分析化學(xué)課件：8-1 紅外吸收光譜法

1、8.1.1 基本原理基本原理8.1.2 紅外分光光度儀紅外分光光度儀8.1.3 紅外光譜與分子紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)8.1.4 紅外譜圖解析紅外譜圖解析光波譜區(qū)、躍遷類型與對應(yīng)的分析方法光波譜區(qū)、躍遷類型與對應(yīng)的分析方法光波譜區(qū)、躍遷類型與對應(yīng)的分析方法 紅外吸收光譜紅外吸收光譜，簡稱，簡稱紅外光譜，紅外光譜，是是利用試樣中物質(zhì)分子對利用試樣中物質(zhì)分子對紅外輻射紅外輻射選選擇性的吸收建立的一種光譜分析方擇性的吸收建立的一種光譜分析方法。分子吸收紅外輻射后發(fā)生法。分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動(dòng)振動(dòng)能級(jí)能級(jí)和和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的的躍遷躍遷，因而，因而IR又又稱為分子振動(dòng)稱為分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。轉(zhuǎn)動(dòng)光譜

2、。 區(qū)域區(qū)域 波長波長l/mm 波數(shù)波數(shù)s/cm-1 能級(jí)躍遷類型能級(jí)躍遷類型 近紅外區(qū) 0.75 2.5m 13333 4000 cm-1 O-H、N-H、C-H鍵倍頻吸收區(qū) 中紅外區(qū)中紅外區(qū) 2.5 25 m 4000 400 cm-1 分子振動(dòng)，伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)分子振動(dòng)，伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)紅外區(qū) 25 1000m 400 10 cm-1 分子轉(zhuǎn)動(dòng)紅外光譜與紫外光譜比較紅外光譜與紫外光譜比較紅外光譜與紫外光譜比較紅外光譜與紫外光譜比較紅外光譜與紫外光譜比較紅外光譜與紫外光譜比較共同點(diǎn)：都是吸收光譜共同點(diǎn)：都是吸收光譜不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：紫外紫外-可見可見紅紅 外外吸收能量吸收能量紫外可見光紫外可見光200 8

3、00 nm紅外光紅外光主要：中紅外區(qū)主要：中紅外區(qū) （2.5 25 m） 躍遷類型躍遷類型電子能級(jí)躍遷電子能級(jí)躍遷振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷光譜光譜 電子電子-振振-轉(zhuǎn)能級(jí)躍轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷光譜遷光譜 振振-轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷光譜轉(zhuǎn)能級(jí)躍遷光譜分析對象分析對象不飽和化合物，不飽和化合物，共軛體系共軛體系幾乎所有化合物結(jié)構(gòu)分幾乎所有化合物結(jié)構(gòu)分析析紅外光譜的發(fā)展 紅外光譜(Infrared Spectroscopy, 簡稱IR)和拉曼光譜(Raman)都屬于分子振動(dòng)光譜。兩者得到的信息可以互補(bǔ)。8.1 引言 十九世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了紅外線。 1892 年有人利用巖鹽棱鏡和測熱輻射計(jì)(電阻溫度計(jì))測定了20

4、多種有機(jī)化合物的紅外光譜。 發(fā)現(xiàn)：含甲基的化合物在3.45 m (2899 cm-1)都有吸收。 1905 年科伯倫茨發(fā)表了128 種有機(jī)和無機(jī)化合物的紅外光譜，紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)間的特定聯(lián)系才被確認(rèn)。 此后，人們陸續(xù)測定了含羰基、羥基等官能團(tuán)的化合物的紅外光譜。 1930 年前后，隨著量子理論的提出和發(fā)展，紅外光譜的研究得到了全面深入的開展，并且依據(jù)測得的大量物質(zhì)的紅外光譜對吸收帶中基頻譜帶的歸屬作了研究。 1947年第一臺(tái)實(shí)用的雙光束自動(dòng)記錄的紅外分光光度計(jì)問世。這是一臺(tái)以人工晶體棱鏡作為色散元件的第一代紅外分光光度計(jì)。 二十世紀(jì)五十年代初，相繼發(fā)表了特征吸收譜帶頻率表及復(fù)雜分子的紅外光譜

5、一書。 二十世紀(jì)六十年代，用光柵代替棱鏡作分光器的第二代紅外光譜儀投入了使用。這種計(jì)算機(jī)化的光柵為分光部件的第二代紅外分光光度計(jì)仍然是應(yīng)用很廣的機(jī)型。立體光柵 七十年代后期，干涉型傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)投入了使用，這就是所謂的第三代紅外分光光度計(jì)。 這種光度計(jì)靈敏度高，分辨率高，掃描速度很快，再加上配合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得紅外光譜的應(yīng)用越來越廣，一些原來無法研究的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)課題有了解決的工具。 近來，已采用可調(diào)激光器作為光源來代替單色器，研制成功了激光紅外分光光度計(jì)，即第四代紅外分光光度計(jì)，它具有更高的分辨率和更廣的應(yīng)用范圍，但目前還未普及。紅外光譜法的特點(diǎn)（1）依據(jù)樣品在紅外光區(qū)(

6、一般指2.5 25m波長區(qū)間)吸收譜帶的位置、強(qiáng)度、形狀、個(gè)數(shù)，來推測分子的空間構(gòu)型，求化學(xué)鍵的力常數(shù)、鍵長和鍵角，推測分子中某種官能團(tuán)的存在與否，推測官能團(tuán)的鄰近基團(tuán)，確定化合物結(jié)構(gòu)。 （2） 紅外光譜不破壞樣品，并且對任何樣品的存在狀態(tài)都適用，如氣體、液體、可研細(xì)的固體或薄膜似的固體都可以分析。測定方便，制樣簡單。 （5）所需樣品用量少，且可以回收。紅外光譜分析一次用樣量約1 5 mg，有時(shí)甚至可以只用幾十微克。（4）分析時(shí)間短。一般紅外光譜做一個(gè)樣可在10 30分鐘內(nèi)完成。如果采用傅里葉變換紅外光譜儀在一秒鐘以內(nèi)就可完成掃描。為快速分析的動(dòng)力學(xué)研究提供了十分有用的工具。（3）紅外光譜特征

7、性高。由于紅外光譜信息多，可以對不同結(jié)構(gòu)的化合物給出特征性的譜圖，從“指紋區(qū)”就可以確定化合物的異同。所以人們也常把紅外光譜叫“分子指紋光譜”。一、紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)一、紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)譜圖縱坐標(biāo): 百分透過率T% T % = I / I0100% I 輻射的透過強(qiáng)度 I0為入射強(qiáng)度橫坐標(biāo)表示方法： 譜圖的上方的橫坐標(biāo)是波長，單位m 譜圖的下方的橫坐標(biāo)是波數(shù)s, 單位是cm-1。輻射光透過樣品的百分率s(cm-1) = 1/(cm) = 104 /(m)波數(shù): 波長的倒數(shù) 單位長度(cm)光中所含光波的數(shù)目。 2.5m，對應(yīng)的波數(shù)值： = 104 / 2.5 (cm-1) = 4

8、000 cm-1_ 區(qū)域 波長l/mm 波數(shù)s/cm-1 能級(jí)躍遷類型 近紅外區(qū) 0.75 2.5m 13333 4000 cm-1 O-H、N-H、C-H鍵倍頻吸收區(qū) 中紅外區(qū) 2.5 25 m 4000 400 cm-1 分子振動(dòng)，伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)紅外區(qū) 25 1000m 400 10 cm-1 分子轉(zhuǎn)動(dòng)一般掃描范圍在4000 400 cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來描述。應(yīng)用：應(yīng)用：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)解析；定性：定性：基團(tuán)的特征吸收頻率；定量：定量：特征峰的強(qiáng)度。非對稱分子非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。如H2O, HCl, CO2 偶極子在交變電場中的作用示意圖偶極子在交變電場中的作用示

9、意圖q d 偶極矩偶極矩: : 對稱分子對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。如：He、Ne、N2、O2、Cl2 。(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量；(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用，偶極矩()必須發(fā)生變化。1.1.1.1.1.1.紅外光譜產(chǎn)生的兩個(gè)基本條件紅外光譜產(chǎn)生的兩個(gè)基本條件紅外光譜產(chǎn)生的兩個(gè)基本條件紅外光譜產(chǎn)生的兩個(gè)基本條件紅外光譜產(chǎn)生的兩個(gè)基本條件紅外光譜產(chǎn)生的兩個(gè)基本條件 8.1.1 紅外光譜產(chǎn)生的基本原理紅外光譜產(chǎn)生的基本原理動(dòng)畫動(dòng)畫紅外產(chǎn)生條件紅外產(chǎn)生條件.swf 值得注意的是值得注意的是：不是所有的振動(dòng)都能引起紅外吸收，只有：不是所有的振動(dòng)都能

10、引起紅外吸收，只有偶極矩偶極矩( () )發(fā)生變化的發(fā)生變化的（0 ） ，才能有紅外吸收。，才能有紅外吸收。這種振動(dòng)稱為紅外活性的，反之（ =0）則為紅外非活性的。 如單原子和同核分子如單原子和同核分子Ne、He、H2、O2、N2 電荷分布電荷分布均勻，振動(dòng)不能引起紅外吸收。均勻，振動(dòng)不能引起紅外吸收。 HCCHH、RRCCRR，其，其CC（三鍵）振動(dòng)（三鍵）振動(dòng)也不能引起紅外吸收。也不能引起紅外吸收。 OHH COO 原 子: 質(zhì)量為m1和m2兩個(gè)小球 化學(xué)鍵: 無重量的連接兩個(gè)小球的彈簧分子吸收紅外光時(shí)，兩個(gè)原子將在連接的軸線上作振動(dòng)虎克定律：振動(dòng)頻率u、原子質(zhì)量和力常數(shù)K最簡單的雙原子分

11、子中化學(xué)鍵的振動(dòng)可按諧振子處理 2. 分子振動(dòng)方程式分子振動(dòng)方程式1K2為雙原子的折合質(zhì)量：1212m mmm11K2 cs以波數(shù)表示：力常數(shù)K: 單位: N/cm 或 達(dá)因/cm)。 c:光速，31010cm/s21113072hkEckhks折合質(zhì)量折合質(zhì)量：兩振動(dòng)原子只要有一個(gè)的：兩振動(dòng)原子只要有一個(gè)的質(zhì)量質(zhì)量，（），紅紅外吸收信號(hào)將出現(xiàn)在外吸收信號(hào)將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)高波數(shù)區(qū)。發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的大小取決于鍵兩端原子的折合折合質(zhì)量質(zhì)量和和鍵的力常數(shù)鍵的力常數(shù)，即取決于，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征分子的結(jié)構(gòu)特征。這是紅外光。這是紅外光譜可以測

12、定化合物結(jié)構(gòu)的理論譜可以測定化合物結(jié)構(gòu)的理論依據(jù)依據(jù)k化學(xué)鍵的力常數(shù)，與化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能鍵能和和鍵長鍵長有關(guān)，有關(guān)，鍵能鍵能，鍵長，鍵長，k k。 量子力學(xué)：量子力學(xué)：分子的振動(dòng)能（量子化）：分子的振動(dòng)能（量子化）： E振振=（V+1/2）h ：化學(xué)鍵的 振動(dòng)頻率；V ：振動(dòng)量子數(shù)。V=0, 1, 2, , n任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：表表 某些鍵的伸縮力常數(shù)（某些鍵的伸縮力常數(shù)（N/cm）鍵類型鍵類型 C C C =C C C 力常數(shù)力常數(shù) 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位峰位 4.5 m 6.0 m 7.0 m 化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵

13、的力常數(shù)化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。 例題例題: 由表中查知由表中查知C=C鍵的鍵的k=9.5 9.9 ,令其為令其為9.7, 計(jì)算波數(shù)值。計(jì)算波數(shù)值。正己烯中正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測值為鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測值為1652 cm-1111kk13072 c9.713071661cm12/ 2s 兩類基本振動(dòng)形式兩類基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng) 亞甲基：彎曲振動(dòng) （變形振動(dòng)） 亞甲基二、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式二、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式二、分子中基團(tuán)的基本振

14、動(dòng)形式二、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式二、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式二、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式1 1兩類基本振動(dòng)形式兩類基本振動(dòng)形式（1）伸縮振動(dòng)：）伸縮振動(dòng)：沿原子核之間的沿原子核之間的軸線軸線作振動(dòng)，作振動(dòng)，鍵長有鍵長有變化變化而而鍵角不變鍵角不變，用字母，用字母表示表示 亞甲基：振動(dòng)方式.swf（2）彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)（變形振動(dòng)或變角振動(dòng)）：（變形振動(dòng)或變角振動(dòng)）：鍵長不變鍵長不變而而鍵鍵角改變角改變的振動(dòng)方式，用字母的振動(dòng)方式，用字母表示表示 分為面內(nèi)變形振動(dòng)和面外變形振動(dòng)分為面內(nèi)變形振動(dòng)和面外變形振動(dòng)例例水分子水分子非線性，非線性， 3N-6個(gè)基本振動(dòng)，個(gè)基本振動(dòng)，3 3-6=3譜帶的峰位

15、、峰數(shù)與峰強(qiáng)譜帶的峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（1）峰位：）峰位：k ，u 高波數(shù)區(qū)（波長小區(qū)） 能級(jí)變化大，出峰在高頻區(qū)。能級(jí)變化： （2）峰數(shù)）峰數(shù) 出現(xiàn)吸收峰的個(gè)數(shù)與分子自由度有關(guān)。 3N-5（線性） / 3N-6（非線性） 無瞬間偶基距變化時(shí)，無紅外吸收。 assVV例例2 CO2分子分子N=3直線型分子直線型分子 CO2振動(dòng)振動(dòng)有有3N-5個(gè)基本振動(dòng)，即個(gè)基本振動(dòng)，即3 3-5=4個(gè)振動(dòng)個(gè)振動(dòng)不對稱伸縮振動(dòng)不對稱伸縮振動(dòng) 2349cm -1能量相同，能量相同，簡并簡并667cm-1基頻峰基頻峰：由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，幾率大，強(qiáng)吸收峰；倍頻峰：倍頻峰：由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，幾率小，弱吸收峰

16、。1）瞬間偶極矩變化大，鍵兩端原子電負(fù)性相差大（極性大），分子對稱性差，氫鍵形成，與極性基團(tuán)共軛，費(fèi)米共振，吸收峰增強(qiáng)；2）能級(jí)躍遷幾率，躍遷幾率大，吸收峰越強(qiáng)（3）峰強(qiáng)：）峰強(qiáng)：譜帶的強(qiáng)度 主要由兩個(gè)因素決定:組合頻：組合頻：基頻及倍頻的和或差基頻及倍頻的和或差費(fèi)米共振費(fèi)米共振：當(dāng)一個(gè)振動(dòng)的倍頻或組合頻與某一個(gè)強(qiáng)的基頻有接近：當(dāng)一個(gè)振動(dòng)的倍頻或組合頻與某一個(gè)強(qiáng)的基頻有接近的頻率時(shí)，這兩個(gè)振動(dòng)相互作用發(fā)生偶合，弱的倍頻或組合頻被的頻率時(shí)，這兩個(gè)振動(dòng)相互作用發(fā)生偶合，弱的倍頻或組合頻被強(qiáng)化，產(chǎn)生強(qiáng)吸收峰。強(qiáng)化，產(chǎn)生強(qiáng)吸收峰。8.1.2 8.1.2 8.1.2 儀器類型與結(jié)構(gòu)儀器類型與結(jié)構(gòu)儀器類型

17、與結(jié)構(gòu)儀器類型與結(jié)構(gòu)儀器類型與結(jié)構(gòu)儀器類型與結(jié)構(gòu)一、儀器類型一、儀器類型 兩種類型：色散型（棱鏡和光柵，早期） 干涉型（傅立葉變換紅外光譜儀） Fourier transform infrared spectrometer FTIR無單色器和狹縫Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀干涉儀光源光源樣品室樣品室檢測器檢測器顯示器顯示器繪圖儀繪圖儀計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)干涉圖

18、干涉圖光譜圖光譜圖FTS傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖 邁克爾干涉儀工作原理圖邁克爾干涉儀工作原理圖邁克爾干涉儀工作原理圖邁克爾干涉儀工作原理圖邁克爾干涉儀工作原理圖邁克爾干涉儀工作原理圖 二、試樣的調(diào)制 1. 樣品純度。一般要求純樣品，否則要提純(用紅外光譜作定量分析不要求純度)。對含水份和溶劑的樣品要作干燥處理。 2. 根據(jù)樣品的物態(tài)和理化性質(zhì)選擇制樣方法。如果樣品不穩(wěn)定，則應(yīng)避免使用壓片法。 3. 制樣過程要注意避免空氣中水分、CO2等污染

19、物混入樣品。制樣注意問題： 根據(jù)試樣的狀態(tài)及性質(zhì)、分析目的、測定裝置等條件選擇制樣方法二、制樣方法二、制樣方法二、制樣方法二、制樣方法二、制樣方法二、制樣方法（1）氣體：氣體池，）氣體：氣體池，兩端黏有可透紅外光的NaCl或KBr窗片（2）液體：）液體：液膜法難揮發(fā)液體(bp80C)； 兩窗片間滴1、2滴試液，形成液膜溶液法液體池。溶劑：常用CCl4 ，CS2。和CHCl3（3）固體：）固體：研糊法（液體石臘法）；夾在窗片間KBr壓片法：最常用；壓片機(jī)，外觀透明薄膜法，高分子化合物。三、聯(lián)用技術(shù)三、聯(lián)用技術(shù)三、聯(lián)用技術(shù)三、聯(lián)用技術(shù)三、聯(lián)用技術(shù)三、聯(lián)用技術(shù)GC/FTIR（氣相色譜紅外光譜聯(lián)用）氣

20、相色譜紅外光譜聯(lián)用）LC/FTIR（液相色譜紅外光譜聯(lián)用）液相色譜紅外光譜聯(lián)用）PAS/FTIR（光聲紅外光譜）光聲紅外光譜）MIC/FTIR（顯微紅外光譜）顯微紅外光譜）微量及微區(qū)分析微量及微區(qū)分析一、紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)一、紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)一、分子的不飽和度一、分子的不飽和度一、分子的不飽和度一、分子的不飽和度一、分子的不飽和度一、分子的不飽和度 不飽和度是指分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素的“對”數(shù)。 如：乙烯 不飽和度為1。 計(jì)算： 若分子中僅含1，2，3，4價(jià)元素(對應(yīng)H, O,N,C)，則分子不飽和度： = n4 ， n3 ， n1 分別為分子中四價(jià)，三價(jià)，一價(jià)元素?cái)?shù)目。

21、 作用：推斷分子中含有雙鍵，叁鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目。8.1.3 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)43122221222nnnCNHHNC 例： C9H8O2 = 9+1- 8/2 = 6分子的不飽和度：分子的不飽和度：苯環(huán)苯環(huán) 4叁鍵（叁鍵（C C、C N） 2雙鍵（雙鍵（ C=C、CO）及脂環(huán)）及脂環(huán) 1飽和鏈狀化合物飽和鏈狀化合物 0二、有機(jī)化合物基團(tuán)的特征吸收二、有機(jī)化合物基團(tuán)的特征吸收有機(jī)化合物大多由C、H、O、N、S、鹵素等元素組成；同一類型化學(xué)鍵振動(dòng)頻率非常接近，總是出現(xiàn)在某一范圍之內(nèi) 有機(jī)化合物的各種基團(tuán)在紅外光譜的特定區(qū)域會(huì)出現(xiàn)對應(yīng)的吸收帶，位置大致固定。雖然受化學(xué)結(jié)構(gòu)和外部

22、條件的影響，吸收帶會(huì)發(fā)生位移，但綜合吸收峰位置、譜帶強(qiáng)度、譜帶形狀及相關(guān)峰的存在，仍可以從譜帶信息中反映出各種基團(tuán)的存在與否。 例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰； 基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮CH2COO 1735 cm-1 酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺官能團(tuán)區(qū) (3700 1333 cm-1)：官能團(tuán)的特征吸收中紅外區(qū) 4000 400 cm-1指紋區(qū) (1333 650 cm-1) 精細(xì)結(jié)構(gòu)/m2.525官能團(tuán)區(qū)：官能團(tuán)區(qū)： 峰較少！峰較少！指紋區(qū)：指紋區(qū)：

23、峰復(fù)雜、多樣！峰復(fù)雜、多樣！1333cm-1基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)基團(tuán)吸收帶數(shù)據(jù)r， （反）（反）r r活潑氫不飽和氫飽和氫三鍵雙鍵活潑氫不飽和氫飽和氫三鍵雙鍵伸縮振動(dòng)變形振動(dòng)伸縮振動(dòng)變形振動(dòng)含氫化學(xué)鍵含氫化學(xué)鍵特征吸收帶特征吸收帶（伸縮振動(dòng)）（伸縮振動(dòng)）指紋吸收帶指紋吸收帶伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)變形振動(dòng)變形振動(dòng)依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：(1) 4000 2500 cm-1 XH伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O, N, C, S）(2) 2500 1900 cm-1 三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)。(4) 1200 670 cm-1 XY伸縮， XH變形振動(dòng)區(qū)(3) 1900 1200 cm-1 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)三、有機(jī)化

24、合物分子中常見基團(tuán)吸收峰三、有機(jī)化合物分子中常見基團(tuán)吸收峰三、有機(jī)化合物分子中常見基團(tuán)吸收峰三、有機(jī)化合物分子中常見基團(tuán)吸收峰三、有機(jī)化合物分子中常見基團(tuán)吸收峰三、有機(jī)化合物分子中常見基團(tuán)吸收峰1 XH伸縮振動(dòng)區(qū)伸縮振動(dòng)區(qū)(4000 2500 cm-1 )（1）OH 3650 3200 cm-1 ；確定確定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非極性溶劑中，濃度較?。ㄏ∪芤海r(shí)，峰形尖銳，強(qiáng)吸收；當(dāng)濃度較大時(shí)，發(fā)生締合作用，峰形較寬。（3）不飽和碳原子上的）不飽和碳原子上的=CH（ CH ） 苯環(huán)上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 3260 cm-1 CH 3300 cm-1 （2 2 2）飽

25、和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的）飽和碳原子上的CHCHCH3000 cm-1 以上以上 CH3 2960 cm-1 反對稱伸縮振動(dòng) 2870 cm-1 對稱伸縮振動(dòng)CH2 2930 cm-1 反對稱伸縮振動(dòng) 2850 cm-1 對稱伸縮振動(dòng)CH 2890 cm-1 弱吸收3000 cm-1 以下以下 庚烷CH3(CH2)5CH3的紅外光譜圖CH3CHCH2CHCH3CH3CH3的紅外光譜（1）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧雙鍵的特征峰，強(qiáng)度大，峰尖銳。醛，酮的區(qū)分？醛，酮的區(qū)分？ 2820 cm-1、2720 cm-12雙鍵伸縮振

26、動(dòng)區(qū)雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(1200 1900 cm-1 ) 苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出現(xiàn) C-H和C=C鍵的面內(nèi)變形振動(dòng)的泛頻吸收（強(qiáng)度弱），可用來判斷取代基位置。（2） RC=CR 1620 1680 cm-1 強(qiáng)度弱， R=R（對稱）時(shí)，無紅外活性。（3）芳烴芳烴 苯環(huán)的苯環(huán)的C=C鍵伸縮振動(dòng)（鍵伸縮振動(dòng)（1600 和和 1500 cm-1 ）3 叁鍵叁鍵(C C)伸縮振動(dòng)區(qū)伸縮振動(dòng)區(qū)(2500 1900 cm-1 )（1）RC CH ，單取代，單取代 （2100 2140 cm-1 ） RC CR ，二取代，非對稱，二取代，非對稱 （2190 2260 cm-1 ） R=R

27、時(shí)，時(shí)，對稱取代，對稱取代，無紅外活性無紅外活性（2）RC N 脂肪族腈脂肪族腈（2240 2260 cm-1 ） 芳香族腈芳香族腈 2240 2220 cm-1 ;共軛共軛 2220 2230 cm-14. XY，XH 變形振動(dòng)區(qū)變形振動(dòng)區(qū) 1650 cm-1 指紋區(qū)(1350 650 cm-1 ) ,較復(fù)雜。 C-H，N-H 的變形振動(dòng)； C-O，C-X 的伸縮振動(dòng)； C-C 骨架振動(dòng)等。精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分。696729內(nèi)部因素：內(nèi)部因素：（1）電子效應(yīng)）電子效應(yīng) A 誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)(蘭移)。8.1.4 8.1.4 8.1.4 影響峰位變化的因素影響峰位變化

28、的因素影響峰位變化的因素影響峰位變化的因素影響峰位變化的因素影響峰位變化的因素（1）性質(zhì) （2）內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 3）外部因素 相同基團(tuán)的特征吸收并不固定一定范圍附近。R-COR C=O 1715cm-1 ； R-COH C=O 1730cm -1 ；R-COCl C=O 1800cm-1 ； R-COF C=O 1920cm-1 ；F-COF C=O 1928cm-1 ； R-CONH2 C=O 1680cm-1 ； B B B 共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516801665cm -1cm -1cm -1cm -1規(guī)律：規(guī)

29、律： 共軛程度越強(qiáng)，吸收峰向共軛程度越強(qiáng)，吸收峰向低波數(shù)低波數(shù)移動(dòng)移動(dòng)2 2 2 2 2 2）氫鍵效應(yīng)）氫鍵效應(yīng)）氫鍵效應(yīng)）氫鍵效應(yīng)）氫鍵效應(yīng)）氫鍵效應(yīng) 氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：對峰位，峰強(qiáng)產(chǎn)生極明顯影響，使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)。OCH3OCOH3CHHO3705-31252835O- H伸 縮RHNORNHOHHC=ON-HN-H伸縮伸縮變形游離氫鍵16903500165034001620-15901650-1620一一、解析示例、解析示例1. 烷烴的特征譜帶烷烴的特征譜帶三大塊三大塊(1) CH的伸縮振動(dòng)：基本在的伸縮振動(dòng)：基本在2975 2845 cm-1之間，包括甲之間

30、，包括甲基、亞甲基和次甲基的對稱及不對稱伸縮振動(dòng)?；?、亞甲基和次甲基的對稱及不對稱伸縮振動(dòng)。 (2) CH的變形振動(dòng)：在1460附近、1380附近及720 810 cm-1會(huì)出現(xiàn)有關(guān)吸收。(3) C-C的骨架振動(dòng): 在720 1250 cm-1。 庚烷CH3(CH2)5CH3的紅外光譜圖CH3CHCH2CHCH3CH3CH3的紅外光譜13661393烯烴順反異構(gòu)體2. 2. 烯烴烯烴l000 650 cm-1，烯烯碳上質(zhì)子的面外搖擺碳上質(zhì)子的面外搖擺振動(dòng)判斷烯碳上振動(dòng)判斷烯碳上取代取代類型及順反異構(gòu)類型及順反異構(gòu)。RCH=RCH RCH=RCH 反式反式 順式順式 RCH=CH2RCH=CH2

31、 980960 690 990、910兩個(gè)強(qiáng)峰兩個(gè)強(qiáng)峰3079306816429919107233 醇和酚醇和酚（1）醇和酚都含有羥基，有三個(gè)特征吸收帶： uOH, OH 和 uC-O。 （2）羥基的伸縮振動(dòng)uOH在36703230 cm-1。 游離的羥基uOH尖, 且大于 3600 cm-1 締合羥基移向低波數(shù)，峰加寬，小于3600 cm-1。締合程度越大，峰越寬，越移向低波數(shù)處。水和NH在此有吸收。（3）羥基的面內(nèi)變形振動(dòng)，在1420 1260 cm-1。碳氧鍵的伸縮振動(dòng)uC-O在1250 1000 cm-1。吸收位置與伯、仲、叔醇和酚的類別有關(guān)。 1-辛醇的紅外光譜圖u uOH在在333

32、8cm-1 ，u uC-O在在1059cm-1OH322913721234691754 u uOH在在3229cm-1，是一寬峰；，是一寬峰； OH在在1372cm-1， u u C-O在在1234cm-1 , 754cm-1,691cm-1單取代單取代 =CH面外變形振動(dòng)。面外變形振動(dòng)。醛、酮醛、酮羰基的伸縮振動(dòng)吸收羰基的伸縮振動(dòng)吸收u uC=O在紅外光譜中很特征，基本上在在紅外光譜中很特征，基本上在1900 1650 cm-1范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，常常是第一強(qiáng)峰常常是第一強(qiáng)峰。(1) 飽和脂肪酮的uC=O在1725 1705 cm-1。 (2) 羰基與苯環(huán)、烯鍵或炔鍵共軛后，uC=O移向低波數(shù)

33、。R-CO-CH=CH-R uC=O 1695 1665 cm-1 Ph-CO-R uC=O 1680 1665 cm-11685C=O1618C=C987=CH961= CH2168615996917611583醛醛(1) 醛有uC=O和醛基質(zhì)子的uCH兩個(gè)特征吸收帶。(2) 醛的uC=O高于酮 飽和脂肪醛(R-CHO) uC=O： 1740 1715 cm-1 ,-不飽和脂肪醛 uC=O： l705 1685 cm-1 芳香醛 uC=O：1710 1695 cm-1(3) 醛基質(zhì)子的伸縮振動(dòng) 醛基的uCH在2880 2650 cm-1出現(xiàn)出現(xiàn)兩個(gè)強(qiáng)度相近的中強(qiáng)吸收峰，一般這兩個(gè)峰在 282

34、0 cm-1和2740 2720 cm-1出現(xiàn)，后者較尖，是區(qū)別醛與酮的特征譜帶區(qū)別醛與酮的特征譜帶。這兩個(gè)吸收是由于醛基質(zhì)子的uCH與CH的倍頻的費(fèi)米共振產(chǎn)生。 苯甲醛的紅外光譜圖2820、2738cm-1為醛基的C-H伸縮振動(dòng)，1703cm-1是uC=O1696281427525羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物(1) uC=O高于酮的uC=O。這是OH的作用結(jié)果。單體脂肪酸uC=O 1760 cm-1單體芳香酸uC=O 1745 cm-1 二聚脂肪酸uC=O 1725 1700 cm-1二聚芳香酸uC=O 1705 1685 cm-1(2) uOH: 二聚體在3200 2500 cm-1大范圍

35、以3000 cm-1為中心有一個(gè)寬而散的峰。此吸收在2700 2500 cm-1常有幾個(gè)小峰。(3) 在955 915 cm-1有一特征性寬峰，是酸的二聚體中OHO=的面外變形振動(dòng)引起。937169933002500cm-1為uOH，1689cm-1為uC=O，943cm-1為OHO=。苯甲酸的紅外光譜圖酯酯(RCOOR)(1) 酯有兩個(gè)特征吸收，即C=O和C-O-C。(2) 酯羰基的伸縮振動(dòng)C=O R-CO-OR (RR為烷基) 1750 1735 cm-1(s) Ph-CO-OR 、C=C-CO-OR 1730 1717 cm-1(s) R-CO-O-C=C 、R-CO-OPh 1800

36、1770 cm-1(s)(3)C-O-C 在1330 1050 cm-1有兩個(gè)吸收帶，即 和 。 在1330 1150 cm-1，峰強(qiáng)度大而且寬，在酯的紅外光譜中常為第一強(qiáng)峰。酯的 與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。 ucocsucocasucocasascocuucocas17131276 11091743為uC=O， 1243為 ，是第一強(qiáng)峰。ascocu乙酸乙酯的紅外光譜圖酸酐酸酐(R-CO-O-CO-R)(1)酸酐的特征吸收為C=O和C-O。 (2) C=O 有兩個(gè)C=O吸收，相差約60 cm-1，分別在1860 1800 cm-1和1800 1750 cm-1。 開鏈酸酐的C=O中高波數(shù)吸收帶強(qiáng)； 環(huán)狀

37、酸酐的C=O中低波數(shù)吸收帶強(qiáng)。(3)C-O吸收 飽和的脂肪酸酐在1180 1045 cm-1有一強(qiáng)吸收，環(huán)狀酸酐在1300 1200 cm-1，有一強(qiáng)吸收。 各類酸酐在1250 cm-1都有一中強(qiáng)吸收。183217611124表3-10 紅外特征吸收峰的九個(gè)重要區(qū)段峰位峰位(cm-1)峰峰 強(qiáng)強(qiáng)振動(dòng)形式振動(dòng)形式歸屬基團(tuán)或化學(xué)鍵歸屬基團(tuán)或化學(xué)鍵37503000 強(qiáng)強(qiáng)u u-OH， u u-NHO-H，N-H33003000弱弱中等中等u uCH， u u=CHu uAr-HCH， =CH，Ar-H30002700弱弱強(qiáng)強(qiáng) u u-CHC-H(烷基烷基)，-CHO24002100弱弱中等中等u u

38、CC， u uCNCC，CN19001650強(qiáng)強(qiáng) u uC=OC=O(醛、酮、羧酸等醛、酮、羧酸等)16701500中等中等強(qiáng)強(qiáng)u uC=C u uC=N， N-H C=C，C=N，N-H14751300中等中等 C-HCH3，CH213001000強(qiáng)強(qiáng)u uC-OC-O (醚、酯、羧酸醚、酯、羧酸)1000650中等中等強(qiáng)強(qiáng) =C-H， Ar- H不同取代形式的雙鍵、苯環(huán)不同取代形式的雙鍵、苯環(huán)紅外譜圖解析的一般步驟紅外譜圖解析的一般步驟紅外譜圖解析的一般步驟紅外譜圖解析的一般步驟紅外譜圖解析的一般步驟紅外譜圖解析的一般步驟1. 解析前應(yīng)了解盡可能多的信息2.計(jì)算不飽和度3.確定所含的化學(xué)鍵

39、或基團(tuán) 4.根據(jù)頻率位移值考慮鄰接基團(tuán)及其連接方式5.與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照6.配合其它分析方法綜合解析推測化合物推測化合物C8H8O的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)譜圖解析譜圖解析 ：1） = n4 + 1 +（n3-n1）/2 = 8 + 1 - 8/2 = 5 2）峰歸屬峰歸屬 3）可能的結(jié)構(gòu)）可能的結(jié)構(gòu) 二、未知物結(jié)構(gòu)確定二、未知物結(jié)構(gòu)確定解析過程：解析過程：C8H8O = 5 OCH3可能結(jié)構(gòu)：可能結(jié)構(gòu)：1687例4. 有一化合物分子式C7H6O，其IR光譜圖如下，試推測結(jié)構(gòu)。解： U=1十7十 (0-6) /2=53065、1597、1584、1456cm-1的吸收說明有苯環(huán)，結(jié)合746、688cm-1的兩個(gè)吸收，可以認(rèn)為是單取代苯環(huán)。u=CH出現(xiàn)在