波譜分析-第三章紅外光譜2

第三章紅外光譜（InfraredSpectroscopy,IR）§3.1概述§3.2IR的基本原理§3.3影響IR吸收頻率的因素§3.4紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)§3.5各類(lèi)有機(jī)化合物IR特征光譜§3.6拉曼光譜簡(jiǎn)介§3.7IR光譜解析及應(yīng)用§3.1概述紅外光譜系指波長(zhǎng)在2～25μm

之間的吸收光譜，是分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生的吸收光譜，又稱振-轉(zhuǎn)光譜或分子光譜。一、紅外光區(qū)的劃分紅外吸收光譜一般用T~曲線或T~（波數(shù)）曲線表示。二、IR光譜的表示方法縱坐標(biāo)為百分透射比T%，因而吸收峰向下；橫坐標(biāo)是波長(zhǎng)（單位為μm），或波數(shù)（單位為cm-1）。0100%波長(zhǎng)與波數(shù)之間的關(guān)系為：中紅外區(qū)的波數(shù)范圍是4000~400cm-1

。從譜圖可得：1.吸收峰的位置（吸收頻率——橫坐標(biāo)）2.吸收峰的強(qiáng)度（縱坐標(biāo)），常用vs(verystrong),s(strong),m(medium),w(weak),vw(veryweak),b(broad),sh(sharp),v(variable)表示3.吸收峰的形狀(尖峰、寬峰、肩峰)三、紅外光譜法的特點(diǎn)（與紫外光譜相比）1、紅外吸收只有振-轉(zhuǎn)躍遷，能量低；2、應(yīng)用范圍廣，除單原子分子及單核分子外，幾乎所有的有機(jī)物均有紅外吸收；3、分子結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的表征：通過(guò)波譜的波數(shù)位置、波峰數(shù)目、強(qiáng)度及

形狀確定分子基團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)，分子的鍵長(zhǎng)、鍵角，立體結(jié)構(gòu)以及組分的含量等;4、適用性廣：氣體、液體、固體樣品都可測(cè)定；5、具有用量少；分析速度快；不破壞樣品；定量分析；與色譜等聯(lián)用具有強(qiáng)大的定性功能?！?.2IR基本原理一、紅外光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個(gè)條件：偶極矩：=q·d即物質(zhì)振動(dòng)躍遷時(shí)偶極矩發(fā)生改變(即△μ≠0)。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。（1）紅外活性

（2）非紅外活性若分子振動(dòng)躍遷時(shí)，不引起偶極矩變化（即△μ＝0），不能吸收紅外輻射，即為非紅外活性。其分子稱為紅外非活性分子。

如H2、O2、N2、Cl2….相應(yīng)的振動(dòng)稱為紅外非活性振動(dòng)。分子振動(dòng)躍遷同時(shí)引起偶極矩的變化(即△μ≠0)，從而產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì)，稱為紅外活性。其分子稱為紅外活性分子。相關(guān)的振動(dòng)稱為紅外活性振動(dòng)。如H2O、HCl、CO為紅外活性分子。若把雙原子分子（A-B）的兩個(gè)原子看作兩個(gè)體積忽略的質(zhì)點(diǎn)小球，把連結(jié)它們的化學(xué)鍵看成質(zhì)量可以忽略不計(jì)的彈簧，則兩個(gè)原子間的伸縮振動(dòng)，可近似地看成沿鍵軸方向的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。1、雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率二、分子振動(dòng)方程式分子振動(dòng)是指分子中化學(xué)鍵的振動(dòng)。根據(jù)胡克定律得：影響基本振動(dòng)的波數(shù)或頻率的直接因素為化學(xué)鍵力常數(shù)K和原子質(zhì)量M?！鐺大，化學(xué)鍵的振動(dòng)波數(shù)高，¤質(zhì)量M大，化學(xué)鍵的振動(dòng)波數(shù)低，如（質(zhì)量相近）KCC>KC=C>KC-C

(2222cm-1)(1667cm-1

)

(1429cm-1)；如：MC<MN<MO，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)。

與氫原子相連的化學(xué)鍵的折合質(zhì)量都小，紅外吸收在高波數(shù)區(qū)。解：例：求C=O鍵的伸縮振動(dòng)頻率(K=1200N/m)?；?/p>

經(jīng)典力學(xué)導(dǎo)出的波數(shù)計(jì)算式為近似式。因?yàn)檎駝?dòng)能量變化是量子化的，分子中各基團(tuán)之間、化學(xué)鍵之間會(huì)相互影響，即分子振動(dòng)的波數(shù)與分子結(jié)構(gòu)（內(nèi)因）和所處的化學(xué)環(huán)境（外因）有關(guān)。實(shí)際觀察的C=O振動(dòng)頻率都在1727cm-1附近，丙酮：1715cm-1，酯：1735cm-1。分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）：υ：振動(dòng)量子數(shù)，取值為0，1，2，3，……

：化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率。能級(jí)躍遷有一定的選率，當(dāng)振動(dòng)量子數(shù)變化(△υ)為±1時(shí)(即相鄰能級(jí)間)，躍遷幾率最大。∴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折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。多原子分子的振動(dòng)更為復(fù)雜（原子多、化學(xué)鍵多、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜），但可將其分解為多個(gè)簡(jiǎn)正振動(dòng)來(lái)研究。2、多原子分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式整個(gè)分子質(zhì)心不變、整體不轉(zhuǎn)動(dòng)、各原子在原地作簡(jiǎn)諧振動(dòng)且頻率及位相相同。此時(shí)分子中的任何振動(dòng)可視為所有上述簡(jiǎn)諧振動(dòng)的線性組合。簡(jiǎn)正振動(dòng)：（1）伸縮振動(dòng)(v)（2）彎曲振動(dòng)（或變形振動(dòng),δ）對(duì)稱伸縮振動(dòng)(vs)反對(duì)稱伸縮振動(dòng)(vas)面內(nèi)彎曲振動(dòng)：剪式振動(dòng)(σ或δ)

面內(nèi)搖擺振動(dòng)(ρ)

面外彎曲振動(dòng)：面外彎曲振動(dòng)(ω)

面外扭曲振動(dòng)(τ)多原子分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)特點(diǎn)：伸縮振動(dòng)不改變鍵角的大??；vas使分子偶極的改變比vs大，前者較后者吸收強(qiáng)度高，吸收帶在高頻率范圍。彎曲振動(dòng)比伸縮振動(dòng)容易，故彎曲振動(dòng)吸收位于低波數(shù)區(qū)。彎曲振動(dòng)鍵角發(fā)生周期變化而鍵長(zhǎng)不變；

三、峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)1.峰位：吸收峰的波數(shù)（1）伸縮振動(dòng)：（2）彎曲振動(dòng)：出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)(<1500cm-1)例：水分子2.峰數(shù)：吸收峰（譜帶）的個(gè)數(shù)振動(dòng)自由度：基本振動(dòng)的數(shù)目。對(duì)于含有n個(gè)原子的分子來(lái)說(shuō)：

非線性分子振動(dòng)自由度：3n-6

線型分子振動(dòng)自由度：3n-5例：CH4：n=53n-6=9CO2：n=33n-5=4理論上，每個(gè)振動(dòng)自由度（基本振動(dòng)數(shù)）在紅外光譜區(qū)均產(chǎn)生一個(gè)吸收峰帶。實(shí)際峰數(shù)往往少于基本振動(dòng)數(shù)目（振動(dòng)自由度），原因：①非紅外活性振動(dòng)的存在；②頻率完全相同的振動(dòng)彼此發(fā)生兼并；③強(qiáng)寬峰往往覆蓋與頻率相近的弱而窄的吸收峰；④吸收峰有時(shí)落在中紅外區(qū)域以外；⑤吸收強(qiáng)度太弱，以致無(wú)法測(cè)定。例：CO2分子線型分子振動(dòng)自由度：3n-5=43.峰強(qiáng)按摩爾吸光系數(shù)

的大小劃分吸收峰的強(qiáng)弱等級(jí)。具體如下：>100非常強(qiáng)峰（vs）20<<100強(qiáng)峰（s）10<<20中強(qiáng)峰（m）1<<10弱峰（w）決定因素：(1)振動(dòng)時(shí)偶極矩變化:

瞬間偶極矩變化愈大，譜帶強(qiáng)度愈大；偶極矩不發(fā)生變化，譜帶強(qiáng)度為0，即為紅外非活性。影響偶極矩變化的因素：a.振動(dòng)形式：通常峰強(qiáng)：vas＞vs；v＞δb.分子或基團(tuán)本身的極性大?。喝?/p>

C-O吸收峰強(qiáng)度大于C-C吸收峰強(qiáng)度，C=O比C=C強(qiáng)，CN比CC強(qiáng)。振動(dòng)形式不同對(duì)分子的電荷分布影響不同，故吸收峰強(qiáng)度也不同。極性越大，偶極矩變化越大，對(duì)應(yīng)的吸收譜帶越強(qiáng)。*使基團(tuán)極性降低的誘導(dǎo)效應(yīng)使吸收強(qiáng)度減小，使基團(tuán)極性增大的誘導(dǎo)效應(yīng)使吸收強(qiáng)度增加。*共軛效應(yīng)使π電子離域程度增大，極化程度增大，吸收強(qiáng)度增加。*振動(dòng)偶合使吸收增大，費(fèi)米振動(dòng)使倍頻或組頻的吸收強(qiáng)度顯著增加。d.化合物結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性：c.形成氫鍵使振動(dòng)吸收峰變強(qiáng)變寬。對(duì)稱性越強(qiáng)，偶極矩變化越小，吸收譜帶越弱。例：R－CH＝CH2=40

（對(duì)稱性最差）順式R－CH＝CH－R′

=10（對(duì)稱性次之）反式

R－CH＝CH－R′=2

（對(duì)稱性最強(qiáng)）（2）能級(jí)的躍遷幾率：

基頻(υ=0υ=1)躍遷幾率大，所以吸收較強(qiáng)；倍頻(υ=0υ=2)雖然偶極矩變化大，但躍率幾率很低，峰強(qiáng)反而很弱。（1）基頻峰

常溫條件下絕大部分分子處于基態(tài)（υ=0），它們吸收紅外光能量后躍遷到第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)（υ=1），是最重要的躍遷，產(chǎn)生的吸收頻率稱為基頻，對(duì)應(yīng)的峰為基頻峰。四、峰的類(lèi)型（根據(jù)形成原因）紅外光譜中出現(xiàn)的絕大部分吸收峰為基頻峰。（2）倍頻峰（躍遷禁止峰）

由振動(dòng)能級(jí)的基態(tài)躍遷到第二、甚至第三激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的吸收稱為倍頻，形成的峰為倍頻峰。幾率很?。床怀Ｒ?jiàn)）注意：由于振動(dòng)能級(jí)間隔不是等距離的，所以倍頻不是基頻的整倍數(shù)。（3）組合頻峰：

所謂組合頻是指一種頻率紅外光，同時(shí)被兩個(gè)振動(dòng)所吸收，即光的能量用于兩種振動(dòng)能級(jí)的躍遷。

此時(shí)產(chǎn)生的躍遷為1+2的組合頻譜峰。

組合頻和倍頻統(tǒng)稱為泛頻。由于它們不符合躍遷選率，發(fā)生的幾率很小。在譜圖中均顯示為弱峰。（4）振動(dòng)偶合峰當(dāng)相同的兩個(gè)基團(tuán)相鄰且振動(dòng)頻率相近時(shí)，

或具有一公共原子時(shí)，由于一個(gè)鍵的振動(dòng)通過(guò)公共原子使另一個(gè)鍵的長(zhǎng)度發(fā)生改變，產(chǎn)生一個(gè)“微擾”，從而形成了強(qiáng)烈的振動(dòng)相互作用。其結(jié)果是使振動(dòng)頻率發(fā)生變化，譜帶分裂，一個(gè)向高頻移動(dòng)，另一個(gè)向低頻移動(dòng)。兩個(gè)羰基的振動(dòng)耦合，使C=O吸收峰分裂成兩個(gè)峰，波數(shù)分別為1820cm-1（反對(duì)稱偶合）和1760cm-1

（對(duì)稱偶合）。另一典型的例子是-CH3的對(duì)稱彎曲振動(dòng)頻率為1380cm-1。當(dāng)兩個(gè)甲基連在同一個(gè)碳原子上，形成異丙基-CH(CH3)2時(shí)發(fā)生振動(dòng)偶合，1380cm-1的吸收峰消失，1385cm-1和1375cm-1附近個(gè)出現(xiàn)一個(gè)峰。（5）費(fèi)米共振：也是一種振動(dòng)偶合現(xiàn)象。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強(qiáng)化，振動(dòng)偶合后出現(xiàn)兩個(gè)譜帶。

如：苯甲酰氯的C-Cl

伸縮振動(dòng)在874cm-1，其倍頻峰位于1730cm-1左右，正好落在vC=O附近，發(fā)生費(fèi)米共振從而使倍頻峰增加。含氫基團(tuán)的振動(dòng)偶合或費(fèi)米共振都可以通過(guò)氘代加以證實(shí)。氘代后，振動(dòng)頻率隨之改變，振動(dòng)偶合或費(fèi)米共振峰不復(fù)出現(xiàn)?！?.3影響IR吸收頻率的因素相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個(gè)固定頻率上。化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅與其性質(zhì)(K、M)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。1、內(nèi)部因素（1）電子效應(yīng)a．誘導(dǎo)效應(yīng)：由于取代基的不同電負(fù)性，通過(guò)靜電誘導(dǎo)作用使分子中電子云分布發(fā)生變化引起K的改變，從而影響振動(dòng)頻率，這種作用稱為誘導(dǎo)效應(yīng)。

如vC=O（cm-1）R-CO-R1715R-CO-H1730

R-CO-Cl1800R-CO-F1869F-CO-F1928吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)(藍(lán)移，波數(shù)變大)。b．共軛效應(yīng)共軛效應(yīng)使共軛體系中的電子云密度平均化，即雙鍵鍵強(qiáng)減小，振動(dòng)頻率紅移(波數(shù)減?。?。

如vC=O（cm-1）：COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516631660c.中介效應(yīng)定義：O、N、P等原子有孤電子對(duì)，能與相鄰的不飽和基團(tuán)共軛，為了與雙鍵的π電子云共軛相區(qū)分，稱其為中介效應(yīng)。特點(diǎn)：能使不飽和基團(tuán)的振動(dòng)頻率降低，而自身連接的化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率升高；電負(fù)性弱的原子，孤對(duì)電子容易共出去，中介效應(yīng)大；反之中介效應(yīng)小。在許多情況下，誘導(dǎo)效應(yīng)、中介效應(yīng)和

共軛效應(yīng)會(huì)同時(shí)存在，振動(dòng)頻率的位移和程度取決于它們的凈效應(yīng)。

vC=O(cm-1

)R-CO-OR1735誘導(dǎo)效應(yīng)>中介效應(yīng)R1-CO-NR21690中介效應(yīng)>誘導(dǎo)效應(yīng)R-CO-S-Ar1710誘導(dǎo)效應(yīng)≈中介效應(yīng)Ar-CO-SR1665共軛效應(yīng)>誘導(dǎo)效應(yīng)R1-CO-R21715對(duì)照

a.空間位阻指分子中的大基團(tuán)產(chǎn)生的位阻作用，迫使鄰近基團(tuán)間的鍵角變小或共軛體系之間單鍵鍵角偏轉(zhuǎn)，破壞共軛體系的共平面性，使共軛效應(yīng)減弱，雙鍵的振動(dòng)頻率藍(lán)移（波數(shù)增大）。（2）空間效應(yīng)1663cm-11686cm-11693cm-1vC=O(cm-1)：b.環(huán)的張力：環(huán)的大小影響環(huán)內(nèi)及環(huán)外有關(guān)基團(tuán)的頻率。即隨著環(huán)張力增加，環(huán)外基團(tuán)振動(dòng)頻率

藍(lán)移(波數(shù)增大)，環(huán)內(nèi)基團(tuán)振動(dòng)頻率

紅移(波數(shù)減小)。c.跨環(huán)共軛效應(yīng)通過(guò)空間（環(huán)）發(fā)生的電子效應(yīng)，使基團(tuán)振動(dòng)頻率紅移（波數(shù)減?。＃?）氫鍵效應(yīng)氫鍵的形成使原有的化學(xué)鍵O－H或N－H的使電子云密度平均化，鍵長(zhǎng)增大，力常數(shù)K變小，振動(dòng)頻率紅移（波數(shù)減?。Ｎ辗逭箤?/p>

氫鍵形成程度不同，對(duì)力常數(shù)的影響不同，使得吸收頻率有一定范圍。

氫鍵形成程度與測(cè)定條件有關(guān)。吸收強(qiáng)度增大

形成氫鍵后，相應(yīng)基團(tuán)的振動(dòng)偶極矩變化增大，因此吸收強(qiáng)度增大。例如：分子內(nèi)氫鍵不受濃度影響，

分子間氫鍵受濃度影響較大。醇、酚、羧酸、胺類(lèi)等化合物可以形成氫鍵。（4）偶合共振（5）費(fèi)米共振2、外部因素的影響（1）溶劑的影響*通常在極性溶劑中，溶質(zhì)分子的極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率隨溶劑極性的增加而向低波數(shù)方向移動(dòng)，并且強(qiáng)度增大。因此，在紅外光譜測(cè)定中，應(yīng)盡量采用非極性的溶劑。（2）物質(zhì)的狀態(tài)*分子在氣態(tài)時(shí)，其相互作用力很弱，此時(shí)可以觀察到伴隨振動(dòng)光譜的轉(zhuǎn)動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。*液態(tài)和固態(tài)分子間作用力較強(qiáng)，在有極性基團(tuán)存在時(shí)，可能發(fā)生分子間的締合或形成氫鍵，導(dǎo)致特征吸收帶頻率、強(qiáng)度和形狀有較大的改變。因此在查閱標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜時(shí)，應(yīng)注意試樣狀態(tài)和制樣方法!!!例如，丙酮的

C=O，氣態(tài)：1742cm-1，液態(tài)：1718cm-1。§3.4紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)（了解）一、紅外光譜儀兩種類(lèi)型：色散型干涉型（傅立葉變換紅外光譜儀）色散型紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)由光源、吸收池、單色器、檢測(cè)器以及記錄顯示裝置組成。1.色散型紅外光譜儀與紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)最基本的一個(gè)區(qū)別是，前者的吸收池是放在光源和單色器之間，后者則是放在單色器的后面。（1）光源通常是一種惰性固體，通電加熱使之發(fā)射高強(qiáng)度的連續(xù)紅外輻射。常用的光源是能斯特?zé)艉凸杼及?。?）吸收池因玻璃、石英等材料不能透過(guò)紅外光，故不能在紅外儀器中使用。紅外吸收池使用可透過(guò)紅外的材料制成窗片：NaCl、KBr、CaF2、CaBr2或TlBr+TlI。（3）單色器色散元件常用光柵。（4）檢測(cè)器紅外光能量低，因此常用熱電偶、測(cè)熱輻射計(jì)、熱釋電檢測(cè)器和碲鎘汞檢測(cè)器等。（色散型）不足之處：

a.需采用狹縫，光能量受到限制；

b.掃描速度慢，不適于動(dòng)態(tài)分析及和其它儀器聯(lián)用；

c.不適于過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱的吸收信號(hào)的分析。2.傅立葉變換紅外光譜儀它是利用光的相干性原理而設(shè)計(jì)的干涉型紅外分光光度儀。流程：光源發(fā)出的輻射經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀?，通過(guò)試樣后，包含的光信息需要經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)上的傅立葉變換解析成普通的譜圖。傅立葉變換紅外光譜的特點(diǎn)

a.掃描速度極快；

b.具有很高的分辨率；

c.靈敏度高；

d.其他優(yōu)點(diǎn)：如光譜范圍寬；測(cè)定精度高，重復(fù)性可達(dá)0.1％；雜散光干擾小…（1）試樣應(yīng)該是單一組份的純物質(zhì)。（2）試樣中不應(yīng)含有游離水。水本身有紅外吸收，而且會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗；（3）試樣的濃度和測(cè)試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)。1.對(duì)試樣的要求二、紅外光譜法樣品的制備可以是液體、固體或氣體2.制樣方法（1）氣體樣品氣態(tài)樣品可在玻璃氣槽內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。先將氣槽抽真空，再將試樣注入。（2）液體樣品a.液體吸收池法低沸點(diǎn)易揮發(fā)液體樣品可注入液體吸收池內(nèi)測(cè)定。b.液膜法液膜法是定性分析中常用的簡(jiǎn)便方法。尤其對(duì)沸點(diǎn)較高、不易清洗的液體樣品。(3)固體試樣a.壓片法：1～2mg樣+200mgKBr→干燥處理→研細(xì)：粒度小于2m（散射?。旌蠅撼赏该鞅∑苯訙y(cè)定；b.石蠟糊法：試樣→磨細(xì)→與液體石蠟混合→夾于鹽片間。石蠟為高碳數(shù)飽和烷烴，不適于飽和烷烴。c.薄膜法1)高分子試樣→加熱熔融

→涂制或壓制成膜；2)高分子試樣→溶于低沸點(diǎn)溶劑

→涂漬于鹽片→揮發(fā)除溶劑。常用溶劑：CCl4，CS2飽和烴不飽和烴醇、酚和醚羰基化合物含氮化合物其他含雜原子有機(jī)化合物金屬有機(jī)化合物高分子化合物無(wú)機(jī)化合物§3.5各類(lèi)化合物IR特征光譜要點(diǎn)：找出各類(lèi)物質(zhì)的特征化學(xué)鍵

→特征振動(dòng)→特征振動(dòng)頻率一、飽和烴C-H伸縮振動(dòng)C-H彎曲振動(dòng)C-C平面搖擺C-C伸縮振動(dòng)振動(dòng)類(lèi)型：C-H伸縮振動(dòng)分為：對(duì)稱伸縮振動(dòng)(s)和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)(as)在3000～2800cm-1之間，且as＞s。C-H彎曲振動(dòng)1475～700cm-1，可以提供一些甲基、亞甲基、次甲基的相對(duì)含量、取代位置、鏈的長(zhǎng)度等信息。甲基的對(duì)稱變形振動(dòng)出現(xiàn)在1375cm-1處，可作為甲基存在的證據(jù)；異丙基和叔丁基，吸收峰發(fā)生分裂（費(fèi)米共振），可判斷分子的分支情況。n=1：785~770n=2：743~734n=3：729~726n>4：725~722即碳鏈的延長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)波數(shù)降低。C-C平面搖擺780～720cm-1，對(duì)判斷-(CH2)n-的碳鏈長(zhǎng)度有用。二、不飽和烴烯烴積累雙烯類(lèi)炔烴芳香烴1、烯烴（1）烯烴有三個(gè)特征吸區(qū)：v=C-H、vC=C、=C-H(a)v=C-H，3095~3075cm-1，是不飽和碳上質(zhì)子與飽和碳上質(zhì)子的重要區(qū)別。(b)vC=C，1680~1620cm-1；共軛、取代、分子的對(duì)稱性、順?lè)串悩?gòu)等影響其頻率及強(qiáng)度；可初步判斷烯烴結(jié)構(gòu)。(c)=C-H，l000~650cm-1，根據(jù)烯氫被取代的

個(gè)數(shù)、取代位置及順?lè)串悩?gòu)的不同，出峰個(gè)數(shù)、吸收峰波數(shù)及強(qiáng)度有區(qū)別，可用于判別烯碳上的取代情況及順?lè)串悩?gòu)。烯烴類(lèi)型CH面外彎曲振動(dòng)（cm-1）R1CH=CH2995～985，910～905R1R2C=CH2895～885R1CH=CHR2(順)730～650R1CH=CHR2(反）980～965R1R2C=CHR3840～7902、累積雙烯（即丙二烯，-C=C=C-）類(lèi)兩個(gè)雙鍵共用中間碳原子，偶合強(qiáng)烈，~1600cm-1無(wú)C=C吸收，在2000～1900cm-1和1100～1000cm-1附近有不對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)，兩峰相距900cm-1，前者為中強(qiáng)峰，后者為弱峰。異氰酸酯中-N=C=O基或異硫氰酸酯中-N=S=O的vas，位于2275~2263cm-1，為強(qiáng)而略寬的峰，共軛對(duì)這個(gè)峰的影響很小。主要有：v≡C-H、vC≡C3、炔烴v≡C-H：3310～3200cm-1，波數(shù)高于烯烴和芳香烴，峰形尖銳；與vO-H及vN-H

有重疊，vC-H比后兩者尖。vCC：2140~2100cm-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。分子與其他基團(tuán)共軛時(shí)，

vCC強(qiáng)度增強(qiáng)。vCN（腈類(lèi)）：2300～2220cm-1，為中等強(qiáng)度的尖銳峰。5-苯基-1-丁炔1-己炔正丁腈4、芳香烴四個(gè)特征吸收區(qū)：3100~3000、2000~1660、

1650~1450、900~650cm-1特征吸收：v芳環(huán)-H、vC=C、ω=C-H3100~3000cm-1

：v=C-H

，√常常在3030cm-1附近。2000~1660cm-1：苯環(huán)質(zhì)子的面外變形振動(dòng)的倍頻及組合頻

，也可以用于確定苯環(huán)取代類(lèi)型。1650~1450cm-1：苯環(huán)的骨架振動(dòng)，可能有√幾個(gè)吸收，強(qiáng)弱及個(gè)數(shù)皆與結(jié)構(gòu)有關(guān)。其中以

~1600cm-1和~1500cm-1兩個(gè)吸收峰為主。900~650cm-1：=C-H面外變形振動(dòng)，按其√位置、吸收峰個(gè)數(shù)及強(qiáng)度可以用來(lái)判斷苯環(huán)上取代基個(gè)數(shù)及取代模式。五取代870取代類(lèi)型C-H面外彎曲振動(dòng)吸收峰位置(cm-1)苯670單取代770-730，710-690二取代1,2-770-7351,3-810-750，710-6901,4-833-810三取代1,2,3-780-760，745-7051,2,4-885-870，825-8051,3,5-865-810，730-675四取代1,2,3,4-810-8001,2,3,5-850-8401,2,4,5-870-855一般情況是氫的數(shù)目越少，芳環(huán)質(zhì)子頻率越高。各類(lèi)取代苯的倍頻吸收和面外彎曲振動(dòng)吸收（判斷取代類(lèi)型）甲苯的紅外光譜圖3028,v=C-Hv-CH31504,vC=C=C-H彎曲振動(dòng)

單取代729696

苯乙烯的紅外光譜圖

v=C-H777698（2）稠環(huán)化合物與芳環(huán)化合物相似，其C-H伸縮振動(dòng)、C-H彎曲振動(dòng)、C=C振動(dòng)（骨架振動(dòng)）與單環(huán)芳烴數(shù)據(jù)相近。α-甲基萘的紅外光譜圖

791772三、醇、酚和醚1、醇和酚存在三個(gè)特征吸收：

羥基O-H伸縮振動(dòng)（v）、彎曲振動(dòng)；

C-O伸縮振動(dòng)（v）

。

a.羥基的伸縮振動(dòng)vO-H在3670~3230cm-1(s)。√游離的羥基vO-H尖，且大于3600cm-1；

締合羥基移向低波數(shù)，峰加寬，小于3600cm-1。締合程度越大，峰越寬，越移向低波數(shù)處。vO-H3650~3580（游離）3550~3450（二聚體）3400~3200（多聚體）3600-2500（分子內(nèi)締合）尖中強(qiáng)，較尖強(qiáng)，寬寬，散注：水和N-H在此有吸收。b.

vC-O：在1200~1000cm-1。吸收位置與伯、仲、叔醇和酚的類(lèi)別有關(guān)。vC-O1050（伯）1100（仲）1150（叔）1200（酚）強(qiáng)，峰形一般較寬，酚的吸收峰發(fā)生裂分

c.δO-H,面內(nèi)：在1500~1250cm-1；強(qiáng)，寬

δO-H,面外：在~650cm-1；寬

~1050cm-1，

vC-O~3450cm-1，締合O-H伸縮振動(dòng)~1350cm-1，O-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)

正丁醇的紅外光譜

1-辛醇的紅外光譜圖

vO-H：3338cm-1；vC-O：1059cm-1,δO-H面內(nèi)

苯酚的紅外光譜圖1-vO-H：3229cm-1，寬峰2-O-H：1372cm-13-vC-O：1234cm-1

4-苯環(huán)骨架振動(dòng)，5-苯環(huán)一取代31245753，690*濃度對(duì)羥基吸收峰的影響乙醇在CCl4中濃度變化對(duì)紅外吸收的影響

濃度影響分子間氫鍵；分子間氫鍵隨溶液濃度的增加而增強(qiáng)，同時(shí)在較低波數(shù)3500~3200cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)而較寬的譜帶，而“游離”羥基譜帶則隨之減弱至消失。a.醚的特征吸收為碳氧碳鍵的伸縮振動(dòng)和。2、醚

*

開(kāi)鏈醚：1275~1060cm-1

*

飽和脂肪族醚(R-O-R)：1150~1060cm-1

*

芳香族醚和乙烯基醚，如Ph-O-R、Ph-O-Ph出現(xiàn)在1275~1010cm-1；烷基乙烯基醚R-C=C-O-R’出現(xiàn)在1225~1200cm-1。*

環(huán)氧化合物：有三個(gè)特征吸收帶即所謂的8峰、11峰、12峰。8峰1280~1240cm-1(s~m)11峰950~810cm-1(s~m)12峰840~750cm-1（s~m)隨著環(huán)變小，藍(lán)移，紅移。b.由于氧和碳的質(zhì)量相近，所以C-O的伸縮振動(dòng)與C-C的接近，但C-O的偶極矩變化較大，因此吸收的強(qiáng)度大，便于與C-C鍵的區(qū)別。正丁醚的紅外光譜圖~1123cm-1：-C-O-C-反對(duì)稱伸縮振動(dòng)四、羰基化合物醛酮羧酸、羧酸鹽酸酐酯酰鹵酰胺特征吸收：vC=O，基本上在900~1600cm-1

范圍內(nèi)，常常是第一強(qiáng)峰，對(duì)化學(xué)環(huán)境較敏感。1、酮

（1）酮的特征吸收為vC=O，常是第一強(qiáng)峰。（2）-C上有吸電子基團(tuán)將使vC=O藍(lán)移。（3）羰基與苯環(huán)、烯鍵或炔鍵共軛后，使羰基的雙鍵性減小，力常數(shù)減小，使vC=O

移向低波數(shù)

（紅移）。（4）環(huán)酮中vC=O隨張力的增大(環(huán)減小)波數(shù)增大。（5）二酮的vC=O吸收-二酮R-CO-CO-R，在1730~1710cm-1

有一強(qiáng)吸收。-二酮R-CO-CH2CO-R，有酮式和烯醇式互變異構(gòu)體。

酮式稀醇式在1730~1690cm-1有兩個(gè)強(qiáng)vC=O吸收烯醇式在1640~1540cm-1有一個(gè)寬而很強(qiáng)的vC=O吸收（6）醌的vC=O位于1670~1570cm-1之間，比標(biāo)準(zhǔn)酮低40cm-1左右。對(duì)位醌的吸收峰波數(shù)低是由于羰基與雙鍵的共軛作用；鄰位醌的兩個(gè)羰基存在偶合作用，導(dǎo)致羰基吸收發(fā)生分裂，其波數(shù)與對(duì)位醌相近。

3-戊酮的紅外光譜圖苯基異丙基酮的紅外光譜圖羰基與苯環(huán)共軛，vC=O在1695cm-1

對(duì)苯醌的紅外光譜圖1661cm-1：1591cm-1：2、

醛(R-CHO)（1）醛：vC=O

、vO=C-H兩個(gè)特征吸收帶。（2）醛的vC=O高于酮10~15cm-1。（3）vO=C-H：vO=C-H在

2880~2650cm-1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~2820cm-1和2740~2720cm-1出現(xiàn)，后者較尖。這兩個(gè)吸收是由于醛基質(zhì)子的vC-H與C-H倍頻的費(fèi)米共振產(chǎn)生。苯甲醛的紅外光譜圖苯環(huán)骨架振動(dòng)正丁醛的紅外光譜圖3、羧酸(RCOOH)和羧酸鹽(RCOO-)（1）羧酸：在液體和固體狀態(tài)，一般以二聚體

形式存在；羧酸分子中既有羥基又有羰基，兩者的吸收皆有。R-COHOOHOC-Ra.vC=O：羧酸高于酮，這是O-H的作用結(jié)果。游離羧酸位于~1760cm-1，二聚體位移到~1710cm-1

b.vO-H：二聚體vO-H在3200~2500cm-1一個(gè)較大的范圍內(nèi)，以3000cm-1為中心有一個(gè)寬而散的峰。此吸收在2700~2500cm-1常有幾個(gè)小峰。c.在940~900cm-1有一特征性寬峰，是酸的二聚體中OH┅O=的面外變形振動(dòng)引起。苯甲酸的紅外光譜圖1294cm-1為vC-O羧酸根-COO-無(wú)vC=O吸收。（2）羧酸鹽-COO-是一個(gè)共軛體系，兩個(gè)振動(dòng)偶合，在兩個(gè)地方出現(xiàn)其強(qiáng)吸收，反對(duì)稱伸縮振動(dòng)在1610~1500cm-1；對(duì)稱伸縮振動(dòng)在1440~1360cm-1，強(qiáng)度弱于反對(duì)稱伸縮振動(dòng)吸收，并且常是二個(gè)或三個(gè)較寬的峰。苯甲酸鈉的IR譜圖在1563、1413cm-1（3）CH2的面外搖擺吸收晶態(tài)的長(zhǎng)鏈羧酸及其鹽在1350~1180cm-1出現(xiàn)峰間距相等的特征吸收峰組，峰的個(gè)數(shù)與亞甲基個(gè)數(shù)有關(guān)。當(dāng)鏈中不含不飽和鍵時(shí)，若含有n個(gè)亞甲基，nl0時(shí)，n若為偶數(shù)，譜帶數(shù)為n/2個(gè)；若n為奇數(shù)，譜帶數(shù)為(n+1)/2個(gè)。4、酸酐(R-CO-O-CO-R)（1）酸酐的特征吸收為vC=O和vC-O。（2）vC=O

（3）vC-O

有兩個(gè)vC=O吸收，分別在1860~1800cm-1和1800~1750cm-1，相差約幾十cm-1。開(kāi)鏈酸酐的vC=O中高波數(shù)吸收帶強(qiáng)，而環(huán)狀酸酐中低波數(shù)的vC=O強(qiáng)。飽和的脂肪酸酐在1180~1045cm-1有一強(qiáng)吸收，環(huán)狀酸酐在1300~1200cm-1有一強(qiáng)吸收。各類(lèi)酸酐在1250cm-1都有一中強(qiáng)吸收。乙酸酐的紅外光譜圖1124cm-1為vC-O1250cm-11827cm-1強(qiáng)：1746cm-1弱：順丁烯二酸酐的紅外光譜圖1250cm-11300~1200cm-15、酯(RCOOR’)（1）酯有兩個(gè)特征吸收，即vC=O和vC-O-C。（2）vC-O-C

在1330~1050cm-1有兩個(gè)吸收帶，即和。其中在1210~1160cm-1，峰強(qiáng)度大而且寬，常為第一強(qiáng)峰。區(qū)分酯和其他羰基化合物的主要依據(jù)

酯的與其結(jié)構(gòu)關(guān)系*

酯譜帶位置（cm-1）

HCOOR1200~1180

α,β不飽和酸酯1330~1160CH3COOR1230~1200Ph-COOR1330~1230CH3CH2COOR1197~1190內(nèi)酯1370~1250CH3CH2CH2COOR1265~1262，1194~1189碳酸二烷基酯1290~1265高級(jí)脂肪酸酯1200~1180*液態(tài)或CHCl3溶液中測(cè)定乙酸甲酯的紅外光譜圖～1050cm-1：C-O-C的對(duì)稱伸縮振動(dòng)～1746cm-1:～1246cm-1:乙酸乙酯的紅外光譜圖1743cm-1為vC=O，1243cm-1為是第一強(qiáng)峰。1048cm-1：C-O-C的對(duì)稱伸縮振動(dòng)鹵素原子直接與羰基相連，強(qiáng)誘導(dǎo)效應(yīng)使vC=O大大升高（藍(lán)移）。6、酰鹵(R-CO-X)vC-X：脂肪族酰鹵中在1000～910cm-1，峰形寬大，芳香族酰鹵在1250～1110cm-1，通常分裂為數(shù)個(gè)峰。C-X彎曲振動(dòng)：1310～1040cm-1脂肪族酰鹵的vC=O位于1800cm-1附近。芳香酰鹵此區(qū)雙峰：1773cm-1、1736cm-1，由C=O鍵的伸縮振動(dòng)和C-X的彎曲振動(dòng)產(chǎn)生Feimi共振引起。vC-XC-X彎曲振動(dòng)2-甲基丙酰氯的紅外光譜圖甲基的對(duì)稱變形振動(dòng)vN-H：3540～3125cm-1

7、酰胺（R-CO-NR’2）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(wú)此峰。

vC=O：1690～1650cm-1(酰胺I峰)(中介效應(yīng))

δN-H+vC-N：1640～1600cm-1(酰胺II峰)

vC-N：～1300cm-1(酰胺III峰)酰胺的特征吸收帶酰胺吸收帶游離態(tài)（cm-1）締合態(tài)（cm-1）R-CO-NH2vNH二個(gè)吸收帶~3520~3400~3350~3180vC=O酰胺Ⅰ帶16901650δNH酰胺Ⅱ帶16001640R-CO-NHR1vNH一個(gè)或多個(gè)吸收帶3470~34003340~31403100~3060vC=O酰胺Ⅰ帶1680~16551655~1630δNH與vC-N酰胺Ⅱ帶偶合產(chǎn)生酰胺Ⅲ帶1550~15301570~1515~13001335~1200R-CO-NR1R2vC=O1680~16301680~1630丙酰胺的紅外光譜圖3363cm-13192cm-1

～1650cm-1：N-乙基乙酰胺的紅外光譜圖3291cm-1：1655cm-1：～1557cm-1：～1297cm-1：603cm-1：酰胺VI峰N,N-二乙基乙酰胺的紅外光譜圖1651cm-1：vC=O吸收峰位置

化合物類(lèi)型吸收峰位置（cm-1）醛1735～1715酮1720～1710酸1770～1750酯1745～1720酰胺1700～1680（酰胺“I”峰）酸酐1820和1760五、含氮化合物☆

胺與胺鹽☆硝基化合物1.

胺與胺鹽（1）胺類(lèi)：有vN-H、δN-H和vC-N特征吸收帶。1-戊胺的紅外光譜3370cm-1：3292cm-1：1613cm-1：1072cm-1：二己胺的紅外光譜三己胺的紅外光譜（2）胺鹽：其紅外光譜可用于區(qū)分伯、仲、叔胺。伯銨鹽的vN-H與烷基的vC-H重疊；仲銨鹽的vN-H及叔銨鹽的的vN-H與烷基的vC-H分開(kāi)，但在1600~1500cm-1區(qū)，前者δN-H有吸收，后者無(wú)吸收。

2、硝基化合物（-NO2）(1)有兩個(gè)很強(qiáng)的吸收帶：vs

vas(1390~1320cm-1)（1615~1540cm-1）

若對(duì)位有給電子取代基的，則更紅移。（2）芳香族硝基化合物的受共軛基團(tuán)的影響較大，與均比脂肪族硝基化合物紅移，且前者的峰強(qiáng)度大于后者。b.若α-碳上有吸電子基團(tuán)存在：vs紅移(波數(shù)↓)，vas藍(lán)移(波數(shù)↑)a.強(qiáng)度：vs＜vas

間二硝基苯的紅外光譜1535cm-1為,1355cm-1為六、其他含雜原子有機(jī)化合物

※由于質(zhì)量效應(yīng)，在4000～700cm-1區(qū)只

能看到有機(jī)鹵化物的vC-F和vC-Cl，vC-Br

和vC-I出現(xiàn)在700～500cm-1區(qū)?！?/p>

vC-F出現(xiàn)在1400～1000cm-1，為強(qiáng)吸收；

vC-Cl在800～600cm-1?！捎邴u素的強(qiáng)電負(fù)性，F(xiàn)和Cl的存在對(duì)

相鄰基團(tuán)的振動(dòng)吸收的影響很大（向高頻

移動(dòng)，即藍(lán)移）。七、金屬有機(jī)化合物

金屬有機(jī)化合物即金屬配合物，其紅外吸收主要是由配位體的振動(dòng)引起的。

配位體在形成配位化合物以后，其振動(dòng)光譜會(huì)發(fā)生變化。一方面配位體的對(duì)稱性在配位后有所下降，某些間并模式解除，使譜帶數(shù)增加。另一方面，配位原子參與配位，導(dǎo)致化學(xué)鍵伸縮振動(dòng)頻率發(fā)生變化（譜帶位移）。如NO2在配合物中以不同形式出現(xiàn)：

[Co(NH3)5(NO2)]Cl2（黃）1430cm-11315cm-1

[Co(NH3)5(ONO)]Cl2（紅）1460cm-1

1065cm-1

一個(gè)配位體有幾種不同的配位原子，它與金屬離子配位時(shí)可能得到不同異構(gòu)體叫鍵合異構(gòu)體。IR可以區(qū)分或確定鍵合異構(gòu)體

紅外光譜還可以用于配合物順?lè)串悩?gòu)的區(qū)分。下圖是[Os(NH3)4(N2)2]的紅外光譜圖，根據(jù)在~2000cm-1觀察到的二個(gè)vNN(對(duì)稱和不對(duì)稱的)的事實(shí)，可以判斷[Os(NH3)4(N2)2]是順式異構(gòu)體，因?yàn)榉词疆悩?gòu)體只有一個(gè)紅外活性模式，其對(duì)稱伸縮是紅外非活性的。八、高分子化合物

其紅外吸收主要由其重復(fù)單元的振動(dòng)引起。

吸收最強(qiáng)的譜峰往往對(duì)應(yīng)于其主要基團(tuán)的吸收。

可用于研究聚合物的單體排列方式。

九、無(wú)機(jī)化合物*紅外吸收主要由陰離子的晶格振動(dòng)引起，與陽(yáng)離子的關(guān)系不大。*陽(yáng)離子質(zhì)量增加，僅使吸收位置紅移。§3.6拉曼光譜簡(jiǎn)介

拉曼光譜是分子振動(dòng)光譜的一種，它屬于散射光譜。拉曼光譜的基礎(chǔ)是拉曼散射效應(yīng)。一、拉曼散射用單色光照射透明樣品，大部分光透過(guò)而小部分光會(huì)被樣品在各個(gè)方向上散射。散射分為瑞利散射與拉曼散射兩種。

1、瑞利散射若光子與樣品分子發(fā)生彈性碰撞，即光子與分子之間沒(méi)有能量交換，光子的能量保持不變，散射光頻率與入射光相同，但方向可以改變。這是彈性碰撞，叫瑞利散射。

2、拉曼散射當(dāng)光子與分子發(fā)生非彈性碰撞時(shí)，散射光頻率與入射光不相同，產(chǎn)生拉曼散射。

（1）處于振動(dòng)基態(tài)的分子在光子作用下，激發(fā)到較高的不穩(wěn)定的能態(tài)（虛態(tài)）后又回到較低能級(jí)的振動(dòng)激發(fā)態(tài)。此時(shí)激發(fā)光能量大于散射光能量，產(chǎn)生拉曼散射的斯托克斯線，散射光頻率小于入射光。（2）若光子與處于振動(dòng)激發(fā)態(tài)（v1）的分子相互作用，使分子激發(fā)到更高的不穩(wěn)定能態(tài)后又回到振動(dòng)基態(tài)（v0）,散射光的能量大于激發(fā)光，產(chǎn)生反斯托克斯散射，散射光頻率大于入射光。v0+Δv

v0

v0-Δv反斯托克斯散射瑞利散射斯托克斯散射*拉曼散射中散射線頻率與激發(fā)光（入射光）頻率都有一個(gè)頻率差+?v或-?v。叫拉曼位移，其值取決于振動(dòng)激發(fā)態(tài)與振動(dòng)基態(tài)的能級(jí)差(?v=?h），即取決于分子結(jié)構(gòu)。*

常溫下分子大多處于振動(dòng)基態(tài)，所以

斯托克斯線強(qiáng)于反斯托克斯線。在一般拉曼光譜圖中只有斯托克斯線。*

同一振動(dòng)方式產(chǎn)生的拉曼位移頻率和紅外吸收頻率是相等的。*拉曼光譜圖縱坐標(biāo)為譜帶強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為拉曼位移頻率，用波數(shù)表示。在拉曼光譜中，官能團(tuán)譜帶的頻率與其在紅外光譜中出現(xiàn)的頻率基本一致。不同的是兩者選律不同，所以在紅外光譜中甚至不出現(xiàn)的振動(dòng)在拉曼光譜可能是強(qiáng)譜帶。

所謂極化率就是分子在電場(chǎng)（如光波這種交變的電磁場(chǎng)）的作用下分子中電子云變形的難易程度。拉曼光譜強(qiáng)度與原子在通過(guò)平衡位置前后電子云形狀的變化

大小有關(guān)。

在分子中，某個(gè)振動(dòng)可以是既是拉曼活性，又是紅外活性；也可以是只有拉曼活性而無(wú)紅外活性，或只有紅外活性而無(wú)拉曼活性。二、拉曼選律拉曼活性取決于振動(dòng)中極化率是否變化，

只有極化率有變化的振動(dòng)才是拉曼活性的。三、拉曼光譜的一些基本特征四、拉曼光譜的特點(diǎn)五、拉曼光譜的應(yīng)用有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析*紅外光譜和拉曼光譜可以互相補(bǔ)充。了解§3.7IR光譜的解析及應(yīng)用一、紅外光譜的分區(qū)由于有機(jī)物數(shù)目龐大，而組成有機(jī)物的基團(tuán)有限；基團(tuán)的振動(dòng)頻率主要取決于K和M，同種基團(tuán)的頻率相近；但大量的吸收峰并不與特定官能團(tuán)相對(duì)應(yīng)，如倍頻峰、組合峰、共振偶合峰等等，僅顯示化合物的紅外特征。

分區(qū)依據(jù)：劃分方法(4000cm-1

~400cm-1)：氫鍵區(qū)叁鍵區(qū)和累積雙鍵區(qū)雙鍵區(qū)

單鍵區(qū)基團(tuán)特征頻率區(qū)指紋區(qū)——(4000~1500cm-1)(1500~400cm-1)

區(qū)域名稱 頻率范圍 基團(tuán)及振動(dòng)形式

氫鍵區(qū)

4000～2500cm-1

O－H、C－H、N－H

S－H等的伸縮振動(dòng)

叁鍵和

CC、CN、NN和累積雙鍵區(qū)

2500~2000cm-1

C＝C＝C、N＝C＝O

等的伸縮振動(dòng)

雙鍵區(qū)

2000~1500cm-1C=O、C=C、C=N、NO2、苯環(huán)等的伸縮振動(dòng)

單鍵區(qū)

1500~400cm-1C－C、C－O、C－N、

C－X等的伸縮振動(dòng)及含氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)。

基團(tuán)特征頻率區(qū)的特點(diǎn)和用途

吸收峰數(shù)目較少，但特征性強(qiáng)。不同化合物中的同種基團(tuán)振動(dòng)吸收總是出現(xiàn)在一個(gè)比較窄的波數(shù)范圍內(nèi)。主要用于確定官能團(tuán)。指紋區(qū)的特點(diǎn)和用途

吸收峰多而復(fù)雜，很難對(duì)每一個(gè)峰進(jìn)行歸屬。單個(gè)吸收峰的特征性差，而對(duì)整個(gè)分子結(jié)構(gòu)環(huán)境十分敏感。主要用于與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照。二、IR光譜解析（2）計(jì)算分子的不飽和度（1）該化合物的信息收集試樣來(lái)源、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、折光率、旋光率等；①定義：1、一般步驟：又稱缺氫指數(shù)或雙鍵等價(jià)值，是指當(dāng)一個(gè)化合物變?yōu)橄鄳?yīng)的烴時(shí)，和同碳的飽和烴比較，每缺少兩個(gè)氫為一個(gè)不飽和度。②計(jì)算：若分子中僅含一、二、三、四價(jià)元素（H、O、N、C），則可按下式進(jìn)行不飽和度的計(jì)算：n—分子中4價(jià)原子的數(shù)目，如C、Si；a—分子中3價(jià)原子的數(shù)目，如P、N；b—分子中1價(jià)原子的數(shù)目，如H、F、Cl、Br、I。O、S的存在對(duì)不飽和度沒(méi)有影響。例：C9H8O2

U=1+9+(0-8)/2=6當(dāng)U=1時(shí)，可能有一個(gè)雙鍵或脂環(huán)；當(dāng)U=2時(shí)，可能有兩個(gè)雙鍵和脂環(huán)，也可能有一個(gè)叁鍵；當(dāng)U=4時(shí)，可能有一個(gè)苯環(huán)等。（3）查找基團(tuán)頻率，推測(cè)分子可能的基團(tuán)；氫鍵區(qū)、三鍵和累積雙鍵區(qū)、雙鍵區(qū)、單鍵區(qū)區(qū)分飽和與不飽和化合物以3000cm-1為界限，大于3000cm-1的尖峰為不飽和C－H；三鍵和雙鍵區(qū)是否有吸收峰。判斷可能含有的官能團(tuán)，主要利用官能團(tuán)特征頻率區(qū)提供的信息。區(qū)分脂肪族化合物和芳香族化合物1650～1450cm-1是否有2～4個(gè)苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰。區(qū)分有機(jī)物還是無(wú)機(jī)物3000cm-1附近是否有飽和或不飽和C－H；譜圖中峰形和峰的個(gè)數(shù)。（4）探討細(xì)則將已確定的基團(tuán)相互連接，對(duì)于簡(jiǎn)單化合物可以列出可能的結(jié)構(gòu)。—從吸收峰的準(zhǔn)確位置推測(cè)基團(tuán)所處環(huán)境。如：相鄰是否有產(chǎn)生共軛或誘導(dǎo)效應(yīng)的基團(tuán)；—從900～650cm-1的信息確定烯烴或芳烴的取代類(lèi)型；—從1380cm-1的存在、是否裂分以及相對(duì)強(qiáng)度等判斷甲基的情況，等等。（5）查找紅外指紋區(qū)，進(jìn)一步驗(yàn)證基團(tuán)的相關(guān)峰；（6）對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)：紅外光譜比較復(fù)雜，特別是指紋區(qū)的吸收很難一一歸屬，但整體特征性強(qiáng)?！谙嗤瑮l件下測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜，然后進(jìn)行比較；—與紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比較(*注意測(cè)定條件)。（7）通過(guò)其它定性方法進(jìn)一步確證：UV、MS、NMR等。了解：幾種標(biāo)準(zhǔn)圖譜集（主要是薩特勒光譜圖）例1:化合物C8H8O的紅外光譜圖如圖所示，試推斷其結(jié)構(gòu)。解：（1）計(jì)算不飽和度

U=1+8+(0-8)/2=5（可能含有苯環(huán)）2、IR光譜解析示例(2)圖譜解析a.3000cm-1左右有吸收，說(shuō)明有-C-H和=C-H基團(tuán)存在，2800~2600cm-1吸收為vO=C-H。b.靠近1700cm-1的強(qiáng)吸收，表明有C=O基團(tuán)。d.根據(jù)820cm-1吸收帶的出現(xiàn)，指出苯上為對(duì)位取代。c.1600cm-1左右的兩個(gè)峰以及1520和1430cm-1的吸收峰，說(shuō)明有苯環(huán)存在。e.1430和1363cm-1的兩個(gè)峰是-CH3基的特征吸收。f.根據(jù)以上的解析及化合物的分子式，可確定該化合物為對(duì)甲基苯甲醛。例2：已知化合物的元素組成為C7H8O。解：=1+7+(0-8)/2=4第一步：

3039cm-1、3001cm-1

是不飽和C-H伸縮振動(dòng)

v=C-H，說(shuō)明化合物中有不飽和雙鍵；

2947cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)vC-H，說(shuō)明化合物中有飽和C-H鍵；

1599cm-1、1503cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)vC=C，說(shuō)明化合物中有芳環(huán)；芳環(huán)不飽和度為4，這說(shuō)明該化合物除芳環(huán)以外的結(jié)構(gòu)是飽和的；

1040cm-1是醚氧鍵的伸縮振動(dòng)vC-O-C，說(shuō)明化合物中有C-O-C鍵，1248cm-1是vC-O；

756cm-1、694cm-1

是芳環(huán)單取代面外彎曲振動(dòng)

=C-H，說(shuō)明化合物為單取代苯環(huán)化合物。第二步：第三步：綜合以上推測(cè)，由化合物分子式C7H8O得出該化合物結(jié)構(gòu)為：

2839cm-1進(jìn)一步證明了化合物中CH3的存在，它是CH3

的伸縮振動(dòng)vC-H

；

1460cm-1

是也進(jìn)一步證明了化合物中CH3的存在，它是CH3

的面內(nèi)彎曲振動(dòng)C-H。

例3：已知化合物的元素組成為C8H7N不飽和度U=1+8+(1-7)/2=6第一步：解：3062cm-1是不飽和C-H伸縮振動(dòng)v=C-H，說(shuō)明化合物有不飽和雙鍵；

2924cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)vC-H，說(shuō)明化合物中有飽和C-H鍵；

2229cm-1是不飽和叁鍵CN伸縮振動(dòng)v

CN，不飽和度為2；1589cm-1、1481cm-1

、1458cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)vC=C，說(shuō)明化合物中有芳環(huán)，不飽和度為4；芳環(huán)不飽和度為4，叁鍵CN不飽和度為2，這說(shuō)明該化合物除芳環(huán)和叁鍵以外的結(jié)構(gòu)是飽和的；第二步：1381cm-1是CH3的伸縮振動(dòng)vC-H，說(shuō)明化合物中有CH3；787cm-1、687cm-1

是芳環(huán)間位二取代面外彎曲振動(dòng)=C-H，說(shuō)明化合物為間位二取代苯環(huán)化合物。第三步：綜合以上推測(cè)，由化合物分子式C8H7N得出該化合物結(jié)構(gòu)為：3、紅外譜圖解析的注意事項(xiàng)解析時(shí)應(yīng)兼顧吸收峰的位置、強(qiáng)度和峰形，其中以峰的位置最為重要；注意相互印證；一個(gè)基團(tuán)的幾種振動(dòng)吸收峰的相互印證，如烯烴。相關(guān)基團(tuán)振動(dòng)吸收峰之間的相互印證，如醛、酸。不要忽略一些帶有結(jié)構(gòu)特征信息的弱峰；注意區(qū)別和排除非樣品譜帶的干擾；解析只是對(duì)特征有用的譜帶而言，并非譜圖中每一個(gè)吸收峰都能得到歸屬；單憑紅外光譜解析很難完全確定有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)。二、IR光譜應(yīng)用1、定性分析（1）已知物的簽定將試樣譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照或與相關(guān)文獻(xiàn)上的譜圖對(duì)照。（2）決擇性鑒定被測(cè)物可能是某幾個(gè)已知化合物，僅需用紅外光譜法予以肯定。若無(wú)標(biāo)準(zhǔn)圖譜，必須先對(duì)紅外譜圖進(jìn)行官能團(tuán)定性分析，根據(jù)分析結(jié)果，推斷最可能的化合物。（3）未知物化學(xué)結(jié)構(gòu)的測(cè)定2、定量分析3、其他方面的應(yīng)用作業(yè)：P91（1）、（4）、（11）第三章紅外光譜練習(xí)題一、選擇題1.在含羰基的分子中，增加羰基的極性會(huì)使分子中該鍵的紅外吸收帶()A.向高波數(shù)方向移動(dòng)B.向低波數(shù)方向移動(dòng)C.不移動(dòng)D.稍有振動(dòng)2.紅外吸收光譜的產(chǎn)生是由于()A.分子外層電子、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷B.原子外層電子、振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷C.分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷D.分子外層電子的能級(jí)躍遷3.色散型紅外分光光度計(jì)檢測(cè)器多用()A.電子倍增器B.光電倍增管C.高真空熱電偶D.無(wú)線電線圈4.一種能作為色散型紅外光譜儀色散元件的材料為()A.玻璃B.石英C.鹵化物晶體D.有機(jī)玻璃5.一個(gè)含氧化合物的紅外光譜圖在3600～3200cm-1有吸收峰,下列化合物最可能的是()A.CH3－CHOB.CH3－CO－CH3C.CH3－CHOH-CH3D.CH3－O－CH2－CH36.Cl2分子在紅外光譜圖上基頻吸收峰的數(shù)目為()A.0B.1C.2D.37.下列關(guān)于分子振動(dòng)的紅外活性的敘述中正確的是()A.凡極性分子的各種振動(dòng)都是紅外活性的，非極性分子的各種振動(dòng)都不是紅外活性的B.極性鍵的伸縮和變形振動(dòng)都是紅外活性的C.分子的偶極矩在振動(dòng)時(shí)周期地變化即為紅外活性振動(dòng)D.分子的偶極矩的大小在振動(dòng)時(shí)周期地變化，必為紅外活性振動(dòng)，反之則不是8.羰基化合物中，C=O伸縮振動(dòng)頻率最高者為()A.B.C.D.9.用紅外吸收光譜法測(cè)定有機(jī)物結(jié)構(gòu)時(shí)，試樣應(yīng)該是()A.單質(zhì)B.純物質(zhì)C.混合物D.任何試樣10.以下四種氣體不吸收紅外光的是()A.H2OB.CO2C.HCl