第二章 红外光谱2

1、2.4.3 醇、酚和醚醇、酚和醚 1. 1. 醇和酚存在三个特征吸收：醇和酚存在三个特征吸收：羟基羟基OH 伸缩振动和弯曲振动，伸缩振动和弯曲振动， C-O伸缩振动。伸缩振动。 基团基团吸收位置（吸收位置（cm-1）说明说明 OH36503580（游离）（游离） 35503450（二聚体）（二聚体） 34003200（多聚体）（多聚体） 3600-2500（分子内缔合）（分子内缔合） 尖尖 中强，较尖中强，较尖 强，宽强，宽 宽，散宽，散 CO1050（伯）（伯） 1100（仲）（仲） 1150（叔）（叔） 1200（酚）（酚） 强，酚的吸收峰发强，酚的吸收峰发 生裂分，峰形特别生裂分，峰形特

2、别 最强的第一吸收最强的第一吸收 HO15001250 650 面内弯曲，强，宽面内弯曲，强，宽 面外弯曲，宽面外弯曲，宽 正丁醇的红外光谱正丁醇的红外光谱 3450cm-1：缔合缔合OH伸缩振动；伸缩振动；1350cm-1：OH面内弯曲振动面内弯曲振动 谱图解析1-己醇 3334cm-1, -OH的伸缩振动峰，的伸缩振动峰， 一般波数范围：一般波数范围：335010 cm-1 。这是一个很特征的这是一个很特征的OH峰，由峰，由 于氢键的存在，所有于氢键的存在，所有OH峰均比峰均比 较宽。较宽。 3 1-己醇 谱图解析1-己醇 2960cm-1, -CH3反对反对 称 伸 缩 振称 伸 缩 振

3、 动峰。动峰。 4 谱图解析1-己醇 2931cm-1, -CH2反对称反对称 伸缩振动峰伸缩振动峰 。 5 谱图解析1-己醇 2870cm-1, -CH3对称对称 伸 缩 振 动伸 缩 振 动 峰。峰。 6 谱图解析1-己醇 2861cm-1, -CH2对称对称 伸 缩 振 动伸 缩 振 动 峰。峰。 7 谱图解析1-己醇 1468cm-1, -CH3反对称反对称 弯曲振动峰弯曲振动峰 。 8 谱图解析1-己醇 1455cm-1,-CH2剪剪 刀弯曲振动峰。刀弯曲振动峰。 9 谱图解析1-己醇 1430cm-1,-OH弯曲振动峰，一般弯曲振动峰，一般 波数范围：波数范围：1400 100cm

4、-1，这这 个宽峰被个宽峰被CH弯曲模式峰掩盖。弯曲模式峰掩盖。 10 谱图解析1-己醇 指纹区：与参考谱图指纹区：与参考谱图 比对，即能给出定性比对，即能给出定性 结论。结论。 11 谱图解析1-己醇 1058cm-1,-C-O伸缩振伸缩振 动峰，与动峰，与C-C伸缩振动伸缩振动 是反对称的，一般波是反对称的，一般波 数范围：数范围： 伯醇：伯醇：1050cm-1 仲醇：仲醇：1100cm-1 叔醇：叔醇：1150cm-1 12 谱图解析1-己醇 725cm-1, -(CH2)4摇摆摇摆 振动峰，只有在振动峰，只有在4个和个和 4个个CH2存在时才有这存在时才有这 个摇摆振动峰。个摇摆振动峰

5、。 13 谱图解析1-己醇 660cm-1,-OH摇摆振动峰（摇摆振动峰（ 面外弯曲振动），这是由于面外弯曲振动），这是由于 OH基团的存在的另外一个基团的存在的另外一个 宽峰。宽峰。 14 苯酚的红外光谱图苯酚的红外光谱图 缔合羟基 3226 OH的弯曲 振动1376 CO伸缩 振动1238 乙醇在乙醇在CCl4中浓度变化中浓度变化 对红外吸收的影响对红外吸收的影响 2. 醚醚 2.4.4 含羰基化合物含羰基化合物 n醛酮 n羧酸、羧酸盐 n酸酐 n酯 n酰卤 n酰胺 羰基化合物的羰基化合物的C=O伸缩振动吸收峰位置伸缩振动吸收峰位置 化合物类型化合物类型吸收峰位置（吸收峰位置（cm-1）

6、醛醛1735-1715 酮酮1720-1710 酸酸1770-1750 酯酯1745-1720 酰胺酰胺1700-1680（酰胺（酰胺“I”峰）峰） 酸酐酸酐1820和和1760 1. 醛酮 正丁醛正丁醛 2720cm-1: 醛基醛基CH伸缩振动，特征伸缩振动，特征；1730cm-1：C=O 伸缩振动伸缩振动 苯甲醛苯甲醛 苯异丙基酮苯异丙基酮 16941694cmcm-1 -1： ：C=OC=O伸缩振动，羰基与苯环共轭，吸收移向低波数；伸缩振动，羰基与苯环共轭，吸收移向低波数； 1580 1580cmcm-1 -1： ：苯环骨架振动，与羰基共轭，移向低波数苯环骨架振动，与羰基共轭，移向低波数

7、 2. 羧酸和羧酸盐羧酸和羧酸盐 CO2-的反对称伸缩振动，的反对称伸缩振动，1650-1540，最强峰；对称伸缩振动，最强峰；对称伸缩振动，1420-1300，强峰，强峰 2-甲基丙酸甲基丙酸 33002500 cm-1：羧酸二聚体的羧酸二聚体的OH伸缩振动，峰形宽，散；伸缩振动，峰形宽，散；1710 cm-1：C=O伸缩振动；伸缩振动；920 cm-1：非平面摇摆，特征峰：非平面摇摆，特征峰 苯甲酸苯甲酸 33002500 cm-1：羧酸二聚体的羧酸二聚体的OH伸缩振动，峰形宽，散；伸缩振动，峰形宽，散； 1695 cm-1：C=O伸缩振动，因与苯环共轭移向低波数；伸缩振动，因与苯环共轭移

8、向低波数； 920cm-1：OH非平面摇摆振动，特征非平面摇摆振动，特征 金刚烷酰氯 6. 酸酐 n有两个羰基伸缩振动，1800，1750，相差 50cm-1， n反对称伸缩位于高频区， 对称伸缩振动位于低频区。 n开链酸酐的高波数峰比低波数峰强， 环状酸酐两峰的相对强度正好相反，强度 差别比开链酸酐悬殊。 三甲基乙酸酐 顺丁烯二酸酐 邻苯二甲酸酐 7.酰胺 nN-H伸缩振动：3540-3125厘米-1，伯酰 胺为强度相近的双峰，相距120厘米-1， 仲酰胺为单峰，叔酰胺无此峰。 n羰基伸缩振动：1690-1620厘米-1（酰胺I 峰） nN-H弯曲振动+C-N伸缩振动：1650-1580 厘

9、米-1（酰胺II峰） nC-N伸缩振动：1430-1050 （酰胺III峰） 胺、亚胺和胺盐胺、亚胺和胺盐 特征吸收特征吸收化合物化合物吸收峰位置吸收峰位置 (cm-1) 吸收峰特征吸收峰特征 NH伸缩振伸缩振 动动 伯胺类伯胺类3500-3300两个峰，强度中两个峰，强度中 仲胺类仲胺类3500-3300一个峰，强度中一个峰，强度中 亚胺类亚胺类3400-3300一个峰，强度中一个峰，强度中 NH弯曲振弯曲振 动动 伯胺类伯胺类1650-1590强度强，中强度强，中 仲胺类仲胺类1650-1550强度极弱强度极弱 C-N振动振动芳香芳香 胺胺 伯伯1340-1250强度强强度强 仲仲1350

10、-1280强度强强度强 叔叔1360-1310强度强强度强 脂肪脂肪 胺胺 1220-1020强度中，弱强度中，弱 1410强度弱强度弱 2.4.5 含氮化合物含氮化合物 2-戊胺戊胺 3400 cm-1 NH2反对称伸缩振动；反对称伸缩振动；3340 cm-1 NH2对称伸缩振动对称伸缩振动 1590cm-1NH2剪式振动；剪式振动；1185cm-1：CN伸缩振动伸缩振动 二己胺二己胺 3310cm-1：弱峰，弱峰，NH伸缩振动；伸缩振动；1460cm-1：CH2剪式振动剪式振动+CH3反对称变形反对称变形 振动；振动； 1110Cm-1：CN伸缩振动；伸缩振动；715cm-1：NH非平面摇

11、摆振动非平面摇摆振动 硝基化合物硝基化合物 金属有机化合物金属有机化合物 三苯基砷的红外光谱图三苯基砷的红外光谱图 3078cm-1：苯基苯基C-H伸缩振动；伸缩振动；1607cm-1: 苯基苯基C=C伸缩振动；伸缩振动；1488，1432 cm-1苯苯 环骨架振动；环骨架振动；734，694 cm-1：单取代苯的单取代苯的C-H弯曲振动弯曲振动 2.4.6 其他含杂原子有机化合物其他含杂原子有机化合物 高分子化合物高分子化合物 聚异戊二烯的红外光谱图聚异戊二烯的红外光谱图 1652 cm-1: C=C伸缩振动；伸缩振动；1438 cm-1：甲基反对称变形振动和亚甲基剪式振动重甲基反对称变形振

12、动和亚甲基剪式振动重 叠；叠；1369 cm-1：甲基对称变形振动甲基对称变形振动 2.5 2.5 红外图谱解析红外图谱解析 n红外光谱的分区红外光谱的分区 n红外标准谱图及检索红外标准谱图及检索 n萨特勒红外谱图集是较常用的谱图萨特勒红外谱图集是较常用的谱图 集，数据库，网上资源集，数据库，网上资源 n红外图谱的解析步骤红外图谱的解析步骤 n红外图谱的解析实例红外图谱的解析实例 When you analyze the spectra, it is easier if you follow a series of steps in examining each spectrum. 1. Lo

13、ok first for the carbonyl C:O band. Look for a strong band at 1820- 1660 cm-1. This band is usually the most intense absorption band in a spectrum. It will have a medium width. If you see the carbonyl band, look for other bands associated with functional groups that contain the carbonyl by going to

14、step 2. If no C:O band is present, check for alcohols and go to step 3. 2. If a C:O is present you want to determine if it is part of an acid, an ester, or an aldehyde or ketone. At this time you may not be able to distinguish aldehyde from ketone and you will not be asked to do so. ACID Look for in

15、dications that an O-H is also present. It has a broad absorption near 3300-2500 cm-1. This actually will overlap the C-H stretch. There will also be a C-O single bond band near 1100-1300 cm-1. Look for the carbonyl band near 1725-1700 cm-1. ESTER Look for C-O absorption of medium intensity near 1300

16、-1000 cm-1. There will be no O-H band. ALDEHYDE Look for aldehyde type C-H absorption bands. These are two weak absorptions to the right of the C-H stretch near 2850 cm-1 and 2750 cm-1 and are caused by the C-H bond that is part of the CHO aldehyde functional group. Look for the carbonyl band around

17、 1740-1720 cm-1. KETONE The weak aldehyde CH absorption bands will be absent. Look for the carbonyl CO band around 1725-1705 cm-1. 3. If no carbonyl band appears in the spectrum, look for an alcohol O-H band. ALCOHOL Look for the broad OH band near 3600-3300 cm-1 and a C-O absorption band near 1300-

18、1000 cm-1. 4. If no carbonyl bands and no O-H bands are in the spectrum, check for double bonds, C:C, from an aromatic or an alkene. ALKENE Look for weak absorption near 1650 cm-1 for a double bond. There will be a CH stretch band near 3000 cm-1. AROMATIC Look for the benzene, C:C, double bonds whic

19、h appear as medium to strong absorptions in the region 1650-1450 cm-1. The CH stretch band is much weaker than in alkenes. 5. If none of the previous groups can be identified, you may have an alkane. ALKANE The main absorption will be the C-H stretch near 3000 cm-1. The spectrum will be simple with

20、another band near 1450 cm-1. 6. If the spectrum still cannot be assigned you may have an alkyl bromide. ALKYL BROMIDE Look for the C-H stretch and a relatively simple spectrum with an absorption to the right of 667 cm-1. 2.5.1 红外光谱的分区红外光谱的分区 n4000-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。 n2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振

21、 动区 n2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区 n1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的 信息 2.5.3 2.5.3 红外图谱的解析步骤红外图谱的解析步骤 n化合物类型的判断化合物类型的判断 有机物和无机物有机物和无机物 饱和化合物与不饱和化合物饱和化合物与不饱和化合物 烯烃或芳烃烯烃或芳烃 n推断可能含有的功能团推断可能含有的功能团 先看特征频率区（先看特征频率区（3600-13503600-1350），再看指纹区），再看指纹区 （1350-4001350-400）。）。 先看强峰，再看弱峰先看强峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相关峰佐证先找特征吸收峰，再找

22、相关峰佐证 先否定，后肯定先否定，后肯定 n计算分子的计算分子的不饱和度不饱和度，根据不饱和度的结果推，根据不饱和度的结果推 断分子中可能存在的官能团。断分子中可能存在的官能团。 n根据吸收峰的位置、强度、形状分析各根据吸收峰的位置、强度、形状分析各种官能种官能 团及其相对关系，推出化合物的化学结构团及其相对关系，推出化合物的化学结构 2 22ban U 其中其中n为分子中为分子中4价原子的数目，如价原子的数目，如C，Si； a为为 分子中分子中3价原子的数目，如价原子的数目，如P，N； b为分子中为分子中1价原子的数目，如价原子的数目，如H，F，Cl，Br，I。 氧和硫的存在对不饱和度没有影

23、响。氧和硫的存在对不饱和度没有影响。 不饱和度不饱和度 一个双键分子中可能含苯环 分子中可能含苯环 环，或一个叁键，或一个双键分子中可能含两个双键 或一个环分子中可能含一个双键 构分子中无双键或环状结 5 4 2 1 0 U U U U U 例例1：某化合物的分子式：某化合物的分子式C6H14，红外谱红外谱 图如下，试推测该化合物的结构。图如下，试推测该化合物的结构。 从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能化合从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能化合 物为对称结构。物为对称结构。 从分子式可看出该化合物为烃类，不饱和度的计算：从分子式可看出该化合物为烃类，不饱和度的计算： U

24、=（62+2-14）/2=0 表明该化合物为饱和烃类。表明该化合物为饱和烃类。由于由于1380cm-1的吸收峰为一单的吸收峰为一单 峰，表明无偕二甲基（异丙基）存在峰，表明无偕二甲基（异丙基）存在。775cm-1的峰表明亚甲的峰表明亚甲 基基团是独立存在的基基团是独立存在的（P24 表表2-4）。因此结构式应为：）。因此结构式应为： CH3CH2CH CH3 CH2CH3 解答解答 谱峰归属谱峰归属 3000-2800cm-1：饱和饱和CH的反对称和对称伸缩振动的反对称和对称伸缩振动 （甲基：（甲基：2960和和2872cm-1，亚甲基：亚甲基：2926和和2853cm-1）。）。 1461c

25、m-1：亚甲基和甲基弯曲振动（分别为亚甲基和甲基弯曲振动（分别为1470和和 1460cm-1）。）。 1380cm-1：甲基弯曲振动甲基弯曲振动(1380cm-1)。 775cm-1：乙基乙基CH2的平面摇摆振动（的平面摇摆振动（780cm-1）。）。 3000-2800cm-1： 饱和饱和CH的反对称和对称伸缩振动的反对称和对称伸缩振动 （甲基：（甲基：2960和和2872cm-1， 亚甲基：亚甲基：2926和和2853cm-1）。）。 1461cm-1：亚甲基和甲基弯曲振动亚甲基和甲基弯曲振动 1380cm-1：甲基弯曲振动甲基弯曲振动 775cm-1：亚甲基的平面摇摆振动亚甲基的平面摇

26、摆振动 例例2: 试推断化合物试推断化合物C4H5N的结构的结构 解答解答 不饱和度计算：不饱和度计算： U=（42+2-5+1）/2=3 由不饱和度分析，分子中可能存在一个双键和一个叁键。由不饱和度分析，分子中可能存在一个双键和一个叁键。 由于分子中含由于分子中含N，可能分子中存在可能分子中存在CN基团。基团。 从谱图的高频区可看到从谱图的高频区可看到:2260cm-1，氰基的伸缩振动吸收；氰基的伸缩振动吸收； 1647cm-1 ，乙烯基的乙烯基的C=C伸缩振动吸收。伸缩振动吸收。 可推测分子结构为：可推测分子结构为： 由由990，935cm-1：表明为末端乙烯基。表明为末端乙烯基。1418

27、cm-1：亚甲基的弯曲振动（亚甲基的弯曲振动（ 1470cm-1，受到两侧不饱和基团的影响，向低波数位移）和末端乙烯基弯受到两侧不饱和基团的影响，向低波数位移）和末端乙烯基弯 曲振动（曲振动（1400cm-1）。）。验证推测正确。验证推测正确。 CH2CHCH2CN 归属归属 990，935cm-1： 末端乙烯基。末端乙烯基。 P50 表表2-6 亚甲基的弯曲振动亚甲基的弯曲振动 试推测化合物试推测化合物C8H8O的分子结构。的分子结构。 解答解答 不饱和度的计算 U=（82+2-8）/2=5 不饱和度大于4，分子中可能由苯环存在，由于仅含8个碳，因此分子应 为含一个苯环一个双键。 1610，

28、1580，1520，1430cm-1：苯环的骨架振动（1600、1585、1500及 1450cm-1）。证明苯环的存在。 825cm-1：对位取代苯（833-810cm-1）。 1690cm-1：醛基C=O伸缩振动吸收（1735-1715cm-1，由于与苯环发生 共轭向低波数方向位移）。 2820和2730cm-1：醛基的CH伸缩振动（2820和2720cm-1）。 1465和1395 cm-1：甲基的弯曲振动（1460和1380cm-1）。 由以上信息可知化合物的结构为： CH3CHO Analysis: C8H8O 解答解答 IUPAC Name: acetophenone Analys

29、is: C3H10NO 解答解答 IUPAC Name: N-methylacetamide (N-methylethanamide) Analysis: C4H8O2 C8H16O2 C7H6O2 某化合物的分子式某化合物的分子式C6H14，红外谱图红外谱图 如下，试推测该化合物的结构。如下，试推测该化合物的结构。 第六节第六节 红外光谱技术的进展及其应用红外光谱技术的进展及其应用 n红外显微镜红外显微镜(IR microscope) n漫 反 射 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 技 术 （漫 反 射 傅 立 叶 变 换 红 外 光 谱 技 术 （ d i f f u s e reflectance spectrosc