红外光谱课件

1、 在分子内部除了电子运动状态之外，还有核间的相对运动，即核的振动和分子绕重心的转动。而振动能和转动能，按量子力学计算是不连续的，即具有量子化的性质。所以，一个分子吸收了外来辐射之后，它的能量变化E为其振动能变化振动能变化E Ev v、转动能变化转动能变化E Er r以及电子运动能量变化电子运动能量变化E Ee e的总和，即 一 、概述1.1 红外光谱是一种分子吸收光谱, 是分子的振动分子的振动-转动光谱转动光谱分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到 分子的振动分子的振动-转动光谱转动光谱，这种光谱称为红外吸收光红

2、外吸收光谱谱。一 、概述1.2 红外吸收光谱是一种带状光谱分子的转动能级变化分子的转动能级变化Er大约比分子的振动能级变化分子的振动能级变化Ev小10倍或100倍，一般小于0O5eV。假设分子的转动能级变化分子的转动能级变化Er为0.005ev，则为5eV的电子能级间隔的01%。当发生电子能级和振动能级之间的跃迁时，必然会发生转动能级之间的跃迁。由于得到的谱线彼此间的波长间隔只有25Onm O1% = 025nm，如此小的间隔使它们连在一起，呈现带状，称为带状光谱。一 、概述 一般用T 曲线或T （波数）曲线表示。纵坐标为百分 透射比T%，因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波长（单位为m ）

3、，或 （波数）（单位为cm-1）。 波长与波数之间的关系为： （波数）/ cm-1 =104 /（ / m ） 中红外区的波数范围是中红外区的波数范围是4000 400 cm-11.3 IR谱图一 、概述T/%波数/cm-1聚苯乙烯红外光谱波长/ m1.4 红外光区的划分红外光区的划分 红外光谱在可见光区和微波光区可见光区和微波光区之间，波长范围约为 0.75 1000m，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区： 近红外光区近红外光区 (0.75 2.5m) 中红外光区中红外光区 (2.5 25m) 远红外光区远红外光区 (25 1000m) 一 、概述主要由低能电子跃迁、含氢原

4、子团（如O-H、N-H、C-H）伸缩振动的倍频吸收倍频吸收产生。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。近红外光区吸收带近红外光区吸收带一 、概述? 倍频倍频绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收基频吸收带（由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰）基频峰）。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。

5、中红外光谱法又简称为红外光谱法。 中红外光区吸收带中红外光区吸收带? 基频基频一 、概述由气体分子中的纯转动跃迁气体分子中的纯转动跃迁、振动振动-转动跃迁转动跃迁、液体和固体液体和固体中重原子的伸缩振动中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起体中的晶格振动所引起。 由于低频骨架振动能灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，远红外光区吸收带远红外光区吸收带一 、概述主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物主要

6、研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现） 因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。 1.5 研究对象紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物一 、概述1 . 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量 相等相等若把双原子分子（A-B）的两个原子看作两个小球，把连结它们的化学键看成质量可以忽略不

7、计的弹簧，则两个原子间的伸缩振动，可近似地看成沿键轴方向的简谐振动。 由量子力学可以证明，该分子的振动总能量分子的振动总能量(E )为： E = （ +1/2）h （=0，1，2，）式中为振动量子数（ =0，1，2，）；E是与振动量子数相应的体系能量； 为分子振动的频率。一、产生红外吸收的条件一、产生红外吸收的条件在室温时，分子处于基态（ = 0），E= 1/2h ，此时，伸缩振动的频率很小。当有红外辐射照射到分子时，若红外辐射的光子（L）所具有的能量（EL）恰好等于分子振动能级的能量差（Ev）时，则分子将吸收红外辐射而跃迁至激发态，导致振幅增大。分子振动能级的能量差为 Ev = h 又光子能

8、量为 EL=h L于是可得产生红外吸收光谱的第一条件红外吸收光谱的第一条件为： EL =Ev 即 L= 一、产生红外吸收的条件一、产生红外吸收的条件 基频峰基频峰 由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1） 时，所产生的吸收峰称为基基频峰频峰。因为=1时，L= ， 所以 基频峰的位置基频峰的位置（ L）等于分子的振动频率。等于分子的振动频率。 倍频峰倍频峰 由基态（ =0）跃迁至第二激发态（ =2）、第三激发态 （ =3），所产生的吸收峰称为倍频峰倍频峰。由 = 0跃迁至 = 2时，振动量子数的差值振动量子数的差值 = 2，则L = 2 ，即吸收的红外线谱线（ L ）是分子振动频率的二

9、倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。由 = 0跃迁至 = 3时，振动量子数的差值振动量子数的差值 = 3，则L = 3 ，即吸收的红外线谱线（ L ）是分子振动频率的三倍，产生的吸收峰称为三倍频峰。其它类推。倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。很小，一般都很弱，常常不能测到。 基频峰（01） 2885.9 cm-1 最强二倍频峰（ 02 ） 5668.0 cm-1 较弱三倍频峰（ 03 ） 8346.9 cm-1 很弱四倍频峰（ 04 ） 10923.1 cm-1 极弱五倍频峰（ 05 ） 13396

10、.5 cm-1 极弱 由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。以HCl为例：组频峰组频峰（1+2，21+2，）分子吸收光子,可以同时激发几种简正振动发生跃迁所产生的吸收频率 多数很弱，一般不容易辨认倍频峰、组频峰统称为泛频峰倍频峰、组频峰统称为泛频峰(泛音泛音)（2）辐射与物质之间有耦合作用）辐射与物质之间有耦合作用 为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩偶极矩的变化因此，并非所有的振动都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化只有发生偶极矩变化（ 00）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的为红外活性的

11、； =0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。 一、产生红外吸收的条件一、产生红外吸收的条件二、分子振动二、分子振动2.1双原子分子的振动双原子分子的振动 分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核之间的距离相比）作周期性的振动，可近似的看作简谐振动。这种分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个质量为m1和m2的原子看成钢体小球，连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧的长度r就是分子化学键的长度。k为化学键的力常数，定义为定义为将两原将两原子由平衡位置伸长单位长度时的子由平衡位置伸长单位长度时的恢复力（单位为恢复力（单位为N cm-1），c为光速（2.9981010c

12、m s-1），为折合质量，单位为g由经典力学可导出该体系的基本振动频率基本振动频率计算公式P3252.2 多原子分子的振动多原子分子的振动 多原子分子由于原子数目增多，组成分子的键或基团和空间结构不同，其振动光谱比双原子分子要复杂。但是可以把它们的振动分解成许多简单的基本振动简单的基本振动，即简正振动简正振动。1 . 简正振动简正振动 简正振动的振动状态是分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和相位都相同，即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，而且同时达到其最大位移值。分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合P3272. 简正振动的基本形式

13、简正振动的基本形式 伸缩振动伸缩振动和变形振动变形振动（1）伸缩振动）伸缩振动原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为伸缩振动伸缩振动，用符号表示。它又可以分为对称伸缩振动（对称伸缩振动（ s）和不对称伸缩振动（和不对称伸缩振动（ as ）。对同一基团，不对称伸缩振动对同一基团，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。（2）变形振动（又称弯曲振动或变角振动）变形振动（又称弯曲振动或变角振动）基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动，用符号基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动，用符号

14、表示表示 变形振动又分为变形振动又分为面内变形和面外变形面内变形和面外变形振动振动面内变形振动面内变形振动又分为剪式（以剪式（以 表示表示）和平面摇摆振动（以平面摇摆振动（以 表示表示）面外变形振动又分为非平面摇摆非平面摇摆（以表示）和扭曲振动扭曲振动（以表示） 右图 表示亚甲基的各种振动形式。由于变形振动的力常数比伸缩振动的小，因此，同一基团的变形振动都在其伸缩振动的低频端出现。P3273 . 基本振动的理论数基本振动的理论数 简正振动的数目称为振动自由度简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相当每个振动自由度相当于红外光谱图上一个于红外光谱图上一个基频吸收带基频吸收带 设分子由n个原

15、子组成非线性分子的振动形式有（非线性分子的振动形式有（3n-6）种种直线性分子的振动形式为（直线性分子的振动形式为（3n-5）种种设分子由n个原子组成，每个原子在空间都有3个自由度，原子在空间的位置可以用直角坐标中的3个坐标x、y、z表示，因此，n个原子组成的分子总共应有3n个自由度，即3n种运动状态。但在这3n种运动状态中，包括3个整个分子的质心沿x、y、z方向平移运动和3个整个分子绕x、y、z轴的转动运动。这6种运动都不是分子振动，因此，振动形式应有（振动形式应有（3n-6）种。种。 但对于直线型分子直线型分子，若贯穿所有原子的轴是在x方向，则整个分子只能绕y、z轴转动，因此，直线性分子的

16、振动形式为（3n-5）种。 水非线型分子的振动形式： 3n-6=9-6=3 二氧化碳线型分子的振动形式：3n-5=9-5=4每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎都应有相应的红外吸收带。实际上，绝大多数化合物在红外光谱图上出现的绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数峰数远小于理论上计算的振动数，这是由如下原因引起的：（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；（2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；（3）仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收带 很弱，仪器无法检测；（4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。例如，线型分子二氧化碳在理论上计算其基本振动数为4，共有4个振动形式，

17、在红外图谱上似应有4个吸收峰。但在实际红外图谱中，只出现667 cm-1和2349 cm-1两个基频吸收峰。这是因为对称伸缩振动偶极矩变化为零，不产生吸收，而面内变形和面外变形振动的吸收频率完全一样，发生简并。 红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，而偶红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，而偶偶极矩与分子结构的对称性有关偶极矩与分子结构的对称性有关振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。一般地，极性较强的基团（如极性较强的基团（如C=0，C-X等）振动，吸收强度等）振动，吸收强度较大；极性较弱的基团（如较大；极性较弱的基团（如C=C、C-C、N=N等

18、）振动，吸收等）振动，吸收较弱。较弱。红外光谱的吸收强度一般定性地用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）和很弱（vw）等表示。按摩尔吸光系数的大小划分吸收峰的强弱等级，具体如下： 100 非常强峰（vs） 20 100 强峰（s） 10 20 中强峰（m） 1 10 弱峰（w）1. 相对原子质量相对原子质量和化学键的力常数化学键的力常数。化学键的力常数k越大，折合相对原子质量越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区C-C、C-O、C-N键的力常数相近，但相对折合质量不同，其大小顺序为C-C C-N 双键 单键。因此在红外光谱中， CC的吸收峰出现在222

19、2 cm-1，而CC约在1667 cm-1 ，C-C在1429 cm-1。2. 内部因素内部因素 包括诱导效应、共轭效应，它们都是由于化学键的电子分布不均匀引起的。（1）诱导效应（）诱导效应（I 效应）效应） 由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化。从而改变了键力常数，使基团的特征频率发生了位移。 例如，一般电负性大的基团或原子吸电子能力强，与烷基酮羰基上的碳原子数相连时，由于诱导效应就会发生电子云由氧原子转向双键的中间，增加了C=O键的力常数，使C=O的振动频率升高，吸收峰向高波数移动。随着取代原子电负性的增大或取代数目的增加，诱导效应越强，吸收峰向高波数移动

20、的程度越显著。（2）共轭作用共轭作用（3）中介效应（）中介效应（M效应）效应） 当含有孤对电子的原子（当含有孤对电子的原子（O、S、N等）与具有多重键的原等）与具有多重键的原子相连时，也可起类似的共轭作用，称为中介效应子相连时，也可起类似的共轭作用，称为中介效应。由于含有孤对电子的原子的共轭作用，使C=O上的电子云更移向氧原子，C=O双键的电子云密度平均化，造成C=O键的力常数下降，使吸收频率向低波数位移。 对同一基团，若诱导效应和中介效应同时存在，则振动频率最后位移的方向和程度，取决于这两种效应的结果。C3 . 氢键的影响氢键的影响 氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。游离

21、羧酸的C=O键频率出现在1760 cm-1 左右，在固体或液体中，由于羧酸形成二聚体， C=O键频率出现在1700 cm-1 分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大mm: 吸收池的厚度4. 振动耦合振动耦合 当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个“微扰”，从而形成了强烈的振动相互作用。其结果是使振动频率发生变化，一个向高频移动，另一个向低频移动，谱带分裂 两个羰基的振动耦合，使C=O吸收峰分裂成两个峰，波数分别为1820 cm-1 （反对称耦合）和1760 cm-1 （对称耦合）RCOO- 1610-1550

22、 cm-1 1420-1300 cm-1RCOO（5）Fermi共振共振 当一振动的倍频或组频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象称为Fermi共振C6H6: 1485, 1585, 3070cm-1 1485 + 1585 = 3070 3099, 3045cm-1 振动耦合往往使吸收带的位置、 强度和形状发生变化（6）环张力及空间因素3. 外部因素外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同，所得到光谱往往不同分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到伴

23、随振动光谱的转动精细结构液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时，可能发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带频率、强度和形状有较大的改变。例如，丙酮在气态时的C=O为1742 cm-1 ，而在液态时为1718 cm-1 在溶液中测定光谱时，由于溶剂的种类、溶剂的浓度和测定时的温度不同，同一种物质所测得的光谱也不同。通常在极性溶剂中，溶质分子的极性基团的伸缩振动频率随溶剂极性的增加而向低波数方向移动，并且强度增大。因此，在红外光谱测定中，应尽量采用非极性的溶剂非极性的溶剂。能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位

24、置一般又称为特征吸收峰其所在的位置一般又称为特征吸收峰一、基团频率区和指纹区一、基团频率区和指纹区 中红外光谱区可分成4000 cm-1 1300cm-1和1300cm-1 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。在1300 cm-1600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，

25、并显当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。（一）基团频率区（一）基团频率区分为三个区域分为三个区域：（1）4000 2500 cm-1 X-H伸缩振动区，伸缩振动区，X可以是可以是O、N、 C或或S等原子等原子 O-H基的伸缩振动出现在3650 3200 cm-1 范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度0.01mol. dm-3时，在

26、3650 3580 cm-1 处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰胺和酰胺的胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在伸缩振动也出现在35003100 cm-1 ，因此，因此，可能会对可能会对O-H伸缩振动有干扰伸缩振动有干扰 C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种饱和的饱和的C-H伸缩振动出现在伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约以下，约30002800 cm-1 ，取代基对它们影响很小

27、取代基对它们影响很小。如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；R2CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。不饱和的不饱和的C-H伸缩振动出现在伸缩振动出现在3000 cm-1以上，以此来判别化合物以上，以此来判别化合物中是否含有不饱和的中是否含有不饱和的C-H键键苯环的苯环的C-H键伸缩振动出现在键伸缩振动出现在3030 cm-1附近附近,谱带比较尖锐谱带比较尖锐不饱和的双键不饱和的双键=C-H的吸收出现在30103040 cm-1范围内，末端= CH2的吸收出现在3085 c

28、m-1附近 叁键叁键 CH上的上的C-H伸缩振动出现在更高的区域（伸缩振动出现在更高的区域（3300 cm-1 ）附近）附近（2）25001900 为叁键和累积双键区。为叁键和累积双键区。 主要包括-CC、 -CN等叁键的伸缩振动，以及-C =C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动对于炔烃类化合物，可以分成对于炔烃类化合物，可以分成R-C CH和和R -C C-R两种类两种类型型 R-C CH的伸缩振动出现在21002140 cm-1附近；附近； R -C C-R出现在21902260 cm-1附近； R-C C-R分子对称，为非红外活性。 -C N 基的伸缩振动在非共轭的情况下出现

29、于22402260 cm-1附近。当与不饱和键或芳香当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到核共轭时，该峰位移到22202230 cm-1附近附近。若分子中含有C、H、N原子， -C N基吸收比较强而尖锐。若分子中含有O、卤素原子，且离-C N基越近， -C N基的吸收越弱，甚至观察不到(3) 19001300 cm-1为双键伸缩振动区为双键伸缩振动区 包括三种伸缩振动：C=O伸缩振动出现在伸缩振动出现在19001650 cm-1 ，是红外光谱中特征的，是红外光谱中特征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、 醛类、酸类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化

30、合物。酯类以及酸酐等有机化合物。酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰 C=C伸缩振动。烯烃 的C=C伸缩振动出现在16801620cm-1 ，一般很弱。芳烃的芳烃的C=C伸缩振动出现在伸缩振动出现在1600 cm-1和和1500 cm-1附近，有两个峰，这是芳环的骨架结构，用于确认有无芳核附近，有两个峰，这是芳环的骨架结构，用于确认有无芳核的存在的存在 苯的衍生物的泛频谱带，出现在20001650 cm-1范围, 是C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上有一定的作用（二）指纹区（二）指纹区（1）1300 cm-1 900 cm-1区域区域

31、: C-O、C-N、C-F、 C-P、C-S、 P-O、Si-O等单键的伸缩振动和等单键的伸缩振动和C=S、 S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。等双键的伸缩振动吸收。 1375 cm-1的谱带为甲基的的谱带为甲基的 C-H对称弯曲振动，对识别甲基十对称弯曲振动，对识别甲基十分有用分有用C-O的伸缩振动在13001000 cm-1 ，是该区域最强的峰，也较易识别。 （2）900 650 cm-1区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。利用上述区域中苯环的利用上述区域中苯环的C-H面外变形振动吸收峰和面外变形振动吸收峰和2000 1667cm-1区

32、域苯的区域苯的倍频或组频吸收峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。下图为不同的苯倍频或组频吸收峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。下图为不同的苯环取代类型在环取代类型在2000 1667cm-1和和900 600cm-1区域的光谱。区域的光谱。19001. 烷烃 C-C非常容易和周围其它频率相接近的同类和不同类单键耦合，且吸收频率在1200-800cm-1之间变化无常 -CH(CH3)2: 1170-1140cm-1比较稳定的骨架振动吸收 -C(CH3)3: 1260-1250、1220-1200cm-1两个中等强度的骨架振动吸收 当分子含有四个以上亚甲基组成的长链时，-CH2-的平面摇摆振动在

33、725cm-1附近出现较稳定的吸收带，随着相连亚甲基个数的减少，吸收逐渐向高波数移动，只有一个亚甲基的乙基，有时在775cm-1处可以观察到吸收 如果分子中饱和亚甲基数多于甲基时，1480-1400cm-1吸收带比1380-1360cm-1带强；若上述两个吸收带的强度接近相等，则分子中不会多于两个-CH2-CH3(CH2)5CH(CH3)2环丙烷骨架振动 脂环烃的红外光谱特征 杂原子取代基的影响自学2. 烯烃啊啊IR的不足根据上张红外谱图，结合以下条件，如何推导结构式1. 分子式C10H162. 无明显的紫外可见吸收3. 炔烃、累积双键及环骨架振动 取代基的影响 如：杂原子 羰基、氰基等自学4

34、. 芳烃1450cm-1: 受环上取代基影响较大 与甲基和饱和亚甲基的 变形振动吸收带重叠 芳环若与p-不饱和体系发生pp共轭或与含孤电子对的杂原子发生p-p共轭，1600cm-1裂分为1600cm-1、1580cm-1 有对称中心的苯衍生物，1600cm-1振动为红外非活性，此带变得很弱或根本观察不到C8H8芳环变形振动5. 醇（液体）C8H10OC8H10ONo Peaka-C带有侧链，出现双带费米共振取代基效应1390,无实用价值无实用价值uc-o, O-H: 1440-1395cm-1; 1320-1210cm-1 CH2=CH若与O相连，指纹区873cm-1处应有吸收峰VERY WI

35、DE?P493-494NH变形振动NH伸缩振动芳环=CH伸缩振动 CO伸缩振动芳环CH变形振动饱和CH伸缩振动苯环与烷基相连phCH2CONHCH3 phCH2NHCOCH3 phCH2- -CONH- -CH311酰胺、氨基酸、铵盐含氮重键化合物有机硫化合物有机卤化合物有机磷化合物自学 红外光谱法广泛用于有机化合物的定性鉴定和结构分析一、定性分析一、定性分析 1 . 已知物的鉴定已知物的鉴定 将试样谱图与标准谱图进行对照，或者与文献上的谱图将试样谱图与标准谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。

36、如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。 使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。几种标准谱图几种标准谱图（1）萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图（2）Aldrich红外谱图库（3）Sigma Fourier红外光谱图库2 . 未知物结构的测定未知物结构的测定 测定未知物的结构，是红外光谱法定性分析的一个重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通过下述方式利用标准谱图进行查对： 进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后再由化学分类索引查找标准谱图对照核实。 在定性分析过程中，除了获得清晰可靠的图谱外，最重

37、要的是对谱图作出正确的解析。 所谓谱图的解析谱图的解析就是根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，进而推定分子的结构。 简单地说，就是根据红外光谱所提供的信息，正确地把化合物的结构 “翻译”出来。往往还需结合其他实验资料，如相对分子质量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱及质谱等数据才能正确判断其结构。由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固体样品都可测定，并具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点。因此，红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定量分析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的用效方法之

38、一。准备工作准备工作 在进行未知物光谱解析之前，必须对样品有透彻的了解，例如样品的来源、外观，根据样品存在的形态，选择适当的制样方法；注意视察样品的颜色、气味等，它们住往是判断未知物结构的佐证。还应注意样品的纯度以及样品的元素分析及其它物理常数的测定结果。元素分析是推断未知样品结构的另一依据。样品的相对分子质量、沸点、熔点、折光率、旋光率等物理常数，可作光谱解释的旁证，并有助于缩小化合物的范围。确定未知物的不饱和度确定未知物的不饱和度 由元素分析的结果可求出化合物的经验式，由相对分子质量可求出其化学式，并求出不饱和度。 从不饱和度可推出化合物可能的范围。 不饱和度是表示有机分子中碳原子的不饱和

39、程度。计算不饱和度的经验公式为： =1+n4+(n3-n1)/2 式中n4、n3、n1分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。 二价原子如二价原子如S、O等不参加计算等不参加计算。当计算得： =0时，表示分子是饱和的 ( 链状烃及其不含双键的衍生物链状烃及其不含双键的衍生物)。 =1时，可能有一个双键或脂环双键或脂环； =2时，可能有 两个双键和脂环两个双键和脂环，也可能有一个 叁键叁键； =4时，可能有一个苯环苯环等。官能团分析官能团分析 根据官能团的初步分析可以排除一部分结构的可能性，肯定某些可能存在的结构，并初步可以推测化合物的类别。 在红外光谱官能团初审时几个较重要的区域见

40、P332-335图谱解析图谱解析 图谱解析主要是靠长期的实践、经验的积累，至今仍没有一一个特定的办法。一般程序是先官能团区，后指纹区；先强峰后弱峰；先否定后肯定。 首先在官能团区（40001300cm-1）搜寻官能团的特征伸缩振动，再根据指纹区的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。如果是芳香族化合物，应定出苯环取代位置。最后再结合样品的其它分析资料，综合判断分析结果，提出最可能的结构式，然后用已知样品或标准图谱对照，核对判断的结果是否正确。如果样品为新化合物，则需要结合紫外、质谱、核磁等数据，才能决定所提的结构是否正确。3.几种标准谱图几种标准谱图（1）萨特勒（Sadtl

41、er）标准红外光谱图（2）Aldrich红外谱图库（3）Sigma Fourier红外光谱图库 示例P336-339二、定量分析二、定量分析 红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量求出组份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。 由于红外光谱的谱带较多，选择的余地大，所以能方便由于红外光谱的谱带较多，选择的余地大，所以能方便地对单一组份和多组份进行定量分析地对单一组份和多组份进行定量分析。 此外，该法不受样品状态的限制，能定量测定气体、液体和固体样品。因此，红外光谱定量分析应用广泛。但红外光谱法定量灵敏度较低，尚不适用于微量组份的

42、测定。（一）基本原理（一）基本原理1. 选择吸收带的原则选择吸收带的原则（1）必须是被测物质的特征吸收带特征吸收带。例如分析酸、酯、 醛、酮时，必须选择与C=O基团的振动有关的特征 吸收带。（2）所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有 线性关系。（3）所选择的吸收带应有较大的吸收系数且周围尽可能 没有其它吸收带存在，以免干扰。2 . 吸光度的测定吸光度的测定（1）一点法 该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透过率，再由公式lg1/T=A计算吸光度。（2）基线法）基线法 通过谱带两翼透过通过谱带两翼透过率最大点作光谱吸收的切率最大点作光谱吸收的切线，作为该谱线的基线，线，作为该谱线的基线，则分析波数处的垂线与基则分析波