紅外光譜原理以及解析

1、關(guān)于紅外光譜原理及解析第一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-121）紅外吸收只有振-轉(zhuǎn)躍遷，能量低；2）應(yīng)用范圍廣：除單原子分子及單核分子外，幾乎所有有機(jī)物均有紅外吸收；3）紅外光譜特征性強(qiáng)“分子指紋光譜”。分子結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的表征，通過IR譜的波數(shù)位置、波峰數(shù)目及強(qiáng)度確定分子基團(tuán)、分子結(jié)構(gòu)；4）固、液、氣態(tài)樣均可用，且用量少、不破壞樣品；5）分析速度快，快速測量時(shí)可達(dá)到60張譜/秒6）光譜數(shù)據(jù)積累較多。1.2. 紅外光譜法特點(diǎn)一、概述1.1.紅外光譜的發(fā)展1947年，第一代雙光束紅外光譜，棱鏡20世紀(jì)60年代，第二代，光柵70年代后期，第三代

2、，干涉型傅里葉變換紅外光譜儀近年來，第四代激光紅外分光光度計(jì)。第二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-131.3. 紅外光區(qū)劃分紅外光譜(0.751000m)遠(yuǎn)紅外(轉(zhuǎn)動區(qū))(25-1000 m)中紅外(振動區(qū))(2.525 m)近紅外(泛頻）(0.752.5 m)絕大多數(shù)基團(tuán)的基頻振動吸收分子振動轉(zhuǎn)動分子轉(zhuǎn)動價(jià)鍵轉(zhuǎn)動、晶格轉(zhuǎn)動分區(qū)及波長范圍 躍遷類型用于研究單鍵的倍頻、組頻吸收,（如0-H,N-H,C-H鍵。）這個(gè)區(qū)域的吸收很弱第三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-14電子基態(tài)電子激發(fā)態(tài)電子

3、躍遷振動躍遷轉(zhuǎn)動躍遷2341平動能Et: 能級差小, 近似地看成能量變化是連續(xù)的轉(zhuǎn)動能Er: 能級差(3.510-3 510-2eV)振動能E: 能級差(510-2 1eV)電子能Ee: 能級差(1 20eV)能量變化 -量子化2.1.化學(xué)建的振動分子中基團(tuán)的振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜二.化學(xué)鍵的振動第四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-15相對強(qiáng)度1有機(jī)物分子用頻率連續(xù)變化的單色光照射選擇性吸收與能級躍遷相對應(yīng)的特定頻率的光光譜儀器記錄2. 吸收光譜透過吸收第五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜

4、解析2015-162.2.振動能級躍遷 紅外光譜產(chǎn)生的條件 條件一：輻射光子的能量應(yīng)與振動躍遷所需能量相等。 根據(jù)量子力學(xué)原理，分子振動能量Ev 是量子化的，即 E V =（V+1/2）h -分子振動頻率， V-振動量子數(shù)，值取 0，1，2， 只有當(dāng) Ea= EV 時(shí)，才可能發(fā)生振轉(zhuǎn)躍遷。第六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-17 紅外活性振動：當(dāng)分子振動時(shí)，只有偶極矩發(fā)生變化的振動才產(chǎn)生紅外吸收，這種振動稱為紅外活性振動。條件二：輻射與物質(zhì)之間必須有耦合作用qr物質(zhì)吸收輻射實(shí)質(zhì)上是外界輻射轉(zhuǎn)移它的能量到分子中去，而這種能量的轉(zhuǎn)移是通過偶極矩

5、的變化來實(shí)現(xiàn)的。正、負(fù)電荷中心間的距離r和電荷中心所帶電量q的乘積，叫做偶極矩=rq。它是一個(gè)矢量，方向規(guī)定為從負(fù)電荷中心指向正電荷中心。偶極矩的單位是D（德拜）。 偶極矩變化越大，活性越強(qiáng)，吸收強(qiáng)度越大。 某些極性鍵如CO2在振動時(shí)可以產(chǎn)生瞬間偶極矩的變化，也會產(chǎn)生紅外吸收。第七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-18第八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-19CHHCHH剪式振動平面搖擺CHH+CHH+非平面搖擺扭曲振動CHH反對稱 伸縮振動(as)對稱 伸縮振動(s)伸縮振動面內(nèi)彎曲(面內(nèi)

6、)面外彎曲(面外)彎曲振動振動類型高頻區(qū)低頻區(qū)2.3 分子的振動類型亞甲基的振動形式鍵角不變,鍵長改變鍵長不變,鍵角改變CHH第九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-110多原子基團(tuán)有更多的振動形式，可以出現(xiàn)一個(gè)以上基頻振動吸收帶,吸收帶的數(shù)目與分子的自由度有關(guān)。自由度的數(shù)目等于分子中所有原子在空間的位置所需要坐標(biāo)的總數(shù)。 3N = 平動 + 轉(zhuǎn)動 + 振動 振動自由度 = 3N 6 非線性分子 振動自由度 = 3N 5 - 線性分子 雙原子分子 N = 2，振動自由度 = 32-5 = 1 三原子分子 N = 3，振動自由度 = 33-6 =

7、 3 非線性 N = 3，振動自由度 = 33-5 = 4 線性分子振動自由度數(shù)目越大，紅外光譜中峰的數(shù)目越多。2.4.振動自由度第十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-111第十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-112第十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1132.5 分子振動方程式 雙原子分子的振動方式: 伸縮振動. 如果把雙原子分子粗略地看成彈簧諧振子, 那么化學(xué)鍵的伸縮振動就是兩個(gè)原子核在鍵軸方向上的簡諧振動.根據(jù)虎克定律K: 化

8、學(xué)鍵的力常數(shù), Nm-1:化學(xué)鍵的折合質(zhì)量, kgm1、m2: 化學(xué)鍵連結(jié)的兩個(gè)原子核的質(zhì)量,kg第十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-114吸收頻率用波數(shù)（）表示c: 光速, 31010cm/sK: Nm-1:原子折合質(zhì)量 kg發(fā)生振動能級躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征第十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-115查表知C=C鍵 9.6, 計(jì)算波數(shù)值13072111cm16502/126.91307-=mmplkkcv正己烯vC=C 16

9、52 cm-1已知C=O鍵 k=12, 求 vC=Ov1cm1725121612+161307=鍵類型: CC C =C C C 力常數(shù): 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位: 4.5m 6.0 m 7.0 m 第十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-116 影響基本振動躍遷的波數(shù)或頻率的直接因素為化學(xué)鍵力常數(shù)k 和原子質(zhì)量。 k大，化學(xué)鍵的振動波數(shù)高，如kCC(2222cm-1) kC=C(1667cm-1) kC-C(1429cm-1)（質(zhì)量相近） 質(zhì)量m大，化學(xué)鍵的振動波數(shù)低，如mC-C(1430cm-1) mC-N(133

10、0cm-1) mC-O(1280cm-1) (力常數(shù)相近） 經(jīng)典力學(xué)導(dǎo)出的波數(shù)計(jì)算式為近似式。因?yàn)檎駝幽芰孔兓橇孔踊?，分子中各基團(tuán)之間、化學(xué)鍵之間會相互影響，即分子振動的波數(shù)與分子結(jié)構(gòu)（內(nèi)因）和所處的化學(xué)環(huán)境（外因） 有關(guān)。第十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-117紅外光譜表示方法：常用坐標(biāo)曲線表示法. 橫坐標(biāo):表示吸收峰的位置, 用波數(shù)(cm-1, 4000400cm-1)或波 長(m, 2.5 25m)作量度. 縱坐標(biāo): 表示吸收峰的強(qiáng)弱, 用百分透過率(T%) 或吸光度(A)作量 度單位. 正己烷的紅外光譜3. IR光譜表示方法

11、第十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-118觀察譜圖： a) 峰數(shù)：吸收峰的數(shù)目b) 峰強(qiáng)：峰的強(qiáng)度（強(qiáng) 中 弱峰）c) 峰形：吸收峰的形狀d) 峰位：吸收峰的位置3.1. 峰位、峰數(shù)、峰強(qiáng)度、峰的形狀第十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-119CO2分子 2349667峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無瞬間偶極矩變化時(shí)，無紅外吸收。（3.1.1）峰數(shù)第十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-120峰數(shù)減少的原因： 分子振動過程中如不發(fā)生瞬間偶極矩

12、變化則不會引 起紅外吸收(對稱性的分子)頻率相同的振動發(fā)生簡并強(qiáng)的寬峰將附近弱而窄的吸收峰覆蓋 吸收頻率在測定區(qū)域以外,常用為中紅外區(qū)域（4000400cm-1）吸收強(qiáng)度太弱，無法顯示出吸收峰 第二十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-121摩爾吸光系數(shù)（）強(qiáng)度符號200很強(qiáng)VS75200強(qiáng)S2575中等M525弱W05很弱VW(一) 峰強(qiáng)的表示方法 紅外光譜中用透光百分率（T）表示吸收峰強(qiáng)度 T%=(I/I0)100% I0：入射光強(qiáng)度 I：透射光強(qiáng)度 T%越小，吸收峰越強(qiáng)紅外光譜中吸收峰的絕對強(qiáng)度可用摩爾吸光系數(shù)表示：（3.1.2）峰強(qiáng)第二

13、十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-122偶極矩的變化大小主要取決于下列幾種因素電負(fù)性：化學(xué)鍵兩端連接的原子，若它們的電負(fù)性相差越大（極性越大），瞬間偶極矩的變化也越大，在伸縮振動時(shí)，引起的紅外吸收峰也越強(qiáng) 振動形式：振動形式不同對分子的電荷分布影響不同，故吸收峰強(qiáng)度也不同。通常不對稱伸縮振動比對稱伸縮振動的影響大，而伸縮振動又比彎曲振動影響大。 結(jié)構(gòu)對稱性：對稱分子偶極矩為零；瞬間偶極矩變化越大，吸收峰越強(qiáng)； 能級躍遷的幾率越大，吸收峰也越強(qiáng)。 基態(tài)第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)吸收峰（基峰）； 基態(tài)第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰（倍頻峰）第二十

14、二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-123寬峰尖峰肩峰雙峰3.1.3) 峰形吸收峰的形狀決定于官能團(tuán)的種類，可以輔助判斷官能團(tuán) 例如：締合羥基，和炔氫，它們的吸收峰位置只略有差別，但主要差別在于峰形：-締合羥基峰寬，圓滑-炔氫則顯示尖銳的峰形第二十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-124第二十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-125第二十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-126c:

15、光速, 31010cm/sK: Nm-1:原子折合質(zhì)量影響吸收頻率的因素(1). 鍵的力常數(shù)K的影響. 化學(xué)鍵鍵能越大 力常數(shù)越大 振動頻率鍵類型力常數(shù)/cm-1 2150 1650 1200a: 成鍵方式的影響3.1.4)影響吸收頻率的因素(峰位)第二十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-127振動類型C-H伸縮振動 C-H彎曲振動 (力常數(shù)較大) (力常數(shù)較小)/cm-1 3000 1340b: 振動類型的影響c: 雜化狀態(tài)的影響鍵類型雜化狀態(tài) sp sp2 sp3/cm-1 3300 3100 2900第二十七張，PPT共一百一十八頁，

16、創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-128d: 誘導(dǎo)效應(yīng)的影響（I效應(yīng)）化合物C=O /cm-1 1715 1730 1800 1920 1928 電負(fù)性原子或基團(tuán)通過靜電誘導(dǎo)作用, 引起分子中化學(xué)鍵的電子云分布變化, 而改變力常數(shù)強(qiáng)極性鍵C=OC=O+-X(吸電子基)極性降低雙鍵性 質(zhì)加強(qiáng)力常數(shù)增加吸收向 高波數(shù)移動X (推電子基)吸收向 低波數(shù)移動第二十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-129e: 共軛效應(yīng)的影響（c效應(yīng)）化合物C=C /cm-1 1650 1630化合物C=O /cm-1 1715 1693 共

17、軛效應(yīng)使共軛體系中電子云密度平均化, 雙鍵的鍵略變長, 單鍵的鍵長略變短, 從而改變力常數(shù).雙鍵性質(zhì)減弱第二十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-130(2). 原子質(zhì)量的影響 值, 振動頻率 與碳原子相連的原子質(zhì)量增加, 振動頻率相應(yīng)減小 鍵類型C-H C-C C-O/cm-1 3000 1200 1100鍵類型 C-Cl C-Br C-I/cm-1 750 600 500第三十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1312 .外部因素對吸收峰的影響.（1）物態(tài)效應(yīng) 同一個(gè)化合物在不同聚集狀態(tài)

18、下紅外光譜之間有較大的差異。通常，物質(zhì)由固態(tài)向氣態(tài)變化，其波數(shù)將增加，且強(qiáng)度也有變化。丙酮 液態(tài)時(shí)，C=O=1718cm-1; 氣態(tài)時(shí)，C=O=1742cm-1，因此在查閱標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜時(shí)，注意試樣狀態(tài)和制樣方法。（2）晶體狀態(tài)的影響 固態(tài)光譜的吸收帶比液態(tài)時(shí)尖銳而且多。 固體樣品在由石蠟油糊狀法或壓片法測定時(shí)，如果晶形不同或粒子大小不同都會產(chǎn)生譜圖的差異。101第三十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1323.溶劑效應(yīng) 極性基團(tuán)的伸縮振動頻率通常隨溶劑極性增加而降低。如羧酸中的羰基C=O： 氣態(tài)時(shí)： C=O=1780cm-1 非極性溶劑：

19、C=O=1760cm-1 乙醚溶劑： C=O=1735cm-1 乙醇溶劑： C=O=1720cm-1因此紅外光譜通常需在非極性溶劑中測量。 總之，影響基團(tuán)頻率的因素較多，分析時(shí)應(yīng)綜合考慮各種因素40第三十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-133第三十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-134一特征譜帶區(qū)、指紋區(qū)及相關(guān)峰的概念 (一) 特征譜帶區(qū) 4000-1350cm-1，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)基團(tuán)的紅外吸收峰比較特征， 相對容易辨認(rèn)，稱特征譜帶區(qū)。 (二) 指紋區(qū) 1350-400cm-1，在這個(gè)

20、區(qū)域內(nèi)紅外吸收峰比較密集、吸收峰相互影響比較大，特征性弱，不易辨認(rèn)，但這個(gè)區(qū)域內(nèi)的吸收能夠反映出分子結(jié)構(gòu)上的微小變化，稱指紋區(qū)。4.紅外光譜中常用術(shù)語第三十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-135 (三)相關(guān)峰 對一個(gè)基團(tuán)而言，所謂相關(guān)峰就是相應(yīng)于其各種振動形式產(chǎn)生的相應(yīng)的紅外吸收峰。 如:對于甲基，其有CH(as) 2960cm-1, CH(s) 2870cm-1, CH(as) 1470cm-1, CH(s) 1380cm-1, CH(面外) 720cm-1，這些吸收峰之間互稱相關(guān)峰。 第三十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年

21、6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-136波長(m)波數(shù)(cm1)鍵的振動類型2.73.337503000OH, NH3.03.333003000CH, =CH，CH，ArH)(極少數(shù)可到2900cm1 )3.33.730002700CH (CH3, CH2 ，-CHO)4.24.924002100CC ,CN ,asC=CC=C 5.36.119001650C O (酸、醛、酮、酰胺、酯、酸酐)6.06.716801500C C (脂肪族及芳香族), C N6.87.714751300CH (面內(nèi)) , 10.015.41000650C CH , ArH (面外).三 紅外光譜的重要

22、吸收區(qū)段不僅要注意特征官能團(tuán)的位置. 而且還要注意觀察峰的形狀和強(qiáng)度.第三十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-137 (一)O-H、N-H伸縮振動區(qū)（37503000 cm-1） 醇、酚OH： O-H 3700-3200 cm-1 強(qiáng) 游離O-H 3700-3500 cm-1 較強(qiáng)、尖銳 締合O-H 3450-3200 cm-1 強(qiáng)、寬 羧基中OH ： 32002500 cm-1 強(qiáng)而寬 第三十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-138g: 氫鍵效應(yīng)的影響 氫鍵的形成, 使X-H鍵變長,

23、鍵的力常數(shù)減小，伸縮振動頻率向低波數(shù)移動, 且吸收強(qiáng)度變大, 峰帶變寬.C=O(締合) 1622cm-1C=O(游離) 1675cm-1O-H(締合) 2843cm-1C=O(游離) 1676cm-1C=O(游離) 1673cm-1O-H(游離) 36153606cm-1氫鍵對氫鍵給體的影響較大, 對氫鍵受體的影響相對較小.形成分子內(nèi)氫鍵未形成分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵第三十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-139分子間氫鍵 分子間氫鍵是否能夠形成以及締合程度有多大與該化合物的濃度有密切關(guān)系例如: 環(huán)己醇濃度0.01mol/L的CCl4稀溶液中-

24、不形成分子間氫鍵 濃度0.1mol/L的CCl4溶液中- 形成二聚體和多聚體的吸收 濃度 酮中的C=O，這是由于烴基比氫基的供電子效應(yīng)大，使酮基中羰基C=O極性增大，雙鍵常數(shù)減小，振動頻率減小。 1) 飽和酮(圖151）第五十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-153 5.2醛正常醛中的羰基的伸縮振動C=O發(fā)生在1725-1附近，共軛時(shí)吸收峰向低頻方向移動。醛類化合物中最典型的振動是羰基中的CH伸縮振動（CH），這是其它羰基化合物中所沒有的。出現(xiàn)兩個(gè)特征的吸收峰分別位于2820 -1和2720 -1處，2720 -1峰尖銳，與其它CH伸縮振動

25、互不干擾，很易識別。因此根據(jù)C=O1725 -1和2720 -1峰就可以判斷是否有醛基的存在。第五十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-154 5.3酯 酯羰基由于有氧的吸電子誘導(dǎo)應(yīng)，其紅外吸收頻率比醛酮要大，通常都能1730cm-1。可以區(qū)別酯羰基和醛酮羰基的有13301030cm-1的兩個(gè)C-O伸縮振動吸收as（吸收強(qiáng)度大且略寬，比較特征）s，通常二者大約相差130cm-1。 1）乙酸乙酯IR第五十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-155 5.4. 酰氯酰鹵分子中，由于鹵素分子直接和c

26、=o相連，鹵素原子的強(qiáng)吸電子作用，使得c=o的振動頻率大幅度上升。1225cm-1處的吸收可以理解為c（0）-0的吸收。第五十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-156 5.5羧酸 游離羧酸羰基的C=O 在1760cm-1左右；羧酸既有強(qiáng)供電子體，又有強(qiáng)受電子體，所以分子間的氫鍵作用很強(qiáng)，在固態(tài)和液態(tài)下，幾乎全部以環(huán)狀二締合體存在。締合的C=O 1725-1700cm-1左右，判斷羧酸的特征峰為32002500cm-1的寬峰。 （-OH）=938cm-1面外，單體無此譜帶第五十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11

27、有機(jī)波譜解析2015-1575. 6羧酸鹽 由于負(fù)電荷的離域，形成的負(fù)離子中C-O吸收頻率下降，有兩個(gè)吸收峰：as 1650-1545cm-1 ， s 1420-1300cm-1吸收峰都比較強(qiáng)，特征性很強(qiáng) 羧酸一旦成鹽，形成的羧酸根負(fù)離子，兩個(gè)C-O鍵相同，不再有單雙鍵之分，因而反對稱和對稱伸縮振動兩個(gè)吸收帶。第五十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-158例 下列化合物在36501650-1區(qū)間內(nèi)紅外光譜有何不同？（A） （B） （C）解：（A）、（B）、（C）三者在17001650-1區(qū)域內(nèi)均有強(qiáng)的吸收。（A）在30002500-1區(qū)間內(nèi)

28、應(yīng)有一寬而強(qiáng)的OH伸縮振動峰。（B）在2720-1和2820-1有兩個(gè)中等強(qiáng)度的吸收峰 第五十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-159第五十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-160波長(m)波數(shù)(cm1)鍵的振動類型2.73.337503000OH, NH3.03.333003000CH, =CH，CH，ArH)(極少數(shù)可到2900cm1 )3.33.730002700CH (CH3, CH2 ，-CHO)4.24.924002100CC ,CN ,asC=CC=C 5.36.11900

29、1650C O (酸、醛、酮、酰胺、酯、酸酐)6.06.716801500C C (脂肪族及芳香族), C N6.87.714751300CH (面內(nèi)) , 10.015.41000650C CH , ArH (面外).三 紅外光譜的重要吸收區(qū)段不僅要注意特征官能團(tuán)的位置. 而且還要注意觀察峰的形狀和強(qiáng)度.回顧第六十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-161 (六)雙鍵的對稱伸縮振動區(qū)（16801500cm-1） 碳碳、碳氮、氮氮雙鍵振動頻率低于碳氧雙鍵，而且多數(shù)強(qiáng)度也比較低。 第六十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8

30、/11有機(jī)波譜解析2015-162 (七)C-H彎曲振動區(qū)（面內(nèi)）（14751300cm-1） 在此區(qū)域內(nèi)的C-H面內(nèi)彎曲振動：第六十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-163對于偕二甲基 1380cm-1處裂分成兩條強(qiáng)度差別不是很大的譜帶，裂距為15-30cm-1第六十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-164對于偕三甲基 1380cm-1處裂分為兩條強(qiáng)度差別較大的譜帶，裂距在30cm-1以上。叔第六十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-

31、165 (八)C-H彎曲振動區(qū)（面外）（1000650cm-1） 【例2.16、例2.17】905935和995985895885730665中960980中或弱強(qiáng)第六十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-166 1）單取代末端雙鍵： 第六十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-167 2）雙取代末端雙鍵： R2C=CH2第六十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-168Z-2-戊烯的紅外光譜圖(KBr壓片法)E-2-戊烯的紅外光譜圖(KBr壓

32、片法)730665 弱960980 強(qiáng)第六十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-169芳烴基團(tuán)振動方式吸收范圍 說明=C-H伸縮振動3100-3000cm-1 (m)強(qiáng)度不定C=C伸縮振動1600cm-11585cm-11500cm-11450cm-11600和1500cm-1為芳環(huán)的特征吸收1450cm-1烷基亦有吸收,有干擾.=C-H面外彎曲振動泛頻峰20001660 cm-1吸收帶比較弱, 有時(shí)有干擾少, 根據(jù)譜帶的形狀, 雖然對確定苯環(huán)的取代類型有一些幫助, 但意義不大.但單取代苯的一組譜帶特征性很強(qiáng), 對確認(rèn)單取代苯很有幫助.面外彎

33、曲振動910-650cm-1取代基的多少與取代位置不同, 使得譜帶的數(shù)目與位置也不同, 可用于確定苯環(huán)的取代類型第六十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-170苯環(huán)不同取代類型在20001660cm-1 和900650cm-1區(qū)域內(nèi)吸收峰圖象第七十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-171苯環(huán)不同取代類型在900650cm-1區(qū)域內(nèi)特征吸收峰第七十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-172 本表只適用于-R, -X, -OR, -SH, -S

34、R, -NH2, -NH-OCR, -CN, O=C=N-, NC-S-, NN-等基團(tuán)的取代. 當(dāng)取代基為-OH, -NO2, -COOH, , -COR, -SO2R等強(qiáng)電子效應(yīng)基團(tuán)時(shí), 沒有特征性.第七十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-173例1: 甲苯的紅外光譜圖(KBr壓片法)例2: 鄰二乙苯的紅外光譜圖(KBr壓片法)730690750第七十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-174例3:間二乙苯的紅外光譜圖(KBr壓片法)例4:對二乙苯的紅外光譜圖(KBr壓片法)900 H

35、1800 H3830 H2第七十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-175例 5. C8H7N，確定結(jié)構(gòu)解：1） 計(jì)算不飽和度 2）峰歸屬 3）可能的結(jié)構(gòu)第七十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-176例6:根據(jù)分子式和紅外光譜確定結(jié)構(gòu)式解：1.計(jì)算不飽和度=1+7+（1-9）/2=42.峰歸屬：1600cm-1、1500cm-1：芳烴,3350cm-1：伯胺，低頻的小尖峰是芳胺的特征690cm-1,770cm-1，870cm-1:芳烴間二取代3. 結(jié)構(gòu)式：第七十六張，PPT共一百一十八頁，

36、創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1771.飽和烴官能團(tuán)特征峰(cm-1)-CH3-CH2-146013801470與O,N相連移向低波數(shù)偕二甲基雙峰2960(尖,)2870(尖,)2930(尖,)2850(尖,)第七十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-178第七十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1792.不飽和烴-烯烴官能團(tuán)特征峰(cm-1)共軛體系移向低波數(shù)3080(30)=CH2=CH-C=C指紋峰(cm-1)-CH=CH2C=CH2順式二氫反式二氫三取

37、代烯990(尖)、910(尖)890(尖)800650970(尖)840790(尖)3020(中)16801620(中-弱)第七十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1801- 己炔3.不飽和烴：炔烴官能團(tuán)特征峰(cm-1)3300(尖)CHCC640(強(qiáng)、寬)指紋峰(cm-1)2140210022602190端炔第八十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1814.苯環(huán)官能團(tuán)特征峰(cm-1)一組峰指紋峰(cm-1)單取代苯：770730 720680=CH-C=C1600(尖)1580(變)

38、1500(尖)1450(中)3030(變)20001600(弱)=CH-苯：670鄰二取代苯：770735間二取代苯：900860 810750 725680對二取代苯：860800第八十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-182官能團(tuán)特征峰(cm-1)1050(尖)3640(尖)5.醇和酚 OH CO =CO CH1100(尖)1150(尖)CH2OHCHOHCOH酚1200(尖)3630(尖)3620(尖)3610(尖)C-O伸縮O-H伸縮氫鍵締合：峰加寬第八十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析

39、2015-183官能團(tuán)特征峰(cm-1)11501070(強(qiáng)),6.醚 COCC-O-C=C-O-CVas12751200(強(qiáng))Vs10751020(強(qiáng))11201250第八十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-184乙基丙基醚異丙基乙烯基醚 苯乙醚 第八十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-185官能團(tuán)特征峰(cm-1)17401720(極強(qiáng)、尖)7.醛 C=O O=C-HC=OO=C-H28202720與雙鍵共軛移向低波數(shù)第八十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8

40、/11有機(jī)波譜解析2015-186官能團(tuán)特征峰(cm-1)C=O17251705(極強(qiáng)、尖)8.酮 與雙鍵共軛移向低波數(shù)第八十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1872-butanone 2- 丁酮propiophenone丙酰苯第八十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-188化學(xué)鍵特征峰(cm-1)33002500(寬)9.羧酸及羧酸鹽 -COOH17251700(極強(qiáng)、尖)16501545(強(qiáng))14201300(強(qiáng))13201210(極強(qiáng))非常典型O-HC=OC-O羧酸COO羧酸鹽與雙

41、鍵共軛移向低波數(shù)第八十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-189官能團(tuán)特征峰(cm-1)10.羧酸酯 -COOR與雙鍵共軛移向低波數(shù)17501730(極強(qiáng)、尖)C=OC-O-C13301030(極強(qiáng)、寬)第八十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-190官能團(tuán)特征峰(cm-1)12.酰胺 -CONH(R)31003500(強(qiáng)、雙峰)1600(伯、強(qiáng))1530(仲、強(qiáng))N-HC-NC=O1650 1690(極強(qiáng))與雙鍵共軛移向低波數(shù)酰胺帶酰胺帶14001420(伯、變化)1260(仲)締合時(shí)移向

42、低波數(shù)第九十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-191acetamide 乙酰胺N-乙基乙酰胺 N-ethylacetamideN,N-二甲基乙酰胺 N,N-dimethylacetamide帶帶第九十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-192官能團(tuán)特征峰(cm-1)13.胺和銨鹽 -NH(R)33003500伯胺雙峰仲胺單峰叔胺 無12301030(強(qiáng)、中)數(shù)個(gè)峰N-HC-N胺胺鹽N-H3000 2000(寬、強(qiáng)、 散)1500 1600(強(qiáng))彎曲振動NH3+:雙峰締合時(shí)移向低波數(shù)共軛移向高

43、波數(shù)第九十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-193官能團(tuán)特征峰(cm-1)14.其它14001000腈CNC-F鹵代烴C-ClC-BrC-I50060050080060022602240共軛移向低波數(shù)NO2硝基1550(尖、極強(qiáng))1370(尖、極強(qiáng))共軛移向低波數(shù)第九十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-194各類化合物特征吸收區(qū)間對比烷烴28003000；1460，1350；720725烯烴芳烴30003100；16001700；600100030003100；1500,1600；650

44、900炔烴腈3300； 21002200 22002300醇酚醚36003650（3300寬）；1050120036003650（3300寬）；10501200 10501200胺33003500；10301230（芳胺更高）硝基化合物1550；1350第九十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-195各類化合物特征吸收區(qū)間對比酮 1700（強(qiáng)）醛27002800； 1700（強(qiáng)）羧酸25003300； 1700（強(qiáng)）；12001320酸酸酯 1700（強(qiáng)）；10501300酰胺33003500；16501700； 1400-1300酸酐 17

45、201820（雙）；10001200酰氯 17501820羧酸鹽 16101550（強(qiáng)）；14201300（強(qiáng)）第九十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-196第三節(jié) 紅外光譜在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用 第九十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1971.解析方法（1）直接法 用已知物的標(biāo)準(zhǔn)品與試樣在相同條件下測定IR光譜，并進(jìn)行對照。注意： 樣品純度需大于98% 盡可能使用與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相同分辨率和精度的儀器 必需在與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相同的測量條件下測定指紋區(qū)譜帶要仔細(xì)對照。第九十七張，PPT共一百

46、一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-198一紅外光譜解析工作中的注意事項(xiàng) 1樣品的純度和物理狀態(tài)對IR圖譜的影響： 1）樣品純度：要求能達(dá)到98以上，即使5的雜質(zhì)也可能產(chǎn)生干擾的“假譜帶” 第九十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-199 2）固體樣品的粒度和晶型：在研磨樣品時(shí)有時(shí)會發(fā)生晶型的轉(zhuǎn)變第九十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1100第一百張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1101（2）否定法

47、譜圖中不出現(xiàn)某些吸收峰時(shí)，可否定某種基團(tuán)的存在。（3）肯定法 借助于特征峰，確定某種基團(tuán)的存在。 實(shí)際工作中，三種方法聯(lián)合使用。第一百零一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-11022.解析步驟第一百零二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1103 2圖譜解析的一般程序 了解試樣的來源、純度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等；經(jīng)元素分析確定實(shí)驗(yàn)式； 有條件時(shí)可用MS譜測定相對分子量，確定分子式；根據(jù)分子式計(jì)算不飽和度，其經(jīng)驗(yàn)公式為： = 1 + n4 + 1 / 2（n3 n1） 式中：代表不飽和度；n1、n3、n

48、4分別代表 分子中一價(jià)、三價(jià)和四價(jià)原子的數(shù)目。 雙鍵和飽和環(huán)狀結(jié)構(gòu)的為1、三鍵為2、苯環(huán)為4。由IR光譜確定基團(tuán)及其結(jié)構(gòu)；查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖集，第一百零三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1104例1:根據(jù)分子式和紅外光譜確定結(jié)構(gòu)式解：1.計(jì)算不飽和度=1+5+（0-12）/2=02.峰歸屬：3300cm-1,1050cm-1:伯醇 1375cm-1雙峰：偕二甲基3：結(jié)構(gòu)式：紅外吸收光譜的應(yīng)用舉例第一百零四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1105例2:根據(jù)分子式和紅外光譜確定結(jié)構(gòu)式ClCH2CC

49、H解：1.計(jì)算不飽和度=1+3+（0-4）/2=22.峰歸屬：2140cm-1（m）,3300cm-1（s，）-CCH3.結(jié)構(gòu)式：第一百零五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1106(2).烯烴基團(tuán)振動方式吸收范圍 說明=C-H伸縮振動3100-3010cm-1(mw) RCH=CH2 或 R1R2C=CH2: 3095-3075cm-1小環(huán)烷烴以及環(huán)氧化合物, 環(huán)氮化合物: C-H伸縮振動3000cm-1C=C伸縮振動1680-1620cm-1共軛烯烴: 吸收向低波數(shù)移動1030nm, 有n個(gè)雙鍵, 在1650-1580cm-1能觀察到n個(gè)

50、吸收帶.(共軛二烯一般在1650和1600cm-1出現(xiàn)兩個(gè)峰).環(huán)烯烴(63元環(huán)): 環(huán)外雙鍵向高波數(shù)移動, 環(huán)內(nèi)雙鍵向低波數(shù)移動累積雙烯: as 20001915cm-1 (m)=C-H彎曲振動1000-650cm-1 R-CH=CH2 995985cm-1(s) 915905cm-1(vs) R1R2C=CH2 895885cm-1(vs) R1CH=CHR2(反式) 980960cm-1(vs) R1CH=CHR2(順式) 730665cm-1(m, 寬) (特征性弱) 三取代乙烯 850790cm-1(m) (特征性弱)第一百零六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/11有機(jī)波譜解析2015-1107例3:根據(jù)分子式和紅外光譜確定結(jié)構(gòu)式解：1.計(jì)算不飽和度=1+6+（0-10）