有机化合物的红外光谱课件

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：4000～1300cm－1。

指纹区：1300～600cm－1

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（groupfrequency）。它是与一定的结构单元相联系的振动频率。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。

1.O-H、N-H伸缩振动区（3700～3200cm－1）（1）vO-H（醇、酚）游离3700～3500cm－1

s（尖）

缔合3450～3200cm－1vs（较宽）（2）vO-H（羧酸）

游离～3520cm－1

vs（尖）

缔合3300～2500cm－1vs

（宽）（3）vN-H（胺）

游离3700～3500cm－1

s（尖）

缔合3450～3200cm－1vs（较宽）伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。（4）vN-H（酰胺）伯酰胺3450～3225cm－1

s（略宽），双峰仲酰胺～3330cm－1s（略宽）单峰，

δN－H

倍频峰

3070cm－1（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）3710cm-1水（固体）3300cm-1结晶水3600-3450cm-1

C-H伸缩振动的特点：（1）不饱和C-H伸缩振动频率通常>3000cm－1：

v

=C-H3300cm－1，

v=C-H3100cm－1,vAr-H3050cm－1

。（2）饱和C-H伸缩振动频率通常在3000cm－1以下：

vCH3

2960、2870cm－1，

vCH22930、2850cm－1

vCH2890cm－1。（3）醛氢的vC-H与δCH

的倍频产生费米共振，出现双峰：

2840、2720cm－1。（4）环丙烷的vC-H在3060cm－1附近，随着环的增大，频率下降至3000cm－1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sp3sp2sp

C-H键长0.1095nm0.1071nm0.1058nmK/N.cm－14.75.15.9

波数/cm－12960～28503100～3000～3300

4.羰基伸缩振动区（1900～1500cm－1）

vC=O1900~1500cm－1，吸收强烈且受其他吸收带干扰的可能性较小。

酮

1725~1705cm－1,VS，特征。醛1740~1720，s。不饱和醛，红移。酯1750~1725，s。特征。当C=O与不饱和键共轭时，红移。

羧酸1760~1700，s，（二聚体1725~1700，单体~1760cm-1）

酸酐1810，1760cm-1，双峰，系两个羰基偶合所致。

vC=O倍频3550~3200cm-1，w。1730272028401715

5.双键伸缩振动区（1690～1500cm－1）（1）C=C双键伸缩振动：1680～1620cm－1，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、1450cm－1。

对甲基苯腈的IR谱

（3）硝基（－NO2）的伸缩振动:

vas

1580～1520cm－1，vs1380～1320cm－1。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：

1500～1000cm－1

（Y=C、O、N、卤素）（1）δas,CH3及δ剪式,CH2

：约1460cm－1，m。

δs,CH3

：约1380cm－1，m。异丙基δs：约1385，1375cm－1，m，等强度双峰。叔丁基δs：约1395，1365cm－1，m,双峰，前弱后强。

（2）醇的C-O伸缩振动：约1000～1200cm－1

，vs，宽。（3）酚的C-O伸缩振动：约1100～1300cm－1，vs，宽，有时裂分为双峰。（4）醚的C-O伸缩振动：约1050～1280cm－1，vs，较宽。（5）酯的C-O伸缩振动：约1000～1300cm－1，vs，宽。（6）羧酸的C-O伸缩振动：约1250cm－1，vs、v、m，宽。（7）酸酐的C-O伸缩振动：约1000～1250cm－1，vs，宽。

（8）酮的C-C-C伸缩振动：约1100~1300cm－1，s，窄。（9）胺的C-N伸缩振动：约1020～1360cm－1，s、m、w。1730272028401715

1170

7.低频弯曲振动区（1000～600cm－1）

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C－Cl伸缩振动、炔氢的面外弯曲振动等。

（1）烯氢的面外弯曲振动（1000～670cm－1）

1820cm－1附近的弱峰为δ＝CH2（面外）的倍频峰，可帮助鉴定

C＝CH2结构。1820

700

970

910

990

1820

965

1650

（2）芳氢的弯曲振动吸收峰

芳氢的δ面内吸收峰位于1250～950cm－1，有5～6个中、弱吸收带，应用较少。

芳氢的δ面外吸收峰位于900～650cm－1，可出现1～3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.64～65.

例如，

苯：670cm－1。

一取代苯：～750，～700cm－1。

邻二取代苯：～750cm－1。

对二取代苯：～830cm－1。

间二取代苯：～790，～700，～880cm－1。

1，2，3－三取代苯：770，～725cm－1......等等。

芳氢δ面外的倍频与合频吸收带位于2000～1650cm－1，很弱，但其形状与苯环的取代状况有关，可作为确定取代苯的辅助手段。700

800

880

3080

（3）在1000～600cm－1区间的其他振动基团

亚甲基（－CH2－）n的面内摇摆振动

n>3，720cm－1。

胺及酰胺的氨基面外弯曲振动。

羧酸羟基的面外弯曲振动：780～600cm－1，s。

炔烃δ＝C-H（面外）：670～620cm－1，s。

脂肪酰氯的v

C-Cl800～650cm－1，m，s，等。

3.3.2常见有机化合物的红外光谱举例

p.67～79

1．烷烃（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H)-（CH2）n-nδas1460cm-1

δs1380

cm-1CH3

CH2

δs1465cm-1CH2

r720cm-1（水平摇摆）重叠

CH2

对称伸缩～2850cm-1CH3

对称伸缩～2870cm-1

CH2不对称伸缩～2930cm-1

CH3不对称伸缩～2960cm-1

3000cm-1

HC1385-1380cm-11372-1368cm-1CH3CH3CH3δs

C—C骨架振动

1:11155cm-11170cm-1CCH3CH31391-1381cm-11368-1366cm-14:51195cm-1

CCH3CH3CH31405-1385cm-11372-1365cm-11:21250cm-1a)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。b)C—C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

770~785cm-1

（中）

n=2

740~750cm-1

（中）

n=3

730~740cm-1

（中）

n≥722cm-1

（中强）

d)

CH2和CH3的相对含量也可以由1460cm-1和1380cm-1的峰

强度估算强度cm-1150014001300正二十八烷cm-1150014001300正十二烷cm-1150014001300正庚烷2.烯烃，炔烃伸缩振动变形振动a)C-H伸缩振动

(>3000cm-1)

3080cm-1

3030cm-1

3300

cm-1

υ（C-H）3080-3030

cm-1

2900-2800

cm-13000

cm-13030cm-13080cm-1b)C=C伸缩振动(1680-1630cm-1

)1660cm-1

分界线υ（C=C）反式烯三取代烯四取代烯1680-1665cm-1

弱，尖顺式烯乙烯基烯亚乙烯基烯1660-1630cm-1

中强，尖ⅰ分界线1660cm-1

ⅱ顺强，反弱ⅲ四取代（不与O，N等相连）无v（C=C）峰ⅳ端烯的强度强ⅴ共轭使v（C=C）下降20-30cm-1

2140-2100cm-1

（弱）

2260-2190cm-1

（弱）总结c)C-H变形振动(1000-700

cm-1

)面内变形（=C-H）1400-1420cm-1

（弱）面外变形（=C-H）

1000-700cm-1

（有价值）（=CH）970cm-1（强）

790-840cm-1

（820cm-1）

610-700cm-1（强）

2：1375-1225

cm-1（弱）

（=CH）800-650cm-1（690cm-1）990cm-1910

cm-1

（强）

2：1850-1780

cm-1

890cm-1（强）

2：1800-1780

cm-1

谱图

烯烃顺反异