红外光谱第二节2,3

1、一、一、 特征区、指纹区和相关峰的概念特征区、指纹区和相关峰的概念特征频率是与一定结构单元相联系的、在一特征频率是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。定范围内出现的化学键振动频率。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 每个官能团都有几种振动每个官能团都有几种振动方式，能产生红外吸收光

2、谱的每种振动一般产方式，能产生红外吸收光谱的每种振动一般产生一个相应的吸收峰。习惯上把这些相互依存生一个相应的吸收峰。习惯上把这些相互依存又可相互佐证的吸收峰，称为又可相互佐证的吸收峰，称为。例如。例如CH3的相关峰为：的相关峰为：伸缩振动：伸缩振动： asas 2960cm-1-1 s s 2870cm-1-1面内弯曲振动：面内弯曲振动：1470cm-1-1 和和1380cm-1-1 面外弯曲振动：面外弯曲振动：720 cm-1又如又如, 羧基羧基(-COOH)的一组红外吸收峰为的一组红外吸收峰为:nO-H 在在34002400cm-1区间有很宽的吸收峰；区间有很宽的吸收峰；nC=O在在17

3、10cm-1附近有强、宽吸收峰；附近有强、宽吸收峰；nC-O在在1260cm-1附近有中等强度吸收峰；附近有中等强度吸收峰；nO-H(面外弯曲面外弯曲)在在930cm-1附近有弱宽峰。附近有弱宽峰。n这一组特征峰是羧基的相关峰这一组特征峰是羧基的相关峰.再如，再如，n含苯芳香化合物存在一组相关峰：含苯芳香化合物存在一组相关峰：nAr-H 3050cm-左右，左右，C=C1600、1500cm-1（苯环的骨架振动），以及（苯环的骨架振动），以及20001667cm-1的泛频峰，的泛频峰，Ar-H(面外弯曲面外弯曲)900690cm-1。n在确定有机化合物中是否存在某种官能团时，在确定有机化合物中

4、是否存在某种官能团时，当然首先应看特征峰，但相关峰的存在常常当然首先应看特征峰，但相关峰的存在常常也是一个有力的辅证。也是一个有力的辅证。 (1) NH OH OH 3750 3000 NH 伸缩振动区伸缩振动区 (2)不饱和不饱和CH 伸缩振动区伸缩振动区 3300 3000 CH =CH (烯烃和芳环烯烃和芳环) (3)饱和饱和CH 伸缩振动区伸缩振动区 3000 2700 CH（RCHO) (4)三键和三键和 2400 2100 C C 累积双键累积双键 C N 伸缩振动区伸缩振动区 C=C=C (5)羰基羰基 1900 1650 C=O 伸缩振动区伸缩振动区 (6)双键双键 1680

5、1500 C=C 伸缩振动区伸缩振动区 (烯烃和芳环烯烃和芳环)(7)饱和饱和CH 面内弯曲面内弯曲 振动区振动区 1475 1300 CH(面内面内) (8)不饱和不饱和CH 面外弯曲面外弯曲 振动区振动区 1000 650 =CH(面外面外) CH(面外面外) （1）OH 3700 3200 cm-1 确定确定 醇，酚，酸醇，酚，酸 在非极性溶剂中，在非极性溶剂中，浓度较小浓度较小（稀溶液）时，峰形（稀溶液）时，峰形尖锐尖锐，强吸强吸收收；当；当浓度较大浓度较大时，发生缔合作用，时，发生缔合作用，峰形较宽峰形较宽。醇羟基化合物的红外吸收光谱醇羟基化合物的红外吸收光谱 乙醇的红外吸收光谱（液

6、膜法）乙醇的红外吸收光谱（液膜法）乙醇的红外光谱（乙醇的红外光谱（1%乙醇的乙醇的CCl4溶液溶液）3650cm-1：OH伸缩振动，伸缩振动，游离羟基游离羟基：其它同上图：其它同上图酚的红外吸收光谱酚的红外吸收光谱 酚同醇一样，由于酚同醇一样，由于OH的伸缩振动，的伸缩振动，在在3520 3100 cm-1 有一个强而宽的吸收带（缔和羟基）有一个强而宽的吸收带（缔和羟基）。但酚与醇的。但酚与醇的CO伸缩振动不同：伸缩振动不同：苯酚的红外光谱苯酚的红外光谱 对甲苯酚的红外光谱对甲苯酚的红外光谱n醇与酚：醇与酚以醇与酚：醇与酚以游离态游离态存在时，存在时， OH 在在36503590 cm-1范围

7、内范围内中等强度吸收中等强度吸收。n随着浓度增大，随着浓度增大，分子间氢键分子间氢键的形成，醇或酚以二聚的形成，醇或酚以二聚态或多聚态存在，态或多聚态存在， OH 向低波数位移，且出现多条向低波数位移，且出现多条谱带。谱带。多聚态的醇或酚多聚态的醇或酚OH伸缩振动约于伸缩振动约于3350cm-1出现强、宽吸收带出现强、宽吸收带。n羟基伸缩振动谱带因羟基伸缩振动谱带因分子内氢键分子内氢键的形成而明显向低的形成而明显向低波数位移，且谱带强度增大、变宽。酚羟基内氢键波数位移，且谱带强度增大、变宽。酚羟基内氢键的存在，使的存在，使 OH 向低波数位移幅度更大。向低波数位移幅度更大。总总 结结n 羧酸羧

8、酸；羧酸在固态、液态、极性溶剂及大于羧酸在固态、液态、极性溶剂及大于0.01摩尔的非极性溶剂中，摩尔的非极性溶剂中，通常都以二聚体通常都以二聚体的形式的形式存在。存在。n 二聚体羧酸二聚体羧酸O-H伸缩振动较醇、酚位于更低伸缩振动较醇、酚位于更低波数，通常在波数，通常在33002500 cm-1范围，中心范围，中心约约3000 cm-1，谱带宽。，谱带宽。n 羧酸与醇、酚的区别在于前者有羧酸与醇、酚的区别在于前者有 C=O相关谱相关谱带。带。3000-2500 cm-1范围的宽、散谱带为范围的宽、散谱带为二二聚体羧基中聚体羧基中O-H伸缩振动伸缩振动的特征谱带。的特征谱带。 它的它的缔合缔合O

9、-H伸缩振动伸缩振动在在2500-3000cm-1范围内有一个范围内有一个羧酸特征强的宽谱带羧酸特征强的宽谱带;羧基中羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同伸缩振动与直链酮相同:17251700cm-1; 羧酸盐含有两个羧酸盐含有两个CO-的伸缩振动的伸缩振动:16101550cm-1; 14201300cm-1（2）N-H伸缩振动伸缩振动n含有含有N-H键的胺、酰胺及铵盐类在此峰区均键的胺、酰胺及铵盐类在此峰区均出现出现N-H伸缩振动。胺或酰胺中伸缩振动。胺或酰胺中N-H伸缩振伸缩振动出现在动出现在3500-3150 cm-1范围，范围，弱或中等强弱或中等强度吸收带度吸收带， NH 较较 OH 谱

10、带弱、尖。谱带弱、尖。n 胺类胺类：伯胺伯胺在此范围出现在此范围出现二条谱带二条谱带约约3500、3400 cm-1，对应于，对应于NH2的不对称伸缩振动和的不对称伸缩振动和对称伸缩振动。对称伸缩振动。仲胺仲胺于约于约3400 cm-1出现出现一一条谱带条谱带，叔胺无此带叔胺无此带。n酰胺类：酰胺类：酰胺除了极稀溶液中的游离态酰胺除了极稀溶液中的游离态( N-H 3500-3400 cm-1)外，一般以缔合状态存在。外，一般以缔合状态存在。伯酰胺伯酰胺于于3350 cm-1、3150 cm-1附近出现双附近出现双峰。谱带强度较游离态增大。峰。谱带强度较游离态增大。仲酰胺仲酰胺于于3200 cm

11、-1附近出现一条谱带，如附近出现一条谱带，如N-苯基丙炔酰胺，苯基丙炔酰胺， N-H 3270 cm-1(m)。叔酰胺此范围无吸收带叔酰胺此范围无吸收带。苯胺的红外光谱苯胺的红外光谱nN-己基甲胺的红外光谱图己基甲胺的红外光谱图NHn丙酰胺丙酰胺例：例：顺式顺式1，2-环戊二醇的环戊二醇的CCl4稀溶液，在稀溶液，在3633cm-1和和3572cm-1有两个峰，为什么？当溶液浓度增加时，为何又出有两个峰，为什么？当溶液浓度增加时，为何又出现现3500cm-1的峰，的峰，3633及及3572cm-1处的峰有何变化？处的峰有何变化？nA化合物是仲胺，在此区段有两个化合物是仲胺，在此区段有两个N-H

12、伸缩伸缩振动峰，分别是对称与不对称伸缩振动峰；振动峰，分别是对称与不对称伸缩振动峰；nB化合物是叔酰胺，不存在化合物是叔酰胺，不存在N-H键，因此在键，因此在该区段内没有吸收峰。该区段内没有吸收峰。n3080 cm-1 为为=C-H伸缩振动伸缩振动n1820,995,915 cm-1 为为:- -CH=CH-H的面外摇摆弯曲的面外摇摆弯曲振动振动. 末端乙烯基的特征频率末端乙烯基的特征频率.例例: 1-: 1-辛烯的红外光谱辛烯的红外光谱例例. -蒎烯的红外光谱图蒎烯的红外光谱图CH2 芳烃芳烃：n芳烃芳烃C-H伸缩振动吸收带出现在伸缩振动吸收带出现在3030 cm-1附附近近，或仅作为饱和，

13、或仅作为饱和C-H伸缩振动谱带的一个伸缩振动谱带的一个肩峰。当用高分辨红外光谱仪测定时，有时肩峰。当用高分辨红外光谱仪测定时，有时在在31003000 cm-1范围观测到多条谱带，范围观测到多条谱带，如如单取代苯由单取代苯由23条谱带条谱带组成。这是组成。这是芳环芳环C-H伸缩振动伸缩振动和和芳环骨架振动倍频带芳环骨架振动倍频带的共同贡的共同贡献。较强的谱带来源于芳环献。较强的谱带来源于芳环C-H伸缩振动。伸缩振动。芳环芳环C=C伸缩振动伸缩振动:1608,1493, 1462 cm-1;甲基甲基C-H弯曲振弯曲振动动:1449cm-1;芳环芳环=C-H伸缩振动伸缩振动:3021cm-1;甲基

14、甲基C-H伸缩振伸缩振动动:2941cm-1;甲基甲基C-H弯曲振动弯曲振动:1376cm-1;苯的苯的1,2-二元取二元取代代:746cm-1邻二甲苯的红外光谱邻二甲苯的红外光谱 炔烃炔烃：n炔氢的炔氢的 C-H 约为约为3300 cm-1(m)。该谱带该谱带位于缔合态的位于缔合态的 O-H 、 N-H范围内，在无范围内，在无羟基干扰时，可以从谱带的强度及形状羟基干扰时，可以从谱带的强度及形状来识别。来识别。 C-H 谱带的特点是比缔合态谱带的特点是比缔合态的的 O-H 吸收弱，比吸收弱，比 N-H吸收强。谱带尖吸收强。谱带尖锐。锐。 C-H与羰基共轭对与羰基共轭对 C-H 吸收频率吸收频率

15、无明显影响。无明显影响。例例. . 1-己炔的红外光谱图己炔的红外光谱图n末端炔烃在末端炔烃在3300 cm-1 明显的明显的 C-H键伸缩振动吸收键伸缩振动吸收谱带谱带;600700 cm-1 C-H键弯曲振动键弯曲振动;21002140 cm-1 nC C伸缩振动伸缩振动.n 环张力较大的环张力较大的三元环体系三元环体系，环上饱和，环上饱和CH的的伸缩振动谱带位于伸缩振动谱带位于3100一一2990 cm-1范围，强范围，强吸收带吸收带,如环丙烷的如环丙烷的CH2： as 3060 cm-1， s 3000 cm-1。1，2-环氧十二烷中环氧十二烷中3030 cm-1 为为环氧丙基环氧丙基

16、CH2的反对称伸缩振动。饱和卤代烃的反对称伸缩振动。饱和卤代烃中与卤素直接相连的中与卤素直接相连的C-H伸缩振动也位于此范伸缩振动也位于此范围。如围。如CH3I 3060 cm-1, CH3Br 3050 cm-1, CHCl3 3042 cm-1。n 利用利用31003000 cm-1范围的谱带判断烯基范围的谱带判断烯基及苯基的存在时，应注意三元环及卤代烃及苯基的存在时，应注意三元环及卤代烃C-H伸缩振动的干扰。伸缩振动的干扰。A在在3000 cm-1以上有芳环以上有芳环C-H伸缩振动伸缩振动（3025 cm-1), 而而B在该区域无吸收在该区域无吸收.1）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的CH

17、 CH3 2960 cm-1 不对称伸缩不对称伸缩 2870 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 不对称伸缩振动不对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸收弱吸收3000 cm-1 以下以下COH27202750cm-128503000cm-1 C-H伸伸缩振动缩振动720725cm-1的平面摇的平面摇摆弯曲振动摆弯曲振动(-CH2-)14501470cm-1的剪式弯曲振动的剪式弯曲振动(-CH2-,-CH3) ;13701380cm-1平面摇摆弯曲振动平面摇摆弯曲振动(-CH3)正辛烷的红外光谱正辛烷的红外光谱 例

18、：烷烃的红外光谱例：烷烃的红外光谱癸烷癸烷 醛基醛基(-CHO)：n醛基中醛基中 C-H位于位于2820, 2720 cm-1。是醛基中。是醛基中C-H伸缩伸缩振动和振动和C-H弯曲振动弯曲振动(约约1390 cm-1)的倍频之间的倍频之间Fermi共振的贡献。共振的贡献。表现为双谱带表现为双谱带，是，是醛基的特征吸收谱带，醛基的特征吸收谱带，可作为分子中有无醛基存在的一个依据。可作为分子中有无醛基存在的一个依据。n少数醛类化合物少数醛类化合物,醛基醛基C-H弯曲振动明显地偏离弯曲振动明显地偏离1390 cm-1，其倍频远离，其倍频远离C-H伸缩振动谱带，不发生伸缩振动谱带，不发生Fermi共

19、振，只能观测到一条谱带。如三氯乙醛共振，只能观测到一条谱带。如三氯乙醛(CCl3CHO)，无饱和无饱和C-H伸缩振动干扰，仅在伸缩振动干扰，仅在2851 cm-1呈现单谱呈现单谱带。带。n 羰基化合物在羰基化合物在16801850cm-1处有一个强的处有一个强的羰基伸缩振动吸收峰。羰基伸缩振动吸收峰。醛基醛基C-H在在2720cm-1处有尖锐的特征吸收峰。处有尖锐的特征吸收峰。醛的红外光谱醛的红外光谱n丙烯醛的红外光谱图丙烯醛的红外光谱图n2-甲基丁醛的红外光谱图甲基丁醛的红外光谱图 炔烃炔烃C C伸缩振动伸缩振动n炔烃炔烃C C伸缩振动位于伸缩振动位于22602100 cm-1范范围。围。1

20、-己炔己炔 C C约为约为2150 cm-1。非对称双。非对称双取代炔取代炔C C伸缩振动在红外光谱中可观测伸缩振动在红外光谱中可观测到，到，但谱带较末端炔基的伸缩谱带更弱但谱带较末端炔基的伸缩谱带更弱。n 多炔化合物的多炔化合物的C C伸缩振动谱带数目可能伸缩振动谱带数目可能超出叁键的数目，是振动偶合所致。超出叁键的数目，是振动偶合所致。n例例 1-己炔的红外光谱图己炔的红外光谱图炔烃末端炔烃末端C-H伸缩振动伸缩振动甲基亚甲基甲基亚甲基C-H伸伸缩振动缩振动碳碳三键伸碳碳三键伸缩振动缩振动n非末端炔烃非末端炔烃: C C伸缩振动则在伸缩振动则在21902260cm-1,为一弱吸收带为一弱吸

21、收带,往往很难觉察往往很难觉察.例例: : 2-辛炔的红外光谱辛炔的红外光谱碳碳三键伸碳碳三键伸缩振动缩振动甲基亚甲基甲基亚甲基C-H伸伸缩振动缩振动 C N伸缩振动伸缩振动n 腈基化合物中腈基化合物中C N伸缩振动伸缩振动谱带在谱带在22602240 cm-1范围。范围。C N键极性较键极性较C C键强键强,其谱带强度也较其谱带强度也较 C C 谱带强。谱带强。C N与苯环或双键共轭与苯环或双键共轭, 谱带向低波数位谱带向低波数位移移2030 cm-1。碳氮三键伸碳氮三键伸缩振动缩振动n丙烯腈的红外光谱图丙烯腈的红外光谱图碳氮三键伸缩振动碳氮三键伸缩振动炔基氢炔基氢C-H弯曲振动峰弯曲振动峰

22、( (五）羰基的伸缩振动区五）羰基的伸缩振动区n（5）旋转异构n不少含一个羰基的化合物，其羰基区却出现两个以上峰，而且与浓度无关，只与溶剂和温度有关，则可能是因为存在旋转异构。HHH3COHHH3COS-cis VC=O 1699 cm-1S-trans VC=O 1674 cm-1( (五）羰基的伸缩振动区五）羰基的伸缩振动区n（6）场效应n分子中二个羰基靠近，发生偶极-偶极相互作用（场效应）。OBrVC=O 1720 cm-1VC=O 1745 cm-1OBr( (五）羰基的伸缩振动区五）羰基的伸缩振动区n（7）共轭受阻 VC=O升高。升高。CH3O1693 cm-11705 cm-1CH

23、3OCH3CH3( (五）羰基的伸缩振动区五）羰基的伸缩振动区n（7）相影响 n较明显，因C=O为极性基团，相不同缔合不同。所以液-固相差别很大。COCHCHCH3OCOCH3VC=O 糊糊 1644 1731 cm-1 CCl4 1622 1749 cm-1n酰卤：酰卤中酰卤：酰卤中 C=O 吸收位于高波数端，特征，吸收位于高波数端，特征，无干扰，无干扰，(乙乙酰氯酰氯1805)。n n酸酐：酸酐中两个羰基振动偶合产生双峰，酸酐：酸酐中两个羰基振动偶合产生双峰，约约60-80 cm-1，开链酸酐开链酸酐(约约1830，1760 cm-1)高波数谱带强度较大高波数谱带强度较大。 ， -不饱和酸

24、酯或苯甲不饱和酸酯或苯甲酸酯，低波数位移酸酯，低波数位移(约约20 cm-1)。 n丙酸酐丙酸酐红外光谱图红外光谱图乙酸乙酯的红外光谱乙酸乙酯的红外光谱而对于酯类化合物，而对于酯类化合物，脂肪酸酯脂肪酸酯 C=O约约1735 cm-1， ， -不饱不饱和酸酯或苯甲酸酯和酸酯或苯甲酸酯，由于，由于 - 共轭，共轭，C=O极性增强，双键强度极性增强，双键强度降低，降低，低波数位移低波数位移(约约20 cm-1)。乙烯酯乙烯酯中氧原子中氧原子p- 共轭分散，共轭分散，诱导为主，诱导为主， C=O 吸收向高波数位移吸收向高波数位移(17451760 cm-1)。C=C与与C=O共轭，共轭， C=C约为

25、约为1667 cm-1，谱带强度增大。，谱带强度增大。 n酰胺：酰胺： C=O 吸收在吸收在1690-1630 cm-1范围，缔范围，缔合态及叔酰胺合态及叔酰胺 C=O 约约1650 cm-1。n如如丙酰胺丙酰胺： 羧基中羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同伸缩振动与直链酮相同:17251700cm-1; 它的缔和它的缔和O-H伸缩振动在伸缩振动在2500-3000cm-1范围内有一个范围内有一个羧酸特征强的宽谱带羧酸特征强的宽谱带;n醛：羰基在醛：羰基在1700 cm-1以上。以上。 n2-甲基丁醛甲基丁醛n丙烯醛丙烯醛n2-甲基丁醛甲基丁醛 丙烯醛丙烯醛n酮：酮类化合物酮：酮类化合物 C=O

26、吸收是其唯一特征吸收是其唯一特征吸收带。在吸收带。在1700 cm-1以上。以上。如：2-己酮己酮： 羰基若与邻近基团发生共轭羰基若与邻近基团发生共轭,则吸收频率降低则吸收频率降低:苯乙酮的红外光谱苯乙酮的红外光谱C=C伸缩振动吸收伸缩振动吸收N=O不对称伸缩振动不对称伸缩振动N=O对称伸缩振动对称伸缩振动n烯烃：烯烃：C=C伸缩振动位于伸缩振动位于16801620 cm-1范围。与范围。与 C=O 吸收相比，吸收相比， C=C吸收吸收频率较低，吸收强度也弱很多。频率较低，吸收强度也弱很多。n随着双键上随着双键上R取代基增多，其吸收强度取代基增多，其吸收强度减弱，双键与氧相连时，吸收强度显著减

27、弱，双键与氧相连时，吸收强度显著增大，双键与增大，双键与C=O共轭，共轭， C=C 吸收向低吸收向低波数位移，强度增大。波数位移，强度增大。 -蒎烯蒎烯C H2C=C伸缩振动伸缩振动甲基、亚甲基甲基、亚甲基C-H伸缩振动伸缩振动末端烯烃末端烯烃C=C-H伸伸缩振动缩振动 =CH ：3030cm- -1 C=C ： 1658cm- -1面外弯曲振动：面外弯曲振动：715cm- -1 ，顺式取代，顺式取代n双键与双键与C=O共轭，共轭， C=C 吸收向低波数位移，强吸收向低波数位移，强度增大。如度增大。如2-2-甲基甲基-2-2-环戊烯酮：环戊烯酮： C=C伸缩振动吸收伸缩振动吸收C=O伸缩振动吸

28、收伸缩振动吸收 芳环骨架振动芳环骨架振动 ：n苯环、吡啶环及其它杂芳环的骨架伸缩振动位于苯环、吡啶环及其它杂芳环的骨架伸缩振动位于16001450 cm-1范围。于范围。于1600, 1580，1500，1450 cm-1附近出现附近出现34条谱带。条谱带。1450 cm-1附近的附近的谱带因与饱和谱带因与饱和C-H弯曲振动重叠，不特征。常用此弯曲振动重叠，不特征。常用此范围的范围的23条谱带来判断芳环及杂芳环的存在。条谱带来判断芳环及杂芳环的存在。1600 cm-1处谱带较弱，随取代基极性增大，该谱带处谱带较弱，随取代基极性增大，该谱带强度增大强度增大。1580 cm-1处峰吸收强度变化较大，烷基处峰吸收强度变化较大，烷基取代苯中该谱带弱或观测不出。取代苯中该谱带弱或观测不出。当不饱和取代基或当不饱和取代基或带孤对电子的取代基与苯环共轭带孤对电子的取代基与苯环共轭时，该谱带强度增时，该谱带强度增大，有时比大，有时比1600 cm-1附近的谱带还要强。附近的谱带还要强。1500