红外原理+红外解析+红外归属

6-3 红外吸收光谱红外吸收光谱 概述概述一、概述概述 二、二、分子振动和分子振动和红红外光谱的产外光谱的产生生分子振动和外光谱的产分子振动和外光谱的产 三、红外光谱的表示方法三、红外光谱的表示方法 四、红外光谱的峰位、峰数与峰强四、红外光谱的峰位、峰数与峰强 五五红外光谱的解析红外光谱的解析五五、红外光谱的解析红外光谱的解析 ? IR的产生：IR的产生： ? 对入射分子能量的吸收，产生的振动能级 的跃迁的跃迁 一一、概述概述、概述概述 ? 近红外区（近红外区（800 nm 2 m ) 适合于测定含适合于测定含-OH、-NH、-CH键振动的倍频吸收键振动的倍频吸收 ? 中红外区中红外区红外光谱红外光谱（2 m 25 m ）中红外区中红外区红外光谱红外光谱（2 m 25 m ） 有机化合物的分子中原子振动的基频带都位于该区有机化合物的分子中原子振动的基频带都位于该区 远红外区远红外区（）? 远红外区远红外区（25 m 1000 m ） 骨架弯曲振动及有机金属化合物等重原子振动谱带位骨架弯曲振动及有机金属化合物等重原子振动谱带位骨架弯曲振动及有机金属化合物等重原子振动谱带位骨架弯曲振动及有机金属化合物等重原子振动谱带位 于该区于该区 光波的几个参数光波的几个参数光波的几个参数光波的几个参数 波长波长相邻两个波峰相邻两个波峰（间间）的距离的距离（）波长波长相邻两个波峰相邻两个波峰（间间）的距离的距离（ m ）; 频率频率每秒钟通过某点的波数目（每秒钟通过某点的波数目（S-1）; 光速光速 c 光在真空中传播的速度，光在真空中传播的速度，31010cm/s; = C C 波数波数每厘米中包含的波的数目（每厘米中包含的波的数目（cm-1）；）； 频率与波长成反比频率与波长成反比频率与波长成反比频率与波长成反比： 频率与波数成正比： ： 频率与波数成正比： 二、二、分子振动与分子振动与红红外光谱的产外光谱的产生生分子振动与外光谱的产分子振动与外光谱的产 1. 分子中基团的基本振动形式分子中基团的基本振动形式 ? 原子沿键轴方向伸缩使键长变化原子沿键轴方向伸缩使键长变化伸缩振动伸缩振动 对称伸缩振动对称伸缩振动/非对称伸缩振动非对称伸缩振动对称伸缩振动对称伸缩振动/非对称伸缩振动非对称伸缩振动 聚乙烯中亚甲基的伸缩振动聚乙烯中亚甲基的伸缩振动 ? 原子垂直键轴方向振动使键角变化原子垂直键轴方向振动使键角变化? 原子垂直键轴方向振动使键角变化原子垂直键轴方向振动使键角变化 弯曲振动弯曲振动 面内弯曲振动面内弯曲振动（平面振动平面振动/ /剪式振动剪式振动）面内弯曲振动面内弯曲振动（平面振动平面振动/ /剪式振动剪式振动） 面外弯曲振动（非平面摇摆/弯曲摇摆）面外弯曲振动（非平面摇摆/弯曲摇摆） 聚乙烯中亚甲基的弯曲振动聚乙烯中亚甲基的弯曲振动聚乙烯中亚甲基的弯曲振动聚乙烯中亚甲基的弯曲振动 2. 分子的振动频率2. 分子的振动频率 以双原子分子的简谐振动为例，化学键的振动以双原子分子的简谐振动为例，化学键的振动 类似于连接两个小球的弹簧类似于连接两个小球的弹簧，符合虎克定律符合虎克定律：类似于连接两个小球的弹簧类似于连接两个小球的弹簧，符合虎克定律符合虎克定律： k1 mm1. 21 k 2 1 = 振 Nmm 21 21 + = K化学键力常数，化学键力常数，N/cm；u 折合质量；折合质量； N阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数 化学键 键长（化学键 键长（nm） 键能 ） 键能 （KJmol-1） 力常数力常数 k（Ncm-1） 波数范围波数范围 （cm-1） CC0.154347.34.57001200 CC0.134610.99.616201680 C C0 116836 815 621002600CC0.116836.815.621002600 某些键的伸缩力常数某些键的伸缩力常数某些键的伸缩力常数某些键的伸缩力常数 力常数力常数k k：与与键长键长、键能键能有关：键能有关：键能，键长，键长，k k。 以波数表示双原子分子的振动频率：以波数表示双原子分子的振动频率： k 11 = ucc 2 吸收峰的峰位吸收峰的峰位：化学键的力常数化学键的力常数k k越大越大，原子的原子的折折吸收峰的峰位吸收峰的峰位：化学键的力常数化学键的力常数k k越大越大，原子的原子的折折 合质量越小，合质量越小，振动频率越大，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数吸收峰将出现在高波数 区区(短波长区）；(短波长区）；反之，出现在低波数区反之，出现在低波数区(高波长区)。(高波长区)。 例题例题: 由表中查知由表中查知C=C键的键的k=9 5 9 9 令其为令其为9 6例题例题: 由表中查知由表中查知C=C键的键的k=9.5 9.9 ,令其为令其为9.6, 计算波数值计算波数值 1307 11 = kk v 69 1307 2 = c v 1 cm1652 2/12 6 . 9 1307 = 正己烯中正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1正己烯中正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为键伸缩振动频率实测值为1652 cm 1 3. 分子的振动能级分子的振动能级（量子化量子化）：）：3. 分子的振动能级分子的振动能级（量子化量子化）：）： 任意两个相邻的能级间的能量差为任意两个相邻的能级间的能量差为 kh u kh hE 2 = 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于化发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于化 学键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决 于分子的结构特征。 学键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决 于分子的结构特征。 4.红外光谱产生的条件4.红外光谱产生的条件 红外辐射光的频率与分子振动的红外辐射光的频率与分子振动的频率相当频率相当，? 红外辐射光的频率与分子振动的红外辐射光的频率与分子振动的频率相当频率相当， 才能满足分子振动能级跃迁所需的能量才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量才能满足分子振动能级跃迁所需的能量， 而产生吸收光谱。而产生吸收光谱。 红外 红外= 振振 ? 必须是能引起分子必须是能引起分子偶极矩变化偶极矩变化的振动才能的振动才能必须是能引起分子必须是能引起分子偶极矩变化偶极矩变化的振动才能的振动才能 产生红外吸收光谱。产生红外吸收光谱。 对称分子对称分子没有偶极矩没有偶极矩辐射不能引起共振辐射不能引起共振对称分子对称分子没有偶极矩没有偶极矩，辐射不能引起共振辐射不能引起共振， 无红外活性； ， 无红外活性； 例如：例如：N2、O2、Cl2均无红外吸收光谱。均无红外吸收光谱。 非对称分子非对称分子有偶极矩有偶极矩，具有红外活性具有红外活性；非对称分子非对称分子有偶极矩有偶极矩，具有红外活性具有红外活性； 三、红外光谱的表示方法三、红外光谱的表示方法 横坐标横坐标波长或波数；波长或波数； 纵坐标纵坐标透光度透光度 吸光度吸光度纵坐标纵坐标透光度透光度/吸光度吸光度 四四、红外光谱的峰位红外光谱的峰位、峰数和峰强峰数和峰强 红外光谱主要通过基团的特征吸收频率来解析红外光谱主要通过基团的特征吸收频率来解析 四四、红外光谱的峰位红外光谱的峰位、峰数和峰强峰数和峰强 有机化合物的结构，通过特征峰的强度来定量分析有机化合物的结构，通过特征峰的强度来定量分析 物质的组成物质的组成。物质的组成物质的组成 峰位峰位化学键的力常数越大，原子折合质量越化学键的力常数越大，原子折合质量越 小小键的振动频率越大键的振动频率越大吸收峰将出现在高波数区吸收峰将出现在高波数区小小，键的振动频率越大键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区吸收峰将出现在高波数区； 反之，出现在低波数区。 ； 反之，出现在低波数区。 键类型键类型: C C C =C C C 力常数力常数力常数力常数: 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 峰位峰位: 4.5 m 6.0 m 7.0 m 峰数峰数与与分子自由度分子自由度有关有关，无偶极距变化没有无偶极距变化没有峰数峰数与与分子自由度分子自由度有关有关，无偶极距变化没有无偶极距变化没有 红外吸收；不同的分子振动方式在不同的峰位会表红外吸收；不同的分子振动方式在不同的峰位会表 现出不同的吸收峰现出不同的吸收峰。现出不同的吸收峰现出不同的吸收峰。 水分子的红外吸收峰水分子的红外吸收峰 峰强峰强偶极距变化大偶极距变化大，分子数目越多分子数目越多，能级的能级的峰强峰强偶极距变化大偶极距变化大，分子数目越多分子数目越多，能级的能级的 跃迁几率越大，吸收峰强。跃迁几率越大，吸收峰强。 瞬间偶极矩变化的大小与以下各种因素有关瞬间偶极矩变化的大小与以下各种因素有关：瞬间偶极矩变化的大小与以下各种因素有关瞬间偶极矩变化的大小与以下各种因素有关： （1）原子的电负性）原子的电负性 C=O吸收峰强于吸收峰强于C=C吸收峰，吸收峰， CN吸收峰强于吸收峰强于CC吸收峰吸收峰。吸收峰强于吸收峰强于吸收峰吸收峰。 （2）分子的对称性）分子的对称性 对称性越高的分子对称性越高的分子，振动过程中瞬间偶极矩变化越小振动过程中瞬间偶极矩变化越小对称性越高的分子对称性越高的分子，振动过程中瞬间偶极矩变化越小振动过程中瞬间偶极矩变化越小 CO2的对称伸缩振动的对称伸缩振动 （3）振动形式振动形式（3）振动形式振动形式 4000-1500cm-1区域又叫官能团区区域又叫官能团区. 该区域出现的吸该区域出现的吸 收峰，较为稀疏，容易辨认收峰，较为稀疏，容易辨认. 1500-400cm-1区域又叫指纹区区域又叫指纹区. 这一区域主要是：这一区域主要是： CC、CN、CO 等单键和各种弯曲振动的等单键和各种弯曲振动的 吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。 基团特征吸收峰基团特征吸收峰不同化合物中相同的官能团 近似地具有一个共同的吸收频率范围，这种能代表某种基 不同化合物中相同的官能团 近似地具有一个共同的吸收频率范围，这种能代表某种基 团存在并具有较高强度的吸收峰称为团存在并具有较高强度的吸收峰称为基团特征吸收峰基团特征吸收峰。团存在并具有较高强度的吸收峰称为团存在并具有较高强度的吸收峰称为基团特征吸收峰基团特征吸收峰。 波数波数/cm-1主要基团主要基团 4000-3000 O-H、N-H伸缩振动伸缩振动 3300-2700 C-H伸缩振动伸缩振动 2500-1900 -CC-、 -CN、-CC C-、 -NC C-伸缩伸缩 振动振动 1900-1650 CO伸缩振动伸缩振动 1675-1500 芳环、 芳环、 CC、 、 CN-伸缩振动伸缩振动 1500-1300 C-H面内弯曲振动面内弯曲振动 1300-1000 C-O、C-F、Si-O伸缩振动伸缩振动,C-C骨架振动骨架振动 活 活泼泼 泼泼氢 不氢 不饱饱 含 含氢氢 特征 特征吸吸 基基 r ， 饱饱和氢 和氢 饱饱 氢氢化学键化学键 吸吸收带（收带（伸伸 基基团团吸吸 ， 饱饱和氢 三 和氢 三 伸伸缩振动）缩振动） 吸吸收收带带 键 双键 双键键 带带数数据据 键键 伸缩 伸缩振振 据据 （反反） 振振动 变动 变形形 指纹吸指纹吸收收 （反反） rr 形形振动振动 收收带 带 重要官能团的红外特征吸收重要官能团的红外特征吸收 振振 吸收吸收 振振 动动 吸收吸收 峰 化合物 峰 化合物 C-H拉伸（或伸缩）拉伸（或伸缩） C-H弯曲弯曲 烷烃烷烃 2960-2850cm-1 -CH2-, 1460cm-1 -CH3, 1380cm-1 2960 2850cmCH3, 1380cm 异丙基，两个等强度的峰 三级丁基，两个不等强度的峰 异丙基，两个等强度的峰 三级丁基，两个不等强度的峰 振 动 振 动 吸收 峰 吸收 峰 C-H拉伸拉伸 （或伸缩或伸缩） C=C，C C，C=C-C=C 苯环苯环(拉伸或伸缩拉伸或伸缩) C-H弯曲弯曲 化合物化合物 （或伸缩或伸缩） 苯环苯环(拉伸或伸缩拉伸或伸缩) 1680-16201000-800 强强 烯烃烯烃 RCH=CH2 1645（中）（中） R2C=CH2 1653（中）（中） 顺顺RCH CHR1650（中中） 3000 （中）（中） 3100-3010 910-905强强995-985强强 895-885强强 730-650弱且宽弱且宽 顺顺RCH=CHR1650（中中） 反反RCH=CHR1675（弱）（弱） 3100 3010 三取代三取代1680（中（中-弱）弱） 730 650弱且宽弱且宽 980-965强强 840-790强强 四取代四取代1670（弱（弱-无）四取代无无无）四取代无无 共轭烯烃与烯烃同向低波数位移，变宽与烯烃同共轭烯烃与烯烃同向低波数位移，变宽与烯烃同 吸收峰吸收峰 振振动动 C-H拉伸拉伸 C=C，C C，C=C-C=C C H弯析弯析 吸收峰吸收峰 化合物化合物 动动 C-H拉伸拉伸 （或伸缩）（或伸缩） C C，C C，C C C C 苯环苯环 C-H弯析弯析 一一取代取代2140-2100弱弱 炔烃炔烃 3310-3300 取代取代2140 2100弱弱 非对称二取代非对称二取代2260-2190弱弱 700-600 较强较强 对称无 强 对称无 强 3110-3010中中 1600中中670弱弱1580弱弱 芳烃芳烃 倍频倍频 2000-1650 取代芳烃同芳烃同芳烃取代芳烃同芳烃同芳烃 1500强强1450弱弱-无 一取代 无 一取代770-730， 710-690强强 取代取代 芳烃芳烃 邻邻- 770-735强强 间间- 810-750强强 二二取代取代 间间810 750强强 710-690中 对 中 对- 833-810强强 泛频泛频 2000-1660泛频泛频 2000-1660 类类 别别拉拉伸伸 说说明明键和官能团键和官能团类类 别别拉拉伸伸说说明明 R-X C-F C-Cl C B 1350-1100强强 750-700 中中 700 500中中 不明显不明显 键和官能团键和官能团 C-Br C-I 700-500 中中 610-685 中中 游离游离3650-3500 OH 游离游离3650 3500 缔合缔合3400-3200宽峰宽峰 醇、酚、 醚 醇、酚、 醚 -OH C O 1200-1000 不特征不特征C-O 1200 1000 不特征不特征 胺胺 RNH2 R NH 3500-3300（游离）缔合降低（游离）缔合降低100 胺胺 R2NH 3500-3400（游离）缔合降低（游离）缔合降低100 类别拉伸类别拉伸(cm-1) 说明说明键和官能团键和官能团 醛、酮醛、酮 C=O R-CHO 1750-1680 2720 1770-1750（缔合时在（缔合时在1710） 羧酸 ） 羧酸 C=O OH 气相在气相在3550，液固缔合时在，液固缔合时在 （宽峰宽峰） 酰卤酰卤 3000-2500（宽峰宽峰） C=O 1800 酸酐酸酐 C=O C O C=O 酯酯 1860-1800 1800-1750 1735 1690 16 0 酰胺酰胺 腈腈 C=O NH2 1690-1650 3520，3380（游离）缔合降低（游离）缔合降低100 C N 2260-2210 腈腈 2260-2210 五五、图谱解析方法图谱解析方法五五、图谱解析方法图谱解析方法 ? 1.直接查对标准谱图 ? 2.肯定法 ? 3.否定法否 ? 4. 否定-肯定法 1.直接查对标1.直接查对标准准谱谱图图准图准图 ? 1. Infrared Analysis of Polymers Resins and Additives yy ? 2. Introduction to Infrared and Roman Spectroscopy ? 3 红外光谱实用指南? 3. 红外光谱实用指南 ? 4. 红外光谱在邮寄化学和药物化学中的应用 高学? 5. 高分子科学实验方法 ? 6.6.聚合物红外谱分析和鉴定 ? 6. ? 7 www chinweb com cnwww chinweb com cn (化学信息门户)? 7. wwwwww. .chinwebchinweb. .comcom. .cncn (化学信息门户) ? 四先四后原则：四先四后原则： 先特征后指纹； 先强峰后弱峰；先特征后指纹； 先强峰后弱峰； 先否定后肯定先否定后肯定； 先粗查后细找先粗查后细找;先否定后肯定先否定后肯定； 先粗查后细找先粗查后细找; ? （1）查找基团时查找基团时，先否定先否定，以逐步缩小范围以逐步缩小范围? （1）查找基团时查找基团时，先否定先否定，以逐步缩小范围以逐步缩小范围 （2） 注意其它基团吸收峰的干扰（） 注意其它基团吸收峰的干扰（ 3350和和1640cm- 1处出现的吸收峰可能为样品中水的吸收） 处出现的吸收峰可能为样品中水的吸收） （3） 图中的吸收峰往往不可能全部解析图中的吸收峰往往不可能全部解析，特别是特别是（3） 图中的吸收峰往往不可能全部解析图中的吸收峰往往不可能全部解析，特别是特别是 指纹区指纹区 （4）掌握主要基团的特征吸收）掌握主要基团的特征吸收 常见化合物的特征基团频率分区常见化合物的特征基团频率分区常见化合物的特征基团频率分区常见化合物的特征基团频率分区 4000 2500 2000 1400 400cm-1 X X- -H H X X- -H H伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动 三键和累积三键和累积 双键伸缩振双键伸缩振 动区动区 单键的伸缩单键的伸缩 X X- -H H 伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动 区区 区区 O O H H 3700310037003100 三键和累积三键和累积 双键的伸缩 振动区 双键的伸缩 振动区 双键伸缩振双键伸缩振 动区动区 C=CC=C 振动和弯曲 振动区 振动和弯曲 振动区 O O- -H H N N- -H H 3500330035003300 C C H H 3300270033002700 C C C C 1680162016801620 C=O C=O X X- -Y Y ： C C O O C C N N C C- -H H 3300 27003300 2700 C C- -H H： 30003000为界为界，为界为界，30003000以以以以 C C N N C=C=C C=C=C 1850160018501600 羰基吸收峰羰基吸收峰羰基吸收峰羰基吸收峰 C C- -O O C C- -N N N N- -O O C C- -X X C C- -C C 30003000为界为界，为界为界，30003000以以以以 上为不饱和化合物上为不饱和化合物上为不饱和化合物上为不饱和化合物 的的的的C C- -H H CHCH CHCH C=C=N C=C=N C C OC C O 强度大强度大 芳环芳环 强度大强度大 芳环芳环 C=CC=C X X- -H H ： ： 的的的的C C H H CH CH =CH=CH C HC H ; 3000; 3000以下为以下为以下为以下为 饱和化合物饱和化合物饱和化合物饱和化合物 C=C=OC=C=O 1600,1580, 1600,1580, 1500, 14501500, 1450 C C- -H H O O- -H H 饱和化合物饱和化合物饱和化合物饱和化合物 C C- -H H 含羰基聚合物在含羰基聚合物在羰基羰基振动区振动区（1800 1650cm-1）?含羰基聚合物在含羰基聚合物在羰基羰基振动区振动区（18001650cm-1） 有强吸收有强吸收; ?饱和聚烯烃在饱和聚烯烃在C-H的面内弯曲振动区（的面内弯曲振动区（1500 1300cm-1）出现强吸收；）出现强吸收； ?聚醚、聚砜、聚醇类聚合物在聚醚、聚砜、聚醇类聚合物在C-O伸缩振动区伸缩振动区 （1300 1000cm-1）出现强吸收出现强吸收；（1300 1000cm）出现强吸收出现强吸收； ?含取代苯、不饱和双键及含硅和卤素聚合物的含取代苯、不饱和双键及含硅和卤素聚合物的 最强吸收峰出现在最强吸收峰出现在（1000600 1） ）区域区域；最强吸收峰出现在最强吸收峰出现在（1000 600cm-1）区域区域； 图图谱谱解析解析实实例例：图解析例图解析例 分子式为分子式为C3H6O的化合物的红外图谱如下图，推的化合物的红外图谱如下图，推 36 测其结构。测其结构。 1820 1650 3300 2900 C=C 1430 995 920 缔合OH 2900 CH2 1430 -CH2 1030 920 -CH=CH2 （1 1）3300cm3300cm- -1 1强而宽的吸收带强而宽的吸收带，缔合缔合强而宽的吸收带强而宽的吸收带，缔合缔合- -OH,OH, OH，（ ）强而宽的吸收带强而宽的吸收带，缔合缔合强而宽的吸收带强而宽的吸收带，缔合缔合, ,， 醇类化合物，醇类化合物，1030 cmcm- -1 1吸收峰吸收峰吸收峰吸收峰C-O （2）1650 cmcm- -1 1吸收峰吸收峰吸收峰吸收峰C=C，含，含C=C基团基团995 ， 920 cmcm- -1 1有吸收峰有吸收峰，说明说明有吸收峰有吸收峰，说明说明- -CH=CH2基团基团920 cmcm 有吸收峰有吸收峰，说明说明有吸收峰有吸收峰，说明说明 CH CH2基团基团 （3）30002800 cmcm- -1 1有吸收峰，饱和烷基有吸收峰，饱和烷基有吸收峰，饱和烷基有吸收峰，饱和烷基CH吸吸 收峰收峰。无吸收峰无吸收峰，说明不含说明不含无吸收峰无吸收峰，说明不含说明不含，收峰收峰。1380 cmcm- -1 1无吸收峰无吸收峰，说明不含说明不含无吸收峰无吸收峰，说明不含说明不含- -CH3CH3， 1430 cm1430 cm- -1 1是是是是- -CH2CH2- -的的的的 CH2 无机基团（络阴离子团）的特征振动频率无机基团（络阴离子团）的特征振动频率 ? 在谱图上查出最强谱带的频率位置，以便判断其可能属于在谱图上查出最强谱带的频率位置，以便判断其可能属于 何类矿物何类矿物( (如自然元素如自然元素、氧化物氧化物、氢氧化物氢氧化物、硅酸盐硅酸盐、硼酸硼酸何类矿物何类矿物( (如自然元素如自然元素、氧化物氧化物、氢氧化物氢氧化物、硅酸盐硅酸盐、硼酸硼酸 盐盐)。)。 检查在检查在40004000- -2000cm2000cm- -1 1( (主要在主要在3000 cm3000 cm- -1 1以上以上) )是否有结晶水是否有结晶水? 检查在检查在40004000- -2000cm2000cm- -1 1( (主要在主要在30003000 cmcm- -1 1以上以上) )是否有结晶水是否有结晶水 或OH的谱带，以判断其属于或OH的谱带，以判断其属于含水矿物或是不含水矿物含水矿物或是不含水矿物。 ? 各类矿物的红外振动频率范围有基团特征频率表可查。有 时，单凭一个最强谱带不能确认矿物种类，还要查看其它 各类矿物的红外振动频率范围有基团特征频率表可查。有 时，单凭一个最强谱带不能确认矿物种类，还要查看其它 谱带的频率。谱带的频率。 ? 例如，具聚合四面体结构的硅酸盐和磷酸盐的伸缩振动频例如，具聚合四面体结构的硅酸盐和磷酸盐的伸缩振动频 率范围分别为1200-900 cm率范围分别为1200-900 cm-1 -1、1300-850 cm 、1300-850 cm-1 -1，重叠范围宽， 它们的弯曲振动频率(硅酸盐800-400 cm ，重叠范围宽， 它们的弯曲振动频率(硅酸盐800-400 cm-1 -1、磷酸盐650-550 、磷酸盐650-550 cmcm-1 -1)也完全重叠。 )也完全重叠。 ? 但所有硅酸盐在但所有硅酸盐在500500- -400400 cmcm-1 -1范围都有强谱带 范围都有强谱带，磷酸盐却没磷酸盐却没但所有硅酸盐在但所有硅酸盐在500500- -400 cm400 cm 范围都有强谱带范围都有强谱带，磷酸盐却没磷酸盐却没 有，可以据此鉴别这两类矿物。有，可以据此鉴别这两类矿物。 ? 对于一些常见矿物对于一些常见矿物 ? 只要熟悉矿物红外光谱的某些特征谱带，便可准确鉴定有只要熟悉矿物红外光谱的某些特征谱带，便可准确鉴定有 无这种矿物无这种矿物。无这种矿物无这种矿物。 ? 如光谱图上位于796 cm如光谱图上位于796 cm-1 -1、778 cm 、778 cm-1 -1、693 cm 、693 cm-1 -1的中-弱吸 的中-弱吸 收谱带收谱带，是石英的特征谱带是石英的特征谱带。收谱带收谱带，是石英的特征谱带是石英的特征谱带。 ? 在3693 cm在3693 cm-1 -1、3620 cm 、3620 cm-1 -1两个谱带，是高岭石特有的羟基 两个谱带，是高岭石特有的羟基 伸缩振动谱带伸缩振动谱带。伸缩振动谱带伸缩振动谱带。 ? 位于860 cm位于860 cm-1 -1、710 cm 、710 cm-1 -1及881 cm 及881 cm-1 -1、730 cm 、730 cm-1 -1的谱带，分 的谱带，分 别是方解石、白云石的CO别是方解石、白云石的CO32- 32-弯曲振动。 弯曲振动。 300020001000 -C C-H 2120 COOH 3000 游离游离OH 3600 缔合缔合OH 3300 -COH -NO21550 1370 C-O-C 13001020 3000 3300 -NH2 3300 C=C-H 2850 2820,2720 C=O 1715 1460 1380 -CH3 苯苯 指指 3500 -NHR C=C-H 2925, CH2 2870 -C N 2240 C C C=C 16301470 -CH2- 指指 纹 区 纹 区 C C H 2960, CH3 -C C- 2220 苯环苯环 1460 C-OH 伯 仲 伯 仲叔叔 酚酚 叔叔 -C C-H 3300 -C-H 2885 苯环苯环 1600 1580 1500 1460 X-H伸缩振动伸缩振动 (X: C, N, O, S) 三键 累积双键 双键 伸缩振动 其它伸缩振动， 弯曲振动 三键 累积双键 双键 伸缩振动 其它伸缩振动， 弯曲振动 1580 红外谱图解析 1680-1880是否有强峰 否 见下页 1680 1880是否有强峰 是 3300- 2500 1300- 1100 1740- 1720 1725- 1705 1680 强峰 18001800 2500 强宽峰 1300- 1100 强峰 1720 强峰 2850, 2720 1705 强峰 强峰 强峰1700 双峰 羧酸 1100 宽峰 酯 2720 弱峰 酰胺 酰卤酸酐 羧酸 酯 醛酮 酰胺 酰卤酸酐 1680 1880没有强峰1680-1880没有强峰 3600- 3300 1650 1650-1450无其他峰 667 1275- 1060强 3300 有强峰 1650 弱峰 一系列峰 无其他峰 2860-2960 强峰 6671060强 峰 醇 烯芳香烃烷溴代烃 醚 某化合物的分子式某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下，试推测该化合 物的结构。 ，红外谱图如下，试推测该化合 物的结构。 解答解答 从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可 能化合物为对称结构能化合物为对称结构。能化合物为对称结构能化合物为对称结构。 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1380cm-1的吸收峰的吸收峰 为单峰为单峰表明无偕二甲基存在表明无偕二甲基存在775 1的峰表明 的峰表明为为一一单峰单峰，表明无偕二甲基存在表明无偕二甲基存在。775cm-1的峰表明的峰表明 亚甲基基团是独立存在的。因此结构式应为：亚甲基基团是独立存在的。因此结构式应为： CH3 CH3CH2CH CH3 CH2CH3 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 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 外吸收带较宽外吸收带较宽外吸收带较宽外吸收带较宽。 谱峰归属谱峰归属 3000-2800cm-1：饱和：饱和CH的反对称和的反对称和 对称伸缩振动（甲基：对称伸缩振动（甲基：2960和和2872cm-1， 亚甲基： ， 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的平面摇摆振的平面摇摆振 动（动（780cm-1）。）。 试推断化试推断化合合物物C4H5N的的结构结构试推断化物试推断化物 45 结构结构 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基团基团于分子中含于分子中含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，氰基的伸 缩振动吸收缩振动吸收；1647cm-1，乙烯基的乙烯基的C=C伸缩振动吸收伸缩振动吸收。缩振动吸收缩振动吸收；1647cm，乙烯基的乙烯基的C C伸缩振动吸收伸缩振动吸收。 可推测分子结构为：可推测分子结构为： CH2CHCH2CN 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：亚甲 基的弯曲振动基的弯曲振动（1470 1 受到两侧不饱和基团的影响受到两侧不饱和基团的影响向向 CH2CHCH2CN 基的弯曲振动基的弯曲振动（1470cm-1，受到两侧不饱和基团的影响受到两侧不饱和基团的影响，向向 低波数位移）和末端乙烯基弯曲振动（低波数位移）和末端乙烯基弯曲振动（1400cm-1）。验证推）。验证推 测正确测正确。测正确测正确。 试推断化合物试推断化合物C7H9N的结构的结构 解答解答解答解答 不饱和度的计算不饱和度的计算：不饱和度的计算不饱和度的计算： U=（72+2-9+1）/2=4 不饱和度为不饱和度为4，可能分子中有多个双键，或者含有一个苯环。，可能分子中有多个双键，或者含有一个苯环。 3520和和3430cm-1：两个中等强度的吸收峰表明为：两个中等强度的吸收峰表明为-NH2的反对 称和对称伸缩振动吸收（ 的反对 称和对称伸缩振动吸收（3500和和3400cm-1）。）。 1622158814941471 1 苯环的骨架振动苯环的骨架振动（16001622，1588，1494，1471cm-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。 748cm-1：苯环取代为邻位苯环取代为邻位（770-735cm-1）。748cm ：苯环取代为邻位苯环取代为邻位（770 735cm ）。 1442和和1380cm-1：甲基的弯曲振动（：甲基的弯曲振动（1460和和1380cm-1）。）。 1268cm-1：伯芳胺的：伯芳胺的CN伸缩振动（伸缩振动（1340-1250cm-1）。）。 由以上信息可知该化合物为邻由以上信息可知该化合物为邻-甲苯胺。甲苯胺。 试推测化合物试推测化合物C8H8O2的分子结构。的分子结构。 解答解答解答解答 不饱和度的计算不饱和度的计算 U （82 2 8）/2 5U=（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个碳个碳 ，因此分子应为含因此分子应为含一一个苯环个苯环一一个双键个双键，因此分子应为含个苯环个双键因此分子应为含个苯环个双键。 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，由 于与苯环发生共轭向低波数方向位移于与苯环发生共轭向低波数方向位移）于与苯环发生共轭向低波数方向位移于与苯环发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： CH3CHO 分子式为C4H10O 推测化合物结构为推测化合物结构为 计算出其不饱和度为计算出其不饱和度为0 推测化合物结构为推测化合物结构为： 计算出其不饱和度为计算出其不饱和度为0 3350 cm-1缔合羟基的伸缩振动；缔合羟基的伸缩振动； 饱和碳原子的 饱和碳原子的C-H伸缩振动；伸缩振动； 1380 cm-1双峰为叔氢的弯曲振动双峰为叔氢的弯曲振动 1380 cm-1双峰为叔氢的弯曲振动双峰为叔氢的弯曲振动； 一级醇的 ； 一级醇的C-O伸缩振动伸缩振动 CH3 CH3CHCH2OH CH3 32 分子式为C3H6O分子式为 36 波谱解析波谱解析 ?3084、3014、1647、993、919 cm-1等处的吸收，等处的吸收， 判断该化合物具有端取代乙烯判断该化合物具有端取代乙烯判断该化合物具有端取代乙烯判断该化合物具有端取代乙烯； ? 3338 cm-1处有强吸收，峰形圆而钝，判断该化合处有强吸收，峰形圆而钝，判断该化合 物为醇类。物为醇类。1028 cm-1有吸收，知为伯醇。由于有吸收，知为伯醇。由于C-O 伸缩振动往低波数移动了伸缩振动往低波数移动了20 cm-1，判断，判断-CH2OH与与 C=C相连 ；相连 ； ?推断该化合物结构为：推断该化合物结构为：CH2=CH-CH2-OH 分子式为C12H24O2分子式为C12H24O2 波谱解 析 ?1703 cm-1最强吸收，知该化合物含羰基；最强吸收，知该化合物含羰基； 未知物为未知物为： CH3-(CH2)10-COOH 析：? 2920、2851 cm-1处的吸收很强而处的吸收很强而2956、 2866 cm-1处的吸收很弱处的吸收很弱，说明说明CH2多而多而CH3 未知物为未知物为： CH3-(CH2)10 -COOH 2866 cm 处的吸收很弱处的吸收很弱，说明说明CH2多而多而CH3 少，说明未知物可能具有一个正构的长碳链；少，说明未知物可能具有一个正构的长碳链； ? 2955、2851 cm-1的吸收是叠加在另一个宽的吸收是叠加在另一个宽 峰之上峰之上，从分子式含两个氧知此宽从分子式含两个氧知此宽 峰来自峰来自-峰之上峰之上，从分子式含两个氧知此宽从分子式含两个氧知此宽 峰来自峰来自 OH，很强的低波数位移说明有很强的氢键缔，很强的低波数位移说明有很强的氢键缔 合作用合作用推测含有推测含有合作用合作用，推测含有推测含有 -COOH；COOH； ?940、1305、1412 cm-1等处的吸收进一步等处的吸收进一步 说明羧基的存在说明羧基的存在 芳香胺分子式为C H N芳香胺：分子式为C6H8N2 波谱解析： ?由分子式可计算出其不饱和度为由分子式可计算出其不饱和度为4，可能含苯，可能含苯 环环； 波谱解析： 环环； ? 3030、1502 cm-1处的吸收证实了苯环的存处的吸收证实了苯环的存 在在750 cm-1的吸收知为邻位取代的苯环的吸收知为邻位取代的苯环在在，750 cm-1的吸收知为邻位取代的苯环的吸收知为邻位取代的苯环； ? 3285、3193 cm-1是伯胺的特征吸收；是伯胺的特征吸收； ? 3387、3366 cm-1：NH2的伸缩振动；的伸缩振动； ? 1624 1 NH 弯曲振动弯曲振动? 1624 cm-1： NH2弯曲振动弯曲振动； ? 1274 cm-1：C-N伸缩振动；伸缩振动； 推测化合物结构为邻苯二胺推测化合物结构为邻苯二胺推测化合物结构为邻苯二胺推测化合物结构为邻苯二胺 Analysis: C8H8OAnalysis: C8H8O 解答解答解答解答 IUPAC Name: acetophenone Analysis: C H NOAnalysis: C3H7NO 解答解答解答解答 IUPAC Name: N-methylacetamide (N-methylethanamide) Analysis: C4H8O2Analysis: C4H8O2 C8H16O2 C7H6O2 OH O H 课堂练习 1.1.已知化学式为已知化学式为C H1.1.已知化学式为已知化学式为C9H12 80 1364 1386 40 60 T 0 1455 1493 2873 30 027 20 40 %T 699 760 1 2 293 2 30 0 20 2962 -20 1000 2000 2000 3000 cm-1 2.已知化学式为2.已知化学式为C4H8O 80 60 80 396 3 40 60 %T 1 1466 2713 2810 20 % 1734 2 2877 2971 0 2 -20 1000 2000 2000 3000 cm-1 3.已知化学式为3.已知化学式为C8H10O 100 100 80 60 %T 40 % 02 0 3 1448 965 352 20 160 830 1233 1513 29 33 1 1000 2000 2000 3000 cm-1 红外谱图解析分析步骤红外谱图解析分析步骤 应该对各官能团的特征吸收熟记于心，因为官能团特征吸收是解析谱图的基 础。 对一张已经拿到手的红外谱图： (1)首先依据谱图推出化合物碳架类型： 根据分子式计算不饱和度，公式：不饱和度=1+n4+(n3-n1)/2 其中： n4：化合价为 4 价的原子个数(主要是 C 原子)， n3：化合价为 3 价的原子个数(主要是 N 原子)， n1：化合价为 1 价的原子个数(主要是 H 原子)， 举个例子：比如苯：C6H6，不饱和度=1+6+(0-6)/2=4，3 个双键加一个环， 正好 为 4 个不饱和度。 (2)分析 33002800cm-1 区域 C-H 伸缩振动吸收 以 3000 cm-1 为界：高于 3000cm-1 为不