分分析析中中，通通常常一一个个基基团团有有多多个个振振动动形形式式，同同时时产产生生多多个个谱谱峰峰（基基团团特特征征峰峰及及指指纹纹峰峰），各各类类峰峰之之间间相相互互依依存存、相相互互佐佐证证。通通过过一一系系列列的的峰峰才才能能准准确确确确定定一一个个基基团团的存在。的存在。常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收带特征区特征区指纹区指纹区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H（氢键）（氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C