紅外光譜和拉曼光譜ppt課件

1、 第七章第七章 紅外光譜和拉曼光譜紅外光譜和拉曼光譜7.1 紅外光譜概述紅外光譜概述 紅外光譜是由于分子振動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生紅外光譜是由于分子振動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的，又稱為振動(dòng)光譜。在分子振動(dòng)能級(jí)躍遷的，又稱為振動(dòng)光譜。在分子振動(dòng)能級(jí)躍遷的同時(shí)，又伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，所以紅的同時(shí)，又伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，所以紅外光譜又稱為振動(dòng)外光譜又稱為振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。 自自5050年代商品紅外光譜儀的問(wèn)世，年代商品紅外光譜儀的問(wèn)世，尤其是近十年來(lái)，傅里葉變換紅外光譜尤其是近十年來(lái)，傅里葉變換紅外光譜儀的問(wèn)世和一些新技術(shù)的開(kāi)展，使紅外儀的問(wèn)世和一些新技術(shù)的開(kāi)展，使紅外光譜得到更廣泛的運(yùn)用，紅外光譜不斷光譜得

2、到更廣泛的運(yùn)用，紅外光譜不斷是有機(jī)化合物構(gòu)造鑒定的最重要的方法。是有機(jī)化合物構(gòu)造鑒定的最重要的方法。紅外光譜法有以下優(yōu)點(diǎn)：紅外光譜法有以下優(yōu)點(diǎn)： 任何氣態(tài)、液態(tài)、固體樣品均可進(jìn)展紅外光任何氣態(tài)、液態(tài)、固體樣品均可進(jìn)展紅外光譜測(cè)定。譜測(cè)定。 每種化合物均有紅外吸收，尤其是有機(jī)化合每種化合物均有紅外吸收，尤其是有機(jī)化合物，可得到豐富的構(gòu)造信息。物，可得到豐富的構(gòu)造信息。 儀器價(jià)錢低，易于購(gòu)買。儀器價(jià)錢低，易于購(gòu)買。 樣品用量少。樣品用量少。 針對(duì)特殊樣品的測(cè)試要求，有多種丈量技術(shù)針對(duì)特殊樣品的測(cè)試要求，有多種丈量技術(shù)和公用附件。和公用附件。 一、紅外光譜區(qū)劃分一、紅外光譜區(qū)劃分 區(qū)域區(qū)域 波長(zhǎng)波長(zhǎng)

3、（m） 波數(shù)波數(shù)（cm-1） 能級(jí)躍遷類能級(jí)躍遷類型型 近紅外區(qū)近紅外區(qū)（泛頻區(qū)）（泛頻區(qū)） 0.752.5 133004000 OH、NH及及CH鍵的鍵的倍頻吸收區(qū)倍頻吸收區(qū) 中紅外區(qū)中紅外區(qū)（基本振（基本振動(dòng)區(qū)）動(dòng)區(qū)） 2.525 4000400 振動(dòng)、伴隨振動(dòng)、伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)著轉(zhuǎn)動(dòng) 遠(yuǎn)紅外區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū)（轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)）（轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)） 25830 40012 振動(dòng)、伴隨振動(dòng)、伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)著轉(zhuǎn)動(dòng) 波長(zhǎng)大于波長(zhǎng)大于0.75m，小于，小于500m的電磁波，稱為紅外線。的電磁波，稱為紅外線。 波數(shù)波數(shù)cm-1=c 波數(shù)表示電磁波在單位間隔波數(shù)表示電磁波在單位間隔cm中震動(dòng)的次數(shù)。中震動(dòng)的次數(shù)。 頻率頻率 c光速光速

4、波數(shù)波數(shù)cm-1=104波長(zhǎng)波長(zhǎng)m二、紅外光譜產(chǎn)生的條件二、紅外光譜產(chǎn)生的條件 1必要條件：用紅外線照射分子時(shí)，假必要條件：用紅外線照射分子時(shí)，假設(shè)紅外光子的能量等于分子振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)設(shè)紅外光子的能量等于分子振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)所需的能量，那么可以被分子吸收，產(chǎn)生振所需的能量，那么可以被分子吸收，產(chǎn)生振動(dòng)光譜。動(dòng)光譜。 2充分必要條件：輻射與物質(zhì)之間有巧充分必要條件：輻射與物質(zhì)之間有巧協(xié)作用，即物質(zhì)分子在振動(dòng)過(guò)程中有偶極距協(xié)作用，即物質(zhì)分子在振動(dòng)過(guò)程中有偶極距變化。變化。不能吸收紅外輻射不能吸收紅外輻射 如：如：O2、N2、H2、Cl2等雙原子分等雙原子分子，對(duì)稱分子，其正負(fù)電荷中心重疊，子，對(duì)稱分

5、子，其正負(fù)電荷中心重疊，故分子中原子的振動(dòng)并不引起故分子中原子的振動(dòng)并不引起的變化。的變化。能產(chǎn)生紅外吸收能產(chǎn)生紅外吸收 如：如：C+O-、N+O-、H+Cl-等不對(duì)稱分等不對(duì)稱分子，其電荷分布不均勻，正負(fù)電荷中心子，其電荷分布不均勻，正負(fù)電荷中心不重疊，故分子中原子的振動(dòng)能引起不重疊，故分子中原子的振動(dòng)能引起的變化。的變化。7.2 紅外光譜原理紅外光譜原理 一、振動(dòng)方程式一、振動(dòng)方程式 P 324327 二、多原子分子的紅外振動(dòng)二、多原子分子的紅外振動(dòng) P327 圖圖7.3 CH2基團(tuán)的各種振動(dòng)基團(tuán)的各種振動(dòng) 圖7.3 CH2基團(tuán)的各種振動(dòng)a對(duì)稱伸縮振動(dòng)，頻率對(duì)稱伸縮振動(dòng)，頻率sb反對(duì)稱非對(duì)

6、稱伸縮振動(dòng)，頻率反對(duì)稱非對(duì)稱伸縮振動(dòng)，頻率asc面內(nèi)彎曲振動(dòng)或剪切振動(dòng)，頻率面內(nèi)彎曲振動(dòng)或剪切振動(dòng)，頻率 sd面內(nèi)彎曲振動(dòng)或面外搖擺，頻率面內(nèi)彎曲振動(dòng)或面外搖擺，頻率e面外彎曲振動(dòng)或扭曲，頻率面外彎曲振動(dòng)或扭曲，頻率f面內(nèi)彎曲振動(dòng)或面內(nèi)搖動(dòng)，頻率面內(nèi)彎曲振動(dòng)或面內(nèi)搖動(dòng)，頻率 +、-表示垂直于紙面運(yùn)動(dòng)表示垂直于紙面運(yùn)動(dòng)1伸縮振動(dòng)：沿著鍵軸方向伸縮的振動(dòng)，伸縮振動(dòng)：沿著鍵軸方向伸縮的振動(dòng)，它的吸收頻率相對(duì)在高波數(shù)區(qū)。它的吸收頻率相對(duì)在高波數(shù)區(qū)。 2彎曲振動(dòng)：除伸縮振動(dòng)外的其它一切彎曲振動(dòng)：除伸縮振動(dòng)外的其它一切振動(dòng)都屬?gòu)澢駝?dòng)，它的吸收頻率相對(duì)振動(dòng)都屬?gòu)澢駝?dòng)，它的吸收頻率相對(duì)在低波數(shù)區(qū)。在低波數(shù)

7、區(qū)。 彎曲振動(dòng)：向內(nèi)、向外、對(duì)稱、不對(duì)稱彎曲振動(dòng)：向內(nèi)、向外、對(duì)稱、不對(duì)稱7.3 官能團(tuán)的特征頻率官能團(tuán)的特征頻率 一、紅外光譜的特征性一、紅外光譜的特征性化學(xué)鍵振動(dòng)的特征性，用基團(tuán)頻率來(lái)表現(xiàn)?；瘜W(xué)鍵振動(dòng)的特征性，用基團(tuán)頻率來(lái)表現(xiàn)。 1特征性：一個(gè)基團(tuán)有特定的振動(dòng)頻率，特征性：一個(gè)基團(tuán)有特定的振動(dòng)頻率，而有別于其它基團(tuán)。而有別于其它基團(tuán)。 2差別性：同類型的基團(tuán)在不同的物質(zhì)差別性：同類型的基團(tuán)在不同的物質(zhì)中所處的環(huán)境不同，基團(tuán)頻率有差別，中所處的環(huán)境不同，基團(tuán)頻率有差別，這種差別常能反映出構(gòu)造上的特點(diǎn)。這種差別常能反映出構(gòu)造上的特點(diǎn)。 1700cm-1左右的左右的CO RCONH2 酰胺 16

8、80cm-1 RCOOH 羧酸 1710cm-1 RCOR 酮 1715cm-1 RCOH 醛 1725cm-1 RCOOR 酯 1735cm-1 RCOCl 酰氯 1800cm-1圖7.18 正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐 吸收峰的位置和強(qiáng)度取決于分吸收峰的位置和強(qiáng)度取決于分子中各基團(tuán)的振動(dòng)方式和所處的化子中各基團(tuán)的振動(dòng)方式和所處的化學(xué)環(huán)境。學(xué)環(huán)境。3 3相關(guān)性相關(guān)性 一個(gè)基團(tuán)有多種振動(dòng)方式一個(gè)基團(tuán)有多種振動(dòng)方式 二、紅外光譜的特征區(qū)和指紋區(qū)二、紅外光譜的特征區(qū)和指紋區(qū) 1 1紅外光譜的特征區(qū)紅外光譜的特征區(qū) 4000 40000cm-10cm-1區(qū)間簡(jiǎn)稱特征區(qū)。區(qū)間簡(jiǎn)稱特征區(qū)。主要包括：主要包括

9、： (1). 4000 (1). 40002500cm-12500cm-1 這是這是XHXHX X包括包括C C、N N、O O、S S等伸縮振動(dòng)區(qū)。等伸縮振動(dòng)區(qū)。 a a羥基羥基 3200 32003650cm-13650cm-1 由于氫鍵的締協(xié)作用，使紅外吸由于氫鍵的締協(xié)作用，使紅外吸收峰向低波數(shù)方向挪動(dòng)，峰形寬而鈍。收峰向低波數(shù)方向挪動(dòng)，峰形寬而鈍。 b b胺基胺基 3300 33003500cm-13500cm-1 c c烴基烴基 CH CH鍵的分界限是鍵的分界限是3000cm-1 3000cm-1 (2).2500(2).25002000cm-1 2000cm-1 這是叁鍵和累積雙鍵

10、這是叁鍵和累積雙鍵CCCC，CNCN，C CC CC C，NNC CO O， N NC CS S等的伸縮振動(dòng)區(qū)。等的伸縮振動(dòng)區(qū)。(3). 2000(3). 20001500cm-1 1500cm-1 這是雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)，這是雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)，也可以說(shuō)是紅外譜中的重要區(qū)域主要有也可以說(shuō)是紅外譜中的重要區(qū)域主要有C CC C，C CO O，C CN N，NO2NO2等的伸縮振動(dòng)。等的伸縮振動(dòng)。 芳環(huán)的骨架振動(dòng)約在芳環(huán)的骨架振動(dòng)約在14501450，15001500，15801580，1600cm-11600cm-1。雜芳環(huán)與苯環(huán)有類似。雜芳環(huán)與苯環(huán)有類似之處，也在這一區(qū)域有吸收。之處，也在這一區(qū)

11、域有吸收。(4). 1500(4). 15000cm-10cm-1 該區(qū)域復(fù)雜，主要提供了各種該區(qū)域復(fù)雜，主要提供了各種C-HC-H的的伸縮振動(dòng)的信息。伸縮振動(dòng)的信息。2紅外光譜的指紋區(qū)紅外光譜的指紋區(qū) 0400cm-1的低頻區(qū)稱為指紋區(qū)。的低頻區(qū)稱為指紋區(qū)。 主要包括主要包括COCO，COCCOC，CXCX的伸縮振的伸縮振動(dòng)，動(dòng)，CCCC骨架振動(dòng)和骨架振動(dòng)和CHCH， CH2CH2的向外彎曲振動(dòng)的向外彎曲振動(dòng) 這個(gè)區(qū)域吸收峰稠密，差別細(xì)微，不好識(shí)這個(gè)區(qū)域吸收峰稠密，差別細(xì)微，不好識(shí)別。別。 650 650910cm-1910cm-1區(qū)域有稱為苯環(huán)取代區(qū)。區(qū)域有稱為苯環(huán)取代區(qū)。 三、影響官能團(tuán)

12、吸收頻率的要素三、影響官能團(tuán)吸收頻率的要素 1 1內(nèi)部要素內(nèi)部要素 主要指分子的內(nèi)部構(gòu)造對(duì)基團(tuán)頻率位移主要指分子的內(nèi)部構(gòu)造對(duì)基團(tuán)頻率位移的影響。的影響。1 1. .誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng) 由于取代基具有不同的電負(fù)性，經(jīng)過(guò)靜由于取代基具有不同的電負(fù)性，經(jīng)過(guò)靜電誘導(dǎo)作用引起分子中化學(xué)鍵電荷分布的變電誘導(dǎo)作用引起分子中化學(xué)鍵電荷分布的變化，改動(dòng)了鍵力常數(shù)而導(dǎo)致基團(tuán)頻率位移的化，改動(dòng)了鍵力常數(shù)而導(dǎo)致基團(tuán)頻率位移的效應(yīng)稱為誘導(dǎo)效應(yīng)。效應(yīng)稱為誘導(dǎo)效應(yīng)。 a吸電子基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)常使吸收峰向高頻方吸電子基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)常使吸收峰向高頻方向挪動(dòng)。如：向挪動(dòng)。如： C=O 1715cm-1 1735cm-1 1800cm

13、-1 b推電子基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)常使吸收峰向低頻方向挪動(dòng)。如： C=O 1715cm-1 1710cm-1 1680cm-1 RCORRCORRCOORRCOClROCOHROCNH2 2 2. .共軛效應(yīng)共軛效應(yīng) 羰基與別的雙鍵共軛，其羰基與別的雙鍵共軛，其電電子的離域增大，從而減小了雙鍵的鍵級(jí)，子的離域增大，從而減小了雙鍵的鍵級(jí)，使吸收峰向低頻方向挪動(dòng)。使吸收峰向低頻方向挪動(dòng)。 C=O 1715cm-1 C=O 1715cm-1 1665cm-1 1665cm-1 RCORCO3 3. .環(huán)的張力環(huán)的張力 普通而言，環(huán)的張力越大，振動(dòng)頻普通而言，環(huán)的張力越大，振動(dòng)頻率越高，如脂環(huán)酮羰基：率越高

14、，如脂環(huán)酮羰基： 六元環(huán)六元環(huán) 五元環(huán)五元環(huán) 四元環(huán)四元環(huán) 三元環(huán)三元環(huán) 1715cm-1 1745cm-1 1780cm-1 1715cm-1 1745cm-1 1780cm-1 1850cm-1 1850cm-1 4.空間妨礙空間妨礙 由于立體妨礙，偏離或破壞了共軛體系的由于立體妨礙，偏離或破壞了共軛體系的共平面性，使振動(dòng)頻率升高。共平面性，使振動(dòng)頻率升高。 C=O 1663cm-1 1683cm-1 1693cm-1 COCH3COCH3CH3COCH3CH3CHCH35.氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng) 氫鍵的構(gòu)成使參與構(gòu)成氫鍵氫鍵的構(gòu)成使參與構(gòu)成氫鍵的原化學(xué)鍵的鍵力常數(shù)降低，吸收峰振動(dòng)頻率的原化學(xué)鍵

15、的鍵力常數(shù)降低，吸收峰振動(dòng)頻率降低，譜帶變寬。降低，譜帶變寬。 以醇的羥基為例：以醇的羥基為例： 游離態(tài)游離態(tài) 二聚體二聚體 多聚體多聚體36103640cm-1 35003600cm-1 32003400cm-1 6.振動(dòng)巧合振動(dòng)巧合 當(dāng)兩個(gè)頻率一樣或相近的基團(tuán)結(jié)合在一同當(dāng)兩個(gè)頻率一樣或相近的基團(tuán)結(jié)合在一同時(shí)會(huì)發(fā)生巧協(xié)作用，結(jié)果分裂成一個(gè)較高，時(shí)會(huì)發(fā)生巧協(xié)作用，結(jié)果分裂成一個(gè)較高，一個(gè)較底的雙峰，這稱為振動(dòng)巧合。如酸酐一個(gè)較底的雙峰，這稱為振動(dòng)巧合。如酸酐的兩個(gè)羰基。的兩個(gè)羰基。 圖7.18 正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐2. 2. 外部要素外部要素 1.樣品的物態(tài) 其振動(dòng)頻率：氣態(tài)液態(tài)固態(tài) 2.

16、溶劑的影響 極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率常隨溶劑的極性增大而降低氫鍵作用，這是由于極性基團(tuán)與極性溶劑間構(gòu)成氫鍵的緣故。 7.4 有機(jī)化合物的有機(jī)化合物的典型紅外吸收光譜典型紅外吸收光譜 一、脂肪烴類一、脂肪烴類 1 1烷烴主要特征峰烷烴主要特征峰 CH 3000 CH 30002850cm-1 (s)2850cm-1 (s) CH3 0 cm-1 (s) CH3 0 cm-1 (s) CH2 1460 cm-1 CH2 1460 cm-1 (s)(s) CC 1250 CC 12501140cm-1 1140cm-1 2 2烯烴主要特征峰烯烴主要特征峰 CH 3095 CH 30953000cm-1

17、3000cm-1 C=C 1680 C=C 16801620cm-11620cm-1 =CH 1000 =CH 1000650cm-1 650cm-1 3炔烴主要特征峰 CH 3300cm-1 CC 2150cm-1 CH 1250cm-1 CH 620cm-1 當(dāng)有共軛雙鍵與其相聯(lián)時(shí)，峰位右移伸縮振動(dòng)頻率下降；當(dāng)有共軛雙鍵與其相聯(lián)時(shí)，峰位右移伸縮振動(dòng)頻率下降； 當(dāng)有對(duì)稱取代基取代時(shí)，那么無(wú)峰，如當(dāng)有對(duì)稱取代基取代時(shí)，那么無(wú)峰，如 RC CR 的的CC 為零為零 當(dāng)有兩個(gè)炔鍵相聯(lián)時(shí)，當(dāng)有兩個(gè)炔鍵相聯(lián)時(shí)， CC 出現(xiàn)雙峰，如出現(xiàn)雙峰，如 RC CCH有有CC 2040 cm-1 和和2260 c

18、m-1 圖7.13 庚烷、庚烯-1及庚炔-1二、芳香烴類二、芳香烴類 的伸縮振動(dòng)的伸縮振動(dòng) 3100 31003000cm-13000cm-1 苯核的骨架振動(dòng)苯核的骨架振動(dòng) 1650 16501450cm-1 1450cm-1 ， 峰形明顯、波數(shù)較峰形明顯、波數(shù)較 固定，是鑒定芳環(huán)的主要根據(jù)。固定，是鑒定芳環(huán)的主要根據(jù)。 C=C 1600 cm-1 C=C 1600 cm-1 和和1500 cm-1 1500 cm-1 吸吸收峰是苯環(huán)共軛體系收峰是苯環(huán)共軛體系C=CC=C伸縮振動(dòng)的重要特征伸縮振動(dòng)的重要特征峰，其中峰，其中1500 cm-1 1500 cm-1 峰較強(qiáng)。峰較強(qiáng)。 的向內(nèi)彎曲振動(dòng)

19、的向內(nèi)彎曲振動(dòng) 1225 1225954cm-954cm-1 1 吸收弱，干擾多，位于指紋區(qū)吸收弱，干擾多，位于指紋區(qū) 的向外彎曲振動(dòng)的向外彎曲振動(dòng) 900 900650cm-650cm-1 1 吸收較強(qiáng)，不同的取代有不同的波數(shù)吸收較強(qiáng)，不同的取代有不同的波數(shù)HHH圖7.14 鄰、間及對(duì)位二甲苯三、醚、醇和酚類三、醚、醇和酚類 1 1醇和酚醇和酚 都具有都具有OHOH和和COCO峰，但峰位峰，但峰位有所不同。酚具有苯環(huán)的特征峰有所不同。酚具有苯環(huán)的特征峰 OH 3500 OH 35003200cm-1 3200cm-1 游離羥游離羥基基 OH 3500 OH 35003200cm-1 3200

20、cm-1 締合羥締合羥基基 CO 1250 CO 12501000cm-1 1000cm-1 2 2醚醚 COC 1300 COC 13001000cm-11000cm-1 普通開(kāi)鏈醚普通開(kāi)鏈醚 1150 11501060cm-1 1060cm-1 有強(qiáng)吸收有強(qiáng)吸收峰峰 圖7.16 正辛醇與正戊醚四、羰基化合物四、羰基化合物 為譜圖上最強(qiáng)的峰，在為譜圖上最強(qiáng)的峰，在1700cm-11700cm-1左右，左右，且很少與其他峰重疊，易識(shí)別，極為重要。且很少與其他峰重疊，易識(shí)別，極為重要。含羰基化合物的羰基伸縮振動(dòng)頻率的順序：含羰基化合物的羰基伸縮振動(dòng)頻率的順序： 酸酐酸酐I I 酰氯酰氯 酸酐酸酐

21、IIII 酯酯 1820cm-1 1800cm-1 1760cm-1 1820cm-1 1800cm-1 1760cm-1 1735cm-1 1735cm-1 醛醛 酮酮 羧酸羧酸 酰胺酰胺 1725cm-1 1715cm-1 1710cm-1 1725cm-1 1715cm-1 1710cm-1 1680cm-1 1680cm-1 CO1 1酮酮 C=O C=O 1715cm-1 1715cm-1 共軛體系使峰位右移，在環(huán)酮中環(huán)共軛體系使峰位右移，在環(huán)酮中環(huán)張力增大，羰基吸收鋒左移張力增大，羰基吸收鋒左移2 2醛醛 主要特征峰主要特征峰C=O C=O 1725cm-1 1725cm-1 此外

22、還有此外還有CH CH 28502850，2750cm-12750cm-1兩個(gè)峰兩個(gè)峰 3 3酸酸 主要特征峰主要特征峰C=O C=O 1710cm-1 1710cm-1 OH 3400 OH 34002500cm-1 2500cm-1 是氫是氫鍵締合而構(gòu)成的寬峰鍵締合而構(gòu)成的寬峰 CO 1320 CO 13201200cm-1 1200cm-1 CO圖7.17 二乙酮、丙醛及丙酰氯4 4酰胺酰胺 NH 3500 NH 35003100 cm-1 3100 cm-1 C=O 16801630cm-1 NH 15501460 cm-11伯酰胺 NH 3350 和 3180 cm-1雙峰2仲酰胺

23、NH 3270 cm-1銳利單峰3叔酰胺 無(wú)NH峰 圖7.21 苯酰胺五、胺、腈和硝基化合物五、胺、腈和硝基化合物 1. 胺胺 主要特征峰主要特征峰 35003300 cm-1 脂肪胺較弱，脂肪胺較弱，芳香較強(qiáng)芳香較強(qiáng) 伯胺雙峰，仲胺單峰，叔胺無(wú)此峰伯胺雙峰，仲胺單峰，叔胺無(wú)此峰NH 16501590 cm-1伯胺伯胺 ， 1500 cm-1仲胺仲胺 在脂肪胺中強(qiáng)度很弱，在芳香伯胺和仲胺中在脂肪胺中強(qiáng)度很弱，在芳香伯胺和仲胺中強(qiáng)度很強(qiáng)強(qiáng)度很強(qiáng)CN 01020 cm-1NH 900650 cm-1較強(qiáng)較強(qiáng) 圖7.22 正丁胺、正二丁胺及N-甲基苯胺腈腈 CN 2250 cm-1 中等強(qiáng)度的尖峰，

24、極易識(shí)別中等強(qiáng)度的尖峰，極易識(shí)別 異腈類中為異腈類中為21852105 cm-1 3. 硝基化合物硝基化合物NO2 16001500 cm-1和和01300 cm-1 強(qiáng)度弱強(qiáng)度弱CN 870cm-1芳硝基化合物芳硝基化合物 強(qiáng)度很強(qiáng)，容易識(shí)別強(qiáng)度很強(qiáng)，容易識(shí)別圖7.23 硝基苯7.5 紅外光譜解析要點(diǎn)紅外光譜解析要點(diǎn)及本卷須知及本卷須知 一、紅外吸收譜的三要素一、紅外吸收譜的三要素 位置、強(qiáng)度、峰形位置、強(qiáng)度、峰形 二、同一基團(tuán)的幾種振動(dòng)的相關(guān)峰是同時(shí)存在二、同一基團(tuán)的幾種振動(dòng)的相關(guān)峰是同時(shí)存在的的 任何一種官能團(tuán)會(huì)在紅外圖的不同區(qū)域顯任何一種官能團(tuán)會(huì)在紅外圖的不同區(qū)域顯示出幾個(gè)相關(guān)的吸收峰

25、示出幾個(gè)相關(guān)的吸收峰 三、紅外光譜解析程序三、紅外光譜解析程序 1. 了解樣品的來(lái)源和性質(zhì)，可協(xié)助估計(jì)樣品及了解樣品的來(lái)源和性質(zhì)，可協(xié)助估計(jì)樣品及 雜質(zhì)的范圍雜質(zhì)的范圍 如純度、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、折光率、旋光度等如純度、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、折光率、旋光度等 2. 計(jì)算化合物的不飽和度計(jì)算化合物的不飽和度 . 定義：不飽和度即分子中間隔到達(dá)飽定義：不飽和度即分子中間隔到達(dá)飽和所缺一價(jià)元素的成對(duì)個(gè)數(shù)，每缺二個(gè)一價(jià)和所缺一價(jià)元素的成對(duì)個(gè)數(shù)，每缺二個(gè)一價(jià)元素，不飽和度為元素，不飽和度為1個(gè)單位。個(gè)單位。 解析之前有分子式計(jì)算出化合物的不飽和度解析之前有分子式計(jì)算出化合物的不飽和度U、對(duì)推斷未知物的構(gòu)造非常有協(xié)助。、

26、對(duì)推斷未知物的構(gòu)造非常有協(xié)助。 . 計(jì)算式計(jì)算式 假設(shè)分子式中只含有一、二、三、四價(jià)元假設(shè)分子式中只含有一、二、三、四價(jià)元素主要指素主要指H、O、N、C等，那么等，那么 不飽和度不飽和度U=2+2n4+n3-n12 式中式中n1、n3、n4分別為分子式中一、三、四分別為分子式中一、三、四價(jià)元素的數(shù)目。價(jià)元素的數(shù)目。 n2無(wú)需思索，由于它根據(jù)分子構(gòu)造的不飽無(wú)需思索，由于它根據(jù)分子構(gòu)造的不飽和情況以雙鍵或單鍵來(lái)填補(bǔ)和情況以雙鍵或單鍵來(lái)填補(bǔ) . 不飽和度值與物質(zhì)構(gòu)造間的關(guān)系：不飽和度值與物質(zhì)構(gòu)造間的關(guān)系： U=0 鏈狀飽和化合物鏈狀飽和化合物 U=1 一個(gè)雙鍵一個(gè)雙鍵C=O，C=C或環(huán)脂化合或環(huán)脂化

27、合物物 U1 構(gòu)造中含有雙鍵或脂環(huán)構(gòu)造中含有雙鍵或脂環(huán) U=2 一個(gè)三鍵化合物一個(gè)三鍵化合物 U2 構(gòu)造中含有三鍵構(gòu)造中含有三鍵 U=4 一個(gè)苯環(huán)的化合物一個(gè)苯環(huán)的化合物 U4 構(gòu)造中含有六元芳環(huán)構(gòu)造中含有六元芳環(huán) 例例1. C6H8的不飽和度是的不飽和度是3，可斷定不含苯環(huán)，可推出該化合物構(gòu)造可斷定不含苯環(huán)，可推出該化合物構(gòu)造CH2=CHCH=CHCH=CH2，符合這種情況的還有其它幾種異構(gòu)體 例2. C4H7N的不飽和度是2，分子中能夠有一個(gè)三鍵，應(yīng)為CN，故構(gòu)造式為CH3CH2CH2CN 或 CH32CHCN 3.識(shí)別特征區(qū)和指紋區(qū)紅外光譜識(shí)別特征區(qū)和指紋區(qū)紅外光譜 遵照先簡(jiǎn)單后復(fù)雜，先

28、特征區(qū)后指遵照先簡(jiǎn)單后復(fù)雜，先特征區(qū)后指紋區(qū)，先強(qiáng)峰后弱峰，先粗查后細(xì)找的紋區(qū)，先強(qiáng)峰后弱峰，先粗查后細(xì)找的原那么原那么 例題見(jiàn)書(shū)上例題見(jiàn)書(shū)上 例一：未知物分子式為例一：未知物分子式為C8H16，其紅外圖譜為，其紅外圖譜為圖圖7.5，試推其構(gòu)造。，試推其構(gòu)造。 解：解： 由其分子式可計(jì)算出該化合物不飽和度為由其分子式可計(jì)算出該化合物不飽和度為1 1，即，即該化合物具有一個(gè)烯基或一個(gè)環(huán)。該化合物具有一個(gè)烯基或一個(gè)環(huán)。 3079cm-1 3079cm-1處有吸收峰，闡明存在與不飽和處有吸收峰，闡明存在與不飽和碳相連的氫，因此該化合物一定為烯，在碳相連的氫，因此該化合物一定為烯，在1642cm-11

29、642cm-1處處還有還有C=CC=C伸縮振動(dòng)吸收，更進(jìn)一步證明了烯基的存在。伸縮振動(dòng)吸收，更進(jìn)一步證明了烯基的存在。 910 910 、993cm-1993cm-1處的處的CHCH彎曲振動(dòng)吸收闡明彎曲振動(dòng)吸收闡明該化合物有端乙烯基，該化合物有端乙烯基，1823cm-11823cm-1的吸收是的吸收是910910吸收峰吸收峰的倍頻。的倍頻。 從從29282928、1462 cm-11462 cm-1的較強(qiáng)吸收及的較強(qiáng)吸收及29512951、9 9 cm-1cm-1的較弱吸收知未知物的較弱吸收知未知物CH2CH2多，多，CH3CH3少。少。 綜上可知，未知物主體為正構(gòu)端取代綜上可知，未知物主體為

30、正構(gòu)端取代乙烯，即乙烯，即1-1-辛烯。辛烯。例二：未知物分子式為例二：未知物分子式為C3H6O，其紅外圖譜為，其紅外圖譜為圖圖7.6，試推其構(gòu)造。，試推其構(gòu)造。解：解： 由其分子式可計(jì)算出該化合物不飽和度為由其分子式可計(jì)算出該化合物不飽和度為1 1。 與例一類似，以與例一類似，以30843084，30143014，16471647，993993， 919cm-1919cm-1等處的吸收峰，可判別出該化合物具有端取等處的吸收峰，可判別出該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-13338cm-1處又有吸收強(qiáng)，峰形處又有吸收強(qiáng)，峰形圓而鈍的譜帶。因此該未知物

31、必為一醇類化合物。再圓而鈍的譜帶。因此該未知物必為一醇類化合物。再結(jié)合結(jié)合1028cm-11028cm-1的吸收，知其為伯醇。由于該的吸收，知其為伯醇。由于該-CH2-OH-CH2-OH與雙鍵相連，與雙鍵相連，C-OC-O伸縮振動(dòng)頻率較通常伯醇約伸縮振動(dòng)頻率較通常伯醇約1050cm-11050cm-1往低波數(shù)挪動(dòng)了往低波數(shù)挪動(dòng)了2020多多cm-1cm-1。 綜合上述信息，未知物構(gòu)造為：綜合上述信息，未知物構(gòu)造為：CH2=CH-CH2-OHCH2=CH-CH2-OH官能團(tuán)區(qū)的其他譜峰可指認(rèn)如下：2987cm-1 ：=CH2的一個(gè)吸收另一吸收在的一個(gè)吸收另一吸收在3084cm-1 2916、29

32、67cm-1 ：CH2的碳?xì)渖炜s振動(dòng)的碳?xì)渖炜s振動(dòng)1846cm-1 ：919cm-1的倍頻的倍頻1423cm-1 ： CH2彎曲振動(dòng)，因彎曲振動(dòng)，因OH的電負(fù)性，較常見(jiàn)的電負(fù)性，較常見(jiàn)1470cm-1有低波數(shù)位移有低波數(shù)位移例三：未知物分子式為例三：未知物分子式為C12H24O2 ，其紅外圖，其紅外圖譜為圖譜為圖7.7，試推其構(gòu)造。，試推其構(gòu)造。解：由其分子式可計(jì)算出該化合物不飽和度為解：由其分子式可計(jì)算出該化合物不飽和度為1 1。 從圖從圖7.77.7中最強(qiáng)的吸收中最強(qiáng)的吸收1703cm-11703cm-1知該化知該化合物含羰基，與一個(gè)不飽和度相符。合物含羰基，與一個(gè)不飽和度相符。 2920

33、 2920，2851 cm-12851 cm-1處的吸收很強(qiáng)而處的吸收很強(qiáng)而29562956，2866 cm-12866 cm-1處的吸收很弱，這闡明處的吸收很弱，這闡明CH2CH2的數(shù)目遠(yuǎn)多于的數(shù)目遠(yuǎn)多于CH3CH3的數(shù)目。這進(jìn)一步為的數(shù)目。這進(jìn)一步為723 723 cm-1cm-1的顯著吸收所證明通常這個(gè)吸收是弱的顯著吸收所證明通常這個(gè)吸收是弱的，闡明未知物很能夠具有一個(gè)正構(gòu)的長(zhǎng)的，闡明未知物很能夠具有一個(gè)正構(gòu)的長(zhǎng)碳鏈。碳鏈。 2955 2955到到 2851 cm-1 2851 cm-1的吸收是疊加在另的吸收是疊加在另一個(gè)寬峰之上的，從其底部加寬可明顯地看一個(gè)寬峰之上的，從其底部加寬可明

34、顯地看到這點(diǎn)。從分子式含兩個(gè)氧知此寬峰來(lái)自到這點(diǎn)。從分子式含兩個(gè)氧知此寬峰來(lái)自O(shè)HOH，很強(qiáng)，很強(qiáng) 的低波數(shù)位移闡明有很強(qiáng)的氫鍵締協(xié)作用。的低波數(shù)位移闡明有很強(qiáng)的氫鍵締協(xié)作用。結(jié)合結(jié)合1703cm-1的羰基吸收，可推測(cè)未知物含的羰基吸收，可推測(cè)未知物含羧酸官能團(tuán)。羧酸官能團(tuán)。940，1305，1412 cm-1等處的吸等處的吸收進(jìn)一步闡明羧酸官能團(tuán)的存在。收進(jìn)一步闡明羧酸官能團(tuán)的存在。 綜合所述，未知物構(gòu)造為：綜合所述，未知物構(gòu)造為： CH3CH210-COOH例四：未知物分子式為例四：未知物分子式為C6H8N2，其紅外圖譜為，其紅外圖譜為圖圖7.8，試推其構(gòu)造。，試推其構(gòu)造。解：解： 由其分

35、子式可計(jì)算出該化合物不飽和度為由其分子式可計(jì)算出該化合物不飽和度為4 4，故有，故有能夠含苯環(huán)。能夠含苯環(huán)。 此推測(cè)由此推測(cè)由30303030、15931593、1502 cm-11502 cm-1的吸收證明，由的吸收證明，由750 cm-1750 cm-1的吸收知該化合物含鄰位取代苯環(huán)。的吸收知該化合物含鄰位取代苯環(huán)。 3285 3285、3193 cm-13193 cm-1的吸收是很特征的伯胺吸的吸收是很特征的伯胺吸收對(duì)稱伸縮振動(dòng)和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)收對(duì)稱伸縮振動(dòng)和反對(duì)稱伸縮振動(dòng) 綜合上述信息及分子式，可知該化合物為鄰苯綜合上述信息及分子式，可知該化合物為鄰苯二胺。二胺。 其它峰的指認(rèn)有：其它

36、峰的指認(rèn)有： 3387 3387、3366 cm-1 3366 cm-1 ：有：有NH2NH2伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng) 1634 cm-1 1634 cm-1 ： NH2 NH2彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng) 1274 cm-1 1274 cm-1 ：CNCN伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)例五：圖例五：圖7.97.9為為GC/FTIRGC/FTIR某未知組分的氣相紅外某未知組分的氣相紅外圖。從其相應(yīng)的圖。從其相應(yīng)的GC/MSGC/MS譜知該未知物分子式為譜知該未知物分子式為C9H18O，試推其構(gòu)造。，試推其構(gòu)造。解：解： 氣相紅外圖與凝聚相紅外圖有一些差別：氣相紅外圖與凝聚相紅外圖有一些差別：表如今吸收位置的挪動(dòng)和強(qiáng)度的變化。有

37、一表如今吸收位置的挪動(dòng)和強(qiáng)度的變化。有一定根底知識(shí)后，分析氣相紅外譜也不困難。定根底知識(shí)后，分析氣相紅外譜也不困難。 從從2936 cm-1處的強(qiáng)吸收，知該未知物具有處的強(qiáng)吸收，知該未知物具有多個(gè)多個(gè)CH2 。從該峰的高波數(shù)一側(cè)顯示光滑曲。從該峰的高波數(shù)一側(cè)顯示光滑曲線沒(méi)有不飽和碳上的線沒(méi)有不飽和碳上的CH振動(dòng)。振動(dòng)。 1744 cm-1的吸收闡明該未知物含有羰基。的吸收闡明該未知物含有羰基。 2812，2712 cm-1兩處吸收是醛類化合物特兩處吸收是醛類化合物特征。結(jié)合征。結(jié)合1744 cm-1的吸收可完全證明。的吸收可完全證明。 綜合所述，該未知物為含多個(gè)綜合所述，該未知物為含多個(gè)CH2

38、的醛實(shí)的醛實(shí)踐為踐為 1-壬醛。壬醛。規(guī)范紅外光譜的運(yùn)用規(guī)范紅外光譜的運(yùn)用備有多種索引備有多種索引化合物稱號(hào)索引化合物稱號(hào)索引 (alphabetical index)化合物分類索引化合物分類索引 (chemical classes index)官能團(tuán)字母順序索引官能團(tuán)字母順序索引 (functional group alphabetical index)4. 分子式索引分子式索引 (molecular weight index) 5. 波長(zhǎng)索引波長(zhǎng)索引 (wave length index)7.6 拉曼光譜的原理及運(yùn)用拉曼光譜的原理及運(yùn)用 分子振動(dòng)光譜分為：分子振動(dòng)光譜分為： 紅外吸收紅外吸收 拉曼散射拉曼散射 一、原理一、原理 拉曼光譜法是將高能