表征技术-红外

1、第二章第二章 红外光谱红外光谱n红外光谱的基本原理红外光谱的基本原理n影响红外光谱吸收频率的因素影响红外光谱吸收频率的因素n红外光谱仪及样品制备技术红外光谱仪及样品制备技术 n各类化合物的红外特征光谱各类化合物的红外特征光谱 n红外图谱解析红外图谱解析 n红外光谱的应用红外光谱的应用 第一节第一节 红外光谱的基本原理红外光谱的基本原理红外光区分三个区段：红外光区分三个区段： 近红外区：近红外区：0.752.5 m，133334000/cm, 泛音区（用于泛音区（用于研究研究 单键的倍频、组频吸收）单键的倍频、组频吸收） 中红外区中红外区：2.525 m，4000400/cm, 基频振动区（各种

2、基频振动区（各种基团基频振动吸收）基团基频振动吸收） 远红外区：远红外区：25 m以上，以上， 转动区（价键转动、晶格转动）转动区（价键转动、晶格转动）红外光谱的产生：红外光谱的产生： 用波长用波长2.525 m,频率频率4000400/cm的光波照射样品，引起分的光波照射样品，引起分子内振动和转动能级跃迁所产生的吸收光谱。子内振动和转动能级跃迁所产生的吸收光谱。 分子振动的类型分子振动的类型双原子分子振动双原子分子振动 多原子分子振动多原子分子振动各种振动方式及能量各种振动方式及能量n分子振动方式分为：分子振动方式分为： 伸缩振动伸缩振动 -对称伸缩振动对称伸缩振动 s -反对称伸缩振动反对

3、称伸缩振动 as 弯曲振动弯曲振动 -面内弯曲振动面内弯曲振动 -剪式振动剪式振动 s -平面摇摆平面摇摆 -面外弯曲振动面外弯曲振动- -非平面摇摆非平面摇摆 -扭曲振动扭曲振动 n 按能量高低为：按能量高低为： as s s 高频区高频区 低频区低频区 n红外光谱的选律红外光谱的选律:使分子偶极矩发生改变的振动是红外使分子偶极矩发生改变的振动是红外活性的活性的. 振动自由度和峰数振动自由度和峰数含n个原子的分子，自由度为： 线性分子有 3n-5 个 非线性分子有 3n-6 个 理论上每个自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际上IR光谱中的峰数少于基本振动自由度，原因是： 1 振动过程中，伴随

4、有偶极矩的振动才能产生吸收峰 2 频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠） 3 强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰 4 有些峰落在中红外区之外 5 吸收峰太弱，检测不出来二氧化碳的二氧化碳的IR光谱光谱 O=C=O O=C=O O=C=O O=C=O 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 面内弯曲振动 面外弯曲振动 不产生吸收峰 2349 667 667 因此O=C=O的 IR光谱只有2349 和 667/cm 二个吸收峰 红外光谱是研究波数在红外光谱是研究波数在4000-4004000-400cmcm-1-1范围内不同范围内不同波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波波长的红外光通过化合物后被吸收

5、的谱图。谱图以波长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。透光度以下式表示：透光度以下式表示：%100%0IITI：表示透过光的强度；表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。表示入射光的强度。红外光谱的表示方法红外光谱的表示方法横坐标：波数横坐标：波数( )4004000 cm-1；表示吸收峰的位置。表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（纵坐标：透过率（T %），），表示吸收强度。表示吸收强度。T，表明吸收的越好，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。故曲线低谷表示是一个好的吸收带。 vIR光谱得到的结构信息光谱得到的结构信息从谱图可得信息：

6、从谱图可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收频率） 2 吸收峰的强度 ,常用 vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak), vw (very weak), b (broad) ,sh (sharp),v (variable) 表示 3 吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)应用：有机化合物的结构解析应用：有机化合物的结构解析定性：基团的特征吸收频率定性：基团的特征吸收频率定量：特征峰的强度定量：特征峰的强度常见术语常见术语n基频峰、倍频峰、合频峰、热峰基频峰、倍频峰、合频峰、热峰n基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的高基频峰是分子吸收光

7、子后从一个能级跃迁到相邻的高一能级产生的吸收。一能级产生的吸收。V =0 V=1 n倍频峰倍频峰(2 )是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，跃迁两个以上能基产生的吸收峰，出现在基频峰波数跃迁两个以上能基产生的吸收峰，出现在基频峰波数n倍处。倍处。2 为弱吸收。为弱吸收。n合频峰是在两个以上基频峰波数之和合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频组频 1+ 2)或差或差( 1 - 2处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。n热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。红外吸收强度及其表示符号红

8、外吸收强度及其表示符号 摩尔消光系数（摩尔消光系数（）强度强度符号符号200很强很强VS75200强强S2575中等中等M525弱弱W05很弱很弱VW结论结论 2. 必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。光谱。1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。 产生红外光谱的必要条件是：产生红外光谱的必要条件是： 第二节第二节 影响红外光谱吸收频率的因素影响红外光谱吸收频率的因素 n外在因素外在因

9、素 n内部因素内部因素 质量效应质量效应 电子效应电子效应 空间效应空间效应 氢键效应氢键效应 偶极场效应偶极场效应 振动的偶合振动的偶合 各种化学键的红外吸收位置各种化学键的红外吸收位置外在因素（测定条件）外在因素（测定条件）正己酸在液态和气态的红外光谱正己酸在液态和气态的红外光谱a 蒸气（蒸气（134）b 液体（室温）液体（室温） 样品所处物态、制备样品的方法、溶剂的性质、氢键、结晶条件、吸样品所处物态、制备样品的方法、溶剂的性质、氢键、结晶条件、吸收池厚度、色散系统以及测试温度等收池厚度、色散系统以及测试温度等 返回质量效应质量效应 X-H X-H 键的伸缩振动波数（键的伸缩振动波数（c

10、mcm-1-1） 化学键化学键波数（波数（cmcm-1-1）化学键化学键波数（波数（cmcm-1-1）C-HC-H30003000F-H F-H Cl-HCl-H4000400028902890C=C-HC-H3100-30003100-3000Br-H Br-H I-HI-H2650 2650 23102310Ar-HAr-H3100-30003100-3000Si-HSi-HGe-HGe-H2150215020702070C C-H C-H33003300Sn-H Sn-H 18501850 同主族元素，随质量增大频率变小；同主族元素，随质量增大频率变小；同周期元素，随原子序数增大频率升高

11、。同周期元素，随原子序数增大频率升高。2) 1(2XXHDDXHXHXHXDXDXHXDXDXHXmmmmmmmmmmmmmmmm将（将（mX+1）/（mX+2）近似为近似为1，则上式可简化为：，则上式可简化为： 2DXHX当对一些含氢基团的红外吸收峰指认困难时，可将该官能团的氢进当对一些含氢基团的红外吸收峰指认困难时，可将该官能团的氢进行氘代，该官能团的吸收峰应移向低频率，若位移值与计算值相符，行氘代，该官能团的吸收峰应移向低频率，若位移值与计算值相符，说明对该吸收峰的指认是正确的。说明对该吸收峰的指认是正确的。 电子效应电子效应诱导效应、中介效应、共轭效应诱导效应、中介效应、共轭效应 （1

12、）诱导效应）诱导效应诱导效应诱导效应：RCOR中极性基团的取代使C=O 移向高波数 化合物 RCHO RCOR RCOCl RCOF ClCOCl FCOF C=O 1713 1715 1800 1920 1828 1928共轭效应共轭效应：使C=O 移向低波数 R-CH=CH2 C=C 1650 CH3CN C=N 2255 RCOOR C=O 1735 (C2H5)2C=C(CN)COOC2H5 C=C 1629 , C=N 2224, C=O 1727（2 2）中介效应）中介效应 CN+HRRO-CNHRRO在许多情况下，诱导效应和在许多情况下，诱导效应和共轭效应会同时存在共轭效应会同时

13、存在: : RCOOR RCOOR R R1 1CO-NRCO-NR2 2 RCOS-Ar ArCO-SR R RCOS-Ar ArCO-SR R1 1CORCOR2 2 C=O C=O 1735 1690 1710 1665 17151735 1690 1710 1665 1715 (-I +C) (+C -I) (-I (-I +C) (+C -I) (-I +C) (+C -I) +C) (+C -I) （3 3）共轭效应）共轭效应: :共轭效应使不饱和键的波数显著降低共轭效应使不饱和键的波数显著降低 空间效应空间效应HHHC=C=CH1645cm-11610cm-11565cm-130

14、17cm-13040cm-13060cm-1（1 1）环张力）环张力对红外吸收波数的影响对红外吸收波数的影响: :环数减小，环的张力增大，环外双键加强，吸收频率增大，环数减小，环的张力增大，环外双键加强，吸收频率增大，环内双键减弱，吸收频率减小环内双键减弱，吸收频率减小（2）空间位阻）空间位阻跨环共轭效应偶极场效应偶极场效应n偶极场效应（Field effect)是通过分子内空间相对位置起作用的，只有在立体结构上互相靠近的基团之间才能产生F效应，例如： 环己酮 4，4-二甲基环己酮 2-溴-环己酮 4，4-二甲基-2-溴-环己酮 nC=O 1712 1712 1716 1728 n-氯代丙酮的

15、三个异构体的C=O 吸收频率不同氢键效应氢键效应n氢键使吸收峰向低波数位移，并使吸收强度加强，例如：n- 和-羟基蒽醌n-二酮n -酮酯正己酸在液态和气态的红外光谱正己酸在液态和气态的红外光谱a 蒸气（蒸气（134）b 液体（室温）液体（室温） 振动偶合效应振动偶合效应n当一个化学键的伸缩振动与另一个化学键的振动吸收频率很接近时，就会发生振动偶合。振动偶合的结果是吸收峰发生分裂，强度加强。n费米共振：一个化学键的某一种振动的基频和他自己或另一个连在一起的化学键的某一种振动的倍频或组频很接近时，可以发生偶合，这种偶合成为费米共振。如：n-CHO的C-H伸缩振动28302695n与C-H弯曲振动1

16、390的倍频2780 发生费米共振， 结果产生2820和2720二个吸收峰。影响红外光谱吸收强度的因素影响红外光谱吸收强度的因素振动中偶极矩的变化幅度越大，吸收强度越大振动中偶极矩的变化幅度越大，吸收强度越大n极性大的基团，吸收强度大，C=O 比 C=C 强， CN 比 C C 强 n使基团极性降低的诱导效应使吸收强度减小，使基团极性增大的诱导效应使吸收强度增加。n共轭效应使电子离域程度增大，极化程度增大，吸收强度增加。n振动耦合使吸收增大，费米振动使倍频或组频的吸收强度显著增加。n形成氢键使振动吸收峰变强变宽。n能级跃迁的几率，v=0 v=2 比 v=0 v=1 能阶大，但几率小，吸收峰弱第

17、三节第三节 红外光谱仪及样品制备技术红外光谱仪及样品制备技术n色散型红外光谱仪 n傅立叶变换红外光谱仪（FTIR） n 红外样品的制备色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪干涉仪干涉仪光源光源样品室样品室检测器检测器显示器显示器绘图仪绘图仪计算机计算机干涉图干涉图光谱图光谱图FTS傅里叶变换红外光谱仪工作原理图傅里叶变换红外光谱仪工作原理图 迈克尔干涉仪工作原理图迈克尔干涉仪工作原理图 干涉图干涉图 FTIR光谱仪的优点光谱仪的优点 n扫描速度快（几十次扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高秒），信号累加，信噪比提高（可达（可达60：1）。）。n光通量

18、大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品量减少。量减少。n扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，并可与并可与GC、LC联用。联用。n测量频率范围宽，可达到测量频率范围宽，可达到45006cm-1n杂散光少，波数精度高，分辨率可达杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cmn对温度、湿度要求不高。对温度、湿度要求不高。n光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。损。红外光谱的测定方法红外光谱的测定方法n样品要求：干燥无水、浓度适当、多组分样要

19、先分离样品要求：干燥无水、浓度适当、多组分样要先分离n固体样品：固体样品：溴化钾压片法溴化钾压片法 糊状法（加石蜡油糊状法（加石蜡油 NujolNujol调成糊状调成糊状) ) 溶液法（溶剂溶液法（溶剂CSCS2 2, CCl, CCl4 4 ,CHCl ,CHCl3 3) ) 薄膜法薄膜法 (高分子化合物）高分子化合物） 液体样品：液膜法液体样品：液膜法 溶液法（水溶液样品可用溶液法（水溶液样品可用AgClAgCl池子）池子）n气体样品：气体样品槽气体样品：气体样品槽红外光谱的分区红外光谱的分区n400-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。n2500-2000cm-1:此处为叁键和

20、累积双键伸缩振动区n2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区n1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息 第四节第四节 各类化合物的红外特征光谱各类化合物的红外特征光谱各种有机化合物的红外光谱n饱和烃 n不饱和烃 n醇、酚和醚 n含羰基化合物 n含氮化合物 n其他含杂原子有机化合物 n金属有机化合物 n高分子化合物 n无机化合物 饱和烃饱和烃nC-HC-H伸缩振动伸缩振动：对称伸缩振动（s）和反对称伸缩振动（as） ，在3000-2800cm-1之间，as较s在较高频率。 nC-HC-H弯曲振动弯曲振动 ：1475-1300 cm-1 ，甲基的对称变形振动出现在137

21、5 cm-1处 ，对于异丙基和叔丁基，吸收峰发生分裂。nC-CC-C平面摇摆平面摇摆：800-720cm-1对判断-(CH2)n-的碳链长度有用， n4 725, n=3 729-726, n=2 743-734, n=1 785-770nC-CC-C伸缩振动：伸缩振动：1253-800cm-1， 对结构分析作用不大。烷烃吸收峰不饱和烃不饱和烃n烯烃n炔烃n芳香烃烯烃双键的特征吸收影响双键碳碳伸缩振动吸收的因素影响双键碳碳伸缩振动吸收的因素n对称性对称性：对称性越高，吸收强度越低。n取代基取代基：与吸电子基团相连，振动波数下降。n取代基的质量效应：双键上的氢被氘取代后，波数下降10-20cm-

22、1。n共轭效应共轭效应：使波数下降约30cm-1 。图图2-9 1-己烯的红外光谱图己烯的红外光谱图 3060cm-1: 烯烃烯烃CH伸缩振动；伸缩振动；1820:910cm-1倍频；倍频；1650cm-1: C=C伸缩振动；伸缩振动；995，905cm-1: C=CH2 非平面摇摆振动非平面摇摆振动图图 2-10 顺式和反式顺式和反式2，2，5，5四甲基己烯红外光谱四甲基己烯红外光谱a 顺式顺式 b 反式反式 烯烃类型烯烃类型CH面外弯曲振动吸收位置面外弯曲振动吸收位置（cm-1）R1CH=CH2995-985，910-905R1R2C=CH2895-885R1CH=CHR2(顺顺)730-

23、650R1CH=CHR2(反）反）980-965R1R2C=CHR3840-790=C-H的面外弯曲振动的面外弯曲振动对判断双键的取代类型有用炔烃化合物n炔键C-H伸缩振动：3340-3300厘米-1，波数高于烯烃和芳香烃，峰形尖锐。nC-C叁键伸缩振动：2100厘米-1 ，峰形尖锐，强度中到弱。干扰少，位置特征。末端炔基该吸收强。分子对称性强时，该吸收较弱。n腈类化合物，C-N叁键伸缩振动出现在2300-2220厘米-1，波数比炔烃略高，吸收强度大。3340cm-1 ：叁键叁键CH伸缩振动，伸缩振动，3020cm-1: 苯环苯环=CH伸缩振动伸缩振动2115cm-1: C=C三键三键伸缩振动

24、伸缩振动 苯基乙炔苯基乙炔1-己炔己炔正丁腈正丁腈丙二烯类n两个双键共用中间碳原子，耦合强烈，1600厘米-1无吸收，在2000-1915厘米-1和1100-1000厘米-1附近有不对称和对称伸缩振动，两峰相距900厘米-1，前者为中强峰，后者为弱峰。芳香烃芳香烃 振动类型振动类型波数（波数（cm-1）说明说明芳环芳环C-H伸缩振伸缩振动动305050强度不定强度不定骨架振动骨架振动1600，1500，1580（共轭）（共轭）峰形尖锐，通常为峰形尖锐，通常为4个峰，但不一定同时个峰，但不一定同时出现出现C-H弯曲振动弯曲振动（面外）（面外）910650随取代情况改变随取代情况改变取代苯的取代苯

25、的C-H面外弯曲振动吸收峰位置面外弯曲振动吸收峰位置对判断苯环取代类型有用取代类型取代类型C-HC-H面外弯曲振动吸收峰位置（面外弯曲振动吸收峰位置（cmcm-1-1）苯苯670670单取代单取代770-730770-730，710-690710-690二取代二取代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 2，4-4-885-870885-870，825-805825-8

26、051 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 4，5-5-870-855870-855五取代五取代870870 各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收（判断取代类型）各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收（判断取代类型）甲苯的红外光谱图甲苯的红外光谱图 苯乙烯的红外光谱图苯乙烯的红外光谱图 1630cm-1:C=C伸缩振动；伸缩振动；1600，1580，1450cm-1:苯环骨架振动苯环骨架振动 苯环二取

27、代的红外光谱（苯环二取代的红外光谱（a. 邻位邻位 b. 间位间位 c. 对位）对位）醇、酚和醚醇、酚和醚醇和酚存在三个特征吸收：羟基醇和酚存在三个特征吸收：羟基OH 伸缩振动和弯曲振动，伸缩振动和弯曲振动，C-O伸缩振动。伸缩振动。 基团基团吸收位置（吸收位置（cm-1）说明说明OH36503580（游离）（游离）35503450（二聚体）（二聚体）34003200（多聚体）（多聚体）3600-2500（分子内缔合）（分子内缔合）尖尖中强，较尖中强，较尖强，宽强，宽宽，散宽，散CO1050（伯）（伯）1100（仲）（仲）1150（叔）（叔）1200（酚）（酚）强，酚的吸收峰发强，酚的吸收峰发

28、生裂分，峰形特别生裂分，峰形特别H内弯曲，强，宽面内弯曲，强，宽面外弯曲，宽面外弯曲，宽正丁醇的红外光谱正丁醇的红外光谱 3450cm-1：缔合缔合OH伸缩振动；伸缩振动；1350cm-1：OH面内弯曲振动面内弯曲振动 苯酚的红外光谱图苯酚的红外光谱图 乙醇在乙醇在CCl4中浓度变化中浓度变化对红外吸收的影响对红外吸收的影响 浓度对羟基吸收峰的影响浓度对羟基吸收峰的影响羰基化合物羰基化合物n醛酮n羧酸、羧酸盐n酸酐n酯n酰卤n酰胺羰基化合物的羰基化合物的C=O伸缩振动吸收峰位置伸缩振动吸收峰位置 化合物类型化合物类型吸收峰位置（吸收峰位置（cm-1）醛醛1735-17

29、15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n醛氢伸缩振动：2900-2700厘米-1有尖锐的小吸收峰出现，该峰往往分叉为双峰。正丁醛正丁醛 2720cm-1: 醛基醛基CH伸缩振动，特征；伸缩振动，特征；1730cm-1：C=O 伸缩振动伸缩振动 苯甲醛苯甲醛 三氯乙酸由于氯原子吸电子诱导效应的影响，羰基伸缩振动位移到由于氯原子吸电子诱导效应的影响，羰基伸缩振动位移到1754cm-1 羧酸和羧酸盐羧酸和羧酸盐CO2-的反对称伸缩振动，的反对称伸缩振动，1650-1540，最强峰，对称

30、伸缩振动，最强峰，对称伸缩振动，1420-1300，强峰，强峰苯甲酸苯甲酸 33002500 cm-1：羧酸二聚体的羧酸二聚体的OH伸缩振动，峰形宽，散；伸缩振动，峰形宽，散；1695 cm-1：C=O伸缩振动，因与苯环共轭移向低波数；伸缩振动，因与苯环共轭移向低波数；920cm-1：OH非平面摇摆振动，特征非平面摇摆振动，特征酯酯 乙酸甲酯乙酸甲酯 1740cm-1：C=O伸缩振动；伸缩振动；1190cm-1：C-O-C非对称伸缩振动，第一吸收非对称伸缩振动，第一吸收 苯甲酸甲酯酸酐n有两个羰基伸缩振动，相差60cm-1，反对称伸缩位于高频区，对称伸缩振动位于低频区。开链酸酐的高波数峰比低波

31、数峰强，有张力的环状酸酐两峰的相对强度正好相反，强度差别比开链酸酐悬殊。三甲基乙酸酐酰卤n卤素原子直接与羰基相连，强诱导效应使羰基伸缩振动大大升高。 脂肪族位于1800厘米-1附近。 芳香酰卤此区双峰：1773，1736，由C=O键的伸缩振动和C-X的弯曲振动产生feimi共振引起nC-X伸缩振动：脂肪族1000-910厘米-1，峰形宽大，芳香族1250-1110厘米-1，通常分裂为数个峰。nC-X弯曲振动：1310-1040厘米-1金刚烷酰氯酰胺nN-H伸缩振动：3540-3125厘米-1，伯酰胺为强度相近的双峰，相距120厘米-1，仲酰胺为单峰，叔酰胺无此峰。n羰基伸缩振动：1690-16

32、20厘米-1（酰胺I峰）nN-H弯曲振动+C-N伸缩振动：1650-1580厘米-1（酰胺II峰）nC-N伸缩振动：1430-1050 （酰胺III峰）吡嗪酰胺（抗结核病药）胺、亚胺和胺盐胺、亚胺和胺盐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伸缩振伸缩振动动伯胺类伯胺类3500-3300两个峰，强度中两个峰，强度中 仲胺类仲胺类3500-3300一个峰，强度中一个峰，强度中 亚胺类亚胺类3400-3300一个峰，强度中一个峰，强度中NH弯曲振弯曲振动动伯胺类伯胺类1650-1590强度强，中强度强，中 仲胺类仲胺类1650-1550强度极弱强度极弱C

33、-N振动振动芳香芳香胺胺伯伯1340-1250强度强强度强 仲仲1350-1280强度强强度强 叔叔1360-1310强度强强度强 脂肪脂肪胺胺 1220-1020强度中，弱强度中，弱 1410强度弱强度弱含氮化合物含氮化合物 2-戊胺戊胺 3400 cm-1 NH2反对称伸缩振动；反对称伸缩振动；3340 cm-1 NH2对称伸缩振动对称伸缩振动1590cm-1NH2剪式振动；剪式振动；1185cm-1：CN伸缩振动伸缩振动 硝基化合物硝基化合物 NOONOO对称伸缩振动对称伸缩振动 反对称伸缩振动反对称伸缩振动(13901320cm-1) （16151540cm-1） 金属有机化合物金属有

34、机化合物三苯基砷的红外光谱图三苯基砷的红外光谱图3078cm-1：苯基苯基C-H伸缩振动；伸缩振动；1607cm-1: 苯基苯基C=C伸缩振动；伸缩振动；1488，1432 cm-1苯苯环骨架振动；环骨架振动；734，694 cm-1：单取代苯的单取代苯的C-H弯曲振动弯曲振动 其他含杂原子有机化合物其他含杂原子有机化合物高分子化合物高分子化合物 聚异戊二烯的红外光谱图聚异戊二烯的红外光谱图1652 cm-1: C=C伸缩振动；伸缩振动；1438 cm-1：甲基反对称变形振动和亚甲基剪式振动重甲基反对称变形振动和亚甲基剪式振动重叠；叠；1369 cm-1：甲基对称变形振动甲基对称变形振动 第五

35、节第五节 红外图谱解析红外图谱解析n红外光谱的分区红外光谱的分区 n红外标准谱图及检索红外标准谱图及检索n萨特勒红外谱图集是较常用的谱图萨特勒红外谱图集是较常用的谱图集，数据库，网上资源集，数据库，网上资源 n红外图谱的解析步骤红外图谱的解析步骤n红外图谱的解析实例红外图谱的解析实例红外光谱的分区红外光谱的分区n400-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。n2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区n2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区n1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息 红外图谱的解析步骤红外图谱的解析步骤 n化合物类型的判断化

36、合物类型的判断 有机物和无机物有机物和无机物 饱和化合物与不饱和化合物饱和化合物与不饱和化合物 烯烃或芳烃烯烃或芳烃n推断可能含有的功能团推断可能含有的功能团 先看特征频率区（3600-1350），再看指纹区（1350-400）。 先看强峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相关峰佐证 n计算分子的计算分子的不饱和度不饱和度，根据不饱和度的结果推断分子中可能存在，根据不饱和度的结果推断分子中可能存在的官能团。的官能团。n根据吸收峰的位置、强度、形状分析各根据吸收峰的位置、强度、形状分析各种官能团及其相对关系，种官能团及其相对关系，推出化合物的化学结构推出化合物的化学结构 222banU其中n为分子

37、中4价原子的数目，如C，Si；a为 分子中3价原子的数目，如P，N；b为分子中1价原子的数目，如H，F，Cl，Br，I。氧和硫的存在对不饱和度没有影响。不饱和度不饱和度某化合物的分子式某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下，红外谱图如下，试推测该化合物的结构。试推测该化合物的结构。从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能化合物从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能化合物为对称结构。为对称结构。 从分子式可看出该化合物为烃类，不饱和度的计算：从分子式可看出该化合物为烃类，不饱和度的计算：U=（62+2-14）/2=0表明该化合物为饱和烃类。由于表明该化合物为饱和烃类。由于1380

38、cm-1的吸收峰为一单峰，的吸收峰为一单峰，表明无偕二甲基存在。表明无偕二甲基存在。775cm-1的峰表明亚甲基基团是独立存在的峰表明亚甲基基团是独立存在的。因此结构式应为：的。因此结构式应为：由于化合物分子量较小，精细结构较为明显，当化合物的分由于化合物分子量较小，精细结构较为明显，当化合物的分子量较高时，由于吸收带的相互重叠，其红外吸收带较宽。子量较高时，由于吸收带的相互重叠，其红外吸收带较宽。CH3CH2CHCH3CH2CH3解答解答谱峰归属谱峰归属 3000-2800cm-1：饱和饱和CH的反对称和对称伸的反对称和对称伸缩振动（甲基：缩振动（甲基：2960和和2872cm-1，亚甲基：

39、亚甲基：2926和和2853cm-1）。）。1461cm-1：亚甲基和甲基弯曲振动（分别为亚甲基和甲基弯曲振动（分别为1470和和1460cm-1）。）。1380cm-1：甲基弯曲振动甲基弯曲振动(1380cm-1)。775cm-1：乙基乙基CH2的平面摇摆振动（的平面摇摆振动（780cm-1）。）。试推断化合物试推断化合物C4H5N的结构的结构解答解答 不饱和度计算：不饱和度计算：U=（42+2-5+1）/2=3由不饱和度分析，分子中可能存在一个双键和一个叁键。由于分子中含由不饱和度分析，分子中可能存在一个双键和一个叁键。由于分子中含N，可能分子中存在可能分子中存在CN基团。基团。由红外谱图

40、看：从谱图的高频区可看到由红外谱图看：从谱图的高频区可看到:2260cm-1，氰基的伸缩振动吸收氰基的伸缩振动吸收；1647cm-1 ，乙烯基的乙烯基的C=C伸缩振动吸收。可推测分子结构为：伸缩振动吸收。可推测分子结构为：由由1865，990，935cm-1：表明为末端乙烯基。表明为末端乙烯基。1418cm-1：亚甲基的弯曲振亚甲基的弯曲振动（动（1470cm-1，受到两侧不饱和基团的影响，向低波数位移）和末端乙烯受到两侧不饱和基团的影响，向低波数位移）和末端乙烯基弯曲振动（基弯曲振动（1400cm-1）。）。验证推测正确。验证推测正确。CH2CHCH2CN试推测化合物试推测化合物C8H8O的

41、分子结构。的分子结构。解答解答 不饱和度的计算不饱和度的计算U=（82+2-8）/2=5不饱和度大于不饱和度大于4，分子中可能由苯环存在，由于仅含，分子中可能由苯环存在，由于仅含8个碳，因此分子个碳，因此分子应为含一个苯环一个双键。应为含一个苯环一个双键。1610，1580，1520，1430cm-1：苯环的骨架振动（苯环的骨架振动（1600、1585、1500及及1450cm-1）。）。证明苯环的存在。证明苯环的存在。825cm-1：对位取代苯（对位取代苯（833-810cm-1）。）。1690cm-1：醛基醛基C=O伸缩振动吸收（伸缩振动吸收（1735-1715cm-1，由于与苯环发由于与

42、苯环发生共轭向低波数方向位移）。生共轭向低波数方向位移）。2820和和2730cm-1：醛基的醛基的CH伸缩振动（伸缩振动（2820和和2720cm-1）。）。1465和和1395 cm-1：甲基的弯曲振动（甲基的弯曲振动（1460和和1380cm-1）。）。由以上信息可知化合物的结构为：由以上信息可知化合物的结构为：CH3CHOAnalysis: C8H8O 解答解答IUPAC Name: acetophenone第六节最新红外分析技术及应用第六节最新红外分析技术及应用n红外显微镜红外显微镜(IR microscope)n漫 反 射 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 技 术 （漫 反 射

43、傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 技 术 （ d i f f u s e reflectance spectroscopy, DRS）n衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术（衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术（attenuated total internal reflectance FTIR,ATR-FTIR）n光声光谱技术（光声光谱技术（photoacoustic spectoscopu, PAS）n时间分辨时间分辨(Time-Resolved)光谱光谱n步进扫描步进扫描 (Step-Scan)光谱光谱n基体分离基体分离(Matrix-Isolation)光谱光谱n光热光热(Photother

44、ma1)光谱光谱n多维多维(Maltidimensiona1)光谱等光谱等色-红联用技术n气相色谱、高效液相色谱、超临界流体色谱、薄层色谱、热重分析与博里叶变换红外联用(即GCFT-1R、HPI CFT-IR、SFCFT-IR、TLCFT-IR、TGAFT- IR)大大拓宽了其应用范围，目前已用于石油、化工、生化、医药、食品环保、油僚、涂料、超导材料等各个领域 而且新的红外仪器扫描速度快(50次秒)、分辩率高(0.1cm-1 或更高)、灵敏(mg-pg)，故亦可用于分子动力学的研究。全反射光路图（全反射光路图（n1 光密物质光密物质 n2光疏物质光疏物质 dp 光在光疏物质中入射深度）光在光疏

45、物质中入射深度）光线在样品和棱镜间多次全反射光线在样品和棱镜间多次全反射图中上层为样品，下层为棱镜图中上层为样品，下层为棱镜 红外显微镜红外显微镜n使样品观察与定性定量分析能够同步进行，对于鉴别和确定基体样品中有意义的区域或质点(如基体杂质，机体病原体)特别有用，n如：红外和拉曼显微光谱仪可以表征和定量分析聚丙烯纤维中不同色素质点。 图4-47 人毛发的截面图象（a）可见图象 （b）3300 cm-1的NH伸缩振动红外成象红外显微镜红外显微镜衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术优点衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术优点 1）不破坏样品，不需要对样品进行分离和制样，对样品的大）不破坏样品，不需要对样品

46、进行分离和制样，对样品的大小、形状没有特殊要求。小、形状没有特殊要求。2）可测量含水和潮湿的样品。）可测量含水和潮湿的样品。3）检测灵敏度高，测量区域小，检测点可为数微米。）检测灵敏度高，测量区域小，检测点可为数微米。4）能得到测量位置物质分子的结构信息，某化合物或官能团）能得到测量位置物质分子的结构信息，某化合物或官能团空间分布的红外光谱图象及微区的可见显微图象。空间分布的红外光谱图象及微区的可见显微图象。5）能进行红外光谱数据库检索以及化学官能团辅助分析，以）能进行红外光谱数据库检索以及化学官能团辅助分析，以确定物质的确定物质的 种类和性质。种类和性质。6）操作简便、自动化，用计算机进行选

47、点、定位、聚焦和测）操作简便、自动化，用计算机进行选点、定位、聚焦和测量。量。 n测定抗肝炎药联苯双酯同质异晶体分析同质异晶体分析；n测定蛋白质蛋白质中心中的电子传递、表层吸附作用电子传递、表层吸附作用；n测定血浆浓度血浆浓度、临床分析评价人血浆中全血底物组分全血底物组分；n用近红外反射光谱法鉴定胸癌组织胸癌组织；胸部正常组织及良性和恶性肿瘤FTRaman光谱中700l900cm 的差异。n药物挥发成分定性定量分析成分定性定量分析（GC和GCIR联用）；n基于FTIR光谱和拉曼光谱的心血管动脉粥样硬化斑组织的心血管动脉粥样硬化斑组织的临床医学诊断临床医学诊断；n对骨、牙齿、血管、肝等人体组织的

48、研究可用于体内诊断；n用红外显微镜法可进行丙烯共聚物纤维的法医分析法医分析。n用温反射FTIR光谱法进行骨骼古生物学研究骨骼古生物学研究；(1)(1)在临床医学和药学方面的应用在临床医学和药学方面的应用近红外光谱技术在制药过程分析中的应用近红外光谱技术在制药过程分析中的应用n（NIRS是采用近红外的方法直接分析液体、固体粉末、半固体、胶状等多种物态样品，使实验室和工厂的产品分析实现在线化在线化，在几秒钟得到待测参数，与反馈控制技术连用则实现生产过程的在线控制技术。用于药材鉴定、萃取分离、粉末混合、干燥、药材鉴定、萃取分离、粉末混合、干燥、制粒、包衣、结晶、发酵、合成和包装过程制粒、包衣、结晶、发酵、合成和包装过程的在线检测分析，化学计量学方法是NIRS必不可少的组成部分，用于光谱信号的处理和定性定量分析模型的建立。定量校正模型的建立是其核心技术之一，分为线性校正方法和非线性校正方法）癌症的傅里叶变换红外光谱分析n诊断应用范围诊断应用范围：肺癌、皮肤癌、甲状腺癌、乳腺癌、细胞或组织；n靶物质和测定峰靶物质和测定峰：核酸中磷酸二酯键vsPO 糖原中 C-OH峰强度的改变 蛋白质中氨基酸残基 COH的(vc-o)吸收峰的位移 脂质中CHn吸收峰的位移 (2)在化学、化工方面