四大谱图解析

1、四种常见谱（紫外、红外、核磁、质谱）的解析区区 域域波波 长长原子或分子的跃迁原子或分子的跃迁射线射线10-30.1nm核跃迁核跃迁X射线射线0.110nm内层电子跃迁内层电子跃迁远紫外远紫外10200nm中层电子跃迁中层电子跃迁紫外紫外200400nm外层（价）电子跃迁外层（价）电子跃迁可见可见400800nm红外红外0.850m分子转动和振动分子转动和振动远红外远红外501000m微波微波0.1100cm无线电波无线电波1100m核磁共振（核自旋跃迁）核磁共振（核自旋跃迁）电磁波谱紫外光谱分析 概述 影响紫外吸收的因素 紫外吸收与分子结构关系 应用紫外吸收光谱的产生分子的三种运动状态:（1

2、）电子相对于原子核的运动（2）核间相对位移引起的振动（3）. .转动。这三种运动能量是量子化的，并对应有一定能级。 A电子能级间的能量差一般为120电子伏特（eV）振动能级间的能量差约为0.051eV转动能级间的能量差小于0.05eV紫外吸收光谱的产生紫外光谱产生：分子在入射光的作用下发生了紫外光谱产生：分子在入射光的作用下发生了电子电子能级间的跃迁能级间的跃迁，吸收了特定波长的光波形成，吸收了特定波长的光波形成 E = h （ h为普朗克常数）表现形式：在微观上出现分子由较低的能级跃迁到较高的能级； 在宏观上则透射光的强度变小。 若用一连续辐射的电磁波照射分子，将照射前后光强度的变化转变为电

3、信号，并记录下来，然后以波长为横坐标，以吸收程度（吸光度 A）为纵坐标，就可以得到一张光强度变化对波长的关系曲线图分子吸收光谱图。有机化合物中的电子电子：形成单键的电子形成单键的电子。电子：形成双键和叁键的电子形成双键和叁键的电子。n电子(孤电子对)：没有形成化学键的电子，没有形成化学键的电子，存在于氧、氮、硫、氯、溴、碘原子上（统称杂原子）。这些电子统称价电子 电子从基态（成键轨道）向激发态(反键轨道)的跃迁（*, *跃迁） 杂原子（末成键电子）被激发向反键轨道的跃迁 （ n *, n*跃迁）CO 电子n电子 电子n 1N-V跃迁1) 定义：分子中的电子由成键轨道向反键轨道的跃迁。2) 分类

4、(1)* 跃迁：电子由成键轨道向*轨道的跃迁。存在于饱和碳氢化合物中。(2)* 跃迁：由成键轨道向* 轨道的跃迁。存在于含有不饱和键的化合物中 2N-Q跃迁1)定义：分子中的电子由非键轨道向反键轨道的跃迁。2)分类：a. n* 跃迁：由n非键向* 的跃迁。存在于含杂原子的饱和碳氢化合物中。b. n* 跃迁：由n非键向* 的跃迁。存在于含杂原子的不饱和碳氢化合物中。 * * 和和 n n* * 跃迁，吸收波长：跃迁，吸收波长： 200nm ( 200nm (远紫外区远紫外区) )； * * 和和 n n* * 跃迁，吸收波长：跃迁，吸收波长： 200-400nm (200-400nm (近紫外区

5、近紫外区) )；生色团生色团: :分子中产生紫外吸收的主要官能团。都是不饱和基团分子中产生紫外吸收的主要官能团。都是不饱和基团，含有，含有电子，可以发生电子，可以发生 n * 、 n * 跃迁。跃迁。（p76）助色团助色团: :含有孤对电子，本身不产生紫外吸收的基团，但与生含有孤对电子，本身不产生紫外吸收的基团，但与生色团相连时，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强色团相连时，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度的一些官能团，称之为助色团。常见助色团助色顺序为：度的一些官能团，称之为助色团。常见助色团助色顺序为：-F-CH-F-CH3 3-Br-Br-OH-OCHOH-OCH3

6、3-NH-NH2 2-NHCH-NHCH3 3-NH(CH-NH(CH3 3) )2 2-NHC-NHC6 6H H5 5-O-O- -204254270苯（*）苯酚（OH为助色团）/nm生色团溶剂/nmmax跃迁类型烯正庚烷17713000*炔正庚烷17810000*羧基乙醇20441n*酰胺基水21460n*羰基正己烷1861000n*， n*偶氮基乙醇339，665150000n*，硝基异辛酯28022n*亚硝基乙醚300，665100n*硝酸酯二氧杂环己烷27012n*常见生色团红移与蓝移红移与蓝移吸收峰向长波方向移动吸收峰向长波方向移动的现象叫红的现象叫红移。移。吸收峰向短波方向移动

7、吸收峰向短波方向移动的现象叫蓝的现象叫蓝移，也叫紫移。移，也叫紫移。增色效应与减色效应增色效应与减色效应 吸收峰吸收峰吸收吸收强度增加强度增加的现象叫增的现象叫增色效应。色效应。 吸收峰吸收峰吸收吸收强度减小强度减小的现象叫减的现象叫减色效应。色效应。 吸收带:由相同的电子跃迁产生的吸收峰，叫. R带:由化合物n* 跃迁产生的吸收带，它具有杂原子和双键的共轭基团（醛、酮）。例：CO, NN。特点：特点：a. a. 吸收峰出现区域在吸收峰出现区域在250nm250nm500nm500nm。b.b.摩尔吸光系数小，吸收强度在摩尔吸光系数小，吸收强度在10 10 100100，属，属于禁阻跃迁。于禁

8、阻跃迁。 2. K带带由共轭体系中由共轭体系中* 产生的吸收带。例：产生的吸收带。例： CCCCCC。特点：特点：a. 吸收峰出现区域：吸收峰出现区域：210250nm，即在近，即在近紫外区。紫外区。 b. 10 。3. 3. B B带带产生：由产生：由苯环本身振动苯环本身振动及及闭合环状共轭双键闭合环状共轭双键* * 跃迁跃迁而产生的吸收带。例：芳香族包括杂环芳香族。而产生的吸收带。例：芳香族包括杂环芳香族。特点：特点：a. 苯蒸汽及苯的非极性溶剂在苯蒸汽及苯的非极性溶剂在230270nm 之间呈细微结构。之间呈细微结构。(由电子由电子能级跃起引起的吸收叠加振动能级跃迁能级跃起引起的吸收叠加

9、振动能级跃迁引起的，是芳香化合物的重要特征。引起的，是芳香化合物的重要特征。) b. 苯在极性溶剂中呈一宽峰，重心苯在极性溶剂中呈一宽峰，重心256nm， 220。4. E4. E带带产生：产生：苯环中共轭体系的苯环中共轭体系的* * 跃进产生跃进产生的吸收带。的吸收带。分类：分类： E E1 1 带：带：180nm180nm，60000;60000; E E2 2 带：带：203nm203nm，=8000=8000特点：特点：a. a. 苯环上有助色团取代时，苯环上有助色团取代时，E E 带长移，但吸收带波长一般带长移，但吸收带波长一般不超过不超过210nm210nm。b. b. 苯环上有发

10、色团取代并和苯环共轭时，苯环上有发色团取代并和苯环共轭时，E E2 2 带长移与带长移与 发发色团的色团的K K带合并，统称带合并，统称K K带，同时也使带，同时也使B B带长移。带长移。 影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素 共轭效应：红移 助色团的影响助色团的影响 超共轭效应 ：烷基与共轭体系相连时，可以使波长产生少量红移 空间效应：空间位阻，构型外部因素：溶剂效应 ，温度，pH值影响返回EE*共轭系统的能级示意图 及共轭多烯的紫外吸收影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素- -共轭效应共轭效应影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素- -助色基的影响助色基的影响 nmnm的增值的增值体系NR2

11、ORSRClXC=C4030455XC=CC=O95508520使最大吸收向长波红移，颜色加深（助色效应）。使最大吸收向长波红移，颜色加深（助色效应）。影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素- -超共轭效应影响超共轭效应影响CH2=CHCCH3CH3OCH=CHCCH3O219224-超共轭超共轭:CHHHCHCH2丙烯丙烯当当C-H键与键与键相邻时，两者进键相邻时，两者进行侧面行侧面交盖，交盖，电子离域电子离域- 超共轭效超共轭效应应影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素- -空间位阻空间位阻OOCH3CH3CCOOCH3CH3CH3CH3CCCH3CH3CH3CH3OO 0 10o 90 o

12、180 omax 466nm 370nm 490nm NO2NO2CH3NO2C2H5NO2t C4H9t C4H9K带max890060705300640 影响紫外吸收的因素-构型影响max 295.5nm 280nm 29000 10500 共轭体系中个因素要成为有效的生色因子，各生色因子应处于同一平面，若共轭体系中个因素要成为有效的生色因子，各生色因子应处于同一平面，若生色团之间，生色团和助色团之间太拥挤，会使共轭程度降低。生色团之间，生色团和助色团之间太拥挤，会使共轭程度降低。影响紫外吸收的因素-溶剂效应 （1）n* 跃迁，溶剂极性增加，吸收蓝移。跃迁，溶剂极性增加，吸收蓝移。因为具有

13、孤对电子对的分子能与极性溶剂发生氢键缔合，其作用强度以极性较强的基态大于极性较弱的激发态，致使基态能级的能量下降较大，而激发态能级的能量下降较小。故两个能级间的能量差值增加。实现n*跃迁需要的能量也相应增加，故使吸收峰向短波长方向位移。影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素- -溶剂效应溶剂效应 （2）* 跃迁，溶剂极性增加，吸收红移。跃迁，溶剂极性增加，吸收红移。因为在多数*跃迁中，激发态的极性要强于基态，极性大的*轨道与溶剂作用强，能量下降较大，而轨道极性小，与极性溶剂作用较弱，故能量降低较小，致使及*间能量差值变小。因此，*跃迁在极性溶剂中的跃迁能Ep小于在非极性溶剂中的跃迁能En。所以在

14、极性溶剂中，*跃迁产生的吸收峰向长波长方向移动。影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素- -溶剂效应溶剂效应1.在极性溶剂和非极性溶剂中测试，非极性化合物在极性溶剂和非极性溶剂中测试，非极性化合物maxmax无无明显差异。明显差异。2.在极性溶剂和非极性溶剂中测试，极性化合物在极性溶剂和非极性溶剂中测试，极性化合物max一般有变一般有变化化.溶剂效应：溶剂效应：在不同的溶剂中谱带产生的位移称为溶剂效应。是由于不同极性的溶剂对基态和激发态样品分子的生色团作用不同或稳定化程度不同所致。极性溶剂使极性溶剂使R带带(250500nm)蓝移，使蓝移，使K带带(210250)红移。红移。 En En Ep

15、Ep*n*非极性溶剂极性溶剂非极性溶剂极性溶剂*跃迁中，基态的极性小于激发态的极性，溶剂对于激发态跃迁中，基态的极性小于激发态的极性，溶剂对于激发态的稳定作用大于基态，导致极性溶剂中的稳定作用大于基态，导致极性溶剂中E降低，降低， max长波长波方向方向移动，移动，C=O双键的双键的n* 跃迁，基态的极性大于激发态的极性，极性溶跃迁，基态的极性大于激发态的极性，极性溶剂对基态剂对基态 的稳定作用大于对激发态的稳定作用，导致极性溶剂的稳定作用大于对激发态的稳定作用，导致极性溶剂中中E升高，升高， max短波短波方向移动。方向移动。 溶剂效应对丙酮紫外吸收的影响溶剂效应对丙酮紫外吸收的影响 1-己

16、烷 2-95%乙醇 3-水 溶剂选择1) 原则：在保证溶解的前提下，尽量选择极性小的溶剂。在报道紫外数据时应标出所用试剂。2) 常用溶剂： 影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素- -温度的影响温度的影响温度降低减小了振动和转动对吸收带的影响，呈现电子跃迁的精细结构 pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改变，对一些不饱和酸、烯醇、酚及苯胺类化合物的紫外光谱影响很大。如果化合物溶液从中性变为碱性时，吸收峰发生红移，表明该化合物为酸性物质；如果化合物溶液从中性变为酸性时，吸收峰发生蓝移，表明化合物可能为芳胺。 影响紫外吸收的因素影响紫外吸收的因素-PH-PH值影响值影响苯酚的

17、紫外光谱 苯胺的紫外光谱 紫外吸收与分子结构关系紫外吸收与分子结构关系（1 1）. .饱和烃及其衍生物饱和烃及其衍生物 （用于紫外吸收测试溶剂）（2 2）. .简单的不饱和化合物简单的不饱和化合物 （3 3）. .共轭系统的紫外吸收光谱共轭系统的紫外吸收光谱 （4 4）. .芳环化合物的紫外吸收光谱芳环化合物的紫外吸收光谱 （1）、饱和烃及其取代衍生物例：CH4max=125nmCH3CH3max=135nm.n*跃迁跃迁分子中含有杂原子分子中含有杂原子S、N、O、X等饱和化合物。等饱和化合物。吸收波长：吸收波长：200nm（在远紫外区）（在远紫外区）例：例：CH3OH max=183nm（1

18、50）CH3CH2OCH2CH3 max=188nm某些含孤对电子的饱和化合物某些含孤对电子的饱和化合物,如如:硫醚、二硫化合物、硫醇、硫醚、二硫化合物、硫醇、胺、溴化物、碘化物在近紫外区有弱吸收。胺、溴化物、碘化物在近紫外区有弱吸收。 * * 跃迁跃迁吸收波长吸收波长 150nm, 150nm,在远紫外区。在远紫外区。 （2 2）、简单的不饱和化合物）、简单的不饱和化合物: : 简单烯烃、炔烃 简单醛酮 n*跃迁在紫外区，为弱吸收紫外吸收与分子结构关系紫外吸收与分子结构关系简单烯烃、炔烃孤立的孤立的*跃迁在近紫外区无吸收。跃迁在近紫外区无吸收。例：例：CH2=CH2 max=165nmHCC

19、H max=173nm位于真空紫外区，助色基团的存在可以使波长红移当烯烃双键上引入助色基团时，* 吸收将发生红移，甚至移到近紫外光区。原因是助色基团中的n电子可以产生p-共轭，使* 跃迁能量降低，烷基可产生超共轭效应，也可使吸收红移，不过这种助色作用很弱简单醛酮醛、酮类化合物C=O的*， n*跃迁位于真空紫外区， n* max 270300nm 。 n* 跃迁为禁阻跃迁，弱吸收带，呈平滑带形，对称性强。丙酮紫外吸收的丙酮紫外吸收的1-己烷 2-95%乙醇 3-水 （3 3）共轭系统的紫外吸收光谱）共轭系统的紫外吸收光谱 共轭双烯共轭双烯 ，不饱和醛、酮不饱和醛、酮 、-不饱和羧酸、酯、酰胺不饱

20、和羧酸、酯、酰胺 共轭双烯：共轭双烯：电子能级电子能级乙烯乙烯丁二烯丁二烯165nm217nm 1 1 2 2 * *4 4 * *3 3 * 共轭，最高占有轨道能级升高，最低空轨道能级降低，共轭，最高占有轨道能级升高，最低空轨道能级降低， 跃迁跃迁E降低降低，共轭体系的形成使吸收移向长波方向，强度也随之增大共轭体系的形成使吸收移向长波方向，强度也随之增大共轭体系是紫外光谱共轭体系是紫外光谱 的研究重点。的研究重点。 化合物 （nm）吸收系数乙烯165 1500丁二烯217 21000己六烯258 35000共轭烯烃的共轭烯烃的 跃迁均为强吸收带，跃迁均为强吸收带，104，称为称为K带带共轭多

21、烯的共轭多烯的K带吸收位置带吸收位置max ，可利用伍德沃德（，可利用伍德沃德（Woodward）规则来进行推测，规则来进行推测，这个定则以丁二烯的作为基本数据。规则：规则：1.选择较长共轭体系作为母体。若存在较多的选择较长共轭体系作为母体。若存在较多的选择时，应选择有较多取代的体系，选择时，应选择有较多取代的体系，2.交叉共轭体系只能选择一个共轭键。分叉上的双键交叉共轭体系只能选择一个共轭键。分叉上的双键不算延长双键不算延长双键3.某环烷基位置为两个双键所共有，应计算两次。某环烷基位置为两个双键所共有，应计算两次。4.环外双键：指双键和环共用一个碳原子的双键，若环外双键：指双键和环共用一个碳

22、原子的双键，若该双键对两个环而言都是环外双键，则要算作两个环该双键对两个环而言都是环外双键，则要算作两个环外双键。外双键。共轭双烯吸收带波长的计算法共轭双烯吸收带波长的计算法，不饱和醛、酮不饱和醛、酮OCCCOCCCCCO1）六元环）六元环、-不饱和酮基本值不饱和酮基本值 215 2 2个个取代取代 12122 2 1 1个环外双键个环外双键 5 5 计算值计算值 244nm （251nm） 例（2）六元环、-不饱和酮基本值 215 2个烷基取代 122 O1个烷基取代 10 2个环外双键 52 计算值 259nm（258nm） O(3)直链、-不饱和酮基准值 215延长1个共轭双键 301个

23、烷基取代 181个烷基取代 18 计算值 281nm（281nm） 溶剂校正 溶剂甲醇氯仿二氧六环乙醚己烷环己烷水nm0+1+5+7+11+11-8、-不饱和羧酸、酯、酰胺不饱和羧酸、酯、酰胺苯及其衍生物苯及其衍生物UVUV图图苯的紫外吸收光谱（溶剂：异辛烷） 硝基苯（1），乙酰苯（2），苯甲酸甲酯（3）的紫外吸收光谱（溶剂 庚烷） 1.单取代苯苯环上有一元取代基时，一般引起B带的精细结构消失，并且各谱带的max发生红移，max值通常增大。当苯环引入烷基时，由于烷基的CH与苯环产生超共轭效应，使苯环的吸收带红移，吸收强度增大。对于二甲苯来说，取代基的位置不同，红移和吸收增强效应不同，通常顺序为

24、：对位间位邻位。 当取代基上具有的非键电子的基团与苯环的电子体系共轭相连时，无论取代基具有吸电子作用还是供电子作用，都将在不同程度上引起苯的E2带和B带的红移。当引入的基团为助色基团时，取代基对吸收带的影响大小与取代基的推电子能力有关。推电子能力越强，影响越大。顺序为ONH2OCH3OHBrClCH3当引入的基团为发色基团时，其对吸收谱带的影响程度大于助色基团。影响的大小与发色基团的吸电子能力有关，吸电子能力越强，影响越大，其顺序为NO2CHOCOCH3COOHCN、COOSO2NH2NH3+2. 二取代苯在二取代苯中，由于取代基的性质和取代位置不同，产生的影响也不同。a 当一个发色团（如 N

25、O2，C=O）及一个助色团（如OH，OCH3，X）相互处于（在苯环中）对位时，由于两个取代基效应产生协同作用，故max产生显著的红移。效应相反的两个取代基若相互处于间位或邻位时，则二取代物的光谱与各单取代物的区别是很小的。例如： 260nm 280nm 380nm 280nm 282.5nm N O2NH2NH2NO2N H2N O2N H2N O2b 当两个发色基或助色基取代时，由于效应相同，两个基团不能协同，则吸收峰往往不超过单取代时的波长，且邻、间、对三个异构体的波长也相近。例如： CO O HN O2N O2CO O HN O2CO O HN O2CO O H 230nm 260nm

26、258nm 255nm 255nm 3 多取代苯多取代苯的吸收波长情况较脂肪族化合物复杂，一些学者也总结出不同的计算方法，但其计算结果的准确性比脂肪族化合物的计算结果差，具有一定的参考性。Scott总结了芳环羰基化合物的一些规律，提出了羰基取代芳环250nm带的计算方法 例1基本值：246邻位环残基+3对位OCH3+25274nm（276nm）例2基本值：246邻位环残基+3邻位OH取代+7间位CI取代+0256nm（257nm）例3基本值：246邻位环残基+3间位OCH3取代+7对位OCH3取代+25281nm（278nm）OH3COOO HCICO O C2H5CH3OH3COO 利用紫外

27、光谱可以推导有机化合物的分子骨架中是否含有利用紫外光谱可以推导有机化合物的分子骨架中是否含有共轭结构体系，如共轭结构体系，如CCCC、CCCO、苯环等。、苯环等。利用紫外光谱鉴定有机化合物远不如利用红外光谱、质谱、利用紫外光谱鉴定有机化合物远不如利用红外光谱、质谱、核磁共振有效，因为很多化合物在紫外没有吸收或者只有核磁共振有效，因为很多化合物在紫外没有吸收或者只有微弱的吸收，并且紫外光谱一般比较简单，特征性不强。微弱的吸收，并且紫外光谱一般比较简单，特征性不强。但利用紫外光谱可以用来检验一些具有大的共轭体系或发但利用紫外光谱可以用来检验一些具有大的共轭体系或发色官能团的化合物，可以作为其他鉴定

28、方法的补充。色官能团的化合物，可以作为其他鉴定方法的补充。 紫外光谱提供的结构信息紫外光谱提供的结构信息如果一个化合物在紫外区无如果一个化合物在紫外区无 吸收的，则说明分子中不存在共轭体系，吸收的，则说明分子中不存在共轭体系，不含有醛基、酮基或溴和碘。可能是脂肪族碳氢化合物、胺、腈、不含有醛基、酮基或溴和碘。可能是脂肪族碳氢化合物、胺、腈、醇等不含双键或环状共轭体系的化合物。醇等不含双键或环状共轭体系的化合物。如果在如果在220250nm有强吸收，表示有有强吸收，表示有K吸收带，则可能含有两个双吸收带，则可能含有两个双键的共轭体系，如共轭二烯或键的共轭体系，如共轭二烯或，-不饱和酮等。同样在不

29、饱和酮等。同样在260，300，330nm处有高强度处有高强度K吸收带，在表示有三个、四个和五个共轭体系吸收带，在表示有三个、四个和五个共轭体系存在。存在。如果在如果在260300nm有中强吸收（有中强吸收（2001000），则表示有），则表示有B带吸带吸收，体系中可能有苯环存在。如果苯环上有共轭的生色基团存在时，收，体系中可能有苯环存在。如果苯环上有共轭的生色基团存在时，则则可以大于可以大于10000。如果在如果在250300nm有弱吸收带（有弱吸收带（R吸收带），则可能含有简单的非吸收带），则可能含有简单的非共轭并含有共轭并含有n电子的生色基团，如羰基等。电子的生色基团，如羰基等。红外光谱

30、一个未知化合物仅用红外光谱解析结构是十分困难的。一般在光谱解析前，要做未知物的初步分析红外光谱谱图的解析更带有经验性、灵活性。解析主要是在掌握影响振动频率的因素及各类化合物的红外特征吸收谱带的基础上，按峰区分析，指认某谱带的可能归属，结合其他峰区的相关峰，确定其归属。在此基础上，再仔细归属指纹区的有关谱带，综合分析，提出化合物的可能结构。必要时查阅标图谱或与其他谱（1H NMR，13C NMR，MS）配合，确证其结构。红外光谱图红外光谱图 峰强：峰强：Vs（Very strong）：很强；s（strong）：强；m（medium）：中强；w（weak）：弱。峰形：峰形：表示形状的为宽峰、尖峰、

31、肩峰、双峰等类型 分子中基团的基本振动形式分子中基团的基本振动形式（1 1）两类基本振动形式）两类基本振动形式伸缩振动伸缩振动 亚甲基：亚甲基：变形振动变形振动 亚甲基亚甲基甲基的振动形式甲基的振动形式伸缩振动伸缩振动 甲基：甲基：变形振动变形振动 甲基甲基对称对称s s(CH(CH3 3)1380)1380-1-1 不不对称对称asas(CH(CH3 3)1460)1460-1-1对称对称 不对称不对称s s(CH(CH3 3) ) asas(CH(CH3 3) )2870 2870 -1 -1 2960 2960-1-1为什么红外光谱图纵坐标的范围为为什么红外光谱图纵坐标的范围为40004

32、00 cm4000400 cm-1-1？红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.751000m（1m=10-4cm）范围。0.752.5m为近红外区2.525m为中红外区251000m为远红外区2.515.4m的中红外区应用最广)(10)(41mcm由 可知，2.515.4m波长范围对应于4000cm-1650cm-1。大多数有机化合物及许多无机化合物的化学键振动均落在这一区域 。红外光谱信息区红外光谱信息区常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：依据基团的振动形式，分为四个区：(1)4000 2500

33、 cm-1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)2500 2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区(3)2000 1500 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区(4)1500 670 cm-1 XY伸缩，伸缩， XH变形振动区变形振动区确定分子官能团和基团的吸收峰确定分子官能团和基团的吸收峰（1） XH伸缩振动区（伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）OH 3650 3200 cm-1 确定确定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。注意区分NH伸缩振动：3500

34、 3100 cm-1 3515cm-10 00101M M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图2950cm-12895 cm-1不饱和碳原子上的不饱和碳原子上的=CH（ CH ） 苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1 饱和碳原子上的饱和碳原子上的CH3000 cm-1 以上 CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸

35、收3000 cm-1 以下（2） 叁键（叁键（C C）伸缩振动区）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）在该区域出现的峰较少；在该区域出现的峰较少；RC CH （2100 2140 cm-1 ） RC CR （2190 2260 cm-1 ） R=R 时，无红外活性时，无红外活性RC N （2100 2140 cm-1 ） 非共轭非共轭 2240 2260 cm-1 共轭共轭 2220 2230 cm-1 仅含仅含C、H、N时：峰较强、尖锐；时：峰较强、尖锐；有有O原子存在时；原子存在时；O越靠近越靠近C N，峰越弱；，峰越弱；（3） 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（ 2000 1500

36、 cm-1 ） RC=CR 1620 1680 cm-1 强度弱，强度弱， R=R（对称）时，（对称）时，无红外活性。无红外活性。单核芳烃单核芳烃 的的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）苯衍生物的苯衍生物的C=C 苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现出现 C-H和和C=C键的面内变形振动的泛频键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。20001600C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。饱和醛饱和醛(酮酮)1740-1

37、720 cm-1 ；强、尖；不饱和向低波移动；强、尖；不饱和向低波移动；醛，酮的区分？醛，酮的区分？酸酐的酸酐的C=O 双吸收峰：18201750 cm-1 ，两个羰基振动偶合裂分； 线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强； 环形结构：低波数峰强；羧酸的羧酸的C=O 18201750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体；XY，XH 变形振动区变形振动区 3000 cmcm-1-1) ) HCC HHCHC CH2H3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3300 cmcm-1-1 （C-HC-H）3080-3030 cmc

38、m-1-1 2900-2800 cmcm-1 -1 3000 cmcm-1 -1 b)C=C 伸缩振动伸缩振动(1680-1630 cmcm-1 -1 ) )1660cmcm-1-1 分界线分界线C CR1HHR2C CR1R2R3HC CR1R2R3R4（C=CC=C）反式烯反式烯三取代烯三取代烯四取代烯四取代烯1680-1665 cmcm-1-1 弱，尖弱，尖CCR1HHR2CCR1HHHCCR1R2HH顺式烯顺式烯乙烯基烯乙烯基烯亚乙烯基亚乙烯基烯烯1660-1630cmcm-1-1 中强，尖中强，尖对比对比烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体 分界线分界线1660cmcm-1 -1 顺强，反弱

39、顺强，反弱 四取代（不与四取代（不与O，N等相连）无等相连）无（C=CC=C）峰峰 端烯的强度强端烯的强度强 共轭使共轭使（C=CC=C）下降下降20-30 cmcm-1 -1 CCRHCCR2R1C CC C 2140-2100cmcm-1-1 （弱）（弱） 2260-2190 cmcm-1-1 （弱）（弱）总结总结c)C-H 变形振动变形振动(1000-700 cmcm-1-1 ) )面内变形面内变形 （=C-H）1400-1420 cmcm-1-1 （弱）（弱）面外变形面外变形 （=C-H） 1000-700 cmcm-1-1 （有价值）（有价值）C CCCR1HHR2C CR1R2R3

40、HC CR1R2R3R4RH （=C-H）970 cmcm-1-1（强）（强） 790-840 cmcm-1-1 （820 cmcm-1-1） 610-700 cmcm-1-1（强）（强） 2：1375-1225 cmcm-1-1（弱）（弱） C CR1HHR2C CR1HHHC CR1R2HHCCR2R1 （=C-H）800-650 cmcm-1-1（ 690 690 cm-cm-1 1）990 cmcm-1-1910910 cmcm-1-1 （强）（强） 2：1850-1780 cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（强）（强） 2：1800-1780 cmcm-1-1 对比对比烯烃顺

41、反异构体烯烃顺反异构体3、醇（、醇（OH） OH，COa)-OH 伸缩振动伸缩振动(3600 cmcm-1-1) b)碳氧伸缩振动碳氧伸缩振动(1100 cmcm-1-1) )CCCCCOHCC游离醇，酚伯-OH 3640cmcm-1-1仲-OH 3630cmcm-1-1叔-OH 3620cmcm-1-1酚-OH 3610cmcm-1-1（OH） （C-OC-O） 1050 cmcm-1-11100 cmcm-1-11150 cmcm-1-11200 cmcm-1-1支化：-15 cmcm-1-1不饱和：-30 cmcm-1-1OH基团特性基团特性 双分子缔合（二聚体）3550-3450 cm

42、cm-1-1多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1分子内氢键：分子内氢键：分子间氢键：分子间氢键：多元醇（如1，2-二醇 ） 3600-3500 cmcm-1-1螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1 分子间氢键随浓度而变，分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变。而分子内氢键不随浓度而变。水（溶液）水（溶液）3710 cmcm-1-1水（固体）水（固体）33003300cm-1cm-1结晶水结晶水 3600-3450 3600-3450 cmcm-1-13515cm-10 00101M

43、M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图2950cm-12895 cm-1脂族和环的C-O-C asas 1150-1070cmcm-1-1 芳族和乙烯基的=C-O-Casas 1275-1200cmcm-1 -1 （1250cmcm-1-1 ）s s 1075-1020cmcm-1-14、 醚（醚（COC）脂族 R-OCH3 s s (CH3) 2830-2815cmcm-1 -1 芳族 Ar-OCH3 s s (CH3) 2850cmcm-1 -1 5、醛、酮、醛、酮醛醛酮酮6 6、羧酸及其衍生物、羧酸及其衍生物羧

44、酸的红外光谱图羧酸的红外光谱图酰胺的红外光谱图酰胺的红外光谱图不同酰胺吸收峰数据不同酰胺吸收峰数据谱谱带带类类型型谱谱带带名名称称游游离离缔缔合合（N N- -H H）3 35 50 00 0cm-13 34 40 00 0cm-13 33 35 50 0- -3 31 10 00 0 几几个个峰峰（C C= =O O）酰酰胺胺谱谱带带1 16 69 90 0cm-11 16 65 50 0cm-1（N N- -H H）（面面内内） 酰酰胺胺谱谱带带1 16 60 00 0cm-11 16 64 40 0cm-1（）酰酰胺胺谱谱带带1 14 40 00 0cm-1伯伯酰酰胺胺（N N- -H

45、H）（面面外外） 酰酰胺胺谱谱带带 7 70 00 0cm-1（N N- -H H）3 34 44 40 0cm-13 33 33 30 0cm-13070cm-1（N N- -H H）（面面内内）倍倍频频（C C= =O O）酰酰胺胺谱谱带带1 16 68 80 0cm-1 16 65 55 5cm-（N N- -H H）（面面内内） 酰酰胺胺谱谱带带1 15 53 30 0cm-1 15 55 50 0cm-（）酰酰胺胺谱谱带带1 12 26 60 0cm-1 12 29 90 0cm-（N N- -H H）（面面外外） 酰酰胺胺谱谱带带 7 70 00 0cm-1仲仲酰酰胺胺( (O O

46、C CN N) )酰酰胺胺谱谱带带 6 65 50 0cm-1（C C= =O O）1 16 65 50 0cm-11 16 65 50 0cm-1叔叔酰酰胺胺（）1 11 18 80 0- -1 10 06 60 0cm-1酸酐和酸酐和酰氯的酰氯的红外光红外光谱图谱图氰基化合物氰基化合物的红外光谱的红外光谱图图CNCN=2275-2220cm=2275-2220cm-1-1硝基化合物的硝基化合物的红外光谱图红外光谱图AS AS （N=ON=O）=1565-1545cm=1565-1545cm-1-1S S （N=ON=O）=1385-1350cm=1385-1350cm-1-1脂肪族脂肪族芳

47、香族芳香族S S （N=ON=O）=1365-1290cm=1365-1290cm-1-1AS AS （N=ON=O）=1550-1500cm=1550-1500cm-1-1（1 1）内部因素）内部因素电子效应电子效应a诱导效应诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）影响峰位变化的因素影响峰位变化的因素化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ；R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1920cm-1 ; F-C

48、OF C=0 1928cm-1 ; R-CONH2 C=0 1920cm-1 ;共轭效应共轭效应COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516851660cm -1cm -1cm -1cm -1空间效应空间效应CH3060-3030 cm-12900-2800 cm-1C HC HC HC H1576cm-11611cm-11644cm- 11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222空间效应空间效应：场效应；空间位阻；环张力氢键效应氢键效应 (分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动OCH3OCOH3CHH

49、O3705-31252835O- H伸 缩 cm-1 cm-1RHNORNHOHHC=ON-HN-H伸缩伸缩变形游离氢键16903500165034001620-15901650-1620 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1（一）了解样品来源及测试方法（一）了解样品来源及测试方法 要求样品纯度要求样品纯度98%以上以上尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况：尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况：样品的来源样品的来源合成方法或从何种动、植物体中提取而来；合成方法或从何种动、植物体中提取而来；样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、

50、折射率、样品物态、灼烧后是否残留灰分等；是否残留灰分等；样品的化学性质；样品的化学性质；元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出分子式；分子式；红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。 定义：定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对对”数。如：数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。 计算：计算： 可按下式进行不饱和度的计算：可按下式进行不饱和度的计算：

51、 UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 n1 ）/ 2 n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，分别为分子中六价，五价，一价元素数目。，一价元素数目。 作用：作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。数目，验证谱图解析的正确性。例：例： C9H8O2 UN = （2 +2 9 8 ）/ 2 = 6（二）计算不饱和度（二）计算不饱和度 与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率

52、基团特征频率（特征峰）；基团特征频率（特征峰）；例：例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰；特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰；特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺（三）从特征频率区中确定主要官能团取代基（三）从特征频率区中确定主要官能团取代基（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中扣除已知基团占用的不饱和

53、度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的不扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计（五）提出结构式（五）提出结构式 如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理

54、的、化学的性质以及红外光谱排除不合理的结构。性质以及红外光谱排除不合理的结构。 同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变得极弱。得极弱。 在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅根据某一谱带即下该基团存在的结论。根据某一谱带即下该基团存在的结论。（六）确证解析结果（六）确证解析结果 按以下几种方法验证按以下几种方法

55、验证1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑到样品的处理技术与测量条件是否相同。到样品的处理技术与测量条件是否相同。2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强度的顺序是不变的。度的顺序是不变的。常见的标准红外光谱图集有常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、红

56、外谱图集、Coblentz学学会谱图集、会谱图集、API光谱图集、光谱图集、DMS光谱图集。光谱图集。解析红外光谱时应注意如下事项：解析红外光谱时应注意如下事项：（1）从高频开始解析，预测试样分子中可能存在的基团，然后用指纹）从高频开始解析，预测试样分子中可能存在的基团，然后用指纹区吸收带进一步确证。区吸收带进一步确证。（2）不要期望去解析谱图中的每一个吸收带，因为一般有机化合物谱）不要期望去解析谱图中的每一个吸收带，因为一般有机化合物谱图吸收带中仅有图吸收带中仅有20%属于定域振动，仅对这部分吸收峰才能作出完全的归属于定域振动，仅对这部分吸收峰才能作出完全的归属。属。（3）要更多的信赖否定证

57、据，即在某一特殊区域里吸收带不存在的信）要更多的信赖否定证据，即在某一特殊区域里吸收带不存在的信息比吸收带存在的信息更有价值，因为任一吸收带的产生，有时会有几种息比吸收带存在的信息更有价值，因为任一吸收带的产生，有时会有几种可能的起源。可能的起源。（4）反复核对谱图中符合某一结构的证据，预测某一取代基团可能会引起）反复核对谱图中符合某一结构的证据，预测某一取代基团可能会引起振动吸收向高波数或低波数移动的大概范围，一般报导的基团振动频率区振动吸收向高波数或低波数移动的大概范围，一般报导的基团振动频率区间常常考虑到电子效应影响的极端情况，如果无电子效应影响时，化合物间常常考虑到电子效应影响的极端情

58、况，如果无电子效应影响时，化合物基团的振动频率值可预测在文献或手册中引征的波数范围中间数据。基团的振动频率值可预测在文献或手册中引征的波数范围中间数据。（5）处理谱图的谱带强度时要倍加小心，特别是将烃类化合物的数据运用）处理谱图的谱带强度时要倍加小心，特别是将烃类化合物的数据运用于强极性化合物时更要慎重。于强极性化合物时更要慎重。（6）研究不同制样技术得到的两张谱图之间的任何一点变化，特别是聚集）研究不同制样技术得到的两张谱图之间的任何一点变化，特别是聚集态（固态或纯液态）在非极性溶剂和稀溶液之间的差别，这些差别揭示了态（固态或纯液态）在非极性溶剂和稀溶液之间的差别，这些差别揭示了缔合效应，由

59、此可识别出分子内或分子间氢键。通常，缔合效应能引起基缔合效应，由此可识别出分子内或分子间氢键。通常，缔合效应能引起基团伸缩振动频率降低而变形振动频率升高，并使吸收峰峰形明显加宽。团伸缩振动频率降低而变形振动频率升高，并使吸收峰峰形明显加宽。（7）怀疑试样中含有杂质时（谱图中有许多中等强度吸收带或具有肩峰）怀疑试样中含有杂质时（谱图中有许多中等强度吸收带或具有肩峰的强带），用适当方法纯化，再制谱，以得到恒定不变的谱图。的强带），用适当方法纯化，再制谱，以得到恒定不变的谱图。（8）在用溶液法作谱时，要识别因不合适的吸收池长度造成的死区。）在用溶液法作谱时，要识别因不合适的吸收池长度造成的死区。（9

60、）核对仪器频率的标准化偏差，并作必要的校正。）核对仪器频率的标准化偏差，并作必要的校正。（10）扣除样品介质（溶剂）或溴化钾压片吸潮产生的干扰吸收带。）扣除样品介质（溶剂）或溴化钾压片吸潮产生的干扰吸收带。核磁共振核磁共振核磁共振氢谱核磁共振氢谱NMR谱的结构信息谱的结构信息 化学位移 偶合常数 积分高度1. 核磁共振的基本原理核磁共振的基本原理 原子核的磁矩原子核的磁矩 自旋核在磁场中的取向和能级自旋核在磁场中的取向和能级 核的回旋和核磁共振核的回旋和核磁共振 核的自旋弛豫核的自旋弛豫 质量数与电荷数均为双数，如质量数与电荷数均为双数，如C12，O16，没有，没有自旋现象。自旋现象。I=0