紅外光譜分析

1、紅外光譜分析序 言 二十世紀(jì)初葉，Coblentz發(fā)表了一百多個(gè)有機(jī)化合物的紅外光譜圖，給有機(jī)化學(xué)家提供了鑒別未知化合物的有力手段。到四十年代紅外光譜技術(shù)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。當(dāng)今紅外光譜儀的分辨率越來(lái)越高，檢測(cè)范圍擴(kuò)展到10000200cm-1，樣品量少至微克級(jí)。紅外光譜提供的某些信息簡(jiǎn)捷可靠，檢測(cè)樣品中有無(wú)羰基及屬于哪一類(lèi)（酸酐、酯、酮或醛）是其他光譜技術(shù)難以替代的。因此，對(duì)從事有機(jī)化合物為研究對(duì)象的化學(xué)工作者來(lái)說(shuō)，紅外光譜學(xué)是必需熟悉和掌握的一門(mén)重要光譜知識(shí)。一、基本原理 1、基本知識(shí) 光是一種電磁波?？筛鶕?jù)電磁波的波長(zhǎng)范圍分成不同類(lèi)型的光譜，它們各自反映出物質(zhì)的不同類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)形式。表

2、1列出這些電磁波的波長(zhǎng)，其所在區(qū)域的光譜名稱(chēng)，以及對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)形式。表1 常用的有機(jī)光譜及對(duì)應(yīng)的微觀運(yùn)動(dòng)波長(zhǎng)光譜名稱(chēng)運(yùn)動(dòng)形式5×105-10核磁共振譜原子核的轉(zhuǎn)動(dòng)100-100遠(yuǎn)紅外光譜分子的轉(zhuǎn)動(dòng)及長(zhǎng)波振動(dòng)50-2.5紅外及拉曼光譜分子中原子的相對(duì)振動(dòng)及振轉(zhuǎn)光譜2.5-0.75近紅外光譜分子中涉及氫原子的振動(dòng)750-400m可見(jiàn)光譜分子中外層電子的轉(zhuǎn)移400-100m紫外光譜分子中外層電子的轉(zhuǎn)移100m以下X光光譜原子的內(nèi)層電子的轉(zhuǎn)移紅外光譜研究的內(nèi)容涉及的是分子運(yùn)動(dòng)，因此稱(chēng)之為分子光譜。通常紅外光譜系指2-25之間的吸收光譜，常用的為中紅外區(qū)4000-650cm-1(2.5-15.4

3、)或4000-400cm-1。這段波長(zhǎng)范圍反映出分子中原子間的振動(dòng)和變角振動(dòng)，分子在振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還存在轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在紅外光譜區(qū)實(shí)際所測(cè)得的圖譜是分子的振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的加合表現(xiàn)，即所謂振轉(zhuǎn)光譜。每一化合物都有其特有的光譜，因此使我們有可能通過(guò)紅外光譜對(duì)化合物作出鑒別。紅外光譜所用的單位波長(zhǎng)，波數(shù)cm-1。光學(xué)中的一個(gè)基本公式是= C，式中為波長(zhǎng)，為頻率，C為光速(3×1010cm/s)。設(shè)為波數(shù)，其含義是單位長(zhǎng)度(1cm)中所含的波的個(gè)數(shù)，并應(yīng)具有以下關(guān)系：波數(shù)(cm-1)104/波長(zhǎng)() 波長(zhǎng)和波數(shù)都被用于表示紅外光譜的吸收位置，即紅外光譜圖的橫坐標(biāo)。目前傾向于普遍采用波數(shù)為單位，而

4、在圖譜上方標(biāo)以對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值。紅外光譜圖的縱坐標(biāo)反映的是吸收強(qiáng)度，一般以透過(guò)率(T%)表示。2、紅外光譜的幾種振動(dòng)形式主要的基本可以分為兩大類(lèi)：伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。(1) 伸縮振動(dòng)() 沿著鍵軸方向伸或縮的振動(dòng)，存在對(duì)稱(chēng)與非對(duì)稱(chēng)兩種類(lèi)型。它的吸收頻率相對(duì)在高波數(shù)區(qū)。(2) 彎曲振動(dòng)() 包括面內(nèi)、面外彎曲振動(dòng)，變角振動(dòng)，搖擺振動(dòng)等。它的吸收頻率相對(duì)在低波數(shù)區(qū)。 4000cm-1（高） 400cm-1（低）3、紅外光譜吸收峰主要的幾種類(lèi)型(1) 基頻峰：伸縮振動(dòng)，彎曲振動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰均為基頻峰。(2) 倍頻峰：出現(xiàn)在基頻峰波數(shù)二倍處。如基頻為900cm-1，倍頻為1800cm-1。4、紅外光譜吸收

5、峰的強(qiáng)度紅外吸收強(qiáng)度取決于振動(dòng)時(shí)偶極矩變化的大小。因此，分子中含有雜原子時(shí)，其紅外吸收一般都較強(qiáng)；反之，兩端取代基差別不大的碳碳鍵的紅外吸收則較弱?；鶊F(tuán)的極性越大，吸收峰越強(qiáng)。如羰基特征峰在整個(gè)圖譜中一般總是最強(qiáng)峰之一。二、紅外光譜吸收頻率與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)都是基團(tuán)內(nèi)部原子間化學(xué)鍵的振動(dòng)。鍵的振動(dòng)波數(shù)又與原子的質(zhì)量成反比，與鍵的剛度成正比。例如，C-H基的折合質(zhì)量比C-C基小，因此C-H伸縮振動(dòng)波數(shù)高于C-C的伸縮振動(dòng)波數(shù)。鍵的剛度即力常數(shù)的大小取決于鍵的性質(zhì)。單鍵(C-H，SP3雜化)的力常數(shù)：5×105達(dá)因/厘米雙鍵(C-H，SP2雜化)的力常數(shù)： 10×

6、;105達(dá)因/厘米三鍵(C-H，SP雜化)的力常數(shù)：15×105達(dá)因/厘米因此當(dāng)原子折合質(zhì)量相同時(shí)，鍵的伸縮振動(dòng)波數(shù)隨力常數(shù)增大而(即S成份增多而增加)增加：CH >=CH >CH，C=O >C-O彎曲振動(dòng)與伸縮振動(dòng)的方向性是不相同的。同一種化學(xué)鍵二者振動(dòng)所需能量大小剛好相反，故彎曲振動(dòng)波數(shù)大小的順序與伸縮振動(dòng)波數(shù)相反：-CH >=CH >CH 表2 飽和碳?xì)?、烯氫和炔氫鍵的波數(shù)(cm-1)振動(dòng)形式-CH3(SP3)=C-H(SP2)C-H(SP)C-H29623040301033203310C-H1450970700600三、影響官能團(tuán)紅外光譜吸收頻率

7、的因素1、電子效應(yīng)(1)誘導(dǎo)效應(yīng) 推電子誘導(dǎo)效應(yīng)(+ I)，烷基為推電子基團(tuán)。吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)(-I)，氰基和氟為吸電子基團(tuán)。例： C=O 1728cm-1 1751cm-1 1869cm-1推電子基團(tuán)使得羰基氧原子上電子云密度增加，偶極增大，振動(dòng)能量下降，羰基吸收峰往低波數(shù)移動(dòng)；吸電子基團(tuán)使得羰基氧原子上電子云密度降低，振動(dòng)能量升高，羰基峰波數(shù)往高波數(shù)移動(dòng)。誘導(dǎo)效應(yīng)是沿化學(xué)鍵直接起作用的，它與分子的幾何形狀無(wú)關(guān)。(2)中介效應(yīng) 氧、氮和硫等原子有孤電子對(duì)，能與相鄰的不飽和基團(tuán)共軛，為了與雙健的電子云共軛相區(qū)分，稱(chēng)其為中介效應(yīng)(M)。此種效應(yīng)使不飽和基團(tuán)的振動(dòng)波數(shù)降低，而自身連接的化學(xué)鍵振動(dòng)波數(shù)

8、升高。最典型的例子是酰胺的羰基吸收。 酰胺分子由于中介效應(yīng)降低了羰基的雙鍵性，吸收頻率移向低波數(shù)。一般酰胺羰基的振動(dòng)頻率不超過(guò)1690cm-1。N-H鍵變成N-H，伸縮振動(dòng)波數(shù)升高。酰胺胺基的振動(dòng)頻率比一般胺基的振動(dòng)頻率要高。(3)共軛效應(yīng) 羰基與雙鍵共軛，電子離域增大，使其雙鍵性降低，亦振動(dòng)頻率降低，向低波數(shù)移動(dòng)。酮羰基的吸收頻率一般為1715cm-1。、不飽和酮的羰基吸收頻率一般為1675cm-1，芳酮羰基的吸收頻率一般為1690cm-1，均低于1715cm-1。電子效應(yīng)是一個(gè)很復(fù)雜的因素，因而判斷官能團(tuán)的吸收頻率應(yīng)該是幾種效應(yīng)的綜合結(jié)果。前面舉例的鹵代酮分子中，誘導(dǎo)效應(yīng)大于中介效應(yīng)，即誘

9、導(dǎo)效應(yīng)起主導(dǎo)作用；酰胺分子中則是共軛效應(yīng)大于誘導(dǎo)效應(yīng)，即共軛效應(yīng)起主導(dǎo)作用。2、空間效應(yīng)(1)環(huán)的張力 環(huán)狀化合物由于碳的鍵角發(fā)生變化而使鍵長(zhǎng)發(fā)生改變，從而使鍵的振動(dòng)波數(shù)升高或降低。一般而言，環(huán)的張力加大時(shí)，環(huán)上基團(tuán)的吸收頻率上升。 -CH 2925cm-1 3050cm-1環(huán)的張力對(duì)環(huán)外雙鍵的影響：因?yàn)榄h(huán)的鍵角越小，環(huán)外雙鍵碳的s成分增多，使雙鍵伸縮振動(dòng)所需能量增加，吸收頻率升高。 C=C 1650cm-1 1660cm-1 1680cm-1 1750cm-1環(huán)的張力對(duì)環(huán)內(nèi)雙鍵的影響：環(huán)變小，張力增大，環(huán)內(nèi)雙鍵p成分增加，鍵長(zhǎng)變長(zhǎng)，振動(dòng)波數(shù)減小。而環(huán)外的=C-H鍵由于s成分增加，鍵長(zhǎng)變短，振

10、動(dòng)波數(shù)增加。 C=C 1639cm-1 1623cm-1 1566cm-1 =CH 3017cm-1 3040cm-1 3060cm-1(2)空間障礙分子中的大基團(tuán)在空間的位阻作用，迫使鄰近基團(tuán)間的鍵角變小或共軛體系的共平面性被偏離或被破壞時(shí)，振動(dòng)波數(shù)發(fā)生變化。 () () () C=O 1663cm-1 1686cm-1 1693cm-1為典型的、不飽和酮，的鄰位均被立體位阻大的甲基取代，羰與雙鍵的共軛體系被破壞，羰基的振動(dòng)頻率升至1693cm-1，介于和之間。(3)氫鍵的影響無(wú)論是分子間或分子內(nèi)形成氫鍵，均使化學(xué)鍵的力常數(shù)降低，吸收頻率向低波數(shù)移動(dòng)。醇羥基： 游離態(tài) 二聚體 多聚體 -OH

11、 3610-3640cm-1 3500-3600cm-1 3200-3400cm-1四、紅外光譜的應(yīng)用用紅外光譜鑒定化合物，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便，快速，用量少，氣體、固體、液體均可檢測(cè)。1、化合物的鑒定(1)同質(zhì)異晶體 化學(xué)結(jié)構(gòu)完全相同而晶形不同的化合物，由于分子在不同晶體的晶格中排列方式不一樣，因此對(duì)光的散射和折射不同，致使同質(zhì)異晶體的固相紅外光譜有差異。(2)幾何異構(gòu)體 對(duì)稱(chēng)反式異構(gòu)體中的雙鍵處于分子對(duì)稱(chēng)中心，在分子振動(dòng)中鍵的偶極矩變化極小，因此在光譜中不出現(xiàn)雙鍵吸收峰，順式異構(gòu)體無(wú)對(duì)稱(chēng)中心，偶極矩有改變，故有明顯的雙鍵特征峰，以此可區(qū)分順、反異構(gòu)體。(3)構(gòu)象異構(gòu)體 同一種化學(xué)鍵在不同的構(gòu)象異構(gòu)

12、體中的振動(dòng)頻率是不一樣的，以構(gòu)象固定的六元環(huán)上的CY鍵為例，平展的CY鍵伸縮振動(dòng)頻率高于直立鍵，原因在于直立的CY鍵垂直于環(huán)的平面，其伸縮振動(dòng)作用于碳上的復(fù)位力??；平展的CY鍵伸縮振動(dòng)使環(huán)擴(kuò)張，復(fù)位力大，故振動(dòng)頻率高。 (4)互變異構(gòu)體 有機(jī)化學(xué)中經(jīng)常碰到互變異構(gòu)現(xiàn)象，如雙酮有酮式和烯醇式二種，紅外光譜可區(qū)分。 酮式C=O1730cm-1 烯醇式C=O1650cm-12、定量分析 當(dāng)入射光照射樣品時(shí)，樣品分子會(huì)選擇性地吸收某些入射光，使透射光(或反射光)強(qiáng)度變?nèi)?，這是紅外光譜所以能形成的依據(jù)。紅外定量分析是研究樣品的量(包括濃度和厚度)與吸收入射光之間的聯(lián)系。利用紅外光譜的譜峰強(qiáng)度(或面積)，

13、可計(jì)算出被測(cè)樣品的含量，對(duì)一些難于用溶劑溶解的固體樣品，特別是許多不溶不熔的高分子材料，紅外光譜具有它的獨(dú)特之處。紅外光譜儀 光源 樣品 干涉儀 檢測(cè)器 數(shù)據(jù)處理五、紅外光譜圖解析1、紅外吸收波段 紅外譜圖按波數(shù)可分為以下六個(gè)區(qū)，結(jié)合最常見(jiàn)的基團(tuán)討論如下：(1)40002500cm-1 這是X-H(X包括C、N、O、S等)伸縮振動(dòng)區(qū)。a、羥基(醇和酚的羥基)羥基的吸收于32003650cm-1范圍。羥基可形成分子間或分子內(nèi)氫鍵，而氫鍵所引起的締合對(duì)紅外吸收的位置、形狀、強(qiáng)度都有重要影響。游離(無(wú)締合)羥基僅存在于氣態(tài)或低濃度的非極性溶劑的溶液中，其紅外吸收在較高波數(shù)(3610-3640cm-1

14、)，峰形尖銳，當(dāng)羥基在分子間締合時(shí)，形成以氫鍵相連的多聚體，鍵力常數(shù)k值下降，因而紅外吸收位置移向較低波數(shù)(3300cm-1附近)，峰形寬而鈍。羥基在分子內(nèi)也可形成氫鍵，使羥基紅外吸收移向低波數(shù)，羧酸內(nèi)由于羰基和羥基的強(qiáng)烈締合，吸收峰的底部可延續(xù)到2500cm1，形成一個(gè)很寬的吸收帶。當(dāng)樣品或溴化鉀晶體含有微量水分時(shí)，會(huì)在3300cm-1附近出現(xiàn)吸收峰，如含水量較大，譜圖上在1630cm-1處也有吸收峰(羥基無(wú)此峰)，若要鑒別微量水與羥基，可觀察指紋區(qū)內(nèi)是否有羥基的吸收峰，或?qū)⒏稍锖蟮臉悠酚檬炗驼{(diào)糊作圖，或?qū)悠啡苡谌軇┲?，以溶液樣品作圖，從而排除微量水的干擾。游離羥基的吸收因在較高波數(shù)(3

15、600cm-1)，且峰形尖銳，因而不會(huì)與水的吸收混淆。 b、胺基 胺基的紅外吸收與羥基類(lèi)似，游離胺基的紅外吸在33003500cm-1范圍，締合后吸收位置降低約100cm-1。 伯胺有兩個(gè)吸收峰，因NH2有兩個(gè)N-H鍵，它有對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)兩種伸縮振動(dòng)，這使得它與羥基形成明顯區(qū)別，其吸收強(qiáng)度比羥基弱，脂肪族伯胺更是這樣。 仲胺只有一種伸縮振動(dòng)，只有一個(gè)吸收峰，其吸收峰比羥基的要尖銳些。芳香仲胺的吸收峰比相應(yīng)的脂肪仲胺波數(shù)偏高，強(qiáng)度較大。 叔胺因氮上無(wú)氫，在這個(gè)區(qū)域沒(méi)有吸收。 c、烴基 C-H鍵振動(dòng)的分界線是3000cm-1。不飽和碳(雙鍵及苯環(huán))的碳?xì)渖炜s振動(dòng)頻率大于3000cm-1，飽和碳(除三

16、元環(huán)外)的碳?xì)渖炜s振動(dòng)頻率低于3000cm-1，這對(duì)分析譜圖很重要。不飽和碳的碳?xì)渖炜s振動(dòng)吸收峰強(qiáng)度較低，往往大于3000cm-1，以飽和碳的碳?xì)湮辗宓男〖绶逍问酱嬖凇?C=C-H的吸收峰在3300cm-1，由于它的峰很尖銳，不易與其它不飽和碳?xì)湮辗寤煜?飽和碳的碳?xì)渖炜s振動(dòng)一般可見(jiàn)四個(gè)吸收峰，其中兩個(gè)屬CH3：2960(as)、2870(s)；兩個(gè)屬CH2:2925(as)、2850(s)。由這兩組峰的強(qiáng)度可大致判斷CH2和CH3的比例。 CH3或CH2由與氧原子相連時(shí)，其吸收位置都移向較低波數(shù)。當(dāng)進(jìn)行未知物的鑒定時(shí)，看其紅外譜圖3000cm-1附近很重要，該處是否有吸收峰，可用于有機(jī)

17、物和無(wú)機(jī)物的區(qū)分(無(wú)機(jī)物無(wú)吸收)。（2）2500-2000cm-1 這是叁鍵和累積雙鍵(-CC-、-CN、>CCC<、NCO、N=C=S等)的伸縮振動(dòng)區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，除有時(shí)作圖未能全扣除空氣背景中的二氧化碳(CO22365、2335cm-1)的吸收之外，此區(qū)間內(nèi)任何小的吸收峰都應(yīng)引起注意，它們都能提供結(jié)構(gòu)信息。 2700-2200cm-1之間還有一重要信息：銨鹽。其特征為2700-2200之間有一群峰，歸屬為NH+,NH2+。藥物中的此類(lèi)化學(xué)結(jié)構(gòu)所占比例不低。（3）2000-1500cm-1是雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)，這是紅外譜圖中很重要的區(qū)域。這個(gè)區(qū)域內(nèi)最重要的是羰基的吸收，大部分羰基

18、化合物集中于16501900cm-1。除去羧酸鹽等少數(shù)情況外,羰基峰都尖銳或稍寬,其強(qiáng)度都較大,在羰基化合物的紅外譜圖中羰基的吸收一般為最強(qiáng)峰或次強(qiáng)峰。羰基化合物：酸酐 1850cm-1-1740cm-1酰鹵 1800cm-1酯 1740cm-1 五元環(huán)內(nèi)酯 1780-1750 cm-1 四元環(huán)內(nèi)酯1885-1820 cm-1醛 1730cm-1酮 1715cm-1酰胺 酰胺I 1670-1620cm-1 伯酰胺 C=O 1680-1630cm-1 仲酰胺 酰胺II 1650-1610cm-1 伯酰胺 NHCN 1570-1430cm-1 仲酰胺 叔酰胺C=O 1650cm-1羧酸鹽在光譜中沒(méi)

19、有游離的羰基峰，代之以二個(gè)等價(jià)的鍵， 有不對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)兩種伸縮振動(dòng)。 as COO- 1615-1540(強(qiáng))，s COO- 1420-1300（稍弱）。 碳碳雙鍵的吸收出現(xiàn)在1600-1670cm-1范圍，強(qiáng)度中等或較低。烯基碳?xì)涿嫱鈴澢駝?dòng)的倍頻可能出現(xiàn)在這一區(qū)域。苯環(huán)的骨架振動(dòng)在1450、1500、1580、1600cm-1。1450cm-的吸收與CH2、CH3的吸收很靠近，因此特征不明顯。后三處的吸收則表明苯環(huán)的存在。雖然這三處的吸收不一定同時(shí)存在，但只要在1500或1600 cm-1附近有吸收，原則上即可知有苯環(huán)(或雜芳環(huán))的存在。 雜芳環(huán)和苯環(huán)有相似之處，如呋喃在1600、1500、

20、1400 cm-1 三處均有吸收譜帶，吡啶在1600、1570、1500、1435cm-1處有吸收。 這個(gè)區(qū)域除上述碳氧、碳碳雙鍵吸收之外，尚有CN、NO等基團(tuán)的吸收。含-NO2基團(tuán)的化合物(包括硝基化合物、硝酸酯等)，因兩個(gè)氧原子連在同一氮原子上因此具有對(duì)稱(chēng)、非對(duì)稱(chēng)兩種伸縮振動(dòng)，但只有反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在這一區(qū)域。硝基基團(tuán)在紅外光譜中具有很特征的吸收：as NO2 1565cm-1(強(qiáng)、寬)， s NO2 1360cm-1(稍弱)（4）15001300cm-1 除前面已講到苯環(huán)(其中1450、1500cm-1的紅外吸收可進(jìn)入此區(qū))、雜芳環(huán)(其吸收位置與苯環(huán)相近)、硝基的s等的吸收可能進(jìn)入此區(qū)

21、之外，該區(qū)域主要提供了C-H彎曲振動(dòng)的信息。 甲基在1380、1460cm-1同時(shí)有吸收，當(dāng)前一吸收峰發(fā)生分叉時(shí)表示偕二甲基(二甲基連在同一碳原子上)的存在，這在核磁氫譜尚未廣泛應(yīng)用之前，對(duì)判斷偕二甲基起過(guò)重要作用，現(xiàn)在也可以作為一個(gè)鑒定偕二甲基的輔助手段。偕三甲基的紅外吸收與偕二甲基相似。 CH2僅在1470cm-1處有吸收。（5）1300-910cm-1所有單鍵的伸縮振動(dòng)頻率、分子骨架振動(dòng)頻率都在這個(gè)區(qū)域。部分含氫基團(tuán)的一些彎曲振動(dòng)和一些含重原子的雙鍵(PO，PS等)的伸縮振動(dòng)頻率也在這個(gè)區(qū)域。彎曲振動(dòng)的鍵力常數(shù)k是小的,但含氫基團(tuán)的折合質(zhì)量也小,因此某些含氫官能團(tuán)彎曲振動(dòng)頻率出現(xiàn)在此區(qū)域

22、。雖然雙鍵的鍵力常數(shù)k大，但兩個(gè)重原子組成的基團(tuán)的折合質(zhì)量也大，所以使其振動(dòng)頻率也出現(xiàn)在這個(gè)區(qū)域。由于上述諸原因，這個(gè)區(qū)域的紅外吸收頻率信息十分豐富。酯 C-O 1200cm-1醇 C-O 1100cm-1酚 C-O 1230cm-1脂肪醚 C-O-C 1150cm-1-1060cm-1芳香醚 =C-O-C 1280cm-1-1220cm-1 芳香部分，強(qiáng)吸收 1055cm-1-1000cm-1 脂肪部分，強(qiáng)度略遜砜(SO2) as 1350-1290cm-1 強(qiáng) s 1160-1120cm-1 強(qiáng) 610-525cm-1 強(qiáng)度略遜亞砜(SO) 1000-1100cm-1磺酸及鹽 as SO2

23、 a SO2RSO2·OH（無(wú)水） 1350-1342cm-1 1165-1150cm-1RSO2·OH·H2O 1230-1120cm-1 1080-1010cm-1CH3SO2OH 1190 1050有機(jī)磷化合物 P=O P-O-C(RO)2(R)P=O 1265-1230cm-1 1050-1030cm-1(RO)3P=O 1286-1258cm-1 1050-950cm-1（6）910cm-1以下苯環(huán)因取代而產(chǎn)生的吸收(900-650cm-1)是這個(gè)區(qū)域很重要的內(nèi)容。這是判斷苯環(huán)取代位置的主要依據(jù)(吸收源于苯環(huán)C-H的彎曲振動(dòng))，當(dāng)苯環(huán)上有強(qiáng)極性基團(tuán)的取代

24、時(shí)，常常不能由這一段的吸收判斷取代情況。芳環(huán)的孤立氫(=CH cm-1)芳環(huán)二個(gè)相鄰氫(=CH cm-1)芳環(huán)三個(gè)相鄰氫(=CH cm-1)芳環(huán)四個(gè)相鄰氫(=CH)在770-735cm-1出現(xiàn)強(qiáng)吸收。芳環(huán)五個(gè)相鄰氫(=CH)在750和690cm-1同時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)吸收。 烯的碳?xì)鋸澢駝?dòng)頻率處于本區(qū)及前一區(qū)(1300900cm-1)。2、指紋區(qū)和官能團(tuán)區(qū) 從前面六個(gè)區(qū)的討論我們可以看到，由第1-4區(qū)(即從4000到1300cm-1范圍)的吸收都有一個(gè)共同點(diǎn)：每一紅外吸收峰都和一定的官能團(tuán)相對(duì)應(yīng)。因此，就這個(gè)特點(diǎn)而言，我們稱(chēng)這個(gè)大區(qū)為官能團(tuán)區(qū)。第5和第6區(qū)與官能團(tuán)區(qū)不同。雖然在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的一些吸收也對(duì)

25、應(yīng)著某些官能團(tuán)，但大量的吸收峰僅顯示了化合物的紅外特征，猶如人的指紋，故稱(chēng)為指紋區(qū)。 官能團(tuán)區(qū)指紋區(qū)的存在是容易理解的。含氫的官能團(tuán)由于折合質(zhì)量??；含雙鍵或三鍵的官能團(tuán)因其鍵力常數(shù)大；這些官能團(tuán)的振動(dòng)受其分子剩余部分影響小，它們的振動(dòng)頻率較高因而易于與該分子中的其它振動(dòng)相區(qū)別。這個(gè)高波數(shù)區(qū)域中的每一個(gè)吸收，都和某一含氫官能團(tuán)或含雙鍵、三鍵的官能團(tuán)相對(duì)應(yīng)，因此形成了官能團(tuán)區(qū)。另一方面，分子中不連氫原子的單鍵的伸縮振動(dòng)及各種鍵的彎曲振動(dòng)由于折合質(zhì)量大或鍵力常數(shù)小，這些振動(dòng)的頻率相對(duì)于含氫官能團(tuán)的伸縮振動(dòng)及部分彎曲振動(dòng)頻率或相對(duì)于含雙鍵、三鍵的官能團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率都處于低波數(shù)范圍，且這些振動(dòng)的頻率差

26、別不大；其次是在指紋區(qū)內(nèi)各種吸收頻率的數(shù)目多；再則是在該區(qū)內(nèi)各基團(tuán)間的相互連接易產(chǎn)生各種振動(dòng)間較強(qiáng)的相互耦合作用；第四是化合物分子存在骨架振動(dòng)?；谏鲜鲋T多原因，因此在指紋區(qū)內(nèi)產(chǎn)生了大量的吸收峰，且結(jié)構(gòu)上的細(xì)微變化都可導(dǎo)致譜圖的變化，即形成了該化合物的指紋吸收。 由上述可知,紅外吸收的六個(gè)波段歸納為指紋區(qū)和官能團(tuán)區(qū)。存在著這兩個(gè)大區(qū),既有上述的理論解釋,也是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的概括：波數(shù)大于1300cm-1的區(qū)域?yàn)楣倌軋F(tuán)區(qū),波數(shù)小于1300cm-1的區(qū)域是指紋區(qū)。官能團(tuán)區(qū)的每個(gè)吸收峰表示某官能團(tuán)的存在(強(qiáng)度和峰形),原則上每個(gè)吸收峰均可找到歸屬。指紋區(qū)的吸收峰數(shù)目較多,往往其中的大部分不能找到歸屬,但這

27、大量的吸收峰表示了有機(jī)化合物分子的具體特征,猶如人的指紋。雖然有上述情況,某些同系物的指紋吸收可能相似,不同的制樣條件也可能引起指紋區(qū)吸收的變化,這兩點(diǎn)都是需要注意的。 指紋區(qū)中650910cm-1區(qū)域又稱(chēng)為苯環(huán)取代區(qū)，苯環(huán)的不同取代位置會(huì)在這個(gè)區(qū)域內(nèi)有所反映。 指紋區(qū)和官能團(tuán)區(qū)的不同功用對(duì)紅外譜圖的解析很理想。從官能團(tuán)區(qū)可找出該化合物存在的官能團(tuán)；指紋區(qū)的吸收則宜于用來(lái)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖(或已知物譜圖)進(jìn)行比較，得出未知物與已知物結(jié)構(gòu)相同或不同的確切結(jié)論。官能團(tuán)區(qū)和指紋區(qū)的功用正好相互補(bǔ)充。3、紅外譜解析要點(diǎn)及注意事項(xiàng)（1）紅外吸收譜的三要素(位置、強(qiáng)度、峰形) 在解析紅外譜時(shí)，要同時(shí)注意紅外吸收峰的位置、強(qiáng)度和峰形。吸收峰的位置(即吸收峰的波數(shù)值)無(wú)疑是紅外吸收最重要的特點(diǎn)，因此各紅外專(zhuān)著都充分地強(qiáng)調(diào)了這點(diǎn)。然而，在確定化合物分子結(jié)構(gòu)時(shí)，必須將吸收峰位置輔以吸收峰強(qiáng)度和峰形來(lái)綜合分析，可是這后兩個(gè)要素往往則未得到應(yīng)有的重視。 每種有機(jī)化合物均顯示若干紅外吸收峰,因而易于對(duì)各吸收峰強(qiáng)度進(jìn)行相互比較。從大量的紅外譜圖可歸納出各種官能團(tuán)紅外吸收的強(qiáng)度變化范圍。所以,只有當(dāng)吸