红外谱图解析综述

常用术语：1.特征峰分子中某一特定基团的某一振动方式其频率总是出现在一相对窄的区域，而分子的剩余部分对其影响较小。在不同分子中该基团振动频率基本上是相同的，这种可用于鉴定基团存在，并具有一定强度的吸收峰称为特征峰，其所在位置称为基团特征频率。例如：-CH3，-CH2的伸缩振动频率在3000

2800cm-1范围

C=O的伸缩振动频率在1800-1650cm-1范围2.相关峰一组具有相互依存关系的特征峰。例如：-CH=CH2的=CH2

3085cm-1

C=C

1680

1620cm-1

-CH=

990cm-1

=CH2910cm-1用相关峰鉴定基团的存在是个较重要的原则3.特征区40001350cm-1高频区光谱与基团的对应关系强4.指纹区1350

400cm-1低频区光谱与基团不能一一对应其价值在于表示整个分子的特征1可知基团振动频率出现的位置主要取决于成键原子的折合质量μ和键的力常数KX-H键4000

2500cm-1叁键24002100cm-1双键19001200cm-1单键1650500cm-1又因键的伸缩振动力常数大于变形振动力常数，因此伸缩振动在高频，变形振动在低频。通常可把4000650cm-1的中红外区域划分成四个区域便于理解和记忆。（见下图）中红外光谱区域的划分根据分子振动方程式=

231.X-H键伸缩振动区（4000

2500cm-1）

X为O，C，N，S，P，Si等原子。（1）O-H和N-H的伸缩振动频率游离的3600，3500cm-1附近尖峰（图5D峰1,图16B峰1）缔合的34003200cm-1宽大的吸收峰（图5A,B,C峰1,图6A,B峰1）注意：OH和NH的相互干扰，伯胺和仲胺的区别(图6C,D峰1,图11A,B,C峰1)

有机酸OH和CH伸缩振动偶合引起的一系列多重峰（32002500cm-1）（图8C峰1,图16C峰1）

O-H的伸缩振动可作为判断醇，酚，酸的重要依据。（2）C-H的伸缩振动频率饱和的C-H在3000cm-1以下（30002700cm-1）不饱和的C-H在3000cm-1以上（33003000cm-1）4

用3000cm-1为界限可判别化合物是饱和的还是不饱和的。饱和的：CH3

as2962cm-1

s2872cm-1CH2

as2926cm-1

s2853cm-1

（图1A,B,C,D峰1,图2A,B,C,D峰2）

CH2890cm-1（弱峰，不易观测到），但-CHO基团上的

-CH在2720cm-1附近，尖锐易识别。(图8B峰3)N-CH3，O-CH3一般在2800cm-1附近。(图7A峰3,图9B峰2)

不饱和的：C-H

3300cm-1

（图3A峰1）

=C-H3100cm-1

（图2A,B,C,D峰1）苯环C-H

3030cm-1

（图4A,B,C,D峰1，图5A,B,C,D峰2）（3）其它：

S-H26002500cm-1

弱峰，不易检别，需用Raman光谱来判断。（图12D峰2）

Si-H21602110cm-1

强峰（图15D峰2）

P-H24402270cm-1

中强峰（图15A峰2）52.叁键和累积双键伸缩振动区（2500

1900cm-1）主要包括炔基-CC-，腈基-CN，丙二烯基-C=C=C-，烯酮基-C=C=O，异氰酸酯基-N=C=O等的伸缩振动。（1）炔烃：R-CCH单取代C

C21402100cm-1（图3A峰3）

R-CC-R’双取代C

C22602190cm-1

如果R=R’，C

C为红外非活性（图3B）（2）腈基：脂肪族C

N22602240cm-1

（针状）（图3C峰2）芳香族C

N22402215cm-1

（针状）（3）异氰酸酯基：as-N=C=O22802265cm-1

（强）（图3D峰2）

s-N=C=O-1385（弱）无实用价值。63.双键伸缩振动区（1900

1200cm-1）主要包括C=C，C=O，-NO2，S=O，P=O等键的伸缩振动和芳环的骨架振动等。（1）烯烃：C=C16801620cm-1

（强度可变）（图2A,B,C,D峰3）共轭作用，波数偏低，强度增加。（2）苯环：骨架振动在1620

1450cm-1范围内，常有四个吸收峰。1600cm-1和1500cm-1（强度可变，这二个对确定苯环结构有用）1580cm-1（较弱，但在共轭体中增强）1450cm-1（常与CH2剪式振动1470cm-1重叠）（图4A,B,C,D峰2、3,图5A,B,C,D峰3、4，图9B峰4、5,图16A峰4）（3）羰基：C=O18501550cm-1

（强，容易识别）根据C=O基出现的不同位置，可判别是何种羰基化合物，如酸，酯，酮，醛，酸酐，酰胺，酰卤，羧酸盐，醌，二酰基过氧化物等等。7饱和酯肪族C=O基位置（cm-1）酮

1715cm-1

以此为基准

过氧化物

1815和1790

酸酐

1820和1760cm-1

酰卤

1800

酯

1740醛

1730羧酸

1700缔合

1760游离

酰胺

1650（酰胺谱带I）

羧酸盐

1600

1500和

1400

醌

16678如果C=O基与双键，苯环共轭。C=O基的伸缩振动频率比上述相应位置要低，强度增加。在解析光谱时必须注意。（图8A峰2,B峰4,C峰2,D峰1酮羰基,峰2羧酸盐羰基,图9A峰2,B峰3,C峰2,D峰3,图10A峰2,B峰1,C峰2,D峰1,图11A峰3,B峰3,C峰2酰胺谱带Ⅰ,图16B峰3,C峰2）（4）硝基-NO2：（图12A峰2、3,B峰2、3、4,C峰2,3,4,D峰3,4）脂肪族：

as1565

1545（-1550cm-1）（强）

s1385

1350(-1370cm-1）（强）芳香族：

as1550

1500cm-1

s1365

1290cm-1

比脂肪族稍低（5）S=O：（图13A峰3,B峰3、4,C峰1,D峰1）砜

as1350

1290cm-1

s1165

1120cm-1

（强）亚砜

1070

1030cm-1

（强）（6）P=O：（图15A峰3,4）

P=O1300

1140cm-1

（接近单键区）94.X-Y键伸缩振动和X-H键变形振动区（1650

650cm-1）

X，Y为除了H以外的其它原子，主要包括C-O，Si-O，C-C，C-N，C-卤素等伸缩振动和C-H，N-H，O-H等的变形振动。此区域的光谱比较复杂，有些谱峰无法确定为基团频率，其主要价值在于表征整个分子的特性（指纹区），有些谱峰还是可以与结构单元对应起来的，用来判别化合物的构型和取代类型。（1）C-O伸缩振动：13001000cm-1中最强的一个或二个峰，容易检测。可用来判别醇，醚，酯，酸等的存在。（图6B峰3,图7A峰5、6,B峰3、4、5,C峰5,D峰4,图9A峰5、6,B峰6、7,C峰3,D峰4,图16B峰4,C峰3）（2）C-卤素伸缩振动：C-F14001000cm-1（强）C-Br600500cm-1（可变）C-Cl800600cm-1（强）C-I500cm-1（可变）（图14A,B,C,D峰1）（3）Si-O-Si伸缩振动：11201020cm-1（强，二个或多个吸收峰）（图15B,C峰3,D峰4）10（4）N-H变形振动：伯胺基-NH2

面内变形1650

1550cm-1（图6C峰3,图11A峰4,B峰4,酰胺谱带Ⅱ）面外变形900650cm-1（宽大）（图6C峰6,图11B峰5）仲胺基NH

面内变形弱峰，不易找到面外变形750700cm-1（宽大）（图6D峰5,图11C峰4）（5）O-H变形振动：缔合状态的醇类在650cm-1附近形成一个宽大的OH面外变形吸收峰，形状与NH的面外变形相近。（图6B峰4）。羧基上的OH面外变形振动在920cm-1附近（图8C峰3，图16C峰4）。（6）C-H变形振动：A：

asCH3和

CH21460cm-1

sCH31380cm-1（图1峰2,3图2峰4,5）从1460cm-1和1380cm-1峰的相对强度可判断化合物链的长短。

11B：和非碳原子相连时，CH3和CH2的变形振动发生位移。如S-CH3、O-CH3.光谱解析时需注意。C：当一个C原子上存在二个CH3或三个CH3时，1380cm-1峰裂分：异丙基

sCH3裂分成1380，1370cm-1强度大约相等（图1C峰3）。叔丁基

sCH3裂分成1395（m），1365（s）（图1D峰3）。以此可判断化合物的支化情况。D：

-CH2-

n的面外摇摆峰，n

4时出现720cm-1吸收峰。可判断是否是长链化合物。（图1A、B峰4，图7C峰6、D峰5，图9C峰4、D峰5）12（7）1000

650cm-1C-H面外变形振动，用来确定烯烃化合物的顺反构型或苯环的取代类型。

A：烯烃=CH的面外变形振动出现的位置，很大程度上取决于双键的取代情况，一般都是强吸收。单取代990cm-1（-CH=）910cm-1（=CH2）附近（图2A峰6,图3C峰3）偏二取代890cm-1附近（图2B峰6）反式双取代970cm-1附近（图2D峰6）顺式双取代730

650cm-1例外较多（图2C峰6）三取代840

790cm-1

四取代无=CH2面外变形峰。13B：苯环上H原子的面外变形吸收峰位置取决于苯环的取代类型，即与苯环上相邻H原子的数目有关，与取代基的类型基本上无关。随着邻接H原子数目的增加，C-H面外变形的波数减少。如：孤氢（1，3，5取代）900

850cm-1

邻接二氢（1，4取代）860800cm-1

邻接三氢（1，3取代；1，2，3取代）810750cm-1

邻接四氢（1，2取代）700730cm-1

邻接五氢（单取代）770730cm-1710690cm-1

邻接六氢（苯）675cm-1

这谱带的位置连同它在20001650cm-1范围出现的倍频吸收图象，为决定苯环的取代类型提供了很好的依据。见附图。（注：在确定取代类型时要查阅详细数据，并配合核磁共振谱）（图4A、B、C、D峰4,图5A峰5,B峰5、6,C峰5,D峰5,图16A峰5）14三、不饱和度的计算不饱和度表示分子结构不饱和的程度。在未知结构分析时，根据样品预测的分子式（通过元素分析或质谱得到）可以计算分子的不饱和度U，从而估计分子结构中是否会含有双键，叁键，芳香环等。这对推测分子结构非常有用，也可验证光谱解析结果的合理性。由分子式计算不饱和度U的经验公式为：式中n1，n3，n4分别为分子式中一价，三价和四价原子的数目。15

满足通式CnH2n+2的为饱和化合物。通常规定双键（C=C，C=O等）和饱和环状结构的不饱和度为1。叁键（C

C，CN等）的不饱和度为2。苯环的不饱和度为4（一个环加三个双键）。1H2C=CH2

2H2C=O

34CH3CN

5如果分子中有高于四价的杂原子，此计算公式不适用。此式对于稠环芳烃也不适用。16四、未知光谱解析举例1.某未知物分子式为C10H10O4

根据其红外光谱图（图16D）来推断其结构。不饱和度计算：U

4可能有苯环。红外光谱特征峰：根据3000cm-1以上，1599.7，1579.4,1488.8,746.1cm-1推断有结构存在根据1729.6（强）,1291.8和1124.2cm-1及分子式中有四个O,推断有二个

-COOR结构存在以上推断得到的结构为：已具有8个C，4个H，4个O，与分子式相比还少2个C、6个H，所以结构式可能为：邻苯二甲酸二甲酯用不饱和度验证，再用标准光谱核实。172.某未知物分子式为C8H7N，根据其红外光谱图（图16E）来推断其结构。不饱和度计算：可能有苯环。红外光谱特征峰：根据3037、1608、1508、817cm推断有根据2228cm-1推断有