红外光谱 (1)

1、 1 2 3 紫外光区 可见光区 nm400 1 13000 760 cm nm 近红外光区 红外光区 1 4000 5 . 2 cm m x nm005. 0nm1 . 0nm4 1 400 25 cm m 1 25 1000 cm m 中红外光区远红外光区 hchh 振动振动光子光子 EE 1 红外光红外光 (振动光谱振动光谱) 0.051eV 0.761000m 1 13000 760 cm nm 近红外光区 1 4000 5 . 2 cm m 1 400 25 cm m 1 25 1000 cm m 中红外光区远红外光区 一般一般,以波数或波长为横坐标以波数或波长为横坐标,表示吸收带的

2、位表示吸收带的位 置置, 以透射率以透射率(T% )为纵坐标为纵坐标,表示吸收的强度表示吸收的强度. %T 不同点不同点 紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱红外吸收光谱红外吸收光谱 光光 源源紫外、可见光紫外、可见光红外光红外光 起起 源源外层价电子能级跃迁外层价电子能级跃迁振动能级跃迁振动能级跃迁 研研 究究 范范 围围 具具n-n-* *跃迁有机化合物跃迁有机化合物 具具-* *跃迁有机化合物跃迁有机化合物 几乎所有有机化合物几乎所有有机化合物; ; 许多无机化合物许多无机化合物 特特 色色反映发色团、助色团的情况反映发色团、助色团的情况 反映各个基团的振动及转反映各个基团的振动及转 动特性

3、动特性 适用范围适用范围 定量定量 推测有机化合物共轭骨架推测有机化合物共轭骨架 鉴定化合物类别鉴定化合物类别 鉴定官能团鉴定官能团 推测结构推测结构 1 2 3 4 5 A B BA dA dB r re ）：化学键力常数（ ）（简谐振动位能： 根据胡克定律： cmNK/ rrK 2 1 U 2 )dK(d Ep )d-K(df ) 1 ( 2 e 2 BA BA )( 21 21 mm mm k 2 1 k cc2 1 V=5 V=4 V=2 V=1 V=0 V=3 r0r E(r) V=5 V=4 V=2 V=1 V=0 V=3 r0r E(r) s as () 伸伸 缩缩 弯弯 曲曲

4、s as C 对称伸缩对称伸缩 型分子 2 AX C 反对称伸缩反对称伸缩 C 对称伸缩对称伸缩 C 不对称伸不对称伸 缩缩 型分子 3 AX ip 剪式振动剪式振动 面内摇摆面内摇摆 型分子 2 AX C 摇摆摇摆 C 剪式剪式 C 非平面摇摆非平面摇摆 C 扭曲扭曲 s as C 对称变形对称变形 C 不对称变形不对称变形 型分子 3 AX 3633F 4533F 乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响 1 2 3 4 CH3CH CH3 CH3CH CH3 CH3 两峰高 度相近 两峰高度 一高一矮 (CH2)n n 4 2925 2 as CH 2850 2

5、s CH 2870 3 s CH 1455 3 as CH 2960 3 as CH 1379 3 s CH 790 2 CH 2925 2 as CH 2850 2 s CH 2870 3 s CH 1450 3 as CH 3079 H-CC 1379 3 s CH 910 2 CHCH 2960 3 as CH 1642 CC 994 2 CHCH 725 )( 2n CH 2925 2 as CH 2850 2 s CH 2870 3 s CH 1458 3 as CH 3310 H-CC 1380 3 s CH 630 CHCH 2960 3 as CH 2120 CC- 725 )

6、( 2n CH 倍频峰1238 CHCH 2870 3 s CH 3050 H- 双峰 异丙基 1380 2960 3 as CH 1500 1600 CC- CC- 单取代、 760700 HC 泛频峰单取代 1050 OC 3030 H- 1500 1600 CC- CC- 单取代、 760700 HC 泛频峰单取代 1460 3 as CH 1380 3 s CH 应有双峰（羧酸）17601718 OC 1248 OC 为中心（强宽）以3000 OH 3200 HO 1050 OC 1130 OC 倍频峰1359 HO 1700（酮） OC 2725,2825（醛） CHO 1710（醛

7、） OC 为中心（强宽）以 3000 OH 1718（羧酸） OC 1248 OC （双）（酸酐）1757,1824 OC 1190 OC （强）1042 OC 1744（酯） OC 32403530 s NH as NH ， 伯酰胺（双峰）伯酰胺（双峰） 15501640 NH 16301680 OC 1400 NC 1800 OC （双） HN （单） HN 无 HN （伯）弱 NC （仲）中强 NC （叔）中 NC 1 2 3 4 解：解： 2 1 13 4 nn nU 等不参与计算、注意： 、如：一价原子数 如：三价原子数 如：四价原子数 OS XHn Nn Cn 1 3 4 ）（一个

8、苯环和一个双键5 2 60 71 U 一个双键和两个脂环）(3 2 160 101 U （一个三键）2 2 71 41 U O 1. 解析红外光谱三要素：峰位、峰强及峰形 2. 官能团与特征频率的相关关系 3. 遵循用一组相关峰确认一个官能团的原则 4. 解析程序：四先、四后、相关法 先查特征区，后查指纹区 先最强峰，后次强峰 先粗查，后细找 先否定，后肯定 5.不是所有的吸收峰都能找到其归属 C10H10O4的红外光谱 U= 2+210-10 2 =6一个芳环+一个 叁键/两个双键 C=C C-H C-H sCH3 asCH3 asC-O-C sC-O-C C C O O O O CH3 C

9、H3 asCH3 1. 不饱和度 2. 特征区第一强峰 3. 指纹区第一强峰 (邻位二取代) 结结构构为为： CH CH3 CH3 异异丙丙苯苯 CCH3 O H3CCN NHC O CCH 练习：练习： 1、并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察、并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察 到，这是因为到，这是因为 ( )。 (1) 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂 (2) 分子中有些振动能量是简并的分子中有些振动能量是简并的 (3) 因为分子中有因为分子中有 C、H、O 以外的原子存在以外的原子存在 (4) 分子某些振动能量相

10、互抵消了分子某些振动能量相互抵消了 2、下面四种气体中不吸收红外光谱的有（、下面四种气体中不吸收红外光谱的有（ ）。）。 (1) H2O(2) CO2 (3)CH4 (4)N2 3、在红外光谱图上、在红外光谱图上1500cm-1和和1600 cm-1两个吸收峰是否存在两个吸收峰是否存在 是鉴别下列何种基团存在的主要依据是鉴别下列何种基团存在的主要依据( )。 (1)CH3 (2)苯环苯环 (3)-OH (4)CC 2 4 2 44、 5、 6、 7、 8、 4 3 1 4 9、 一个含氧化合物的红外光谱图在3600 3200cm -1有 吸收峰, 下列化合物最可能的是 ( ) A CH3CHO

11、 B CH3CO-CH3 C CH3CHOH-CH3 D CH3O-CH2-CH3 C 10、红外光谱法试样可以是 ( ) A 水溶液 B 含游离水 C 含结晶水 D 不含水 D 11、在以下三种分子式中 CC 双键的红外吸收最强的是（ ） (1) CH3CH = CH2 (2) CH3 CH = CHCH3（顺式） (3) CH3CH = CHCH3（反式） A （1） 最强 B (2) 最强 C (3) 最强 D 强度相同 A 12、 13、 14、 C A A C B B C 1、在红外光谱中，将基团在振动过程中有 变化的称 为红外活性，在红外光谱图上有吸收峰 。 2、红外光谱中特征谱带

12、区位于 ；该区域 的峰是由主要官能团的 产生的； 指纹区位于 区域中 3、氢键效应使OH伸缩振动谱带向 波数方向移动。 偶极矩偶极矩 40001300cm-1 伸缩振动伸缩振动 1300400cm-1 低低 填空题：填空题： 4、化合物的 红外光谱图的主要振动吸收带应为: N O (1)3500 3100 cm -1处, 有 _ 振动吸收峰 (2)3000 2700 cm -1处, 有 _ 振动吸收峰 (3)1900 1650 cm -1处, 有 _ 振动吸收峰 (4)1475 1300 cm -1处, 有 _ 振动吸收峰 -N-H伸缩伸缩 -CH2-伸缩伸缩 -C=O伸缩伸缩 -CH2-弯曲

13、弯曲 判断题：判断题： 1红外光谱不仅包括振动能级的跃迁，也包括转动能级的跃迁， 故又称为振转光谱。（ ） 2凡是分子的伸缩振动都可以产生红外吸收。 （ ） 3由于振动能级受分子中其他振动的影响，因此红外光谱中出 现振动偶合谱带。 （ ） 4确定某一化合物骨架结构的合理方法是红外光谱分析法。 5对称结构分子，如H2O分子，没有红外活性。 （ ） 6水分子的HOH对称伸缩振动不产生吸收峰。 （ ） 7红外光谱图中，不同化合物中相同基团的特征频率峰总是在 特定波长范围内出现，故可以根据红外光谱图中的特征频率峰来 确定化合物中该基团的存在。 （ ） 8不考虑其他因素的影响，下列碳基化合物 c=o伸缩

14、频率的大 小顺序为：酰卤酰胺酸醛酯。 （ ） 9醛基中 CH伸缩频率出现在 2720 cm -1。 （ ） 10拉曼光谱与红外光谱一样都是反映分子中振动能级的变化 11当分子受到红外光激发，其振动能级发生跃迁时，化学键越 强吸收的光子数目越多。（ ） 12游离有机酸CO伸缩振动频率 c=o一般出现在 1760 cm -1， 但形成多聚体时，吸收频率向高波数移动。（ ） 13酮、羧酸等的羰基（C=O）的伸缩振动在红外光谱中的 吸收峰频率相同。 （ ） O OH 和 解：后者分子中存在解：后者分子中存在-C=O，在，在1600cm-1会有一强吸收带，而会有一强吸收带，而 前者则无此特征峰前者则无此特征峰 1、 是同分异构体，如何应用红外光谱检测它们？ 简答题：简答题： 2、某一天然产物结构不是(A)就是(B)，在IR光谱中，只有 2870cm1峰和926cm1强吸收，而无2960cm1峰，试判断 该天然产物的正确结构?并说明理由。 HOO O OCH3 OCH3 HOO O O