有機(jī)波譜-第二章-紅外光譜

1、,第二章 紅外光譜,有機(jī)化合物波譜分析,學(xué)習(xí)要求：,1、了解紅外光譜的一般原理 2、掌握官能團(tuán)的吸收波數(shù)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 3、掌握紅外光譜解析的步驟、熟練運(yùn)用紅外光譜解析有機(jī)分子結(jié)構(gòu),紅外光譜的基礎(chǔ)知識,一,二,三,紅外光譜的重要吸收區(qū)段,紅外光譜在結(jié)構(gòu)解析中的應(yīng)用,第一節(jié) 紅外光譜基礎(chǔ)知識,簡單地說，當(dāng)用一束波長連續(xù)變化的單色紅外光線透射某一物質(zhì)時(shí)，該物質(zhì)的分子對某些波長的紅外光線進(jìn)行選擇性的吸收，從而使各種波長的紅外線對該物質(zhì)具有不同的透射率，若以波長或波數(shù)為橫坐標(biāo)，以百分吸收率為縱坐標(biāo)，這樣記錄下來的曲線圖形，就是該物質(zhì)的紅外光譜。,1.1 紅外光譜,光譜的產(chǎn)生： 分子中基團(tuán)的振動和轉(zhuǎn)動能級

2、躍遷產(chǎn)生振-轉(zhuǎn)光譜，稱紅外光譜。 所需能量：,研究對象：具有紅外活性的化合物，即含有共價(jià)鍵、并在振動過程中伴隨有偶極矩變化的化合物。 用途:結(jié)構(gòu)鑒定、定量分析和化學(xué)動力學(xué)研究等。,紅外光譜以波長（或波數(shù)）為橫坐標(biāo)，以表示吸收帶的位置。以透射百分率（Transmittance %,符號T%）為縱坐標(biāo)，表示吸收強(qiáng)度，吸收帶為向下的谷。,紅外光譜研究始于20世紀(jì)初期，自1940年商品紅外光譜儀問世以來，紅外光譜在有機(jī)化學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。,簡偕振動,分子是由各種原子以化學(xué)鍵相互連接而生成?？梢杂貌煌|(zhì)量的小球代表原子，以不同強(qiáng)度的彈簧代表各種化學(xué)鍵，它們以一定的次序互相連接，就成為分子的近似機(jī)

3、械模型。這樣就可以根據(jù)力學(xué)定理來處理分子的振動。,1.2 分子化學(xué)鍵振動與能級,對于雙原子分子，可認(rèn)為分子中的原子以平衡點(diǎn)為中心，以非常小的振幅作周期性的振動即化學(xué)鍵的振動類似于連接兩個(gè)小球的彈簧 ，它們的機(jī)械振動模型是以力常數(shù)為k的彈簧連接m1、m2的兩個(gè)小球：,1.2.1雙原子分子振動,根據(jù)胡克（Hooke）定律，兩個(gè)原子的伸展振動視為一種簡諧振動，其波數(shù)可依下公式近似估計(jì):,紅外光譜中的吸收帶是由于分子吸收一定頻率的紅外光，發(fā)生振動能級的躍遷的。,按量子力學(xué)的觀點(diǎn)，當(dāng)分子吸收紅外光譜發(fā)生躍遷時(shí)，要滿足一定的要求，即振動能級是量子化的，可能存在的能級滿足下式： E 振 =（ V+ 1/2

4、）h n n ： 化學(xué)鍵的 振動頻率； V ： 振動量子數(shù)。,任意兩個(gè)相鄰的能級間的能量差為：,K為 化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長有關(guān)； m 為雙原子的折合質(zhì)量.,2、質(zhì)量和力常數(shù)的影響,有機(jī)化合物中個(gè)別的化學(xué)鍵可以近似地看作是雙原子分子，這樣就可以利用雙原子分子的振動公式來理解化學(xué)鍵的振動：,K:力常數(shù)，m1 和 m2 分別為二個(gè)振動質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量數(shù)。,發(fā)生振動能級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。 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)鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。,吸收頻率隨鍵的強(qiáng)度的增加而增加，隨鍵連原子的

5、質(zhì)量增加而減少?；瘜W(xué)鍵力常數(shù)：單鍵48 雙鍵812 叁鍵1218 利用實(shí)驗(yàn)得到的鍵力常數(shù)和計(jì)算式，可以估算各種類型的基頻峰的波數(shù),例如：HCl，k = 5.1Ncm-1,CC k 5 Ncm-1 = 1193 cm-1 C = C k 10 Ncm-1 = 1687 cm-1 C C k 15 Ncm-1 = 2066 cm-1 CH k 5 Ncm-1 = 3042 cm-1,(1) 分子振動的自由度,理論上講，分子的每一種振動形式都會產(chǎn)生一個(gè)基頻吸收峰，即一個(gè)多原子分子產(chǎn)生的基頻峰的數(shù)目等于分子所有的振動形式的數(shù)目。,1.2.2 多原子分子振動,分子的基本振動理論峰數(shù)，可由振動自由度來計(jì)算

6、，對于由 n 個(gè)原子組成的分子，其自由度為3 n。 3n= 平動自由度 + 振動自由度 + 轉(zhuǎn)動自由度分子的平動自由度為3， 轉(zhuǎn)動自由度為：非線性分子3，線性分子2振動自由度=3 n- 平動自由度-轉(zhuǎn)動自由度非線性分子: 振動自由度=3 n-6線 性 分 子:振動自由度=3 n-5,絕大多數(shù)化合物紅外吸收峰數(shù)遠(yuǎn)小于理論計(jì)算振動自由度（原因：無偶極矩變化的振動不產(chǎn)生紅外吸收；吸收簡并；吸收落在儀器檢測范圍以外；儀器分辨率低，譜峰重疊等。）如水分子和二氧化碳分子 。,（2）非偕振動,雙原子分子并非理想的諧振子，計(jì)算出的基頻吸收帶只是一個(gè)近似值，非諧振子的雙原子分子的真實(shí)吸收峰比按諧振子處理波數(shù)低。

7、 用諧振子振動的規(guī)律近似描述分子振動：=0 =1 產(chǎn)生的吸收譜帶叫做基本譜帶或基頻峰，最強(qiáng)；=0 =2，3產(chǎn)生的吸收譜帶叫倍頻峰，弱。,(2) 振動的基本類型,原子間沿著鍵的軸方向的伸長和縮短，叫做伸縮振動，用表示。振動時(shí)鍵長有變化但鍵角沒有變化：,組成化學(xué)鍵的原子離開鍵的軸面而上下左右的彎曲，叫做彎曲振動，用 表示。彎曲振動時(shí)鍵長不變而鍵角發(fā)生變化：,(3) 影響吸收峰數(shù)目的因素,吸收峰減少原因：沒有偶極矩變化的振動不產(chǎn)生紅外吸收；吸收頻率相同，簡并為一個(gè)吸收峰；有時(shí)頻率接近，儀器分辨不出，表現(xiàn)為一個(gè)吸收峰；有些吸收程度太弱，儀器檢測不出；有些吸收頻率超出了儀器的檢測范圍。,吸收峰增多原因：

8、產(chǎn)生倍頻峰（ 0 2、 3）和組頻峰（各種振動間相互作用而形成）統(tǒng)稱泛頻；振動偶合相鄰的兩個(gè)基團(tuán)相互振動偶合使峰數(shù)目增多；費(fèi)米共振當(dāng)倍頻或組合頻與某基頻峰位相近時(shí)，由于相互作用產(chǎn)生強(qiáng)吸收帶或發(fā)生峰的分裂，這種倍頻峰或組頻峰與基頻峰之間的偶合稱為費(fèi)米共振。,（4）振動偶合,在有機(jī)化合物分子中，同一個(gè)原子上有幾個(gè)化學(xué)鍵，因此必須考慮鍵與鍵之間振動的相互影響。,在C-C-H型化學(xué)鍵中，它們的伸縮振動頻率差別較大，彼此之間的影響較小，基本上是獨(dú)立進(jìn)行的。 在H-C-H型化學(xué)鍵中，兩個(gè)C-H鍵的振動頻率幾乎相等，它們的振動相互影響比較顯著，其吸收頻率也會相應(yīng)的改變。 X-H、X=Y、XY等鍵的振動頻率比

9、C-C鍵的頻率高出很多，它們的振動與C-C鍵的振動也基本上是獨(dú)立進(jìn)行的。,基頻峰：由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生的強(qiáng)吸收峰，稱為基頻峰(強(qiáng)度大)； 倍頻峰：由基態(tài)直接躍遷到第二、第三等激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生弱的吸收峰，稱為倍頻峰； 合頻峰：兩個(gè)基頻峰頻率相加的峰; Fermi 共振 :某一個(gè)振動的基頻與另外一個(gè)振動的倍頻或合頻接近時(shí),由于相互作用而在該基頻峰附近出現(xiàn)兩個(gè)吸收帶,這叫做 Fermi 共振 。 振動偶合:兩個(gè)化學(xué)鍵的振動頻率相等或接近時(shí),常使這兩個(gè)化學(xué)鍵的基頻吸收峰裂分為兩個(gè)頻率相差較大的吸收峰,這種現(xiàn)象叫做振動偶合。,幾個(gè)術(shù)語：,1.3 分子偶極變化與峰強(qiáng),1.3.1 峰強(qiáng)度表示方法,譜帶強(qiáng)

10、度單位為透射率（T）或吸收強(qiáng)度（A）。它們可以用透過樣品的出射光強(qiáng)度I與入射光強(qiáng)度I0表示：,T = I / I0 A = lg(I0 / I) = lg(1 / T),在單色光和溶液的實(shí)驗(yàn)條件下，溶液的吸收可遵從Beer-Lambert定律：吸收度與溶液c和吸收池的厚度l成正比，即：,A = alc,式中a為吸收系數(shù)(absorptivity)。如用物質(zhì)的量濃度(mol / L)、吸收池厚度用cm為單位，則Beer定律可表達(dá)為：,A = lc,為摩爾消光系數(shù)：= A/lc,值是表示被檢測物質(zhì)分子在某波段內(nèi)對輻射光的吸收性能，為譜帶絕對強(qiáng)度的標(biāo)度：,100 吸收譜帶很強(qiáng)（vs） 10020 強(qiáng)

11、吸收譜帶（s） 2010 中強(qiáng)吸收譜帶（m） 101 弱吸收譜帶（w） 1 吸收譜帶很弱（vw）,（1）振動過程中偶極矩的變化,1.3.2決定峰強(qiáng)的因素,基頻吸收譜帶的強(qiáng)度取決于振動過程中偶極矩變化的大小。只有具有極性的鍵在振動過程中才出現(xiàn)偶極矩的變化，在鍵周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的交變電場才能與頻率相同的輻射電磁波作用，從而吸收相應(yīng)能量使振動躍遷到激發(fā)態(tài)，得到振動光譜。這種振動稱為紅外活性振動。,高極性鍵的振動，產(chǎn)生強(qiáng)度大的吸收譜帶，如羥基、羰基、硝基等強(qiáng)極性基團(tuán)都具有很強(qiáng)的紅外吸收譜帶。 一些對稱性很高的分子如炔烴兩邊取代基相同，重鍵的伸縮振動沒有偶極矩變化，不發(fā)生紅外吸收，稱為紅外非活性的振動。,C

12、O2分子的不對稱伸縮振動（2350cm-1）是紅外活性的，而對稱伸縮振動（1240cm-1）是紅外非活性的。,具有中心對稱的反式1，2二氯乙烯分子的雙鍵伸縮振動（Vc=c 1580 cm-1）是紅外非活性的，順式1，2二氯乙烯分子的雙鍵伸縮振動則是紅外活性的。 在多原子分子中，各種振動模式的紅外活性和非活性是由分子結(jié)構(gòu)及其振動模式所具有的對稱性決定的這種關(guān)系構(gòu)成對稱性選擇定則。,在各個(gè)可能發(fā)生的振動能級躍遷中，吸收譜帶的強(qiáng)弱取決于躍遷幾率的大小。v1時(shí)，躍遷的幾率最大，所以基頻譜帶比相應(yīng)的倍頻、合頻譜帶的強(qiáng)度高。,基頻(V0V1)躍遷幾率大，所以吸收較強(qiáng)； 倍頻(V0V2)雖然偶極矩變化大，但

13、躍率幾率很低，使峰強(qiáng)反而很弱。,(2) 能級的躍遷幾率,紅外光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個(gè)條件：1. 紅外光的頻率與分子中某基團(tuán)振動頻率一致；2. 分子振動引起瞬間偶極矩變化。,完全對稱分子，沒有偶極矩變化，輻射不能引起共振，無紅外活性， 如： N2 、 O2 、 Cl2 等；非對稱分子有偶極矩，屬紅外活性，如 HCl 。,1、下列那個(gè)化合物的C-C對稱伸縮振動在紅外光譜中是活性的？,本章常見考試題型：,2、常用的紅外檢測器有 真空熱電偶 、 測輻射熱計(jì) 或 熱電檢測器 3、紫外可見吸收光譜儀的檢測器是 光電管 或 光電倍增管 4. 紅外光譜以 波長或波數(shù) 為橫坐標(biāo)，以表示 吸收峰 的位置。以 透射率

14、 為縱坐標(biāo)，表示 吸收強(qiáng)度 ，吸收帶為 吸收峰在光譜上的波帶位置 5、紅外光譜根據(jù)研究范圍和儀器設(shè)計(jì)技術(shù)，可分為三個(gè)區(qū)域，分別為 遠(yuǎn)紅外區(qū) ， 中紅外區(qū) ， 近紅外區(qū) 。 6、紅外光譜主要部件有 光源 、 樣品池 、 單色器 、 檢測器 、 信號放大記錄裝置 。 7、根據(jù)紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)和工作原理不同可分為 色散型 和 傅里葉變換 紅外光譜儀,1. 4 .1 內(nèi)部因素,（1） 電子效應(yīng) （electronic effect）,a. 誘導(dǎo)效應(yīng) （inductive effect） 吸電子基使吸收峰向高頻區(qū)域移動，供電子基使吸收峰向低頻區(qū)域移動。,1.4 影響紅外吸收峰位、峰強(qiáng)的因素,b. 共軛效

15、應(yīng)（conjugative effect）,共軛效應(yīng)通過鍵傳遞，常常引起雙鍵的極性增加，雙鍵性降低，因而使其伸縮振動頻率下降。,在-共軛體系中，共軛效應(yīng)比較簡單。例如，普通雙鍵伸縮振動頻率在1650cm-1處，而1，3丁二烯體系雙鍵伸縮振動頻率變?yōu)?597cm-1附近，苯乙烯的雙鍵伸縮振動出現(xiàn)在1625cm-1附近 一般烷基酮的羰基伸縮振動頻率在1715cm-1處，而、不飽和酮的羰基振動頻率出現(xiàn)在16851670cm-1。,在p-共軛體系中，誘導(dǎo)效應(yīng)與共軛效應(yīng)常常同時(shí)存在，譜帶的位移方向取決于哪一種作用占主要地位。例如酰胺CI，與酮相比，羰基伸縮振動頻率下降；與此相反，酯和酰氯分子中IC，羰基

16、振動頻率上升：,a. 場效應(yīng),不同原子或基團(tuán)間不是通過化學(xué)鍵，而是以它們的靜電場通過空間相互作用，發(fā)生相互極化，引起相應(yīng)鍵的紅外吸收譜帶位移，稱為“場效應(yīng)”。,(2) 空間效應(yīng)（steric effect）,b. 跨環(huán)效應(yīng),跨環(huán)效應(yīng)是一種特殊、通過空間發(fā)生的電子效應(yīng)。例如在環(huán)狀的氨基酮化合物中，當(dāng)氨基和羰基的空間位置接近時(shí)，可能出現(xiàn)羰基伸縮振動頻率大幅度降低的不正?，F(xiàn)象，這是跨環(huán)效應(yīng)引起的，也可以看作分子內(nèi)場效應(yīng)。,一種中草藥成分穩(wěn)品堿，在1675cm-1處出現(xiàn)羰基吸收譜帶，比一般的酮羰基振動頻率低很多，這是通過跨環(huán)效應(yīng)發(fā)生如下兩種結(jié)構(gòu)的共振的結(jié)果。如將穩(wěn)品堿與過氯酸作用，則可以形成穩(wěn)定的鹽，

17、而看不見羰基吸收譜帶。,c 鍵的張力和空間位阻,在有機(jī)化合物中，sp3雜化的鍵角大約為109，sp2雜化的鍵角約為120。當(dāng)由于成環(huán)或其它原因而出現(xiàn)鍵張力時(shí)，可能因?yàn)殡s化狀態(tài)的變化而引起相關(guān)基團(tuán)頻率發(fā)生位移。,在脂環(huán)酮系列中，隨著環(huán)的縮小，環(huán)的張力逐漸增大，羰基吸收頻率相應(yīng)升高。,具有環(huán)外雙鍵的亞甲基環(huán)烷系列化合物中，C=C伸縮振動的頻率也有類似變化。,在具有環(huán)內(nèi)雙鍵系列化合物中有著相反的趨勢：雙鍵作為環(huán)的一部分，將隨著環(huán)的縮小，鍵角逐漸減小，C=C的伸縮頻率逐漸降低。,因此，可以預(yù)料因?yàn)榄h(huán)的縮小，所有環(huán)外鍵的伸縮振動波數(shù)都相應(yīng)隨著增加，環(huán)內(nèi)鍵的吸收波數(shù)都降低。,隨著環(huán)的縮小，環(huán)內(nèi)角逐漸減小，

18、成環(huán)鍵的p電子成分逐漸增加，而環(huán)外鍵的p電子成分相應(yīng)減少，s電子成分增加，鍵長變短，所以羰基或還外雙鍵的伸縮振動頻率逐漸上升。處于環(huán)內(nèi)的雙鍵恰好相反，由于環(huán)的縮小，成環(huán)的鍵變長，必然導(dǎo)致雙鍵的振動頻率下降，與此同時(shí)相關(guān)的C-H伸縮振動頻率上升。,共軛效應(yīng)對空間位阻最為敏感。在2，6二取代苯乙酮分子中當(dāng)取代基R增大時(shí)，共軛體系的共平面性受到破壞，羰基伸縮振動頻率將升高，向孤立羰基振動頻率方向變化。,空間位阻對譜帶位置的影響，是指同一分子各基團(tuán)在空間的位阻作用。由于這種空間作用，分子的幾何形狀發(fā)生變化，改變正常的電子效應(yīng)或雜化狀態(tài)而導(dǎo)致譜帶位移，有時(shí)譜帶還會發(fā)生變形。,取代乙烯類化合物，由于空間位

19、阻，造成鍵鍵角變大，雙鍵鍵的p電子成分增多，所以雙鍵的伸縮振動頻率向低頻位移，這是由鍵張力引起的另一類空間位阻作用的結(jié)果。,(3) 氫鍵效應(yīng)（hydrogen bond effect）,能形成氫鍵的基團(tuán)吸收頻率向低頻方向移動，且譜帶變寬,例如：伯醇-OH的伸縮振動吸收頻率,（4）互變異構(gòu),在互變異構(gòu)體系中，兩個(gè)或多個(gè)異構(gòu)體同時(shí)存在，當(dāng)它們各自具有不同的特征時(shí)，可以根據(jù)這些譜帶的相對強(qiáng)度估計(jì)它們的含量。,1, 3二羰基化合物可能存在兩種互變異構(gòu)體：即酮式和烯醇式的互變平衡。在乙酰丙酮的紅外圖譜中1740cm-1和1710cm-1的譜帶比1613cm-1的譜帶強(qiáng)度弱，可以說明這個(gè)互變異構(gòu)體中烯醇式

20、的比例比酮式大。,（5）振動偶合效應(yīng)(vibrational coupling effect）,鄰近的兩個(gè)基團(tuán)同時(shí)具有大約相等的頻率就會偶合產(chǎn)生兩個(gè)吸收帶，這叫振動偶合。,(a)一個(gè)碳上含有二個(gè)或三個(gè)甲基，則在13851350cm-1 出現(xiàn)兩個(gè)吸收峰 。,(b)酸酐上兩個(gè)羰基接在同一個(gè)氧原子上，互相偶合產(chǎn)生兩個(gè)吸收帶，見前面基團(tuán)特征吸收部份。,（c）二元酸的兩個(gè)羧基之間只有12個(gè)碳原子時(shí)，會出現(xiàn)兩個(gè)C=O，相隔三個(gè)碳原子則沒有這種偶合。 HOOCCH2COOH HOOC(CH2)2COOH HOOC(CH2)nCOOH C=O 1740,1710 1780,1700 n3時(shí) 一個(gè)C=O,(d)

21、具有RNH2和RCONH2結(jié)構(gòu)的化合物，有兩個(gè)N-H，也是由于偶合產(chǎn)生。,(e)酰胺中由于NH與C-N偶合產(chǎn)生酰胺和帶。,（6）費(fèi)米共振（Fermi resonance）,費(fèi)米共振：當(dāng)一個(gè)振動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)振動相互作用發(fā)生偶合，弱的倍頻或組合頻被強(qiáng)化，振動偶合后出現(xiàn)兩個(gè)譜帶。,當(dāng)一個(gè)倍頻或者組合頻靠近另一個(gè)基頻時(shí)，發(fā)生偶合產(chǎn)生兩個(gè)吸收帶。其中一個(gè)頻率比基頻高，而另一個(gè)則要低。這叫費(fèi)米共振 如醛基質(zhì)子在26502880有由CH與CH的倍頻的費(fèi)米共振產(chǎn)生的兩個(gè)吸收。,（7）物態(tài)的變化,紅外光譜可以在樣品的各種物理狀態(tài)（氣、液、固相、彈性體或溶液、懸浮液）下進(jìn)行

22、檢測。由于相的不同，它們的吸收光譜往往也有不同程度的變化。,氣態(tài)分子距離較遠(yuǎn)，基本上可以視為游離的，不受其它分子的影響，可能觀察到分子振動轉(zhuǎn)動的精細(xì)結(jié)構(gòu)。 在液態(tài)，分子間作用力較強(qiáng)，有的可以形成分子間氫鍵。 由液態(tài)變成固態(tài)后，由于分子間的作用力繼續(xù)增強(qiáng)，固體中的分子按一定晶格排列，與液體、氣體的光譜之間有一定的差異。,1.4.2 外界因素，如，狀態(tài)、溶劑極性等,第二節(jié) 紅外光譜的重要吸收區(qū)段,（一）相同化學(xué)鍵或官能團(tuán)的紅外吸收頻率近似一致,（二）特征吸收峰和指紋區(qū),在紅外光譜上波數(shù)在38001400cm-1之間得高頻區(qū)域，吸收峰主要是有一對鍵連原子之間得伸縮躍遷產(chǎn)生的，與整個(gè)分子的關(guān)系不大，因

23、而可以用來確定某些特殊的鍵和官能團(tuán)是否存在，是紅外光譜的主要用途，一般把這一段叫特征譜帶區(qū)。,2.1 特征區(qū)、指紋區(qū)和相關(guān)峰的概念,在1400650cm-1低頻區(qū)域吸收帶特別密集，像人的指紋一樣，所以叫指紋區(qū)。該區(qū)間出現(xiàn)的吸收峰主要是C-C、C-N、C-O單鍵的伸縮振動和各種彎曲振動。此區(qū)間內(nèi)吸收譜帶特別密集，有時(shí)很難辨認(rèn)。但是各個(gè)化合物在結(jié)構(gòu)上的微小差異都會得到反映，在確認(rèn)有機(jī)化合物時(shí)用處也很大。,2.2 幾個(gè)重要的區(qū)段,表2-2 紅外光譜八個(gè)重要區(qū)域,2.2.1 O-H、 N-H 的伸縮振動（37503000 cm-1 ）,2.2.2 不飽和烴和芳烴C-H 的伸縮振動（33003000 c

24、m-1）,2.2.3 飽和烴C-H 的伸縮振動和醛基C-H 的伸縮振動區(qū)（30002700 cm-1 ）,（1）烷烴,C-H 30002800 cm-1 為甲基、亞甲基的C-H不對稱和對稱伸縮振動。環(huán)丙烷由于鍵角變小，C-H的伸縮振動移向3050 cm-1,-CH3： X-H 1380 cm-1附近有強(qiáng)吸收峰，受取代基影響較小，可作為有無甲基存在的依據(jù),異丙基在1370和1385 cm-1出現(xiàn)等強(qiáng)度的的兩峰 (強(qiáng)) 叔丁基在1370和1395 cm-1出現(xiàn)不等強(qiáng)度的兩個(gè)峰，低波數(shù)的吸收峰為高波數(shù)的吸收峰強(qiáng)度的兩倍,例如：正庚烷的譜圖,C-H C-H伸縮振動, 3000 2800 cm-1 強(qiáng)吸

25、收峰 X-H C-H彎曲振動 1460 cm-1 有一強(qiáng)吸收峰 X-H 1380 cm-1附近有強(qiáng)吸收峰,2.2.4 三鍵對稱伸縮區(qū)(24002100cm-1),2.2.5 羰基的伸縮振動區(qū)(19001650 cm-1),2.2.6 雙鍵的對稱伸縮振動區(qū)(16801500 cm-1),2.2.7 C-H彎曲振動區(qū)(面內(nèi))(14751300 cm-1),C-O伸縮振動區(qū)(13001000 cm-1),2.2.8C-H彎曲振動區(qū)(面外)(1000650 cm-1),芳香族化合物的特征吸收,烷烴類,C-H 3000 cm-1 3000 2800 cm-1 強(qiáng)吸收峰 C-H 1500 cm-1 146

26、0 cm-1 有強(qiáng)吸收峰 C-C1250 cm-11140 cm-1 有吸收峰 CH3： X-H 1380 cm-1附近有強(qiáng)吸收峰，受取代基影響較小，可作為有無甲基存在的依據(jù) 當(dāng)兩個(gè)或三個(gè)CH3連在一個(gè)C上時(shí)， CH3 的1380 cm-1 峰會分裂,兩峰高度相近,兩峰高度一高一矮,(CH2)n n 4 CH2 722cm-1,3-甲基戊烷,烯烴類,=CH 3100 cm-1 附近有較強(qiáng)吸收峰 C=C 16801640 cm-1 較弱吸收峰 共軛體系中， C=C 向低波數(shù)方向移動，強(qiáng)度增大，對稱性越差，吸收峰越強(qiáng)，完全對稱，不出現(xiàn)吸收峰 =CH =C-H彎曲振動 1000650cm-1 處有強(qiáng)

27、吸收峰 鑒定烯烴取代基類型最特征的峰 RCH=RCH 反式 順式 RCH=CH2 990970 690 990、910兩個(gè)強(qiáng)峰 倍頻峰：1850 1800 cm-1 和 1800 1780 cm-1,1-辛烯,炔烴,CCH：3300 3200cm-1 炔烴的特征 CC：23002100 cm-1 較弱的尖細(xì)峰 末端： 21402100 cm-1 不對稱二取代： 22602190 cm-1 CCH：700 600cm-1 強(qiáng)寬峰 CCH：1300 1220cm-1 倍頻峰 CC 與其它基團(tuán)共軛時(shí)，吸收峰向低頻方向移動,1-辛炔,苯及同系物,C-H（伸縮）：30403030cm-1，34個(gè)多重峰

28、C=C：16501450 cm-1，24個(gè)中強(qiáng)吸收峰； 苯環(huán)特征吸收，鑒定苯環(huán)存在的標(biāo)志： 16201500，15201480兩個(gè)區(qū)域 C-H （面外）：900690 cm-1強(qiáng)吸收峰及20001660 cm-1的 泛頻峰，判斷取代基數(shù)目和位置,異丙基苯,醇、酚及羧酸,共有： O-H：3700 3000cm-1 C-O：12051000 cm-1 O-H：1420 1300cm-1 醇：H-bond締合：3550 3230cm-1 寬峰 無締合： 3670 3580cm-1 銳峰 酚：H-bond締合：3550 3200cm-1 寬峰 羧酸：C=O：17401650 cm-1 H-bond締合

29、：3350 2500cm-1 超寬峰,正己醇 苯酚,乙酸,醚類,C-O-C：1150 1060cm-1 強(qiáng)峰 C-O：12051000 cm-1 O-H：1420 1300cm-1 芳醚： C-O：1275 1230cm-1 強(qiáng)峰 1075 1020cm-1 中強(qiáng)峰 環(huán)醚：環(huán)張力 as s ,正已醇、丁醚,羰基化合物,C=O：19001550 cm-1 峰位大小排序：酸酐 酰鹵 羧酸（游離） 酯類 醛 酮 酰胺 酮：C=O 1715 cm-1 極強(qiáng)峰 醛：C=O 1725 cm-1 強(qiáng)尖峰；費(fèi)米共振：2820、2720cm-1 雙峰 酯：C=O 1735 cm-1 強(qiáng)峰；C-O： 1280 1

30、100cm-1 羧酸：C-O：1300900 cm-1 中強(qiáng)峰；C=O：17401650 cm-1；H-bond締合：3350 2500cm-1 超寬峰 酸酐：asC=O：18501800 cm-1 強(qiáng)峰 sC=O：1780 1740cm-1 較強(qiáng)峰；C-O：1300900 cm-1 強(qiáng)峰,苯甲醛和苯乙酮,乙酸、乙酸乙酯和乙酸酐,酰胺與酰氯,酰胺 C=O：16801630 cm-1 強(qiáng)峰 N-H：3500 3100cm-1 伯酰胺：雙峰 仲酰胺：尖單峰 叔酰胺：無N-H峰 NH（倍頻峰）： 16401550 cm-1 酰氯： C=O：1800 cm-1 強(qiáng)峰,胺,N-H：3500 3300cm

31、-1 脂肪胺峰弱；芳香胺峰強(qiáng) 伯胺：雙峰 仲胺：尖單峰 叔胺：無N-H峰 C-N：1300 1100cm-1 -NH：1650 1550cm-1 伯胺：1650 1590cm-1 仲胺：1650 1550cm-1,正丁胺、二丁胺、三丁胺紅外光譜,第三節(jié) 紅外光譜在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用,3.1鑒定未知結(jié)構(gòu)的官能團(tuán)推測結(jié)構(gòu),(一)解析程序 1.特征區(qū)確定存在官能團(tuán) 2.指紋區(qū)確定化合物的結(jié)構(gòu)類型 3.相關(guān)峰印證 4.注意基團(tuán)之間的影響 (二)具體步驟： 1.計(jì)算不飽和度 2.判斷C=O、-OH、-NH2、C=C及Ar的特征峰是否存在 3.尋找相關(guān)峰,第三節(jié) 紅外光譜在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)

32、用,3.2 鑒定化合物真?zhèn)?3.2.1.對照樣品與標(biāo)準(zhǔn)品在同條件下測定紅外光譜 3.2.2.無標(biāo)準(zhǔn)品時(shí)，對照文獻(xiàn)資料 (1)薩德勒標(biāo)準(zhǔn)光譜圖集 (Sadtler Stan dard Spectra Collection) 由美國Sadtler實(shí)驗(yàn)室編制一套收集譜圖最多、較實(shí)用的圖集。1947年開始出版。 分為化合物標(biāo)準(zhǔn)譜圖和商品譜圖兩大類，約10萬多張。 Alphabetical Index ; Functional Group Alphabetical Index ; Molecular Formula Index ; Chemical Classes Index ;,（2）其他標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖

33、資料 API光譜圖片。主要是烴類的光譜，也有少量的氧、氮 硫衍生物、某些金屬有機(jī)化合物。 考勃倫茨（Coblentz)學(xué)會紅外譜光圖集。 40000張以后開始發(fā)展和出版“研究級”的標(biāo)準(zhǔn)譜圖。,（3）網(wǎng)上標(biāo)準(zhǔn)譜圖 （a) http:/www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/menu-e.html IR 、 1H NMR 、 13C NMR 、 MS （b) /chemistry/ IR 、 MS 、 UV,紅外光譜一般解析步驟： (1) 檢查譜圖是否符合要求。 (2)了解樣品來源、樣品理化性質(zhì)、其他分析數(shù)據(jù)及純度。 (3) 排除可能出現(xiàn)的假

34、譜帶。 (4) 若已知分子式，先算出分子的不飽和度。 (5) 確定分子所含基團(tuán)及化學(xué)建的類型，按“先官能團(tuán)區(qū) 后指紋區(qū)，先強(qiáng)峰后次強(qiáng)峰和弱峰，先否定后肯定”的原 則分析譜圖。 (6) 根據(jù)推定的化合物結(jié)構(gòu)式，與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照。,（一）圖譜解析,掌握四先四后原則：先特征后指紋（40001300cm-1特征區(qū)，鑒定官能團(tuán)）；先強(qiáng)峰后弱峰；先否定后肯定；先粗查后細(xì)找。,解析圖譜時(shí)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：,（1）查找基團(tuán)時(shí)，先否定，以逐步縮小范圍 （2） 在解析特征吸收峰時(shí)，要注意其它基團(tuán)吸收峰的干擾（ 3350和1640cm-1處出現(xiàn)的吸收峰可能為樣品中水的吸收） （3）吸收峰往往不可能全部解析，特別是指紋區(qū) （4）掌握主要基團(tuán)的特征吸收