化合物结构表征课件 第二章 XRD定量相分析.ppt

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1、化合物表征技术化合物表征技术唐有唐有根根中南大学化学化工学院中南大学化学化工学院化学电源与材料研究所化学电源与材料研究所1主要内容：主要内容：1、波谱分析表征技术波谱分析表征技术 紫外光谱紫外光谱红外光谱红外光谱核磁共振谱核磁共振谱(包括包括1HNMR和和13CNMR)质谱质谱(包括色质联谱包括色质联谱)拉曼光谱及波谱分拉曼光谱及波谱分析综合应用。析综合应用。2、显微分析表征技术、显微分析表征技术 光学显微技术光学显微技术扫描电子显微技术扫描电子显微技术透射电子显微透射电子显微技术技术 X射线衍射分析射线衍射分析X射线荧光分析等。射线荧光分析等。3、热分析表征技术、热分析表征技术 差热分析差热

2、分析热重分析热重分析热电分析热电分析热磁分析热磁分析热声热声分析等。分析等。参考书参考书:1、于世林：、于世林：波谱分析法波谱分析法，重庆大学出版社，重庆大学出版社2、吴、吴 刚：刚：材料结构表征及应用材料结构表征及应用，化学工业出版社，化学工业出版社3、陈镜泓：、陈镜泓：热分析及其应用热分析及其应用，科学出版社，科学出版社2第一部分第一部分 波谱分析表征技术波谱分析表征技术第一章第一章 红外光谱红外光谱3 1.1 概述概述 红外光谱具有测定方法简便、迅速、所需试样量少，得到的信息量大的优点，而且仪器价格比核磁共振谱和质谱便宜，因此红外光谱在结构分析中得到广泛的应用。红外光谱主要用于有机和无机

3、物的定性和定量分析，其应用领域十分广泛：如石油化工、高聚物(塑料、橡胶、合成纤维)、纺织、农药、医药、环境监测、矿物甚至司法鉴定等。41.1.1 红外光谱的功能 1.鉴定有机物官能团 根据特征吸收峰的位置和强度可鉴定有机物分子所含的化学键和官能团，推断化合物属于饱和或不饱和，是脂肪族还是芳香族,是否含有双键、叁键、羟基(0H)、氨基(NH、NH2)或羰基(C=O)等。2.推断分子结构 根据存在的化学键和官能团以及其他结构信息，通过与标准谱图的对比推断分子结构，进行定性分析。53.定量分析 红外光谱适用于一些异构体和特殊体系的定量分析，它们的红外光谱尤其是指纹区的光谱各有特征，因此可利用各自特征

4、吸收峰的强度定量。4.鉴定无机化合物 不要认为红外光谱只能鉴定有机物，它也是鉴定无机物很好的手段之一，例如络合物的研究，地矿科学的研究也普遍采用红外光谱。6 1.1.2 红外光谱基本知识1.各种光谱区域 红外光是一种波长大于可见光的电磁波。7红外光区可分三个区域红外光区可分三个区域 近红外区近红外区（波长范围波长范围0.7-2.50.7-2.5mm）(15000-4000cm(15000-4000cm-1)低能量的电子跃迁及低能量的电子跃迁及X-HX-H的伸缩与弯曲振动的倍频与组合的伸缩与弯曲振动的倍频与组合频都在此区，与基频相比强度较弱频都在此区，与基频相比强度较弱.相差约两个数量级之多，相

5、差约两个数量级之多，测定时需要加大样品的浓度。可用于定性定量分析。测定时需要加大样品的浓度。可用于定性定量分析。中红外区（波长范围中红外区（波长范围2.5-252.5-25mm）(4000-400cm(4000-400cm-1)分子中原子振动的基频谱带在此区。所谓基频是分子从分子中原子振动的基频谱带在此区。所谓基频是分子从基态跃迁到第一激发态的共振吸收频率。此区适用于有机化基态跃迁到第一激发态的共振吸收频率。此区适用于有机化合物的结构分析和定量分析。合物的结构分析和定量分析。远红外区（波长范围远红外区（波长范围251000251000mm）(400-10cm(400-10cm-1)主主要要是是

6、分分子子的的骨骨架架弯弯曲曲振振动动及及无无机机化化合合物物重重原原子子之之间间的的振振动动，金金属属有有机机化化合合物物、金金属属络络合合物物的的伸伸缩缩和和变变角角振振动动等等，主主要要用用于于研研究究分分子子结结构构及及气气体体的的纯纯转转动动光光谱谱。各各类类化化合合物物在在远红外区的吸收规律不如中红外区成熟。远红外区的吸收规律不如中红外区成熟。82.2.波动的基本关系式波动的基本关系式 光具有波粒二象性，光是电磁波可用频率和波长来描述：=C=C (1-1)(1-1)式中：波长(m)；频率(s-1)或(Hz)；C 光速 310-10(cms-1)。光又具有微粒性，光量子的能量为 E=h

7、=hc/E=h=hc/(1-2)(1-2)式中 E光量子的能量(J).h普朗克常数6.6210-34Js。93.3.红外光谱的产生红外光谱的产生 物质分子运动近似可分为平动、转动、振动和分子内电子相对于原子核的运动。与产生红外光谱有关的运动方式是原子的振动和分子的转动。用红外光照射化合物分子，分子吸收红外光的能量使其振动能级和转动能级产生跃迁。分子吸收能量后在振动运动状态发生改变的同时必然伴随着若干转动能量的变化，故红外光谱亦称为振-转光谱。只有当外来电磁辐射的能量恰好等于基态与某一激发态的能量之差时(=h)，这个能量才能被分子吸收产生红外光谱，或者说只有当外来电磁辐射的频率恰好等于从基态跃迁

8、到某一激发态的频率时，则产生共振吸收产生红外光谱。104.4.红外光谱的基本概念红外光谱的基本概念(1)谱带的位置特征频率 各种基团和化学键的特征频率与化学结构有关，出现的位置是有规律的。11 基团与化学键的频率范围：3700370025002500cmcm-1 X一H(XC、0、N、S)的伸缩振动23002300200200OcmOcm-1 CX(XC、N)的伸缩振动1900190015001500cmcm-1 CX(XC、0、N)的伸缩振动13001300800800cmcm-1 C一X(XC、O、N)的伸缩振动1650-6501650-650cmcm-1 X一H(XC、0、N)的变形振动

9、 由于不同分子化学结构不同，其能级分布不同，因此从基态跃迁至激发态所需的能量不同(=E1一E0=h)，特征频率也不同。12(2)谱带的强度 红红外外光光谱谱谱谱带带的的强强度度与与跃跃迁迁几几率率成成正正比比。通通常常从从基基态态到到第第一一激激发发态态的的跃跃迁迁几几率率最最大大，故故基基频频峰峰最最强强。跃跃迁迁到到其其他他激激发发态态的的几几率率就就较较小小，所所以以倍倍频频是是弱弱峰峰。而而跃跃迁迁几几率率又又与与分分子子的的偶偶极极矩矩有有关关，极极性性分分子子或或基基团团的的基基频频谱谱带带都都是是强强峰峰，同同核核双双原原子子分分子子没有红外光谱没有红外光谱。13(3)简正振动的

10、数目 所谓简正振动的数目即一个化合物分子的红外光谱可以出现多少个吸收峰。对于一个原子而言，它具有X，Y、Z三个自由度。含N个原子的分子其自由度为3N个。非线性分子的振动自由度(简正振动的数目)=分子自由度-(平动自由度+转动自由度)=3N-6；线性分子只有两个转动自由度，故线性分子振动自由度=3N-5。以HCl和CO为例，它们简正振动的数目为：32-5=1，各出现一个强吸收峰(亦称谱带)。14 苯的简正振动的数目：312-6=30，应有30个吸收谱带。但实际上出现的基频谱带要少于这个数目。其原因是：分子的对称性，使某些基频简并；在振动过程中无偶极矩的改变，故无红外活性；强度太低，峰不出现；分辨

11、率差而与其他吸收峰重叠；吸收谱带出现在测试的波数范围以外。也有某些振动如倍频和组合频又增加了简正振动的数目，所以实际出现的吸收峰韵数目并不等于3N-6，多数情况下少于3N-6。15 1.2 分子振动与基团特征频率1.2.1 1.2.1 双原子分子的振动双原子分子的振动 双原子分子中原子是通过化学键联结起来的，可以把两个原子看成是两个小球，把化学键看作质量可以忽略不计的弹簧，如图1-3所示。它们在平衡位置附近作简谐振动。图图13 13 双原子分子振动示意图双原子分子振动示意图 A A平衡状态；平衡状态；B B伸展状态伸展状态 16根据虎克定律双原子分子的频率公式为：根据虎克定律双原子分子的频率公

12、式为：基团和化学键的特征频率取决于化学键基团和化学键的特征频率取决于化学键的强弱和化学键所连接的两个原子的质量。的强弱和化学键所连接的两个原子的质量。17 波波数数()是是波波长长的的倒倒数数=1/=1/=/c/c，单单位位为为cmcm-1，把把双双原原子子分分子子频频率率公公式式(1.3)(1.3)改改写写成成用用波数表示的式子：波数表示的式子：通通常常所所指指的的基基团团特特征征频频率率实实际际指指的的是是波波数数。常常见见双双原原子子基基团团的的K K，和和值值，如如表表1-21-2和和表表1-31-3所示。所示。18191.2.2 1.2.2 多原子分子的振动多原子分子的振动 多原子分

13、子的振动主要有两种形式：伸缩多原子分子的振动主要有两种形式：伸缩振动和变形振动振动和变形振动伸伸缩缩振振动动：沿沿键键轴轴伸伸展展和和收收缩缩，振振动动时时键键长长发发生生变变化化，键键角角不不变变。伸伸缩缩振振动动又又可可分分为为对对称称伸伸缩缩(s s)和和不不对对称称伸伸缩缩(a a)。一一般般不不对对称称伸伸缩频率比对称伸缩高。缩频率比对称伸缩高。变形振动：变形振动：振动时键长不变，键角改变。变形振动时键长不变，键角改变。变形振动又可细分为：振动又可细分为：剪式振动剪式振动()；平面平面摇摆振动摇摆振动(或或 r)r)；非平面摇摆振动非平面摇摆振动()；卷曲振动卷曲振动(或或t)t)亚

14、亚甲基甲基(CHCH2 2)的伸缩振动和变形振动的伸缩振动和变形振动如如图图1-41-4所示。所示。2021 亚亚甲甲基基(CHCH2 2)主主要要有有六六种种基基本本振振动动方方式式，每一种红外活性振动都对应一个吸收峰。每一种红外活性振动都对应一个吸收峰。CHCH2 2基基团团的的存存在在不不能能从从单单一一特特征征峰峰来来确确定定，必必须须考考虑虑一一组组相相关关峰峰，对对亚亚甲甲基基而而言言其其主主要要相相关关峰峰是是它它的的a a=2925cm=2925cm-1(s),(s),a a=2850cm=2850cm-1(s),(s),=1470cm=1470cm-1(m)(m)，只只要要当

15、当这这三三个个峰峰同同时时存存在在方方能能确确认认CHCH2 2的的存存在在。另另外外从从=720cm=720cm-1峰峰的的位位置置和和强强度度判判断断相相邻邻CHCH2 2基基团团数数目目的的多多少少，其其非非平平面摇摆面摇摆及及卷曲振动吸收峰强度卷曲振动吸收峰强度较弱价值不大。较弱价值不大。22CO2分子分子 对称伸缩，无红外活性对称伸缩，无红外活性非对称伸缩，非对称伸缩，2330 cm-1面外弯曲面外弯曲面内弯曲面内弯曲667 cm-1 23非线性三原子分子非线性三原子分子对称伸缩对称伸缩 3650 cm-1非对称伸缩非对称伸缩 3760 cm-1剪式弯曲剪式弯曲 1595 cm-12

16、4官能团区官能团区指纹区指纹区 1500 cm-1 3000 cm-1饱和饱和CH OArOAr ClCl OCHOCH3 3 OROR BrBr ArAr SArSAr SRSR H H CHCH3 3 R R 电电负负性性比比H H大大的的基基团团产产生生吸吸电电子子诱诱导导，电电负负性性比比H H小小的的基基团产生斥电子诱导。团产生斥电子诱导。酰酰氯氯结结构构中中C=0C=0基基的的氧氧原原子子有有吸吸电电子子形形成成C C+-O-O-的的趋趋势势。当当吸电子基吸电子基(-(-C1)C1)与与C=0C=0基邻接时，基邻接时，ClCl原子拉电子原子拉电子 减小了减小了C C+-O-O-结构

17、的趋势，使结构的趋势，使C=OC=O基团双键性增强，基团双键性增强，故酰氯故酰氯C=0C=0比酮的高。比酮的高。37 表表1-181-18列出不同电负性取代基的羰基化合物的列出不同电负性取代基的羰基化合物的C0C0值，值，邻接的电负性基团越多，邻接的电负性基团越多，C=0C=0高移也越大。高移也越大。381.3.2 1.3.2 共轭效应共轭效应 共轭效应使基团特征频率往低波数位移共轭效应使基团特征频率往低波数位移。C=OC=O与与C=CC=C共轭共轭时形成了时形成了C=C-C=OC=C-C=O共轭体系，通过丌键传递引起电子云密度共轭体系，通过丌键传递引起电子云密度平均化的特性就是共轭效应。即使

18、键长平均化，双键特性减平均化的特性就是共轭效应。即使键长平均化，双键特性减弱导致弱导致C=OC=O和和C=CC=C都往低波数位移。都往低波数位移。如共如共轭酮轭酮与非共与非共轭酮轭酮的比的比较较：39 通常共轭效应与诱导效应是同时存在的，只是一种效通常共轭效应与诱导效应是同时存在的，只是一种效应占主导而已。例如：应占主导而已。例如：1.3.3 1.3.3 场效应场效应(偶极场效应偶极场效应)场效应会引起基团特征频率往高波数位移。诱导和共场效应会引起基团特征频率往高波数位移。诱导和共轭效应都是通过化学键起作用的。场效应是分子内相互作轭效应都是通过化学键起作用的。场效应是分子内相互作用的两部分通过

19、空间传递的电子作用，只有相互靠得很近用的两部分通过空间传递的电子作用，只有相互靠得很近的偶极子之间才能产生偶极场效应。的偶极子之间才能产生偶极场效应。40例如：例如：4,4-4,4-二二甲甲基基-2-2-溴溴环环己己酮酮的的C0 C0 1728cm1728cm-1比比4,4-4,4-二二甲甲基基环环己己酮酮的的C0 C0 1712cm1712cm-1值值高高。其其原原因因是是C-BrC-Br键键在在横横键键上上，在在竖竖键键上上会会受受到到4-4-位位上上甲甲基基的的空空间间位位阻阻而而不不稳稳定定(它它不不能能在在竖竖键键上上)。这这样样C=OC=O基基与与横横键键上上的的C-BrC-Br基

20、基产产生生场场效效应应，即即C-BrC-Br和和 C=C=O O两两个个偶偶极极子子之之间间发发生生了了排排斥斥作作用用，排排斥斥的的结结果果使使C=OC=O键缩短，双键性增强，键缩短，双键性增强，C=0C=0值增高。值增高。411.3.4 1.3.4 氢键效应氢键效应 氢氢键键效效应应使使伸伸缩缩振振动动频频率率往往低低波波数数位位移移，使使变变形形振振动动频频率率往高波数位移。往高波数位移。分子间氢键分子间氢键 NH2NH2(游离游离)3500)3500，34003400cmcm-1缔合时低移约缔合时低移约100100cmcm-1。C=0C=0(游离伯酰胺游离伯酰胺)1690)1690cm

21、cm-1。缔合时低移到缔合时低移到16501650cmcm-1，NH2NH2(游离伯酰胺游离伯酰胺)1620)162015901590cmcm-1,缔合时高移至缔合时高移至1650165016201620cmcm-1。不同种分子的分子间氢键不同种分子的分子间氢键 伸缩振动频率伸缩振动频率OHOH和和C=0C=0都发生低移，对都发生低移，对C=0C=0影响小些。影响小些。分子内氢键分子内氢键 分分子子内内氢氢键键大大多多数数发发生生在在具具有有环环状状结结构构的的相相邻邻基基团团之之间间。邻羟基乙酰苯氢键时呈六元环状结构，邻羟基乙酰苯氢键时呈六元环状结构，OHOH和和C=0C=0都低移。都低移。

22、421.3.5 1.3.5 空间效应空间效应 分分子子中中或或分分子子间间的的基基团团之之间间直直接接的的物物理理相相互互作作用用引引起起的的取代基效应，主要表现为环张力和空间位阻。取代基效应，主要表现为环张力和空间位阻。环环张张力力在在小小环环中中分分子子内内部部固固有有的的张张力力是是由由环环的的键键角角决决定定的，不的，不论论是是饱饱和或不和或不饱饱和和环环状化合物都有状化合物都有环张环张力的影响。力的影响。环环丙丙烷烷由于由于环张环张力的影响使力的影响使饱饱和和CH2CH2增大至超增大至超过过30003000cmcm-1-1达到达到30603060cmcm-1-1。空间位阻空间位阻 空

23、空间间位阻的大小与位阻的大小与邻邻近相互作用基近相互作用基团团的大小、形状密切相关。的大小、形状密切相关。化合物化合物I I由于酮羰基与烯基共轭使酮羰基由于酮羰基与烯基共轭使酮羰基C=0C=0低移至低移至16631663cmcm-1，化合化合物物和和在在C=OC=O基团邻位引入了甲基，其空间位阻使基团邻位引入了甲基，其空间位阻使C=OC=O基团不能与环己基团不能与环己烯中的双键共平面，阻碍了共轭，烯中的双键共平面，阻碍了共轭，C=0C=0往高波数位移。随着邻位引入的往高波数位移。随着邻位引入的甲基数目的增多，空间位阻增强，甲基数目的增多，空间位阻增强，C=CC=C与与C=OC=O基团的共面性更

24、差，使基团的共面性更差，使C=0C=0向高波数位移更多。向高波数位移更多。431.3.6 1.3.6 振动的偶合振动的偶合 当两个化学键或基团的振动频率相近或相等且在分子中直当两个化学键或基团的振动频率相近或相等且在分子中直接相连或相接近时，一个基团振动时会引起其他原子的位移，接相连或相接近时，一个基团振动时会引起其他原子的位移，振动不再是孤立的而是相互偶合的，相互作用使原来的谱带裂振动不再是孤立的而是相互偶合的，相互作用使原来的谱带裂分成双峰，出现对称与不对称两种偶合振动方式。这称为振动分成双峰，出现对称与不对称两种偶合振动方式。这称为振动的偶合。的偶合。H H2 2C=C=CHC=C=CH

25、2 2 a,a,C=CC=C 1960cm1960cm-1，s,s,C=CC=C 1070cm1070cm-1，在丙二烯中两个在丙二烯中两个C=CC=C共用一个碳原子，使共用一个碳原子，使C=CC=C偶合裂分成双峰。偶合裂分成双峰。a,a,C=CC=C 1825cm1825cm-1，s,s,C=CC=C 1748cm 1748cm-1结构中两结构中两个个 C=OC=O被氧隔开，它们的振动偶合减弱被氧隔开，它们的振动偶合减弱。振动偶合是随着两个基团或化学键距离的增大而减弱，两振动偶合是随着两个基团或化学键距离的增大而减弱，两个基团相距远时就不发生偶合，只有一个特征峰。个基团相距远时就不发生偶合，

26、只有一个特征峰。振振动动偶合的偶合的主要类型：主要类型：伸伸缩缩振振动动-伸伸缩缩振振动动的偶合；的偶合；变变形振形振动动-变变形振形振动动的偶合的偶合 伸伸缩缩振振动动-变变形振形振动动的偶合；的偶合；倍倍频频-基基频频的偶合（的偶合（费费米共振）米共振）441.4 主要化合物主要化合物(基团基团)的的红外光谱红外光谱 化合物(基团)的特征频率(实际上是指波数值，习惯用表示)是红外光谱用以定性的基础。451.4.1 1.4.1 饱和烃饱和烃(CHCH3 3、CHCH2 2)(1)(1)饱和烃的特征频率（饱和烃的特征频率（CHCH、CHCH）3000cm-1是区分饱和与不饱和CH伸缩振动频率的

27、一个分界线，饱和烃的CH小于3000cm-1，只有环丙烷的不对称伸缩振动a=30603040cm-1，及卤代烷是例外。46烷烃的特征吸收谱带如表烷烃的特征吸收谱带如表1-51-5所示：所示：4748(2)(2)由饱和烃特征频率所得的结构信息由饱和烃特征频率所得的结构信息区分饱和与不饱和化合物区分饱和与不饱和化合物 在小于3000cm-1 (2900,2800cm-1)有强吸收峰是饱和烃（CH3、CH2）的特征。光栅光谱能将CH3、CH2的伸缩振动分辨为四个吸收峰,如图1-5。49提供异构化的信息提供异构化的信息 甲基对称变形振动(s)1380cm-1的裂分提供了烷烃异构化的信息：裂分双峰的强度

28、相等时表明有异丙基；双峰强度为1:5/4时表明存在偕二甲基；双峰强度比为1:2时表明存在叔丁基。实际上异丙基和偕二甲基往往不易区分，但可借助骨架振动的频率来区分它们，异丙基骨架振动频率为1170，1155cm-1，而偕二甲基骨架振动频率为1215，1195cm-1。当然最好采用核磁共振谱来区分确定。50 提供碳链长短的信息提供碳链长短的信息 CH3、CH2的相对含量可由1380和1460cm-1吸收峰的相对强度来判断。正构的C7、C13、C29烷都有两个甲基，故1380cm-1(s,CH3)吸收峰的强度相近，而1460cm-1亚甲基的CH2强度却相差很多，碳链越长1460cm-1吸收峰越强。长

29、碳链的存在还可以从CH2 720cm-1吸收峰的位置和强度来判断(表1-5)，CH2值随碳链的增长低波数位移，趋近于720cm-1，且强度随n增大而增强。51羰基羰基(C C=0)0)对对CHCH3 3、CHCH2 2特征频率的影响特征频率的影响 当当红红外外光光谱谱图图中中甲甲基基伸伸缩缩振振动动谱谱带带相相对对较较弱弱时时应应考考虑虑到到除除结结构构中中甲甲基基很很少少以以外外,甲甲基基是是否否与与羰羰基基相相邻邻接接，从从而而进进一一步步考考察察它它的的变变形形振振动动吸吸收收峰峰是是否否低低移，强度是否增强。移，强度是否增强。52 CHCH3 3与杂原子相连的影响与杂原子相连的影响 当

30、当CHCH3 3与与杂杂原原子子相相连连时时(X-CHX-CH3 3)，CHCH3 3对对称称变变形形振振动动谱谱带带13801380cmcm-1的位置发生明显的改变：的位置发生明显的改变：系指质量散、系指质量散、系指电负性系指电负性 这些谱带的位置是由与甲基相连的杂原子的电负性和这些谱带的位置是由与甲基相连的杂原子的电负性和质量效应决定的。其规律是：相连杂原子电负性增大则质量效应决定的。其规律是：相连杂原子电负性增大则s,CH3s,CH3值增大，质量增大时值增大，质量增大时s,CH3s,CH3值减小。值减小。53a.两个质量相近的元素电负性大者s,CH3值大 31P2.1和32S2.5质量数

31、相近，而S的电负性大，故P-P-CHCH3 3 =1295cm=1295cm-1 s-CHs-CH3 3 =1310cm=1310cm-1。b.两个电负性相同的元素质量大者CH3值小 35.5Cl3.0和14N3.0电负性相同，而Cl的质量大，故ClCl-CHCH3 3=1335cm=1335cm-1 CH2 CH2 a,CH3a,CH3 ；CC CC C C=C C C C-C C 以上频率值的低移都是由于共轭所致，以上频率值的低移都是由于共轭所致，67681.4.4 1.4.4 芳烃芳烃 芳芳烃烃的的主主要要特特征征谱谱带带有有：ArAr-H H伸伸缩缩振振动动、C=C伸伸缩缩振振动动、A

32、rAr-H H变形振动变形振动(弯曲振动弯曲振动)和和ArAr-H H变形振动的倍频。变形振动的倍频。(1)ArAr-H H伸缩振动伸缩振动 ArAr-H-H 在在3100310030003000cmcm-1(w)(w)，与烯烃与烯烃 =CH=CH 相重叠，相重叠，在在光光栅栅光光谱谱中中ArAr-H H出出现现在在30703070、30303030cmcm-1(弱弱-中中，尖尖)两两个个峰，分辨率高的仪器常可观察到峰，分辨率高的仪器常可观察到1 15 5个吸收峰。个吸收峰。结结构构对对称称的的1,3,5-1,3,5-三三甲甲基基苯苯的的ArAr-H H只只有有30503050cmcm-1一一

33、个个谱谱带带，因为三个孤立氢是等价的。因为三个孤立氢是等价的。(2)(2)C=CC=C伸缩振动伸缩振动(或称骨架振动或称骨架振动)C=CC=C 在在16001600、15801580cmcm-1-1、15001500、14501450cmcm-1-1出出现现1 14 4个峰。个峰。1580 1580cmcm-1-1(w)(w)是是16001600cmcm-1-1谱带谱带的一个肩部，只有当苯的一个肩部，只有当苯环环上有上有取代基取代基时时才出才出现这现这一一对对峰，峰，强强度是度是变变化的；化的；15001500cmcm-1-1谱带谱带常常常常比比16001600cmcm-1-1峰峰强强；145

34、01450cmcm-1-1(s)(s)与甲基不与甲基不对对称称变变形振形振动动、亚亚甲基甲基剪式振剪式振动谱带动谱带相重叠成相重叠成宽宽峰；峰；在苯分子中在苯分子中1500,14501500,1450cmcm-1这一这一对峰简并成对峰简并成14851485cmcm-1。69(3)Ar-H变形振动变形振动(弯曲振动弯曲振动)ArAr-H-H面面外外弯弯曲曲振振动动在在900900650650cmcm-1-1范范围围内内非非常常特特征征，见见表表1-101-10，可凭借它来判断苯环上基团的取代位置。，可凭借它来判断苯环上基团的取代位置。70(4)Ar-H弯曲振动的倍频和合频区弯曲振动的倍频和合频区

35、(20001650cm-1 1)倍倍频频区区谱谱带带常常由由2 26 6个个小小峰峰组组成成，也也是是苯苯环环取取代代类类型型的特征峰，在倍频区谱带的图形比峰位更重要。的特征峰，在倍频区谱带的图形比峰位更重要。7172(5)稠环及氮杂芳环的红外光谱稠环及氮杂芳环的红外光谱 稠环及氮杂芳环化合物的特征吸收与苯系化合物相似。稠环及氮杂芳环化合物的特征吸收与苯系化合物相似。稠环化合物：稠环化合物：以以 2-2-甲甲 基基 萘萘 为为 例例，30513051cmcm-1是是 ArAr-H H的的 特特 征征，16011601、15091509cmcm-1是是芳芳环环CCCC的的特特征征峰峰，它它具具有

36、有孤孤立立1 1个个H H、相相邻邻2 2个个H H和和相相邻邻4 4个个H H的的ArAr-H H面面外外弯弯曲曲振振动动的的特特征征峰峰(849(849、811811和和740740cmcm-1的的强峰强峰)。73氮杂芳环化合物氮杂芳环化合物一一氮氮苯苯吡吡啶啶：吡吡啶啶环环伸伸缩缩振振动动特特征征吸吸收收有有：15991599、15831583、14821482和和14411441cmcm-1二二氮氮苯苯嘧嘧啶啶(间间二二氮氮苯苯)：嘧嘧啶啶环环伸伸缩缩振振动动特特征征吸吸收收有有16101610、15691569、14611461和和14001400cmcm-1。三氮苯三氮苯1,3,5

37、-1,3,5-三嗪：环振动特征吸收有三嗪：环振动特征吸收有15601560、15041504、14491449和和14101410cmcm-1。四氮苯四氮苯均四嗪衍生物：环的特征吸收在均四嗪衍生物：环的特征吸收在13911391、14081408cmcm-1-1，其频率值受取代基电负性的影响。其频率值受取代基电负性的影响。稠环和杂芳环化合物的取代位置的确定也和芳环一样，稠环和杂芳环化合物的取代位置的确定也和芳环一样，要根据它们的要根据它们的ArAr-H H面外变形振动的频率值来确定。例如，面外变形振动的频率值来确定。例如，吡啶吡啶具有具有5 5个相邻的个相邻的H H原子，相当于单取代苯的情况，

38、它在原子，相当于单取代苯的情况，它在750750、710710cmcm-1附近有两个谱带；附近有两个谱带；呋喃呋喃有有4 4个相邻的个相邻的H H原子，原子，相当于苯环邻位二取代的情况，它在相当于苯环邻位二取代的情况，它在770770cmcm-1有一个吸收带；有一个吸收带；a-a-甲基萘出现相当于甲基萘出现相当于1,21,2-二二取代取代(4(4个相邻个相邻H H原子原子)和和1,2,3-1,2,3-三取代三取代(3(3个相邻个相邻 H H原子原子)的综合谱图。的综合谱图。741.4.5 1.4.5 羟基羟基(OH)OH)羟基的特征频率有：羟基的特征频率有：OHOH伸缩振动、伸缩振动、C C-

39、O O伸缩振动和伸缩振动和OHOH变形振动。变形振动。(1)(1)羟基羟基(OH)OH)伸缩振动伸缩振动(OHOH)a.a.游游离离OHOH基基：伯伯醇醇OH OH 3640cm3640cm-1，仲仲醇醇OH OH 3630cm3630cm-1、叔叔醇醇OH OH 3620cm3620cm-1，它们都是中强尖峰，酚它们都是中强尖峰，酚OH OH 3610cm3610cm-1。在在非非极极性性溶溶剂剂极极稀稀的的溶溶液液中中或或分分子子结结构构中中存存在在着着强强的的空空间位阻时才存在游离羟基谱带。间位阻时才存在游离羟基谱带。b.b.双分子缔合：双分子缔合：有链状二聚体和有链状二聚体和环状二聚体

40、，环状二聚体，OHOH在在3550345035503450cm-1范围内是宽峰。范围内是宽峰。c.c.多分子缔合：多分子缔合：形成链状多聚体，形成链状多聚体，OHOH在在3400340032003200cmcm-1是强宽峰是强宽峰d.d.水水OHOH基基OHOH在在33003300cmcm-1(它还在它还在1640164016151615cmcm-1出现出现HOHHOH峰峰)结晶水的结晶水的OHOH在在3600360032003200cmcm-1，峰形略窄；溶液受潮时峰形略窄；溶液受潮时含少量水的含少量水的OHOH在在37103710cmcm-1。水峰对羟基峰的观察有干扰。水峰对羟基峰的观察有

41、干扰。75e.e.氢键对羟基氢键对羟基OHOH频率及峰形的影响频率及峰形的影响 在四氯化碳溶剂中不同浓度的乙醇溶液的红外光谱图：在四氯化碳溶剂中不同浓度的乙醇溶液的红外光谱图：在在非非极极性性溶溶剂剂中中，乙乙醇醇浓浓度度0.0117151715cm-1 苯基苯基酯酯 ,乙乙烯酯烯酯 也是也是诱导诱导效效应应占占优势优势，使，使 COCO基基团团的双的双键键性增性增强强c=oc=o升高。升高。87氢键效应：氢键效应：羰基与羟基形成氢键羰基与羟基形成氢键C0C0往低波数位移往低波数位移如：如：邻邻位有位有羟羟基取代的蒽基取代的蒽醌醌，C=OC=O与与-OHOH基形成分子内基形成分子内氢键缔氢键缔

42、合，合，缔缔合的合的c=oc=o值值往低波数位移至往低波数位移至16301630cmcm-1-1。键键角效角效应应(环张环张力力)：在在环酮环酮、内、内酯酯及内及内酰酰胺中随着胺中随着键键角的角的变变小，小，环张环张力增加，力增加，羰羰基的基的C0C0往高波数位移。往高波数位移。如环酮：七元环酮如环酮：七元环酮 ，六元环酮，六元环酮 17151715cmcm-1-1，五元五元环酮环酮 ，四元，四元环酮环酮 17751775cmcm-1-1，三元三元环酮环酮 。88(3)(3)相关峰相关峰 虽然各类羰基虽然各类羰基C0C0分别在较窄的波数范围内很特征，但是仅依靠羰基分别在较窄的波数范围内很特征，

43、但是仅依靠羰基频率频率C=0C=0来鉴定酮、醛、羧酸、酯等化合物是不够的。因为各类羰基由于化来鉴定酮、醛、羧酸、酯等化合物是不够的。因为各类羰基由于化学环境的改变其学环境的改变其C0C0值也发生相应的改变，因此还必须依靠其他特征吸收值也发生相应的改变，因此还必须依靠其他特征吸收-相关峰作为佐证。相关峰作为佐证。酮的相关峰酮的相关峰 酮酮的的C=0C=01715cm1715cm-1是是强强峰峰，它它没没有有其其他他较较特特征征的的相相关关峰峰。C-(CO)-CC-(CO)-C的的C-CC-C脂脂肪肪族族的的相相关关峰峰在在11001100cmcm-1，常常受受指指纹纹区区其其他他峰峰干干扰扰。大

44、大多多数数芳芳香香酮酮的的该该谱带谱带13001300cmcm-1，通常在通常在12601260cmcm-1可作为芳酮的佐证。可作为芳酮的佐证。醛的相关峰醛的相关峰 醛醛羰羰基基的的C=0C=01725cm1725cm-1是是强强峰峰；在在27202720、28202820cmcm-1是是较较强强的的一一对对峰峰。它它们来自们来自C-HC-H伸缩与变形振动倍频的费米共振峰，可用于醛类的鉴定。伸缩与变形振动倍频的费米共振峰，可用于醛类的鉴定。酯类的相关峰酯类的相关峰 酯酯类类的的C=0 C=0 1735cm1735cm-1(强强)，在在1300130010301030cmcm-1范范围围内内有有

45、两两个个强强吸吸收收峰峰，是是C-O-CC-O-C不不对对称称及及对对称称伸伸缩缩振振动动。C-O-CC-O-C的的不不对对称称伸伸缩缩振振动动谱谱带带较较稳稳定定，与与酯酯的的类类型型有有关关，很很特征：甲酸酯特征：甲酸酯11801180cmcm-1，乙酸酯乙酸酯12401240cmcm-1，丙酸以上的酯丙酸以上的酯11901190cmcm-1，甲酯甲酯11651165cmcm-1。羧酸的相关峰羧酸的相关峰 羧羧酸酸的的C=0 C=0 1760cm1760cm-1(单单体体)，17101710cmcm-1(二二聚聚体体)。OH,CH3,CH2OH,CH3,CH2在在3300330025002

46、500cmcm-1-1整整个个范范围围的的高高低低不不平平的的宽宽峰峰，这这组组峰峰最最高高频频率率处处的的谱谱带带(33003300cmcm-1)归归属属于于缔缔合合羟羟基基峰峰，其其他他则则是是合合频频。C-OC-O伸伸缩缩振振动动与与OHOH变变形形振振动动的的偶偶合合峰峰（C C一一O O,OHOH)，在在14201420cmcm-1(弱弱)，1300130012001200cmcm-1(强强)，前前者者易易与与C CH2H2相相重重叠叠。还还有有羧羧酸酸二二聚聚体体OHOH基基面面外外弯弯曲曲振振动动OHOH920cm920cm-1中等强度的特征峰。中等强度的特征峰。89909192

47、(4)(4)酰胺的特征频率酰胺的特征频率 酰酰胺胺结结构构中中既既有有羰羰基基又又有有氨氨基基。酰酰胺胺的的特特征征频频率率主主要要包包括括：N-HN-H伸伸缩缩振振动动，C=OC=O伸缩振动伸缩振动，N-HN-H面内变形振动，面内变形振动，C-NC-N伸缩振动伸缩振动和和N-HN-H面外变形振动等。面外变形振动等。N-HN-H伸伸缩缩振振动动与与胺胺类类相相近近。仲仲酰酰胺胺中中N-HN-H基基团团的的NHNH3450cm3450cm-1，无无论论是是游游离离态态或或缔缔合合态态往往往往出出现现顺顺式式和和反反式式结结构构(C=0C=0与与NHNH基基团团在在分分子子链链的的同同侧侧或或异异

48、侧侧)的的两两个吸收带。个吸收带。酰胺酰胺C0C0 游离伯酰胺游离伯酰胺C0C01690cm1690cm-1；缔合伯酰胺缔合伯酰胺C0C0移至移至16501650cmcm-1 游离仲酰胺游离仲酰胺C0C01680cm1680cm-1-1；缔合仲酰胺缔合仲酰胺C0C0移至移至1680168016301630cmcm-1 叔酰胺叔酰胺C0C0最低在最低在1670167016301630cmcm-1酰胺酰胺N-HN-H面内变形振动（面内变形振动（NHNH）游离伯游离伯酰胺酰胺NH NH 162016201590cm1590cm-1；缔合伯酰胺缔合伯酰胺NH NH 165016501620cm1620

49、cm-1 游离仲酰胺游离仲酰胺NH NH l550l5501510cm1510cm-1；缔合后高移至缔合后高移至1570157015151515cmcm-1(强峰强峰)固态缔合伯酰胺固态缔合伯酰胺NH2NH2常与酰胺常与酰胺C0C0谱带相重叠而变成宽峰。谱带相重叠而变成宽峰。酰胺酰胺C-NC-N伸缩振动伸缩振动（C-NC-N）伯酰胺伯酰胺C C一一N N 1400cm1400cm-1；仲酰胺仲酰胺C C一一N N 1290cm1290cm-1酰胺酰胺N-HN-H面外变形振动面外变形振动 通常在通常在700700cmcm-1-1处，峰强而宽。处，峰强而宽。9394951.4.8 1.4.8 醚醚

50、(C C一一O O一一C)C)脂肪族醚类脂肪族醚类C-O-CC-O-C不对称伸缩振动不对称伸缩振动,C-O-CC-O-C=1150=11501050cm1050cm-1，是它的唯一的强宽峰；是它的唯一的强宽峰；醚的醚的C-O-CC-O-C对称伸缩振动由于局部对称性通常是弱峰。对称伸缩振动由于局部对称性通常是弱峰。当当C-O-CC-O-C与与双双键键相相连连时时形形成成含含有有=C-O-CC-O-C基基团团的的烯烯醚醚或或芳芳醚醚。由由于于p-p-共共轭轭使使醚醚键键具具有有一一些些双双键键性性，使使C-O-CC-O-C值值往往高高波波数数位位移移,C-O-CC-O-C=1275=1275115