高分子研究方法第1章紅外光譜剖析

1、光譜分類光譜分類光譜分析法光譜分析法散射光譜散射光譜光譜分類原子發(fā)射光譜（原子發(fā)射光譜（AES）、原子熒光光譜（）、原子熒光光譜（AFS）、）、X射射線熒光光譜法（線熒光光譜法（XFS）、分子熒光光譜法（）、分子熒光光譜法（MFS）等）等紫外可見光法（紫外可見光法（UV-Vis）、原子吸收光譜（）、原子吸收光譜（AAS）、）、紅外光譜（紅外光譜（IR）、核磁共振（）、核磁共振（NMR）等）等拉曼散射光譜（拉曼散射光譜（Raman）1 概述1.1紅外光譜的區(qū)域1 概述1.1 紅外光譜的區(qū)域1.2 紅外光譜法的表示方法1.3 紅外光譜的用途1 概述1.1紅外光譜的區(qū)域紅外線的區(qū)劃區(qū) 域波長(zhǎng)/m 波

2、數(shù)/cm-1能級(jí)躍遷類型近紅外區(qū)0.52.520,0004,000OH、NH、CH倍頻吸收區(qū)中紅外區(qū)2.5254,000400基本振動(dòng)區(qū)，振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)紅外區(qū)2550040020轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)1 概述 1.2 紅外吸收光譜法的表示方法4110cmm （）（）紅外吸收光譜表示方法：縱坐標(biāo)用透光率T或者吸光度A表示；橫坐標(biāo)用波數(shù) 表示。cm10m1 ，m/41/ cm波長(zhǎng)： ；波數(shù)：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度1cm所含電磁波的數(shù)目，即波長(zhǎng)的倒數(shù)，表示符號(hào)和單位：1 概述 1.2 紅外吸收光譜法的表示方法聚苯乙烯的紅外光譜圖o 從譜圖可得信息：從譜圖可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收頻率） 2 吸收峰的強(qiáng)度 ,常用 vs (v

3、ery strong), s (strong), m (medium), w (weak), vw (very weak), 3 吸收峰的形狀 (尖峰、寬峰、肩峰) b (broad) ,sh (sharp),v (variable) 表示 1 概述 1.3 用途用途定性鑒別結(jié)構(gòu)分析定量分析金縷玉衣打假：250”http:/ 一、定性分析一、定性分析 1 . 已知物的鑒定已知物的鑒定 將試樣的譜圖與標(biāo)準(zhǔn)的譜圖進(jìn)行對(duì)照，或者將試樣的譜圖與標(biāo)準(zhǔn)的譜圖進(jìn)行對(duì)照，或者與文獻(xiàn)上的譜圖進(jìn)行對(duì)照與文獻(xiàn)上的譜圖進(jìn)行對(duì)照。如果兩張譜圖各吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對(duì)強(qiáng)度一樣，就可以認(rèn)為樣品是該種標(biāo)準(zhǔn)物。2

4、 . 未知物結(jié)構(gòu)的測(cè)定未知物結(jié)構(gòu)的測(cè)定 （1）查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的譜帶索引，與尋找試樣光譜吸收帶相同的標(biāo)準(zhǔn)譜圖；（2）進(jìn)行光譜解析，判斷試樣的可能結(jié)構(gòu)，確定分子空間構(gòu)型等。 紅外光譜定量分析是通過對(duì)特征吸收譜帶強(qiáng)紅外光譜定量分析是通過對(duì)特征吸收譜帶強(qiáng)度的測(cè)量來求出組份含量度的測(cè)量來求出組份含量。其理論依據(jù)是朗伯-比耳定律。 由于紅外光譜的譜帶較多，選擇的余地大，所由于紅外光譜的譜帶較多，選擇的余地大，所以能方便地對(duì)單一組份和多組份進(jìn)行定量分析以能方便地對(duì)單一組份和多組份進(jìn)行定量分析。 但紅外光譜法定量靈敏度較低，尚不適用于微量組份的測(cè)定。二、定量分析二、定量分析2.紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.1 干

5、涉型紅外分光光度計(jì)2.2 制樣2 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.1 干涉型紅外光譜 傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)：沒有色散元件，主要部件有光源(硅碳棒/高壓汞燈)、邁克爾遜(Mickelson)干涉儀、樣品池、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)及記錄儀。FT-IR工作原理示意圖2 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.1 干涉型紅外光譜o Mickelson干涉儀由固定鏡、動(dòng)鏡及光束分裂器組成。當(dāng)光進(jìn)入干涉儀后，被半透明光束分裂器BS分裂為透過光I與反射光II，I、II兩束光分別被動(dòng)鏡和固定鏡反射，形成相干光。因動(dòng)鏡移動(dòng)，可改變兩束光的光程差。當(dāng)光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)為相長(zhǎng)干涉(亮條紋)；當(dāng)光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)為相消

6、干涉(暗條紋)。當(dāng)動(dòng)鏡以勻速移動(dòng)時(shí)，連續(xù)改變兩束光的光程差，得到干涉圖。Michelson干涉儀工作原理示意圖 光束分裂器固定鏡動(dòng)鏡光源檢測(cè)器2 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.1 干涉型紅外光譜 FTIR核心部分是干涉儀。干涉儀將光源來的信號(hào)以干涉圖的形式送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速的Fourier變換的數(shù)學(xué)處理，最后將干涉圖還原為通常解析的光譜圖。 干涉型：傅立葉變換紅外分光光度計(jì)(FT-IR)1. 儀器組成：主要由光源、Mickelson干涉儀、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)等部分構(gòu)成，干涉儀是其核心。2. 工作原理：光源發(fā)出的紅外輻射，通過Mickelson干涉儀產(chǎn)生干涉圖，透過樣品后，得到含有試樣信息的干涉圖，計(jì)

7、算軟件解出此干涉圖函數(shù)的Fourier余弦變換，得到吸收強(qiáng)度或透光度隨波數(shù)或波長(zhǎng)變化的紅外光譜。3. 檢測(cè)器：熱電型硫酸三肽、光電導(dǎo)型汞鎘碲檢測(cè)器。4. 特點(diǎn)：無色散元件，具有靈敏度高、波數(shù)精度高、分辨率高，掃描速度極快，光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。2 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.1 干涉型紅外光譜紅外光譜儀外形和工作原理：http:/ 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.2 制樣1）氣體）氣體氣體池氣體池2）液體：）液體：液膜法液膜法難揮發(fā)液體（難揮發(fā)液體（bp80 C）溶液法溶液法液體池液體池溶劑：溶劑： CCl4 ，CS2常用。常用。3) 固體固體:研糊法（液體石臘法）研糊法（液體石臘法）KBr壓片法壓片

8、法薄膜法薄膜法紅外光譜儀儀器介紹：http:/ 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.2 制樣一、試樣的前處理與提純 試樣中的微量雜質(zhì)(2.2 制樣二、氣體樣品 氣體、蒸氣壓高的液體、固體或液體分解所產(chǎn)生的氣體，都可以用氣體池測(cè)定。窗片窗片對(duì)于含量較低的氣體還可以采對(duì)于含量較低的氣體還可以采用多重反射氣體池進(jìn)行測(cè)定。用多重反射氣體池進(jìn)行測(cè)定。2 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.2 制樣三、液體樣品的制備o 液膜法：液膜法是在可拆液體池兩片窗片之間，滴上滴液體試樣，使之形成一薄的液膜；涂膜法是用刮刀取適量的試樣均勻涂于KBr窗片上，然后將另一塊窗片蓋上，稍加壓力，來回推移，使之形成一層均勻無氣泡的液膜o 溶液

9、法：用溶劑CS2、CCl4、CHCl3等溶解吸收很強(qiáng)的液體后，再液膜法進(jìn)行測(cè)定。主要起稀釋作用。注意：溶劑化效應(yīng)、溶劑自身的紅外吸收峰。2 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.2 制樣o 油壓機(jī)壓力：510107Pa (510t/cm2)；加壓同時(shí)要抽去空氣。常用壓力1.8MPa，維持10min。四、固體樣品的制備：壓片法/糊狀法/薄膜法1. 壓片法 KCl、KBr在加壓下呈現(xiàn)所謂冷脹現(xiàn)象并變?yōu)榭伤芪?，在中紅外光區(qū)完全透明，因此常用作固體樣品的稀釋劑(比例：樣品/稀釋劑1/100，要求：純度高、粒度小于2.5m、不含水分)。2 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.2 制樣四、固體樣品的制備：壓片法/糊狀法/薄

10、膜法2. 薄膜法(1050m) 常用于高分子化合物的測(cè)定。 熔融法：對(duì)于熔點(diǎn)較低，而且熱穩(wěn)定性好的樣品，可以采用此法。 溶液成膜法：將試樣溶解于沸點(diǎn)較低的溶劑中，然后將溶液分布在成膜介質(zhì)（水銀、玻璃、塑料、金屬板)上，讓溶劑蒸發(fā)后形成試樣膜。2 紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)2.2 制樣四、固體樣品的制備：壓片法/糊狀法/薄膜法3. 糊狀法 選取與試樣的折射率相近的液體分散介質(zhì)與固體粉末混合研磨制成糊膏，然后用液體池進(jìn)行測(cè)定。減少了光散射現(xiàn)象。 固體有機(jī)化合物的折射率一般在1.51.6。 常用的液體分散介質(zhì)：液體石蠟油(nd=1.46)、六氯丁二烯(nd=1.55)、氟化煤油，這些液體分散介質(zhì)自身也

11、有各自的吸收峰。紅外光譜儀測(cè)定苯甲酸的結(jié)構(gòu)：http:/ 紅外光譜的基本原理3.1 振動(dòng)能級(jí)與振動(dòng)光譜3.2 振動(dòng)形式3.3 基頻峰與泛頻峰3.4 特征峰與相關(guān)峰3.5 吸收峰的位置3.6 吸收峰的強(qiáng)度m1 m2 re rr1 r2 圖44 諧振子示意圖3 基本原理3.1 振動(dòng)能級(jí)與振動(dòng)光譜3 基本原理3.1 振動(dòng)能級(jí)與振動(dòng)光譜分子振動(dòng)過程的位能曲線分子振動(dòng)總能量(EV)與振動(dòng)位能(U )和動(dòng)能(T )的關(guān)系： EVUT。 平衡位置：r=re，U=0，EV=T 最遠(yuǎn)位置：T=0，EV=U。 任意位置：可用位能曲線討論分子振動(dòng)總能量EV與振動(dòng)頻率的關(guān)系：hVEV)21(圖45 位能曲線3 基本原

12、理3.1 振動(dòng)能級(jí)與振動(dòng)光譜LLLLLLhhEEEEhE 即能級(jí)躍遷相當(dāng)時(shí)，就會(huì)發(fā)生振動(dòng)與當(dāng)照射的紅外光的能量，。： 所以，當(dāng)照射的紅外光頻率與分子振動(dòng)頻率相同(或V倍)時(shí)，分子才能產(chǎn)生共振吸收，從而獲得紅外吸收光譜。這是產(chǎn)生紅外光譜的必要條件之一。hVEV)21(頻率的關(guān)系：分子振動(dòng)總能量與振動(dòng)hhhEEE)210()211 ( 01態(tài)的能量差：由基態(tài)躍遷到第一激發(fā) 雙原子分子有一種振動(dòng)形式：伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng) 多原子分子有兩種振動(dòng)形式：伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)討論振動(dòng)形式吸收峰的起源，即吸收峰是由什么振動(dòng)形式的能級(jí)躍遷引起的；討論振動(dòng)形式的數(shù)目有助于了解基頻峰的可能數(shù)目；由振動(dòng)形式

13、及其數(shù)目了解化合物的紅外吸收光譜的吸收峰多而復(fù)雜的原因。3 基本原理 3.2 振動(dòng)形式3 基本原理 3.2 振動(dòng)形式1.伸縮振動(dòng)ass)2() 1 (符號(hào)為不對(duì)稱伸縮振動(dòng)，表示號(hào)為對(duì)稱伸縮振動(dòng)，表示符周期性變化的振動(dòng)鍵長(zhǎng)沿著鍵軸方向發(fā)生伸縮振動(dòng)。：22223SONO、NH、CH、CH 、形式。如：及不對(duì)稱兩種伸縮振動(dòng)稱上相同鍵的基團(tuán)都有對(duì)凡是含有兩個(gè)或兩個(gè)以3 基本原理 3.2 振動(dòng)形式2.變形振動(dòng)2.彎曲振動(dòng)或變形振動(dòng) 使鍵角發(fā)生周期性變化的振動(dòng)。 CH2面內(nèi)彎曲振動(dòng)() 剪式振動(dòng)()；面內(nèi)搖擺振動(dòng)() CH2面外彎曲振動(dòng)() 面外搖擺振動(dòng)()；卷曲振動(dòng)() CH3變形振動(dòng)() 對(duì)稱變形振動(dòng)

14、(s)；不對(duì)稱變形振動(dòng)(as) 3 基本原理 3.2 振動(dòng)形式面外變形振動(dòng) 面內(nèi)變形振動(dòng) 伸縮振動(dòng)222CH CH CH ass變形振動(dòng)伸縮振動(dòng)33CH CH assass+ + + + + + 雙原子分子振動(dòng)雙原子分子振動(dòng) 多原子分子振動(dòng)多原子分子振動(dòng)正己烷的紅外光譜圖波數(shù) /T% 2959/42928/72875/132862/151466/341379/49 726/74歸 屬 CH3 CH2 CH3 CH2 C-H C-H CH2振動(dòng)類型 vas vas vs vs as s HCHHCHHCHHCHHCHHCHHH例如：1. 基頻峰 分子吸收一定頻率的紅外線，若振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)躍遷至第

15、一振動(dòng)激發(fā)態(tài)時(shí)，所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。V0 1， V1 ， L 。 對(duì)于多基團(tuán)分子，是基團(tuán)的振動(dòng)頻率?；l峰的強(qiáng)度大，是紅外光譜上最主要的一類吸收峰。 每個(gè)基本振動(dòng)不一定都產(chǎn)生基頻峰，原因是： 簡(jiǎn)并：振動(dòng)形式不同但振動(dòng)頻率相等的現(xiàn)象。例如CO2的面內(nèi)與面外彎曲振動(dòng)，基頻峰均為667cm-1。 紅外非活性振動(dòng)：不能吸收紅外線發(fā)生能級(jí)躍遷的振動(dòng)稱為紅外非活性振動(dòng)，反之為紅外活性振動(dòng)。3 基本原理 3.3 基頻峰與泛頻峰1. 基頻峰產(chǎn)生非活性振動(dòng)的原因：是由于對(duì)稱伸縮振動(dòng)的偶極矩變化為零(0)。同核雙原子分子不會(huì)產(chǎn)生紅外吸收，例如H2、O2。全對(duì)稱伸縮振動(dòng)沒有紅外活性，也不產(chǎn)生紅外吸收，例如CO

16、2、SO2的對(duì)稱伸縮振動(dòng)。偶極矩是電荷q與正負(fù)電荷重心間距離r的乘積：qr。3 基本原理 3.3 基頻峰與泛頻峰OOCOOCOOC0, 0 )(ra 平衡位置0, 0, 0)(rb 對(duì)稱伸縮振動(dòng)0, 0, 0)(rc 不對(duì)稱伸縮振動(dòng)3 基本原理 3.3 基頻峰與泛頻峰1. 基頻峰 產(chǎn)生紅外光譜的兩個(gè)必要條件： 分子振動(dòng)時(shí)，必須伴隨有瞬時(shí)偶極矩的變化，即0； 照射分子的紅外光頻率必須服從VL選率。 (V1 產(chǎn)生基頻峰，V1 產(chǎn)生泛頻峰) 3 基本原理 3.3 基頻峰與泛頻峰2. 泛頻峰 若振動(dòng)能級(jí)由基態(tài)躍遷至第二激發(fā)態(tài)、第三激發(fā)態(tài)等現(xiàn)象，所產(chǎn)生的吸收峰統(tǒng)稱為倍頻峰。倍頻峰、合頻峰差、差頻峰統(tǒng)稱為

17、泛頻峰。泛頻峰差頻峰合頻峰三倍頻峰二倍頻峰基頻峰 2 2 33302220 - 11021212121，：，：，：LLLVVVVVV 泛頻峰的特點(diǎn)：一般較弱，除二倍頻峰可以觀察到外，其它的一般觀察不到。泛頻峰的存在使光譜變得復(fù)雜，但增加了光譜的特征性，例如取代苯的泛頻峰。3 基本原理 3.4 吸收峰的位置o 基本振動(dòng)頻率o 影響基團(tuán)吸收峰頻率的因素o 特征區(qū)與指紋區(qū)吸收峰的位置，是指吸收峰處于橫坐標(biāo)的位置。 基頻峰max，泛頻峰Vmax。每種基頻峰都在一段區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)，因?yàn)橥换鶊F(tuán)在不同的化合物中所處的結(jié)構(gòu)環(huán)境不同， 所受的影響也不同， 從而使吸收峰位置有所改變。 決定基頻峰位置的因素：化學(xué)鍵兩

18、端原子的質(zhì)量、化學(xué)鍵力常數(shù)、內(nèi)部因素、外部因素等 4 方面。 3 基本原理3.4 吸收峰的位置2.影響基團(tuán)吸收峰頻率的因素內(nèi)部因素 誘導(dǎo)效應(yīng) 共軛效應(yīng) 氫鍵作用 雜化影響 偶極場(chǎng)效應(yīng) 張力效應(yīng) 位阻效應(yīng) 偶合效應(yīng)外部因素物態(tài)效應(yīng)溶劑效應(yīng)晶體狀態(tài)影響3 基本原理3.4 吸收峰的位置2.影響基團(tuán)吸收峰頻率的因素誘導(dǎo)效應(yīng)吸電子基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)，使吸收峰向高頻方向移動(dòng)(藍(lán)移)(cm1OC例如下列羰基的CORRCOORRCOClRCOXR1715 1735 1780K，鍵力常數(shù)，雙鍵性，吸電性3 基本原理3.4 吸收峰的位置2.影響基團(tuán)吸收峰頻率的因素共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)使吸收峰向低波數(shù)方向移動(dòng)(紅移)。例如

19、OCRROCROC111OC1667cm 1685cm 1715cm：K，電子離域，雙鍵性共軛效應(yīng)使3 基本原理3.4 吸收峰的位置2.影響基團(tuán)吸收峰頻率的因素氫鍵作用氫鍵的形成使伸縮振動(dòng)頻率降低。分子內(nèi)氫鍵：對(duì)峰位的影響大，不受濃度影響。例如：OOOHOOOH。，1OH1OC1OCcm2843)(cm1675)(cm1622)(締合游離締合形成分子內(nèi)氫鍵OOOH1OH11OC3605cm)3615(1673cm，)1676cm(締合締合未形成分子內(nèi)氫鍵3 基本原理3.4 吸收峰的位置2.影響基團(tuán)吸收峰頻率的因素氫鍵作用 分子間氫鍵：受濃度影響較大,濃度稀釋,吸收峰位置發(fā)生變化(藍(lán)移)，因此，

20、通過稀釋后測(cè)試峰位是否變化，可以判斷是分子內(nèi)氫鍵還是分子間氫鍵。RCOHORCOOHHOOCR1OC1OC1710cm 1760cm 締合游離EtOHOHEt2OHEtn1OH1OH1OHcm33503515cm 3640cm 多聚體二聚體 游離態(tài)3 基本原理3.4 吸收峰的位置2.影響基團(tuán)吸收峰頻率的因素雜化影響 在碳原子的雜化軌道中，s成分增加使鍵能增加鍵長(zhǎng)變短，CH伸縮振動(dòng)頻率增大。表43 雜化對(duì)峰位的影響化學(xué)鍵CHCHCH雜化類型sp3-ssp2-ssp-s 鍵長(zhǎng)CH /nm0.1120.1100.108 鍵能CH /kJmol-1423444506 波數(shù)CH /cm-12900310

21、033003 基本原理3.4 吸收峰的位置2.影響基團(tuán)吸收峰頻率的因素溶劑影響o 溶劑極性增大，常使極性基團(tuán)的振動(dòng)頻率降低。通常是由于極性基團(tuán)與極性溶劑間生成氫鍵的緣故,形成氫鍵能力越強(qiáng)，頻率降低越多。o 例如，丙酮的羰基伸縮振動(dòng)，在非極性烴類溶劑中為1727cm-1，在CCl4中為1720cm-1，在CHCl3、CHBr3、CH3CN中為1705cm-1。紅外光譜的分區(qū)紅外光譜的分區(qū)o 400-2500cm-1:這是X-H單鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)。o 2500-2000cm-1:此處為叁鍵和累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)o 2000-1500cm-1:此處為雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)o 1500-600cm-1:此區(qū)域主要

22、提供C-H彎曲振動(dòng)的信息 3 基本原理3.4 吸收峰的位置3.特征區(qū)與指紋區(qū)特征區(qū)：/cm-140001300 區(qū)間稱為特征區(qū)。 主要包括：含氫單鍵、各種叁鍵和雙鍵的伸縮振動(dòng)基頻峰；部分含氫單鍵的面內(nèi)彎曲振動(dòng)的基頻峰。 特點(diǎn)：吸收峰較疏，較強(qiáng)，易辨認(rèn)。 羰基峰是特征區(qū)中最有特征的吸收峰，其譜帶強(qiáng)度大，很少與其它峰重疊，是最容易識(shí)別的吸收峰。 3 基本原理3.4 吸收峰的位置3.特征區(qū)與指紋區(qū)指紋區(qū)： /cm-11300650 的低頻區(qū)間稱為指紋區(qū)。主要有：?jiǎn)捂I的伸縮振動(dòng)，多數(shù)基團(tuán)的彎曲振動(dòng)。 特點(diǎn)：能量比特征區(qū)低，各種振動(dòng)能級(jí)差別小，譜帶較密集、復(fù)雜，猶如人的指紋一樣，相似而不相同，因此稱為指

23、紋區(qū)。相關(guān)峰常出現(xiàn)在指紋區(qū)。 3 基本原理3.4吸收峰的位置3.特征區(qū)與指紋區(qū)紅外光譜的區(qū)域劃分區(qū)域特征區(qū)(官能團(tuán)區(qū))指紋區(qū)/cm-1375025002500200020001500150013001300650振動(dòng)基團(tuán)含氫基團(tuán)三鍵、累積雙鍵雙鍵單鍵單鍵伸縮與變形化學(xué)鍵HOHNHCCCCNC=C=CN=C=OC=CC=ON=O苯環(huán)CH2的asNOHC2HXOCCC3 基本原理3.5 吸收峰的強(qiáng)度譜帶強(qiáng)度的劃分o IR吸收峰的高矮，可說明相對(duì)吸光強(qiáng)度。譜帶的絕對(duì)強(qiáng)度，用摩爾吸光吸收來描述，分為五級(jí)： 100 為非常強(qiáng)譜帶（vs） 20100 為強(qiáng)譜帶（s） 1020 為中等強(qiáng)度譜帶（m） 110

24、 為弱譜帶（w） 1 為非常弱譜帶（vw） 4 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系o 飽和烴 o 不飽和烴 o 醇、酚和醚 o 含羰基化合物 o 含氮化合物 o 其他含雜原子有機(jī)化合物 o 金屬有機(jī)化合物 o 高分子化合物 o 無機(jī)化合物 飽和烴o C-HC-H伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)：對(duì)稱伸縮振動(dòng)（s）和非對(duì)稱伸縮振動(dòng)（as） ，在3000-2800cm-1之間，as較s在較高頻率。 o C-HC-H彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng) ：1475-1300 cm-1 ，甲基的對(duì)稱變形振動(dòng)出現(xiàn)在1375 cm-1處 ，對(duì)于異丙基和叔丁基，吸收峰發(fā)生分裂。o C-CC-C平面搖擺平面搖擺：800-720cm-1對(duì)判斷-(CH2)n

25、-的碳鏈長(zhǎng)度有用， n4 725, n=3 729-726, n=2 743-734, n=1 785-770o C-CC-C伸縮振動(dòng)：伸縮振動(dòng)：1253-800cm-1， 對(duì)結(jié)構(gòu)分析作用不大。烷烴吸收峰不飽和烴o 烯烴o 炔烴o 芳香烴烯烴雙鍵的特征吸收影響雙鍵碳碳伸縮振動(dòng)吸收的因素影響雙鍵碳碳伸縮振動(dòng)吸收的因素o 對(duì)稱性對(duì)稱性：對(duì)稱性越高，吸收強(qiáng)度越低。o 取代基取代基：與吸電子基團(tuán)相連，振動(dòng)波數(shù)下降。o 取代基的質(zhì)量效應(yīng)：雙鍵上的氫被氘取代后，波數(shù)下降10-20厘米-1。o 共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)：使波數(shù)下降約30厘米-1 。圖圖2-9 1-己烯的紅外光譜圖己烯的紅外光譜圖 3060cm-1:

26、 烯烴烯烴CH伸縮振動(dòng)；伸縮振動(dòng)；1820:倍頻；倍頻；1650cm-1: C=C伸縮振動(dòng)；伸縮振動(dòng)；995，905cm-1: C=CH2 非平面搖擺振動(dòng)非平面搖擺振動(dòng)烯烴類型烯烴類型CH面外彎曲振動(dòng)吸收位置面外彎曲振動(dòng)吸收位置（cm-1）R1CH=CH2995-985，910-905R1R2C=CH2895-885R1CH=CHR2(順順)730-650R1CH=CHR2(反）反）980-965R1R2C=CHR3840-790=C-H的面外彎曲振動(dòng)的面外彎曲振動(dòng)對(duì)判斷雙鍵的取代類型有用炔烴化合物o 炔鍵C-H伸縮振動(dòng)：3340-3300厘米-1，波數(shù)高于烯烴和芳香烴，峰形尖銳。o C-C叁

27、鍵伸縮振動(dòng)：2100厘米-1 ，峰形尖銳，強(qiáng)度中到弱。干擾少，位置特征。末端炔基該吸收強(qiáng)。分子對(duì)稱性強(qiáng)時(shí)，該吸收較弱。o 腈類化合物，CN叁鍵伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在2300-2220厘米-1，波數(shù)比炔烴略高，吸收強(qiáng)度大。3340cm-1 ：叁鍵：叁鍵CH伸縮振動(dòng)，伸縮振動(dòng)，3120cm-1: 苯環(huán)苯環(huán)=CH伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)2115cm-1: C=C三鍵三鍵伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng) 苯基乙炔苯基乙炔1-己炔正丁腈丙二烯類o 兩個(gè)雙鍵共用中間碳原子，1600厘米-1無吸收，在2000-1915厘米-1和1100-1000厘米-1附近有不對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)，兩峰相距900厘米-1，前者為中強(qiáng)峰，后者為弱峰。芳香烴芳

28、香烴 振動(dòng)類型振動(dòng)類型波數(shù)（波數(shù)（cm-1）說明說明芳環(huán)芳環(huán)C-H伸縮振伸縮振動(dòng)動(dòng)305050強(qiáng)度不定強(qiáng)度不定骨架振動(dòng)骨架振動(dòng)1600，1500，1580（共軛）（共軛）峰形尖銳，通常為峰形尖銳，通常為4個(gè)峰，但不一定同時(shí)個(gè)峰，但不一定同時(shí)出現(xiàn)出現(xiàn)C-H彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)（面外）（面外）910650隨取代情況改變隨取代情況改變?nèi)〈降娜〈降腃-H面外彎曲振動(dòng)吸收峰位置面外彎曲振動(dòng)吸收峰位置對(duì)判斷苯環(huán)取代類型有用取代類型取代類型C-HC-H面外彎曲振動(dòng)吸收峰位置（面外彎曲振動(dòng)吸收峰位置（cmcm-1-1）苯苯670670單取代單取代770-730770-730，710-690710-690二取代

29、二取代1 1，2-2-770-735770-7351 1，3-3-810-750810-750，710-690710-6901 1，4-4-833-810833-810三取代三取代1 1，2 2，3-3-780-760780-760，745-705745-7051 1，2 2，4-4-885-870885-870，825-805825-8051 1，3 3，5-5-865-810865-810，730-675730-675四取代四取代1 1，2 2，3 3，4-4-810-800810-8001 1，2 2，3 3，5-5-850-840850-8401 1，2 2，4 4，5-5-870-8

30、55870-855五取代五取代870870 各類取代苯的倍頻吸收和面外彎曲振動(dòng)吸收（判斷取代類型） 苯乙烯的紅外光譜圖苯乙烯的紅外光譜圖 1630cm-1:C=C伸縮振動(dòng)；伸縮振動(dòng)；1600，1580，1450cm-1:苯環(huán)骨架振動(dòng)苯環(huán)骨架振動(dòng) 苯環(huán)二取代的紅外光譜（a. 鄰位 b. 間位 c. 對(duì)位）醇、酚和醚醇、酚和醚醇和酚存在三個(gè)特征吸收：羥基醇和酚存在三個(gè)特征吸收：羥基OH 伸縮振動(dòng)和彎曲伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，振動(dòng)，C-O伸縮振動(dòng)。伸縮振動(dòng)。 基團(tuán)基團(tuán)吸收位置（吸收位置（cm-1）說明說明OH36503580（游離）（游離）35503450（二聚體）（二聚體）34003200（多聚體）（

31、多聚體）3600-2500（分子內(nèi)締合）（分子內(nèi)締合）尖尖中強(qiáng)，較尖中強(qiáng)，較尖強(qiáng)，寬強(qiáng)，寬寬，散寬，散CO1050（伯）（伯）1100（仲）（仲）1150（叔）（叔）1200（酚）（酚）強(qiáng)，酚的吸收峰發(fā)強(qiáng)，酚的吸收峰發(fā)生裂分，峰形特別生裂分，峰形特別H內(nèi)彎曲，強(qiáng)，寬面內(nèi)彎曲，強(qiáng)，寬面外彎曲，寬面外彎曲，寬正丁醇的紅外光譜正丁醇的紅外光譜 3450cm-1：締合：締合OH伸縮振動(dòng)；伸縮振動(dòng)；1350cm-1：OH面內(nèi)彎曲振動(dòng)面內(nèi)彎曲振動(dòng) 羰基化合物o 醛酮o 羧酸、羧酸鹽o 酸酐o 酯o 酰鹵o 酰胺羰基化合物的羰基化合物的C=O伸縮振動(dòng)吸收峰位置伸縮振動(dòng)吸收峰位置 化

32、合物類型化合物類型吸收峰位置（吸收峰位置（cm-1）醛醛1735-1715酮酮1720-1710酸酸1770-1750酯酯1745-1720酰胺酰胺1700-1680（酰胺（酰胺“I”峰）峰）酸酐酸酐1820和和1760醛酮o 醛氫伸縮振動(dòng)：2900-2700厘米-1有尖銳的小吸收峰出現(xiàn)，該峰往往分叉為雙峰。正丁醛正丁醛 2720cm-1: 醛基CH伸縮振動(dòng)，特征；1730cm-1：C=O 伸縮振動(dòng) 苯甲醛苯甲醛 苯異丙基酮苯異丙基酮 1694cm-1：C=O伸縮振動(dòng)，羰基與苯環(huán)共軛，吸收移向低波數(shù)；1580cm-1：苯環(huán)骨架振動(dòng)，與羰基共軛，移向低波數(shù) 三氯乙酸由于氯原子吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)的影響

33、，羰基伸縮振動(dòng)位移到1754厘米-1 羧酸和羧酸鹽羧酸和羧酸鹽CO2-的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)，1650-1540，最強(qiáng)峰，對(duì)稱伸縮振動(dòng)，1420-1300，強(qiáng)峰2-甲基丙酸甲基丙酸 33002500 cm-1：羧酸二聚體的OH伸縮振動(dòng)，峰形寬，散；1710 cm-1：C=O伸縮振動(dòng)苯甲酸苯甲酸 33002500 cm-1：羧酸二締合體的OH伸縮振動(dòng)，峰形寬，散；1695 cm-1：C=O伸縮振動(dòng)，因與苯環(huán)共軛移向低波數(shù)；920cm-1：OH非平面搖擺振動(dòng)酯酯 乙酸甲酯乙酸甲酯 1740cm-1：C=O伸縮振動(dòng)；伸縮振動(dòng)；1190cm-1：C-O-C非對(duì)稱伸縮振動(dòng)，第一吸收非對(duì)稱伸縮振動(dòng)，第一吸收 酸

34、酐o 有兩個(gè)羰基伸縮振動(dòng)，相差60cm-1，非對(duì)稱伸縮位于高頻區(qū)，對(duì)稱伸縮振動(dòng)位于低頻區(qū)。開鏈酸酐的高波數(shù)峰比低波數(shù)峰強(qiáng)，有張力的環(huán)狀酸酐兩峰的相對(duì)強(qiáng)度正好相反，強(qiáng)度差別比開鏈酸酐懸殊。三甲基乙酸酐鄰苯二甲酸酐酰鹵o 鹵素原子直接與羰基相連，強(qiáng)誘導(dǎo)效應(yīng)使羰基伸縮振動(dòng)大大升高。 脂肪族位于1800cm-1附近。 芳香酰鹵此區(qū)雙峰：1773，1736，由C=O鍵的伸縮振動(dòng)和C-X的彎曲振動(dòng)產(chǎn)生費(fèi)米共振引起o C-X伸縮振動(dòng)：脂肪族1000-910cm-1，峰形寬大，芳香族1250-1110cm-1，通常分裂為數(shù)個(gè)峰。o C-X彎曲振動(dòng)：1310-1040cm-1金剛烷酰氯酰胺o N-H伸縮振動(dòng)：3

35、540-3125cm-1，伯酰胺為強(qiáng)度相近的雙峰，相距120cm-1，仲酰胺為單峰，叔酰胺無此峰。o 羰基伸縮振動(dòng)：1690-1620cm-1（酰胺I峰）o N-H彎曲振動(dòng)+C-N伸縮振動(dòng)：1650-1580cm-1（酰胺II峰）o C-N伸縮振動(dòng)：1430-1050cm-1 （酰胺III峰）吡嗪酰胺（抗結(jié)核病藥）胺、亞胺和胺鹽胺、亞胺和胺鹽特征吸收特征吸收化合物化合物吸收峰位置吸收峰位置(cm-1)吸收峰特征吸收峰特征NH伸縮振伸縮振動(dòng)動(dòng)伯胺類伯胺類3500-3300兩個(gè)峰，強(qiáng)度中兩個(gè)峰，強(qiáng)度中 仲胺類仲胺類3500-3300一個(gè)峰，強(qiáng)度中一個(gè)峰，強(qiáng)度中 亞胺類亞胺類3400-3300一個(gè)峰

36、，強(qiáng)度中一個(gè)峰，強(qiáng)度中NH彎曲振彎曲振動(dòng)動(dòng)伯胺類伯胺類1650-1590強(qiáng)度強(qiáng)，中強(qiáng)度強(qiáng)，中 仲胺類仲胺類1650-1550強(qiáng)度極弱強(qiáng)度極弱C-N振動(dòng)振動(dòng)芳香芳香胺胺伯伯1340-1250強(qiáng)度強(qiáng)強(qiáng)度強(qiáng) 仲仲1350-1280強(qiáng)度強(qiáng)強(qiáng)度強(qiáng) 叔叔1360-1310強(qiáng)度強(qiáng)強(qiáng)度強(qiáng) 脂肪脂肪胺胺 1220-1020強(qiáng)度中，弱強(qiáng)度中，弱 1410強(qiáng)度弱強(qiáng)度弱 2-戊胺戊胺 1590cm-1NH2剪式振動(dòng)；剪式振動(dòng)；1185cm-1：CN伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng) 二己胺二己胺 3310cm-1：NH伸縮振動(dòng)；1460cm-1：CH2剪式振動(dòng)+CH3反對(duì)稱變形振動(dòng)；1110Cm-1：CN伸縮振動(dòng)；715cm-1：NH

37、非平面搖擺振動(dòng)硝基化合物硝基化合物 NOONOO 對(duì)稱伸縮振動(dòng)對(duì)稱伸縮振動(dòng) 反對(duì)稱伸縮振動(dòng)反對(duì)稱伸縮振動(dòng) (13901320cm-1) （16151540cm-1） 金屬有機(jī)化合物金屬有機(jī)化合物三苯基砷的紅外光譜圖三苯基砷的紅外光譜圖3078cm-1：苯基：苯基C-H伸縮振動(dòng)；伸縮振動(dòng)；1607cm-1: 苯基苯基C=C伸縮振動(dòng)；伸縮振動(dòng)；1488，1432 cm-1苯苯環(huán)骨架振動(dòng)；環(huán)骨架振動(dòng)；734，694 cm-1：?jiǎn)稳〈降模簡(jiǎn)稳〈降腃-H彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng) 5 紅外吸收光譜的解析5.1 光譜解析方法5.2 光譜解析示例5.1 光譜解析方法2.光譜解析的2種情況(1)已知物的解析：與標(biāo)準(zhǔn)

38、物對(duì)照法，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)照法(2)未知物的解析：四大波譜綜合解析。3.光譜解析程序(1)特征區(qū)(40001250cm-1)：特征峰-官能團(tuán)-化合物類別(2)指紋區(qū)(1250200cm-1)：相關(guān)峰-旁證(3)解析方法：四新四后相關(guān)法；先否定后肯定原則。1.樣品的來源和性質(zhì)(1)來源、純度、灰分(2)物理化學(xué)常數(shù)(3)分子式(求不飽和度)5.1 光譜解析方法光譜的9個(gè)重要區(qū)段波數(shù)/cm-1振動(dòng)類型3750-3000vOH、vNH3300-3000vCHv=CH vArH3000-2700vCH2400-2100vCC、 vCN 1900-1650vC=O1675-1500vC=O、 vC=N147

39、5-1300CH、OH1300-1000vCO1000-650=CH5.2 示例依據(jù)IR圖譜，判斷分子式為C8H8O的化學(xué)結(jié)構(gòu)式 cm-1T/%3087723063643040723029723006681686415992115834114502614306213601312676118158107962102550966377611569114688175.2 示例依據(jù)IR圖譜，判斷分子式為C8H8O的化學(xué)結(jié)構(gòu)式30873006H苯環(huán)氫伸縮振動(dòng)vH1686CO羰基與苯環(huán)共軛vCO159915831450CC 環(huán)與羰基共軛后的骨架振動(dòng)；vCC 143013601181CCCH3環(huán)碳-羰基碳的伸縮振動(dòng)甲基氫反稱、對(duì)稱變形振動(dòng)vCC CH310791020 966CH環(huán)氫面內(nèi)變形C 761 691 688H環(huán)氫面外變形H(1) 特征區(qū)第一強(qiáng)峰為1686cm-1，為羰基的vC=O峰，需仔細(xì)研究是何種羰基化合物。先否定，在3000cm-1以上無vOH可否定羧酸；無氮、氯可否定酰胺、酰氯；在2800cm-1 處無醛氫的vCH峰，不是醛。因此肯定該化合物為酮。酮的vC=O峰在1715cm-1左右，位移至1686cm-1說明羰基有共軛效應(yīng)，可能為芳酮。(2) 苯環(huán)的特征吸收有：芳?xì)渖炜s