華科有機(jī)分析藥理課件紅外2010學(xué)生

ChapterInfraredabsorptionspectroscopy;QE0.05~1.0EVE轉(zhuǎn)0.0001~

微/cm-

分子躍遷類

泛頻、振動(dòng)參考晶格振適用范 有機(jī)官能定量分

和轉(zhuǎn)

和純轉(zhuǎn)無機(jī)礦物金屬有機(jī)定義紅外光譜的表示T橫坐標(biāo)為波長λ（μm）或波數(shù)σ（cm-紅外光譜的例：— 第一節(jié)IR一、分子振動(dòng)一、分子振動(dòng)能級(jí)和振振動(dòng)化學(xué)鍵的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）：V：振動(dòng)量子：化學(xué)鍵的分子中不同EV=Vh光的能

也就是說，只有當(dāng)EV=EL或者L=V.時(shí)，才可分子吸收輻射產(chǎn)生振轉(zhuǎn)躍遷必須條件一：輻射光子的能量應(yīng)與振基頻峰和泛

L=在常溫下絕大多數(shù)分子處于基態(tài)(V0)，由基態(tài)躍遷到第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V=1)，△V=1，則L振動(dòng)L=基頻峰和泛泛頻（即LV2885.9cm->5668.0cm->8346.9cm->10923.1cm->13396.5cm-(2).泛頻泛倍頻峰峰合頻

L1差頻峰（即=2--產(chǎn)生的峰1振動(dòng)頻Hooke

頻率)1 k藥學(xué)院本k考

式中：k—化學(xué)鍵的力常數(shù)，單位為N.cm-μ—折合質(zhì)量，單位為

m1ν k(cm1 u' A其中:1307

NA105);N

6.231023ν

k(cm1鍵的K/1010N?cm-②成鍵原子的質(zhì)量m1或m2↓，則ν或σ↑。化學(xué) N -

3000-3600cm-

苯⑥1600～1450(多峰

＞1700(孤立＜1700(共軛（二）振動(dòng)伸縮彎曲振動(dòng)（）第一節(jié)IR一、分子振動(dòng)能級(jí)和振伸縮振動(dòng)(srthirat變的振動(dòng)稱為伸縮振動(dòng)。符號(hào)v表示。分為稱伸不對(duì)稱伸縮振動(dòng)子子AX2

AX3型 ~ ~ AX2型分

AX3型分CH2

~

~彎曲振動(dòng)(bendingvibration)（變形振動(dòng)，變角振動(dòng)鍵角發(fā)生周期性變化而鍵長不變的振分為：面內(nèi)、面外、對(duì)稱及不對(duì)稱彎曲振動(dòng)等形面內(nèi)彎曲振動(dòng)β 剪式（δ）及面內(nèi)搖擺振動(dòng)（ρ）兩種剪式振動(dòng)AX2型分

~1465面內(nèi)搖擺AX2型分

~—(CH2)n—n（2）面外彎曲振動(dòng)(γ)面外搖擺AX2型分

CH

~一個(gè)X原子在面上，一個(gè)X

τCH

~（3）變形振動(dòng)：多個(gè)化學(xué)鍵端的原子相對(duì)于分子稱的變形振動(dòng)AX3型分s

~②不對(duì)稱的變形振動(dòng)AX3

~伸縮亞甲CHCH

~ cm~2925cm~ cm

δCH33

~ cm~1375cmCH

~720cmsCH

~ cm

CH第一節(jié)IR一一、分子振動(dòng)能級(jí)和振（三）振動(dòng)自由度與振動(dòng)自由度：分子獨(dú)立的振動(dòng)數(shù)目或分子振動(dòng)自由3N平動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 非線型分子F非線性分子OH3756cm-

OH3652cm-

δOH1595cm-s

線性分子

δC=O667cm-

γC=O667cm-第一節(jié)IR一一、分子振動(dòng)能級(jí)和振二、紅外吸收二、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件和吸收(一)、紅外吸收光譜產(chǎn)生的

δC=O667cm-

γC=O667cm-為什么會(huì)出現(xiàn)基本振動(dòng)吸收峰數(shù)少于振動(dòng)自由度簡紅外非活性電磁磁交變

偶極子在交變電場只有發(fā)生偶極矩變化(0)的振動(dòng)才能引 O如O

OCas OC

例：四氯CH3CCCH3CH3-CH2-CC-H

-C-C(一)、紅外吸收光譜產(chǎn)生的紅外輻射的頻率與科νLνV科分子振動(dòng)過程中，必須伴隨(二)、吸收峰的譜帶的絕對(duì)強(qiáng)度，用摩爾吸光系數(shù)εε吸收譜帶表示躍遷幾率與振動(dòng)過程中偶極矩的變化△μμ，躍遷幾率，譜帶強(qiáng)度↑電負(fù)性相差，Δμ↑譜帶強(qiáng)度對(duì)稱性↑，振 極矩的變化完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，Δμ=0Δμ0νas＞ν 第一節(jié)IR一一、分子振動(dòng)能級(jí)和振二、紅外吸收二、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件和吸收三、三、經(jīng)驗(yàn)Kμ↓，基頻峰的ν例νCH、νOH、νNH峰出現(xiàn)在圖譜的高波數(shù)區(qū)（左端μ相同學(xué)CC＞C＝H＞C－H；CN＞C＝N＞C－N；C＝O＞μK相同ν＞β＞γ例：νC-H＞βC-H＞γC-（四）影響峰位分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)R化合R

OOF←C→FORCδORCδ化合

cm-化化合

CO CO ，雙鍵性KνO

R' R' (3)空間由于空間阻隔，分子平面與雙鍵不在同一平面，此共效降紅峰向 。O

CHC=O=1663cm-O

CH

C=O=1686cm-五元環(huán)>六元環(huán)。隨環(huán)張力增加，紅外峰向數(shù)移 3060-3030cm- 2900-2800cm-C1576cmC2

1781cm-1678cm-1611cm-1644cm-

CC

1657cm-1651cm-互變OCH3

CH2 OC2H5

CH3

OC2H5（A） 1738cm-

藥學(xué)院本科） 1650cm-

1717cm-

強(qiáng)度較小，與νC=C 3000cm-氫

∶ CH 2835cm-（3700～3125cm-

(形成分子內(nèi)H鍵νC=O(締合)1622cm-（游離）1675cm-νOH(締合)2843cm-

(未形成分子內(nèi)H鍵νC=O(游離)1676cm-1673cm-νOH(游離3615cm- H

二聚體3200～2500cm-游離（3650～3600cm-

二聚體1710cm-游離（1760cm-藥t院本科參

)N

～3640cm-

～3515cm- ～3350cm-（Fermi 外部因(1)溶劑效極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率通常隨溶劑極性增加而降低 學(xué)7m-乙醚C=O=1735cm-1乙醇C=O=1720cm-1因此紅外光譜通常需在非極性溶劑（2）通，物質(zhì)由固態(tài)向氣態(tài)變化，其波數(shù)將增加。在液態(tài)時(shí)，=1718cm-; 氣態(tài)時(shí)=172m-1，因此在查閱標(biāo)準(zhǔn)院，注意試樣狀態(tài)制樣方法（五）、特征區(qū) 用于確定官能團(tuán)

干擾單鍵區(qū)、雙鍵區(qū) k單鍵區(qū)、雙鍵區(qū) k(m1m22c m1m2

官能團(tuán)特征頻藥

氫鍵 叁鍵區(qū)雙鍵伸 振

苯C－CC－HC－OO－HC－NC－CC－HC－OO－HC－NδδC－H——C－H鍵的彎曲特征區(qū)(4000～1300cm-1)高頻包含H的各種單鍵、雙鍵和三鍵的伸縮振動(dòng)及面、特點(diǎn)：學(xué) ，易辨、注解析中作①化合物具有哪些基②確定化合物是芳香族、脂肪族飽和及不飽和化合區(qū)(1300～400cm-1)低頻特點(diǎn)：注：相關(guān)峰常出科參解析中作①作為化合②確定化合第一節(jié)IR一一、分子振動(dòng)能級(jí)和振二、紅外吸收二、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件和吸收三、三、四、四、特征峰與相特征峰(characteristicabsorption(correlationabsorption

圖。。

sCH2

3090cm1639cm明確特征分析有明確特征分析有關(guān)記住特征頻率四、羰基化合五、五、含氮有機(jī)化（一）烷C-H彎曲振

δas1460cm- δs1380cm-1 藥學(xué)CH參465cm-1

ρ720cm-1（水平搖擺CH3對(duì)稱伸縮2872cm-1±10CH3不對(duì)稱伸縮2962cm-C

1250~弱中由于支鏈的引入，使CH3由于支鏈的引入，C—C骨架振動(dòng)H CH3

CH3

C—C骨架1155cm-1170cm-CCCC

1195cm-1250cm-CH2面外變形振動(dòng)—(CH2)n—，n=1770~785cm-1（中） 740~750cm-1（中）n=3730~740cm-1（中） 722cm-1（中強(qiáng)）CH2和CH3的相對(duì)含量也可以由1460cm-1和1380cm-1強(qiáng)度估算

δas1460cm-重δs1380cm- δs1465cm- 1300cm

1300cm-

1300cm-烷 ——只有C－C和C－H

力常數(shù)較吸收弱①νC－H＝2960～2850

③δ(CH2)CH2)n

飽和ν

鏈特征(明確明確特征分析有關(guān)記住特征頻率CCH伸縮CC振動(dòng)CCC振CC-H伸縮振動(dòng)3000cm-HCHCHCCH2CH

υ（C-3080cm-3030cm-3080cm-3030cm-3300cm-

3080-3030cm-3000cm-

2900-2800cm-C=C伸縮振動(dòng)(1680-1630cm-1四取

R R R2R RR R R R

1680-1665cm-弱，R R順式

R R R

1660cm-乙烯亞乙烯

R R R

1660-1630cm-對(duì)烯烴順反總ⅰ分界線1660cm-峰端烯的強(qiáng)度d＝C-H彎曲振面內(nèi)彎曲（=C-H）1400-1420cm-1（弱面外彎曲（=C-H）1010-700cm-1（有價(jià)值 C RCR

（=C-970cm-790-840cm-（820cm-

C CCR4610-700cm-1（強(qiáng)C

（=C-800-650cm- （690cm-H1010cm-H910cm-1（強(qiáng)H2：1850-1780cm- 890cm-1（強(qiáng)烯 特征結(jié)構(gòu)：C＝C和＝C－H對(duì)稱性強(qiáng)，吸收①νC＝C＝

共軛烯烴，移向低頻(1630)＝C－C＝C，使C＝C的化②ν＝C－H＝3100～3010③δ＝C－H＝鍵特

飽和ν

一、一、比νOH和νNHC≡C骨架伸縮振動(dòng)：νC≡C2260～2100cm-辛 辛 炔 特征結(jié)構(gòu)：C≡C和≡C－H①νC≡C＝2140～2100②ν≡C－H＝C=C。所以，νC≡C和ν≡C－H比烯烴外譜圖沒有飽和ν明確特征結(jié) 分析有關(guān)振 記住特征頻率一一、芳?xì)渖炜s 3100～3030cm-1(m,通常有幾個(gè)峰芳環(huán)骨架伸縮振動(dòng)（確定苯環(huán)存在 1650～1430cm-1（雙峰～1600cm- 泛頻 2000～1667cm-1芳?xì)涿姒模紺-H1250～1000cm-1(w，特征性不強(qiáng)芳?xì)涿?910～665cm-1(s，用以確定苯環(huán)取代方式n-C-

1500,C-

C8H6–C6H5=

苯衍生物的紅外光①ν苯甲鄰二 間二①ν苯甲鄰二 間二對(duì)二＝②ν＝②νH＝②ν＝C－HH＝＝＝吸收

吸收

練習(xí)：分析下列 圖芳烴特征頻νC＝C＝ ν＝C－H＝＊甲鄰二甲間二甲＊甲鄰二甲間二甲對(duì)二甲＊在710～690處還

③④明確特征結(jié) 分析有關(guān)振 記住特征頻率一一、（一）O-H伸縮νOH(游離的醇或酚

3650～3600cm- (s,尖3600～3500cm- (s,稍寬3500～3200cm- (s,寬10化合游離νOHcm-酚(固態(tài)樣品1260～1170飽和叔1205～1124飽和仲1124～1087(s飽1085～1050(s βOH1420～1330cm-1（特征性差乙醇在四氯化碳中不同濃度的IR

28952895cm-醇和 特征結(jié)構(gòu)：O－H和C－O分子間氫（二）脂肪族νC-O-1300～1000cm-1，無νO-H峰C-對(duì)稱醚C-

1150～1070cm- C-O-烷基芳νs=C-O- 1075～1020cm-C

~OH~OH~

~明確特征結(jié) 分析有關(guān)振 記住特征頻率一一、四四、羰基化合紅外光譜中最重（一）酮α、β-不飽和酮：1685～1665㎝- 考正 藥學(xué)院本科參考-

- 1640㎝-1715㎝-

1685

1680

1665共軛效應(yīng)使吸收C（二）． （醛）~1725cmC

強(qiáng) CH(O)

~28202720cm雙峰

CH(O)二倍頻峰與CH(O)接近 成雙（三）

(CX飽和酰氯：1800㎝-1（S,基準(zhǔn)值不飽和酰氯：1780～1750㎝-二乙酮 、及丙酰氯的紅外光（四）羧單體：3550cm-1( 二聚體：3400～2500cm－1（寬而散νC=O1740～c-,νC－O：1320～1200cm-1 （五）νC=O～1735cm－1(S，基準(zhǔn)值)，共軛峰 O O C :-+CHνC-O-C1300～1000cm－1 :-+CH

,寬

（六） 1850～1800cm－1（s,雙峰

,這是酸酐的兩個(gè)羰基

OH以3000為中心（強(qiáng)寬νCOνCO0C018241757

C

104（（七）酰)注共軛誘導(dǎo) 3500～3100cm－1伯酰胺(雙峰 3530～3520cm－1(游離～3350cm1(締合仲酰胺(單峰、銳叔酰胺無νNH

0cm－1(游離～3180cm－1(締合3500～3400cm－1(游離3330～3060cm－1(締合 1640～1550cm－1(較弱，靠近νC＝O伯伯酰胺（雙峰3350， νCO1680~N 1640~1550CCN五、（一）ννNH3500～3300cm－1（m,尖）ν

仲胺為單峰；叔胺無δNHνC-N1350～1000cm－1（m，∵共軛，芳胺峰

N（強(qiáng)單）

（二）硝基化

C

（三）腈基化2260～2220cm－1（特征峰，S，銳

苯⑥1600～1450(多峰

＞1700(孤立＜1700(共軛 O 一一紅外吸收光譜試樣的紅外吸收光譜試樣的一 試樣氣體——①液膜