有机化合物的红外光谱.ppt

1、第3章 红外光谱法,一. 红外光谱的七个重要区段 二. 常见有机化合物的红外光谱,3. 3 有机化合物的红外光谱,有机化合物的红外光谱中的吸收峰的位置、强度、形状包含了该化合物的结构信息。 特征峰：能用于官能团鉴定的吸收峰。 相关峰：某些基团产生的相互依存、相互佐证的吸收峰。 谱图解析就是要确定这些特征峰和相关峰是由什么基团或化学键产生的，各种基团和化学键的关系如何。 特征谱带 区：40001300cm1。 指纹区： 1300600cm1,特定的基团具有类似的吸收带，这种吸收（带）称为特征吸收，其振动频率称为特征频率或基团频率（group frequency）。它是与一定的结构单元相联系的振动

2、频率。 同一类型的基团在不同物质中所处的化学环境各不相同，因此其基团频率有一定的差别。这种差别常常能反映出结构上的特点。 本书将中红外区分为七个区段。,一、 红外光谱的七个重要区段 1. O-H、N-H 伸缩振动区。 2. Y-H 伸缩振动区（Y=C、S、B、P 等）。 3. 三键及累积双键伸缩振动区。 4. C=O伸缩振动区。 5. C=C伸缩振动区。 6. C-H面内弯曲振动、C-O及C-N伸缩振动区。 7. C-H面外弯曲振动区。,1. O-H、N-H伸缩振动区（37003200cm1） （1） v O-H（醇、酚）游离 37003500 cm1 s（尖） 缔合 34503200 cm1

3、 vs （较宽） （2） v O-H（羧酸） 游离 3520 cm1 vs（尖） 缔合 33002500 cm1 vs （宽） （3） v N-H（胺） 游离 37003500 cm1 s（尖） 缔合 34503200 cm1 vs （较宽） 伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。 （4） v N-H（酰胺） 伯酰胺 34503225 cm1 s（略宽），双峰 仲酰胺 3330 cm1 s （略宽）单峰， NH 倍频峰 3070 cm1 （w） 伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰。,OH基团特性,双分子缔合（二聚体）3550-3450 cm-1 多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1,分子内

4、氢键：,分子间氢键：,多元醇（如1，2-二醇 ） 3600-3500 cm-1 螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500 cm-1 多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1,分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变。,水（溶液）3710 cm-1 水（固体）3300cm-1 结晶水 3600-3450 cm-1,2. Y-H伸缩振动区（33002400cm1） （Y C、S、B、P）,C-H伸缩振动的特点： （1）不饱和 C-H 伸缩振动频率通常 3000cm1： v =C-H 3300cm1， v=C-H 3100cm1, vAr-H 3050cm1 。 （2）饱和C-H

5、伸缩振动频率通常在3000cm1以下： v CH3 2960、2870cm1， v CH2 2930、2850cm1 vCH 2890cm1。 （3）醛氢的 vC-H 与CH 的倍频产生费米共振，出现双峰： 2840 、 2720cm1。 （4）环丙烷的 vC-H 在3060cm1附近，随着环的增大，频率下降至3000cm1以下。,烃类化合物中，vC-H频率与C原子杂化状态有关，杂化C原子的s成分比例越高，其电负性越大，则相应C-H键长越短，力常数越大，vC-H频率越高。 烷烃 烯烃 炔烃 C 杂化态 sp3 sp2 sp C-H 键长 0.1095nm 0.1071nm 0.1058nm K

6、/N.cm1 4.7 5.1 5.9 波数/cm1 29602850 31003000 3300,1730,2720,2840,3. 三键及累积双键伸缩振动区 （24001950cm1）,4. 羰基伸缩振动区（19001500cm1）,v C=O 19001500 cm1，吸收强烈且受其他吸收带干扰的可能性较小。 酮 17251705cm1, VS，特征。 醛 17401720，s。不饱和醛，红移。 酯 17501725，s。特征。当C=O与不饱和键共轭时，红移。 羧酸 17601700，s，（二聚体17251700，单体1760cm-1） 酸酐1810，1760cm-1，双峰，系两个羰基偶合

7、所致。 v C=O倍频 35503200cm-1，w。,1730,2720,2840,1715,5. 双键伸缩振动区（16901500cm1） （1）C=C 双键伸缩振动：16801620cm1，m，w,反式2壬烯的IR谱图,（2）芳环骨架振动：有四个吸收峰，约位于 1600、1580、1500、1450cm1。,对甲基苯腈的IR谱,（3）硝基（NO2）的伸缩振动: v as 15801520cm1 ， v s 13801320cm1。 都是很强的吸收带。,6. C-H 面内弯曲振动及 C-Y 伸缩振动区： 15001000cm1 （Y = C、O、N、卤素） （1）as,CH3 及 剪式,C

8、H2 ： 约 1460cm1， m 。 s,CH3 ： 约 1380cm1， m 。 异丙基 s ： 约 1385，1375cm1，m ，等强度双峰。 叔丁基 s ： 约 1395，1365cm1，m ,双峰，前弱后强。,（2）醇的 C-O 伸缩振动：约10001200cm1 ，vs，宽。 （3）酚的C-O 伸缩振动： 约11001300cm1， vs，宽， 有时裂分为双峰。 （4）醚的C-O伸缩振动： 约10501280cm1，vs，较宽。 （5）酯的C-O伸缩振动： 约10001300cm1，vs，宽。 （6）羧酸的C-O伸缩振动： 约1250cm1，vs、v、m，宽。 （7）酸酐的C-O

9、伸缩振动： 约10001250cm1，vs，宽。 （8）酮的C-C-C伸缩振动： 约11001300cm1，s，窄。 （9）胺的C-N伸缩振动： 约10201360cm1，s、m、w。,1730,2720,2840,1715,1170,7. 低频弯曲振动区（1000600cm1） 包括烯氢的面外弯曲振动、芳氢的面外弯曲振动、氨基的面外弯曲振动、亚甲基的面内摇摆振动、羧酸及醇OH的面外弯曲振动、酰氯的CCl伸缩振动、炔氢的面外弯曲振动等。 （1 ） 烯氢的面外弯曲振动（1000670cm1）,1820cm1附近的弱峰为CH2（面外）的倍频峰，可帮助鉴定 CCH2结构。,1820,700,970,

10、910,990,1820,965,1650,（2）芳氢的弯曲振动吸收峰 芳氢的面内吸收峰位于1250950cm1，有56个中、弱吸收带，应用较少。 芳氢的面外吸收峰 位于900650cm1，可出现13个强吸收峰，这些峰的位置、数目要随芳环上的取代基的位置和数目而变化，由此可以判断芳环的取代状况。P.6465.,例如， 苯：670cm1。 一取代苯：750，700cm1。 邻二取代苯：750cm1。 对二取代苯：830cm1。 间二取代苯：790，700，880cm1。 1，2，3三取代苯：770，725cm1 .等等。,芳氢面外的倍频与合频吸收带位于20001650cm1，很弱，但其形状与苯环

11、的取代状况有关，可作为确定取代苯的辅助手段。,700,800,880,3080,（3）在1000600cm1区间的其他振动基团 亚甲基（CH2）n 的面内摇摆振动 n 3， 720cm1。 胺及酰胺的氨基面外弯曲振动。 羧酸羟基的面外弯曲振动：780600cm1，s 。 炔烃C-H（面外）：670620cm1，s。 脂肪酰氯的v C-Cl800650cm1，m ，s ，等。,3.3.2 常见有机化合物的红外光谱举例 p.6779,1烷烃 （CH3，CH2，CH）(CC,CH ),-（CH2）n- n,CH2 s1465 cm-1,CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）,重叠,a)由于支链的引

12、入，使CH3的对称变形振动发生变化。 b)CC骨架振动明显,c) CH2面外变形振动(CH2)n，证明长碳链的存在。,n=1 770785 cm-1 （中 ） n=2 740 750 cm-1 （中 ） n=3 730 740 cm-1 （中 ） n 722 cm-1 （中强 ）,d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度,2. 烯烃，炔烃,a)C-H 伸缩振动 ( 3000 cm-1),3030 cm-1,3080 cm-1,b)C=C 伸缩振动(1680-1630 cm-1 ),1660cm-1,分界线, 分界线1660cm-1 顺强，反

13、弱 四取代（不与O，N等相连）无v（C=C）峰 端烯的强度强 共轭使v（C=C）下降20-30 cm-1,2140-2100cm-1 （弱） 2260-2190 cm-1 （弱）,总结,c)C-H 变形振动(1000-700 cm-1 ),面内变形（=C-H）1400-1420 cm-1 （弱） 面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 （有价值）,谱图,烯烃顺反异构体的谱图对比,3.醇（OH） OH，CO,a)-OH 伸缩振动(3600 cm-1) b)碳氧伸缩振动(1100 cm-1),脂族和环的C-O-C as 1150-1070cm-1,芳族和乙烯基的=C-O-C,as 1275-1200cm-1 （1250cm-1 ）,s 1075-1020cm-1,4. 醚（COC）,脂族 R-OCH3 s (CH3) 2830-2815cm-1 芳族 Ar-OCH3