总结-红外光谱频率与官能团特征吸收峰

红外波谱红外波谱 分子被激发后 分子中各个原子或基团 化学键 都会产生特征的振动 从而在特点的位 置会出现吸收 相同类型的化学键的振动都是非常接近的 总是在某一范围内出现 常见官能团的红外吸收频率 键型化合物类型吸收峰位置 cm 1吸收强度 C H 烷烃 2960 2850 强 C H 烯烃及芳烃 3100 3010 中等 C H 炔烃 3300 强 C C 烷烃 1200 700 弱 C C 烯烃 1680 1620 不定 C C 炔烃 2200 2100 不定 醛 1740 1720 强 酮 1725 1705 强 酸及酯 1770 1710 强 C O 酰胺 1690 1650 强 醇及酚 3650 3610 不定 尖锐 OH 氢键结合的醇及酚 3400 3200 强 宽 NH2 胺 3500 3300 中等 双峰 氯化物 750 700 中等 C X 溴化物 700 500 中等 整个红外谱图可以分为两个区 4000 1350区是由伸缩振动所产生的吸收带 光谱比较简单 但具有强烈的特征性 1350 650处指纹区 通常 4000 2500处高波数端 有与折合质量小的氢原子相结合的官能团 O H N H C H S H 键的伸缩振动吸收带 在2500 1900波数范围内常常出现力常数大的三件 累积双键如 C C C N C C C C C O N C O 等的伸缩振动吸收带 在1900以下的波数端 有 C C C O C N C O 等的伸缩振动以及芳环的骨架振动 1350 650 指纹区处 有 C O C X 的伸缩振动以及 C C 的骨架振动 还有力常数较小的弯 曲振动产生的吸收峰 因此光谱非常复杂 该区域各峰的吸收位置受整体分子结构的影响 较大 分子结构稍有不同 吸收也会有细微的差别 所以指纹区对于用已知物来鉴别未知 物十分重要 有机化学有机化合物红外吸收光谱有机化学有机化合物红外吸收光谱 伸缩振动 面内弯曲振动 面外弯曲振动 一 烷烃 饱和烷烃 IR 光谱主要由 C H 键的骨架振动所引起 而其中以 C H 键的伸 缩振动最为有用 在确定分子结构时 也常借助于 C H 键的变形振动和 C C 键 骨架振动吸收 烷烃有下列四种振动吸收 1 C H在 2975 2845 cm 1范围 包括甲基 亚甲基和次甲基的对称与不对称 伸缩振动 2 C H在 1460 cm 1和 1380 cm 1处有特征吸收 前者归因于甲基及亚甲基 C H 的 as 后者归因于甲基 C H 的 s 1380 cm 1峰对结构敏感 对于识别甲 基很有用 共存基团的电负性对 1380 cm 1峰位置有影响 相邻基团电负性愈强 愈移向高波数区 例如 在 CH3F 中此峰移至 1475 cm 1 异丙基 1380 cm 1 裂分为两个强度几乎相等的两个峰 1385 cm 1 1375 cm 1 叔丁基 1380 cm 1 裂分 1395 cm 1 1370cm 1两个峰 后者强度差不多是前者 的两倍 在 1250 cm 1 1200 cm 1附近出现两个中等强度的骨架振动 3 C C在 1250 800 cm 1范围内 因特征性不强 用处不大 4 C H分子中具有 CH2 n 链节 n 大于或等于 4 时 在 722 cm 1有一 个弱吸收峰 随着 CH2个数的减少 吸收峰向高波数方向位移 由此可推断分 子链的长短 二 烯烃 烯烃中的特征峰由 C C H 键的伸缩振动以及 C C H 键的变形振动所引起 烯烃分子主要有三种特征吸收 1 C C H 烯烃双键上的 C H 键伸缩振动波数在 3000 cm 1以上 末端双键氢 在 3075 3090 cm 1有强峰最易识别 2 C C 吸收峰的位置在 1670 1620 cm 1 随着取代基的不同 C C吸收峰 的位置有所不同 强度也发生变化 3 C C H烯烃双键上的 C H 键面内弯曲振动在 1500 1000 cm 1 对结构不敏 感 用途较少 而面外摇摆振动吸收最有用 在 1000 700 cm 1范围内 该振 动对结构敏感 其吸收峰特征性明显 强度也较大 易于识别 可借以判断双 C H 键取代情况和构型 RHC CH2 995 985cm 1 CH S 915 905 cm 1 CH2 S R1R2C CH2 895 885 cm 1 S 顺 R1CH CHR2 690 cm 1 反 R1CH CHR2 980 965 cm 1 S R1R2C CHR3 840 790cm 1 m 三 炔烃 在 IR 光谱中 炔烃基团很容易识别 它主要有三种特征吸收 1 该振动吸收非常特征 吸收峰位置在 3300 3310 cm 1 中等强度 N H值与 C H 值相同 但前者为宽峰 后者为尖峰 易于识别 2 一般 键的伸缩振动吸收都较弱 一元取代炔烃 出现在 2140 2100 cm 1 二元取代炔烃在 2260 2190 cm 1 当两个取 代基的性质相差太大时 炔化物极性增强 吸收峰的强度增大 当 处于分子的对称中心时 为红外非活性 3 炔烃变形振动发生在 680 610 cm 1 四 芳烃 芳烃的红外吸收主要为苯环上的 C H 键及环骨架中的 C C 键振动所引起 芳族化合物主要有三种特征吸收 1 Ar H 芳环上 C H 吸收频率在 3100 3000 cm 1附近 有较弱的三个峰 特征 性不强 与烯烃的 C C H频率相近 但烯烃的吸收峰只有一个 2 C C 芳环的骨架伸缩振动正常情况下有四条谱带 约为 1600 1585 1500 1450 cm 1 这是鉴定有无苯环的重要标志之一 3 Ar H 芳烃的 C H 变形振动吸收出现在两处 1275 960 cm 1为 Ar H 由 于吸收较弱 易受干扰 用处较小 另一处是 900 650 cm 1的 Ar H吸收较强 是识别苯环上取代基位置和数目的极重要的特征峰 取代基越多 Ar H频率越 高 见表 3 10 若在 1600 2000 cm 1之间有锯齿壮倍频吸收 C H 面外和 C C 面内弯曲振动的倍频或组频吸收 是进一步确定取代苯的重要旁证 苯 670cm 1 S 单取代苯 770 730 cm 1 VS 710 690 cm 1 S 1 2 二取代苯 770 735 cm 1 VS 1 3 二取代苯 810 750 cm 1 VS 725 680 cm 1 m S C RC C H CCH 1 4 二取代苯 860 800 cm 1 VS 五 卤化物 随着卤素原子的增加 C X降低 如 C F 1100 1000 cm 1 C Cl 750 700 cm 1 C Br 600 500 cm 1 C I 500 200 cm 1 此外 C X 吸 收峰的频率容易受到邻近基团的影响 吸收峰位置变化较大 尤其是含氟 含 氯的化合物变化更大 而且用溶液法或液膜法测定时 常出现不同构象引起的 几个伸缩吸收带 因此 IR 光谱对含卤素有机化合物的鉴定受到一定限制 六 醇和酚 醇和酚类化合物有相同的羟基 其特征吸收是 O H 和 C O 键的振动频率 1 O H 一般在 3670 3200 cm 1区域 游离羟基吸收出现在 3640 3610 cm 1 峰形尖锐 无干扰 极易识别 溶剂中微量游离水吸收位于 3710 cm 1 OH 是 个强极性基团 因此羟基化合物的缔合现象非常显著 羟基形成氢键的缔合峰 一般出现在 3550 3200 cm 1 1 2 环戊二醇 顺式异构体 P47 0 005mol L CCl4 3633 cm 1 游离 3572 cm 1 分子内氢键 0 04 mol L CCl4 3633 cm 1 游离 3572 cm 1 分子内氢键 3500cm 1 分子 间氢键 2 C O和 O H C O 键伸缩振动和 O H 面内弯曲振动在 1410 1100 cm 1 处 有强吸收 当无其它基团干扰时 可利用 C O的频率来了解羟基的碳链取代情 况 伯醇在 1050cm 1 仲醇在 1125cm 1 叔醇在 1200cm 1 酚在 1250cm 1 七 醚和其它化合物 醚的特征吸收带是 C O C 不对称伸缩振动 出现在 1150 1060cm 1处 强度 大 C C 骨架振动吸收也出现在此区域 但强度弱 易于识别 醇 酸 酯 内酯的 C O吸收在此区域 故很难归属 八 醛和酮 醛和酮的共同特点是分子结构中都含有 C O C O在 1750 1680cm 1 范围内 吸收强度很大 这是鉴别羰基的最明显的依据 临近基团的性质不同 吸收峰的位置也有所不同 羰基化合物存在下列共振结构 A B C O 键有着双键性强的 A 结构和单键性强的 B 结构两种结构 共轭效应 将使 C O吸收峰向低波数一端移动 吸电子的诱导效应使 C O的吸收峰向高 波数方向移动 不饱和的羰基化合物 由于不饱和键与 C O 的共轭 因此 C O 键的吸收峰向低波数移动 C O 1685 1665cm 1 1745 1725cm 1 苯乙酮 对氨基苯乙酮 对硝基苯乙酮 C O 1691cm 1 1677cm 1 1700cm 1 一般在 2700 2900cm 1 区域内 通常在 2820 cm 1 2720 cm 1附近各有 一个中等强度的吸收峰 可以用来区别醛和酮 九 羧酸 1 O H 游离的 O H 在 3550 cm 1 缔合的 O H 在 3300 2500 cm 1 峰形宽 而散 强度很大 2 C O 游离的 C O 一般在 1760 cm 1附近 吸收强度比酮羰基的吸收强度大 但由于羧酸分子中的双分子缔合 使得 C O 的吸收峰向低波数方向移动 一般 在 1725 1700 cm 1 如果发生共轭 则 C O 的吸收峰移到 1690 1680 cm 1 3 C O 一般在 1440 1395 cm 1 吸收强度较弱 4 O H 一般在 1250 cm 1附近 是一强吸收峰 有时会和 C O重合 十 酯和内酯 1 C O 1750 1735 cm 1处出现 饱和酯 C O 位于 1740cm 1处 受相邻基 团的影响 吸收峰的位置会发生变化 2 C O 一般有两个吸收峰 1300 1150 cm 1 1140 1030 cm 1 十一 酰卤 C O 由于卤素的吸电子作用 使 C O 双键性增强 从而出现在较高波数 C O X YC O X Y RCH CHCOR RCHClCOR C O H 处 一般在 1800cm 1处 如果有乙烯基或苯环与 C O 共轭 会使 C O变小 一般在 1780 1740cm 1处 十二 酸酐 1 C O 由于羰基的振动偶合 导致 C O有两个吸收 分别处在 1860 1800 cm 1和 1800 1750 cm 1区域 两个峰相距 60 cm 1 2 C O 为一强吸收峰 开链酸酐的 C O 在 1175 1045 cm 1处 环状酸酐 1310 1210 cm 1处 十三 酰胺 1 C O 酰胺的第 谱带 由于氨基的影响 使得 C O向低波数位移 伯酰胺 1690 1650 cm 1 仲酰胺 1680 1655 cm 1 叔酰胺 1670 1630 cm 1 2 N H 一般位于 3500 3100 cm 1 伯酰胺 游离位于 3520 cm 1和 3400 cm 1 形成氢键而缔合的位于 3350 cm 1和 3180 cm 1 均呈双峰 仲酰胺 游离 位于 3440 cm 1 形成氢键而缔合的位于 3100 cm 1 均呈单峰 叔酰胺无此吸 收峰 3 N H 酰胺的第 谱带 伯酰胺 N H位于 1640 1600 cm 1 仲酰胺 1500 1530 cm 1 强度大 非常特征 叔酰胺无此吸收峰 4 C N 酰胺的第 谱带 伯酰胺 1420 1400 cm 1 仲酰胺 1300 1260 cm 1 叔酰胺无此吸收峰 十四 胺 1 N H 游离位于 3500 3300 cm 1处 缔合的位于 3500 3100 cm 1处 含有 氨基的化合物无论是游离的氨基或缔合的氨基 其峰强都比缔合的 OH 峰弱 且谱带稍尖锐一些 由于氨基形成的氢键没有羟基的氢键强 因此当氨基缔合 时 吸收峰的位置的变化不如 OH 那样显著 引起向低波数方向位移一般不大 于 100cm 1 伯胺 3500 3300 cm 1有两个中等强度的吸收峰 对称与不对称的 伸缩振动吸收 仲胺在此区域只有一个吸收峰 叔胺在此区域内无吸收 2 C N 脂肪胺位于 1230 1030 cm 1处 芳香胺位于 1380 1250 cm 1处 3 N H 位于 1650 1500 cm 1处 伯胺的 N H吸收强度中等 仲胺的吸收强 度较弱 4 N H 位于 900 650 cm 1处 峰形较宽 强度中等 只有伯胺有此吸收峰 主要基团的红外特征吸收峰主要基团的红外特征吸收峰 基团振动类型波数 cm 1 波长 m 强 度 备 注 一 烷烃类CH 伸 CH 伸 反称 CH 伸 对称 CH 弯 面内 C C 伸 3000 2843 2972 2880 2882 2843 1490 1350 1250 1140 3 33 3 5 2 3 37 3 4 7 3 49 3 5 2 6 71 7 4 1 8 00 8 7 7 中 强 中 强 中 强 分为反称与对 称 二 烯烃类CH 伸 C C 伸 CH 弯 面内 CH 弯 面外 单取代 双取代 顺式 反式 3100 3000 1695 1630 1430 1290 1010 650 995 985 910 905 730 650 980 965 3 23 3 3 3 5 90 6 1 3 7 00 7 7 5 9 90 15 4 10 05 10 15 10 99 11 05 13 70 15 38 10 20 10 36 中 弱 中 强 强 强 强 强 C C C 为 2000 1925 cm 1 三 炔烃类CH 伸 C C 伸 CH 弯 面内 CH 弯 面外 3300 2270 2100 1260 1245 645 615 3 03 4 41 4 7 6 7 94 8 0 3 15 50 16 25 中 中 强 四 取代苯类CH 伸 泛频峰 骨架振动 CC CH 弯 面内 CH 弯 面外 3100 3000 2000 1667 1600 20 1500 25 1580 10 1450 20 1250 1000 910 665 3 23 3 3 3 5 00 6 0 0 6 25 0 0 8 6 67 0 1 0 6 33 0 0 变 弱 强 三 四个峰 特征 确定取代位置 4 6 90 0 1 0 8 00 10 00 10 99 15 03 单取代 邻双取代 间双取代 对双取代 1 2 3 三取代 1 3 5 三取代 1 2 4 三取代 1 2 3 4 四 取代 1 2 4 5 四 取代 1 2 3 5 四 取代 五取代 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 CH 弯 面外 770 730 770 730 810 750 900 860 860 800 810 750 874 835 885 860 860 800 860 800 860 800 865 810 860 12 99 13 70 12 99 13 70 12 35 13 33 11 12 11 63 11 63 12 50 12 35 13 33 11 44 11 98 11 30 11 63 11 63 12 50 11 63 12 50 11 63 12 50 11 56 12 35 11 63 极强 极强 极强 中 极强 强 强 中 强 强 强 强 强 五个相邻氢 四个相邻氢 三个相邻氢 一个氢 次要 二个相邻氢 三个相邻氢与 间双易混 一个氢 一个氢 二个相邻氢 二个相邻氢 一个氢 一个氢 一个氢 五 醇类 酚类OH 伸 OH 弯 面内 C O 伸 O H 弯 面外 3700 3200 1410 1260 1260 1000 750 650 2 70 3 1 3 7 09 7 9 3 7 94 10 0 0 13 33 15 38 变 弱 强 强液态有此峰 OH 伸缩频率 游离 OH 分子间氢键 分子内氢键 OH 弯或 C O 伸 伯醇 饱和 仲醇 饱和 叔醇 饱和 酚类 OH OH 伸 OH 伸 OH 伸 单桥 OH 弯 面内 C O 伸 OH 弯 面内 C O 伸 OH 弯 面内 C O 伸 OH 弯 面内 O 伸 3650 3590 3500 3300 3570 3450 1400 1250 1000 1400 1125 1000 1400 1210 1100 1390 1330 1260 1180 2 74 2 7 9 2 86 3 0 3 2 80 2 9 0 7 14 8 00 10 00 7 14 8 89 10 00 7 14 8 26 9 0 9 7 20 7 5 2 7 94 8 4 7 强 强 强 强 强 强 强 强 强 中 强 锐峰 钝峰 稀释向 低频移动 钝峰 稀释无 影响 六 醚类C O C 伸1270 10107 87 9 9 0 强或标 C O 伸 脂链醚 脂环醚 芳醚 氧与芳环相连 C O C 伸 C O C伸 反称 C O C伸 对称 C O C伸 反 称 C O C伸 对 称 CH 伸 1225 1060 1100 1030 980 900 1270 1230 1050 1000 2825 8 16 9 4 3 9 09 9 7 1 10 20 11 11 7 87 8 1 3 9 52 10 00 3 53 强 强 强 强 中 弱 氧与侧链碳相 连的芳醚同脂 醚 O CH3的特征 峰 七 醛类 CHO CH 伸 C O 伸 CH 弯 面外 2850 2710 1755 1665 975 780 3 51 3 6 9 5 70 6 0 0 10 2 12 80 弱 很强 中 一般 2820 及 2720cm 1 两个带 饱和脂肪醛 不饱和 醛 芳醛 C O 伸 C O 伸 C O 伸 1725 1685 1695 5 80 5 93 5 90 强 强 强 八 酮类 OC C O 伸 C C 伸 泛频 1700 1630 1250 1030 3510 3390 5 78 6 1 3 8 00 9 7 0 2 85 2 9 5 极强 弱 很弱 脂酮 饱和链状酮 不饱 和酮 二酮 芳酮类 Ar CO C O 伸 C O 伸 C O 伸 C O 伸 C O 伸 1725 1705 1690 1675 1640 1540 1700 1630 1690 1680 5 80 5 8 6 5 92 5 9 7 6 10 6 4 9 5 88 6 1 4 5 92 5 9 5 强 强 强 强 强 C O 与 C C 共轭向低频移 动 谱带较宽 二芳基酮 1 酮基 2 羟 基 或氨基 芳 酮 脂环酮 四环元酮 五元环酮 六元 七元环 酮 C O 伸 C O 伸 C O 伸 C O 伸 C O 伸 1670 1660 1665 1635 1775 1750 1740 1745 1725 5 99 6 0 2 6 01 6 1 2 5 63 5 71 5 7 5 5 73 5 8 0 强 强 强 强 强 九 羧酸类 COOH OH 伸 C O 伸 OH 弯 面内 C O 伸 OH 弯 面外 3400 2500 1740 1650 1430 1300 950 900 2 94 4 0 0 5 75 6 0 6 6 99 7 69 10 53 11 11 中 强 弱 中 弱 在稀溶液中 单体酸为锐峰 在 3350cm 1 二聚体为宽峰 以 3000cm 1 为中心 脂肪酸 R COOH 不饱 和酸 芳酸 C O 伸 C O 伸 C O 伸 1725 1700 1705 1690 1700 1650 5 80 5 8 8 5 87 5 9 1 5 88 6 0 6 强 强 强氢键 十 酸酐 链酸酐C O 伸 反称 C O 伸 对称 C O 伸 1850 1800 1780 1740 1170 1050 5 41 5 5 6 5 62 5 7 5 8 55 9 5 2 强 强 强 共轭时每个谱 带降 20 cm 1 环酸酐 五元环 C O 伸 反称 C O 伸 对称 C O 伸 1870 1820 1800 1750 1300 1200 5 35 5 4 9 5 56 5 7 1 7 69 8 3 3 强 强 强 共轭时每个谱 带降 20cm 1 十一 酯类 COR O C O 伸 泛频 C O 伸 C O C 伸 3450 1770 1720 1280 1100 2 90 5 65 5 8 1 7 81 9 0 9 弱 强 强 多数酯 C O 伸缩振动 正常饱和酯 不饱 和酯 内酯 内酯 饱 和 内酯 C O 伸 C O 伸 C O 伸 C O 伸 C O 伸 1744 1739 1720 1750 1735 1780 1760 1820 5 73 5 7 5 5 81 5 71 5 7 6 5 62 5 6 8 5 50 强 强 强 强 强 十二 胺NH 伸 NH 弯 面内 C N 伸 NH 弯 面外 3500 3300 1650 1550 1340 1020 900 650 2 86 3 0 3 6 06 6 4 5 7 46 9 8 0 11 1 15 4 中 中 强