红外光谱检测精品课件

1、红外光谱检测第1页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 红外光波通常分为三个区域，即近红外区、中红外区和远红外区。近红外区主要用于研究O-H、N-H和C-H键的倍频吸收或组频吸收，此区域的吸收峰的强度一般比较弱；中红外区主要研究分子的振动能级的跃迁，绝大多数有机化合物和无机化合物的基频吸收都落在这一区域；远红外区主要用于研究分子的纯转动能级的跃迁及晶体的晶格振动。红外光谱所涉及的区域主要为中红外区。这三个区域的波长和波数范围如表所示。第2页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 红外区的分类第3页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第一

2、节 红外光谱图的表示方法中红外区的频率常用波数表示，波数的单位是cm-1，标准红外谱图标有频率和波长两种刻度。波长和波数的关系是： 红外光谱图用波长（或波数）为横坐标，以表示吸收带的位置，用透射百分率（T%）为纵坐标表示吸收强度。如下图所示 正己烷的红外光谱图第4页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二红外光谱的三要素 第5页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二1.峰位 分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700 cm-1左右。 第6页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二2.峰强 红外吸

3、收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就越弱。 一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动，吸收强度较弱；分子越对称,吸收越弱。 红外吸收强度分别用很强（vs,100）、强（s,=20100）、中（m,=1020）、弱（w,=110）、很弱(vw,CN(1330cm-1)CO(1250cm-1)；CH（3000cm-1）CD(2600cm-1)， 又如用同位素D取代H，这时的k大小改变不大，而D（氘）的质量是H的2倍，所以的改变很大，比较CH键的伸缩振动频率如下： CD峰的吸收频率的明显改变，

4、使它们的红外分析比较容易进行，可以应用在有机合成化学上。 第13页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二2振动类型 1）伸缩振动：又分为对称和不对称伸缩振动。对称伸缩振动用s表示，在振动中各键同时伸长或缩短；不对称伸缩振动用 as表示，在振动中某些键伸长的同时，另一些键在缩短。由于不对称伸缩振动对分子偶极的改变比对称伸缩振动大，前者较后者吸收强度高，且吸收带出现在高频率范围。伸缩振动均不改变键角的大小。 图1: 亚甲基的伸缩振动 第14页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二2）弯曲振动（或变形振动）：以表示，可分为面内和面外弯曲振动（变形振动）。 面内弯曲

5、振动又分为两种，一种为 剪式振动，以或表示，在这种弯曲振动中基团的键角交替地发生变化；另一种是面内摇摆振动，以表示，在这种弯曲振动中，基团的键角不发生变化，基团只是作为一个整体在分子的对称平面内左右摇摆。 图2: 亚甲基的弯曲振动 面外弯曲振动也分为两种，一种为面外摇摆振动，以表示。另一种是面外扭曲振动，以表示。此外还有骨架振动，是由多原子分子的骨架振动产生，如苯环的骨架振动。 第15页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 第三节 红外光谱与分子结构的关系 红外光谱中，在40001350 cm-1范围内，每一红外吸收峰都和一定的官能团相对应，这个区域称为官能团区。13506

6、50 cm-1区域中虽然一些吸收也对应于一定的官能团，但大量的吸收峰并不与特定官能团相对应，仅显示化合物的红外特征，犹如人的指纹，称为指纹区。结构上的细微变化都会引起指纹区吸收的变化，不同化合物的指纹吸收是不同的，因此指纹区吸收的峰形和峰强度对判断化合物的结构有重要作用。不过应注意不同的制样条件可导致指纹区吸收的变化，同系物的指纹吸收也可能相似。第16页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二1红外光谱的分区 各种官能团具有一个或多个特征吸收，记忆各种官能团的特征吸收往往过于凌乱，但通常按1958年岛内武彦提出的所谓“八区域法”进行分组，如下表：CHO)区域波数（cm-1）键的

7、振动类型37003200OH NH33002900CH CH ArH30002400CH(CH3,CH2,CH,24002100CC CN CCC19501650CO（醛、酮、酸、酯、酰胺、酐）16751500CC（脂族、芳族） CN14751300CH1000650CH ArH第17页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二ONH2C有两个峰ONHRRC只有一个峰ONRC无吸收峰（1）.区域为OH，NH伸缩振动区（37003200cm-1）ass3600cm-134503200cm-1基团类型波数（cm-1）峰的强度OH(醇、酚)游离OH缔合OH370032003700350

8、034503200s（特征）s（尖）s、br（特征）在3600-3200cm-1之间有二个吸收峰OH（酸）游离OH缔合OH353530002500S,br（很特征）在气态下可看到游离是羟基峰，一般以二聚体存在(2600附近有几个较弱的谱带-Fermi共振)NH（胺）游离OH缔合OH盐35003300350031003200-2200W,稍尖W,尖宽1胺是双峰2胺是单峰3胺无吸收峰（无H）NH（酰胺）35003300可变第18页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二(2).区域和(33002400cm-1)为CH伸缩振动区,主要用来作为测定炔烃、烃、与饱和CH键的存在。CCHH

9、键的类型波数（cm-1）峰的强度CH3300310030403030vs、尖m（双峰）m可与OH、NH区分开因为二者的峰强度较低，CH3CH2CH2960,28702930,28502890vs(双峰)vs(双峰)m双峰是因为有as和s因大部分有机物都有CH3，CH2所以这些峰的特征性不强CHOSHPH2820，2720260025502400m（双峰）、尖w、尖w、尖双峰是由于醛的CH和CH（1395cm-1）的倍频之间发生费米共振引起的第19页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二(3).区域（24002100cm-1）为CCCN和聚集双键伸缩振动频率区。键的类型波数（c

10、m-1）强度HCCRRCC-RRCCRRCNArCN2140210022602190无吸收2260224022402220sw、可变m、尖m、尖需看拉曼光谱CN基用红外很易判断，而核磁共振氢谱则无法观察到MCO22001700在金属有机化合物中常见一般情况CO在2200RNCORNCNRCCOCCCOCO228022402160212022752250215521302150198019502349ssvsssmm空气中的CO2对谱图也会有干扰,所以有时能看到2349cm-1第20页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二(4).区域(19501650cm-1)为CO羰基类型波

11、数（cm-1）峰强度酸酐1850180017801740s二峰约相隔60cm-1酰卤18151785s酯：五元内酯 六元内酯RCOOR178017601750173017401710s醛17401720s酮17251705s酸17251700s二聚体（单体：1760cm-1）酰胺16601640s二聚体（单体：17001680cm-1）第21页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二(5).区域（16801500cm-1）是双键伸缩振动区。双键类型波数峰强度CC16801620可变CN16901640可变NO16801610可变(6).区域（CH（面内）14751300cm-1

12、）与区域CH（面外) 1000650cm-1），该区域也称为指纹区。在指纹区有些峰可用来判别官能团：CO(a) CH3的as（CH）1460cm-1s（CH）1380cm-1，CH2as（CH）1465cm-1。苯环的骨架振动:1600,1580,1500,1450第22页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二(b) C-0 的判别，1350-1000cm-1。可以用来分辨醇、酚、醚和酯类化合物。一级醇CO 1050cm-1与13501260 cm-1有峰二级醇CO 1100cm-1与13501260 cm-1有峰三级醇CO 1150cm-1与14101310cm-1有峰酚：

13、1200-1280cm-1醚的特征吸收峰位置：as(COC)12501060cm-1(s) s(COC)10751020cm-1(s)酯的特征吸收峰位置：as(COC)12801160cm-1(s) s(COC)11601050cm-1(s)酸酐：1050cm-1（s，宽）(c) 含硝基官能团的化合物1350,1560cm-1有两个峰: 对称伸缩振动在(13901320cm-1) , 反对称伸缩振动（16151540cm-1）.第23页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二(d) 双键取代类型的判别:RCHCH2 CH（面外）有两个峰:990,910cm-1(s)RCHCHR

14、(顺式) CH（面外有一个峰:690cm-1 (较w) (反式) CH（面外有一个峰:960cm-1(m)R2CCH2 CH（面外）890cm-1(ms)R2CCHR CH（面外）840690cm-1(ms)(e)判断苯环的取代类型单取代 CH（面外）有两个峰770730, 710690cm-1二取代(邻位) CH（面外）有单峰770735cm-1二取代(间位) CH（面外）有三个峰725 680, 810750, 900 860cm-1(孤立氢)二取代(对位) CH（面外）有单峰860800cm-1第24页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 第25页，共98页，2022

15、年，5月20日，17点35分，星期二 各类取代苯的倍频吸收和面外弯曲振动吸收（判断取代类型）第26页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二下列两组化合物的红外光谱主要有何区别?12A: 830cm-1有单强峰B: 在810-690cm-1有两峰, 在880cm-1处有中强峰ABABA: 840-690cm-1有单峰B: 在880cm-1处有单峰二者在1680-1620cm-1的峰, A强度大第27页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 2 影响特征吸收的因素1）诱导效应 吸电子基使吸收峰向高频区域移动，供电子基使吸收峰向低频区域移动。当不同电性的基团连接到

16、某个化学键上后，将使该键的极性改变，因此振动波数也发生相应的变动。烷基为推电子基团，卤素为吸电子基团，当酮羰基的一侧烷基被卤素取代后，卤素的吸电子作用使电荷从氧原子向双键移动，使羰基的双键性增加，吸收频率上升，卤素的电负性越大，波数的移动幅度越大。诱导效应是沿化学键直接作用的，与分子的空间结构无关。 17151869180018281942 第28页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二2）共轭效应 当双键之间以一个单键相连时，双键电子发生共轭而离域，降低了双键的力常数，从而使双键的伸缩振动频率降低，但吸收强度提高。 例如下列化合物的羰基伸缩振动吸收随着共轭链的延长频率降低。

17、 第29页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第30页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二4）中介效应 也称共振效应(P-)，存在共振结构时，羰基的双键性降低，则吸收频率降低，如 羰基伸缩振动吸收在1715cm-1，而 的羰基伸缩振动吸收在1680cm-1。 3) 成键轨道类型 例如:第31页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二5). 氢键缔合的影响分子内氢键和分子间氢键对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动，并且峰形明显变宽。如下图，随着乙醇在CCl4中浓度的增加，形成氢键的比例增加，羟基吸收波数降低，并且波形变

18、宽.图 乙醇在CCl4中浓度变化对红外吸收的影响第32页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 6）.张力效应 张力越大，吸收频率越高 CH2CH2CH2CH2CC 1650cm-1 1660cm-1 1680cm-1 1750cm-1环的张力对环外双键的影响与环内或开链双键相反.HCC 1645cm-1CH 3017cm-1H1610cm-13040cm-1H1565cm-13060cm-1第33页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二7). 场效应 基团在空间的极化作用，常使伸缩振动能量增加，弯曲震动能量减小。异构体中同一基团的吸收峰位置之所以不同，通常

19、是场效应引起的。如-氯代乙酰苯的光谱中发现两个羰基吸收峰。 1715cm-11695cm-11716cm-11728cm-1第34页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二8) 跨环效应1675cm-1稳品碱无CO吸收峰第35页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二9) 偶合效应和费米共振 当基团在光谱中表现出不正常的吸收时，应考虑到两个频率之间的偶合作用，当分子中两个类同的基团彼此靠得较近，它们的振动频率发生干扰，变为距离较大的两个吸收峰，这种现象称为偶合.如:丙二烯分子中的不对称和对称伸缩振动分别在1960和1070cm-1丙酸酐分子中的不对称和对称伸缩振

20、动分别在1845和1775cm-1异丙基中的两个甲基的变形振动分别在1385和1365cm-1 还有是两个不同的基团紧连在一起，振动方式虽不同，但是频率相近，也能偶合出现高于或低于正常波数的异常峰。两个基团共享一个原子的偶合效应强于被一个以上原子或化学键隔开的体系。如:二级酰胺的C-N伸缩振动和N-H变形振动偶合产生1550和1270cm-1第36页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 多原子分子中两种互相相关的基团，它们的跃迁峰虽不同，如一个基团与另一个基团的合频或倍频，具有十分相近的振动能级，因此发生共振，使一个吸收峰波数增高，另一个降低，与此同时吸收峰加强，尤其是微弱

21、的倍频峰变成强峰。这种现象在二氧化碳分子光谱中首先被费米发现，因此称为费米共振。如:醛在2800和2700cm-1的双峰是醛基的C-H伸缩振动和其变形振动1390cm-1的倍频之间发生费米共振的结果. 环戊酮中1746 和1728cm-1是其羰基的振动基频与其环呼吸振动(889cm-1)倍频间发生费米共振所致.第37页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二10)空间阻碍 分子中的大基团的位阻作用，使得邻近基团间的键角变小或共轭体系之间单键键角偏转，使基团的振动波数和峰形发生变化。烯类化合物的空间阻碍使双键的伸缩振动波数减小，这是由于烯碳上的R基增大后，键角将发生变化，使双键的

22、p轨道成分增多。 芳香化合物的邻位取代基也有空间阻碍作用。如硝基苯邻位被叔丁基取代后，硝基偏离苯环面，因此它的两隔特征峰波数一个降低，一个升高，而且前一峰变宽。第38页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第39页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二外部因素1.样品的物理状态 (气 固 液)2. 结晶形态和结晶粒子大小的差别 用不同溶剂重结晶，可产生不同的晶形，其红外谱也不相同(同质异晶) ；粒子大小不一样其红外光谱也不同（特别在指纹区）。3.溶剂的影响(极性基团的伸缩振动频率常随溶剂极性增大而降低 ;不能含水)4.溶液浓度的影响(分子间氢键)第40页，共

23、98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二4 影响红外光谱吸收强度的因素振动中偶极矩的变化幅度越大，吸收强度越大(1) 极性大的基团，吸收强度大，C=O 比 C=C 强， CN 比 C C 强 (2) 使基团极性降低的诱导效应使吸收强度减小，使基团极性增大的诱导效应使吸收强度增加。(3) 共轭效应使电子离域程度增大，极化程度增大，吸收强度增加。(4) 振动耦合使吸收增大，费米振动使倍频或组频的吸收强度显著增加。(5) 形成氢键使振动吸收峰变强变宽。(6) 能级跃迁的几率，v=0 v=2 比 v=0 v=1 能阶大，但几率小，吸收峰弱第41页，共98页，2022年，5月20日，17点3

24、5分，星期二第四节、有机官能团的特征红外吸收（一）、烷烃烷烃有下列四种振动吸收：C-H： 29752845-1，包括-CH3、-CH2、-CH的s或as。2. C-H：（1）1460-1处的特征吸收，由-CH3及-CH2的as引起；（2）1380-1处的特征吸收峰对识别-CH3很有用，共存基团的电负性对该峰的位置有影响，相邻基团电负性愈强，愈移向高频区。3. C-C：1250800-1，因特征性不强，用处不大。4. C-H：分子中具有（CH2）n链节，n4时，在722-1处有一个弱吸收峰，随着CH2个数的减少，吸收峰向高波数方向位移，由此可推断分子链的长短。第42页，共98页，2022年，5月

25、20日，17点35分，星期二第43页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（二）、稀烃稀烃主要有三种特征吸收：1、C=CH：波数在3000-1以上，末端双键氢C=H2在30753090-1有强峰，易识别。2、C=C：吸收峰的位置在16701620-1，随着取代基不同，C=C 吸收峰的位置发生变化。3、C=CH：(1) 15001000-1范围内由稀烃双键上的C-H键的面内弯曲振动引起；(2) 1000700-1范围内的面外弯曲振动吸收最有用，该振动对结构敏感，其吸收峰特征明显，强度大，易识别，可判断双键的取代情况、构型与波数的关系。 第44页，共98页，2022年，5月20日

26、，17点35分，星期二第45页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（三）、炔烃1、CCH：CCH中的C-H伸缩振动位于33003310-1区，是一个非常特征的中等强度的尖吸收峰，该处只有NH与OH存在干扰吸收，但后者的峰形较宽，易于区分。2、CC：位于22622100-1之间，其强度及确切的位置取决于RCCR“中的R和R”基团。（1）一元取代：R CCH的CC是位于21402100-1之间的弱吸收峰；（2）二元取代：RCCR的CC位于22602190-1之间，若R与R差别大，RCCR的极性较大，CC的吸收强度增强，而对于对称或近似于对称的分子RCCR，借红外光谱不易检出其叁

27、键。3、CCH：存在于680610-1之间。第46页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二3340cm-1 ：叁键CH伸缩振动，3020cm-1: 苯环=CH伸缩振动2115cm-1: C=C三键伸缩振动 苯基乙炔第47页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（四）、芳烃芳烃的红外吸收主要由苯环上的C-H键及环骨架中的C=C键的振动所引起，有三种特征吸收：1、ArH：芳环上的芳氢的ArH频率在30803032-1，特征性不强。2、C=C：苯环的骨架伸缩振动正常情况下有四条谱带，在1600、1585、1500及1450-1附近出现峰形尖锐、较多的吸收峰，这是鉴

28、定有无苯环的重要标志之一。3、ArH：（1）1275960-1的区间为ArH的吸收峰，该吸收较弱，易受干扰，用处少；（2）900650-1的区间为ArH的吸收峰，该吸收较强，是识别苯环上取代基位置和数目的极重要特征峰。 第48页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 苯乙烯的红外光谱图 1630cm-1:C=C伸缩振动； 1600，1580，1450cm-1:苯环骨架振动; 760,670cm-1:单取代苯 第49页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二苯环二取代的红外光谱（a. 邻位 b. 间位 c. 对位）第50页，共98页，2022年，5月20日，17

29、点35分，星期二（五）、醇和酚醇及酚类具有相同的羟基，有三个特征吸收：1、OH：一般都在36703200-1区域。在不生成氢键的条件下，游离羟基的OH位于36403610-1，峰形比较尖锐。不同的醇类，其羟基的吸收频率亦有所不同，它们的次序是伯醇（3640）、仲醇（3630）、叔醇（3620），而酚羟基的吸收位于3610。羟基形成氢键的缔合峰出现在35503200。2、CO：是醇和酚类最强的第一吸收，其吸收带位于12501000-1之间，会受到醚类CO干扰，因此还必须检查是否存在醇类的OH和OH，以区别该化合物是含羟基的化合物还是醚类化合物。不同的醇类，CO的频率也有所不同，可利用它来了解羟基

30、的碳链取代情况，其次序是伯醇（1050）、仲醇（1100）、叔醇（1150，而酚类的该吸收位于1230。3、OH：存在面内与面外弯曲的两种形式，前者位于15001300-1之间，后者位于650左右。均受氢键影响，在浓溶液是其峰形很宽，充分稀释后变窄，这一吸收可用作判断羟基存在与否的佐证。第51页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第52页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（六）、醚和其它化合物 醚和醇之间最明显的区别是醚在36003200-1之间无吸收峰，醚类的特征是含有COC的结构，其伸缩振动应该有对称与非对称两种形式。通饱和醚类在11401110-

31、1出有一个强吸收，可能是COC的非对称伸缩振动所形成的，对称伸缩振动在红外光谱中不存在。当醚键上的氧原子与稀烃或苯环共扼时asCOC移至较高频率（12751200-1）。（七）、卤代物 随着卤素原子量的增加，CX(1250-1470 -1)降低，CX吸收峰的频率容易受到邻接基团的影响，吸收峰位置变化较大。（八）、醛和酮 醛和酮结构的共同特点是含有羰基（C=O），其红外吸收在17501680-1区域有一个很强的C=O吸收峰，这是鉴别羰基最明显的证据。醛酮的区别是醛在2700、2800-1附近有一个中等强度的吸收峰，而酮没有。第53页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二苯甲醛

32、第54页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二苯异丙基酮 1694cm-1：C=O伸缩振动，羰基与苯环共轭，吸收移向低波数；1580cm-1：苯环骨架振动，与羰基共轭，移向低波数 第55页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（九）、羧酸羧酸有三种特征吸收：1、OH：游离羧酸的OH位于3550-1处，由于羰基和羟基形成氢键，其吸收峰向低波数方向移动，在32002500-1区出现一个宽而散的峰，这是典型羧酸存在的特征。2、C=O：氢键对C= O也有影响，游离酸的羰基在1760-1附近，但它的二聚体却位移到1710，如发生共扼则出现在16901680。羧酸中C=

33、O的吸收强度比酮还要强。3、CO和OH：羧酸的CO吸收在14401395-1区，一般是弱峰。与OH吸收峰（1250）重合，是强峰。第56页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 羧酸和羧酸盐CO2-的反对称伸缩振动，1650-1540，最强峰，对称伸缩振动，1420-1300，强峰第57页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二2-甲基丙酸 33002500 cm-1：羧酸二聚体的OH伸缩振动，峰形宽，散；1710 cm-1：C=O伸缩振动第58页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二苯甲酸 33002500 cm-1：羧酸二聚体的OH伸缩振

34、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；920cm-1：OH非平面摇摆振动，特征第59页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二乙酸铅 1550cm-1：COO反对称伸缩振动；1405cm-1：COO对称伸缩振动 第60页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（十）、酯类和内酯 酯类化合物除了含有羰基外，还含有COC键的对称伸缩振动与非对称伸缩振动，这两个吸收是酯类与其它酯类化合物在红外光谱中进行区分的主要的依据。1.C=O：由于氧的电负性作用大于氧原子上的孤对电子与羰基的共扼作用，因此这两种效应的总和使C=O的双键性有所增

35、加，酯类的C=O吸收要比对应的酮高20-1，位于1735-1，这一差异也可用来区别酯和酮。2、asCOC：吸收最强，位于13001150-1之间，不同类型的只酯，COC振动频率亦有所区别。3、sCOC：位于1100-1左右，强度较弱。 内酯化合物中羰基的吸收，随着环的加大，其频率往低频处移。第61页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二乙酸甲酯 1740cm-1：C=O伸缩振动；1190cm-1：C-O-C非对称伸缩振动，第一吸收 第62页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（十一）、酰卤 在酮类、酯类、酸类等的碳原子上含有卤素取代的化合物，由于卤素的强电

36、负性，加强了羰基的双键性，使C=O出现在较高波数区，一般在1800-1处。当有乙烯基或芳基与C=O共扼时，会使C=O吸收向低波数方向移，一般在17801740-1处。（十二）、酸酐 酸酐化合物的特征基团有C=O和CO。1.C=O：酸酐化合物尽管含有两个相同的羰基，但吸收并不在同一个频率，这是由于振动偶合而使其分裂成为两个峰，而且这两个峰分离的比较开，分别在18601800和18001750-1区，相差60-1左右，这一点有利于酸酐的判断。2.COC：酸酐的COC产生强吸收峰，开链酸酐与环状酸酐吸收位置不同（开链：11751045处，环状：13101210-1），可作为识别它们的另一指标。第63

37、页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二金刚烷酰氯第64页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二三甲基乙酸酐第65页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（十三）、酰胺 酰胺的特征吸收峰有三种，即羰基的伸缩振动称酰胺第一谱带；NH伸缩振动；NH面内弯曲振动，称酰胺的第二谱带，内酰胺无此谱带。 1.NH：吸收位于35003100-1 （1）游离伯酰胺位于3520和3400 -1 ，而氢键缔合的NH在3350和3180处均呈双峰； （2）仲酰胺的NH吸收位于3440-1，氢键缔合的NH位于3100处，均呈单峰； （3）叔酰胺无此峰。2. 酰胺的

38、第一谱带C=O：受氨影响C=O吸收向低波数位移，与样品浓度无关。伯酰胺：16901650-1；仲酰胺：16801655；叔酰胺：16701630。3. 酰胺的第二谱带NH：强度大，非常特征。伯酰胺：16401600；仲酰胺：15001530-1；叔酰胺：无此峰。 4、酰胺的第三特征峰是CN产生的。伯酰胺：14201400-1；仲酰胺：13001260；叔酰胺：无此峰。第66页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第67页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二吡嗪酰胺（抗结核病药）第68页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二（十四）、胺 胺

39、的特征吸收由NH、CN、NH和NH引起。1、NH：在35003300-1区，游离和缔合的氨基吸收峰位置不同，所以出现两个峰，并向高波数区移动。2、CN：脂肪胺在12301030-1区，芳胺杂13801250-1区。3、NH和NH：在16501500-1区。伯胺峰强度中等，仲胺强度较弱。NH出现在900700-1区。第69页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二胺、亚胺和胺盐特征吸收化合物吸收峰位置(cm-1)吸收峰特征NH伸缩振动伯胺类3500-3300两个峰，强度中仲胺类3500-3300一个峰，强度中亚胺类3400-3300一个峰，强度中NH弯曲振动伯胺类1650-159

40、0强度强，中仲胺类1650-1550强度极弱C-N振动芳香胺伯1340-1250强度强仲1350-1280强度强叔1360-1310强度强脂肪胺1220-1020强度中，弱胺盐1410强度弱第70页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二二己胺 3310cm-1：弱峰，NH伸缩振动；1460cm-1：CH2剪式振动+CH3反对称变形振动；1110Cm-1：CN伸缩振动；715cm-1：NH非平面摇摆振动第71页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二(十五)氰基化合物（CN ）： 2275-2220cm-1第72页，共98页，2022年，5月20日，17点35分

41、，星期二金属有机化合物三苯基砷的红外光谱图3078cm-1：苯基C-H伸缩振动；1607cm-1: 苯基C=C伸缩振动；1488，1432 cm-1苯环骨架振动；734，694 cm-1：单取代苯的C-H弯曲振动 第73页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二高分子化合物 聚异戊二烯的红外光谱图1652 cm-1: C=C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叠；1369 cm-1：甲基对称变形振动 第74页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 尼龙-6、尼龙-7和尼龙-8都是聚酰胺类高聚物，具有相同的官能团，从图可以看出，其官

42、能团的谱带是一样的，NH=3300 cm-1，酰胺和带分别在1635 cm-1和1540 cm-1。这三种高聚物的区别是(CH2)n 基团的长度不同（即n的数目不同），因此它们在1400 cm-1以下的 指纹区的谱图不一样，可用来区别这三种聚合物。 第75页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第五节 样品制备技术 对试样的要求(1) 试样尽可能是单一组分的纯物质，纯度应98%，便于与纯化合物的标准进行对照。多组分试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶、区域熔融或色谱法进行分离提纯。(2) 试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且还会侵蚀吸收池的盐窗

43、。(3) 试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%80%范围内。包括控制浓度和压片的厚薄尺寸。第76页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二2.制样方法(1) 固体样品的制备 a.压片法: 将12mg固体试样与200mg纯KBr研细混合，研磨到粒度小于2m，在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。 b.糊状法: 研细的固体粉末和石蜡油调成糊状，涂在两盐窗上，进行测试。此法可消除水峰的干扰。液体石蜡本身有红外吸收，此法不能用来研究饱和烷烃的红外吸收。 (2) 液体样品的制备a. 液膜法: 对沸点较高的液体，直接滴在两块盐片之间，形成没有气泡的毛

44、细厚度液膜，然后用夹具固定，放入仪器光路中进行测试。b. 液体吸收池法: 对于低沸点液体样品和定量分析，要用固定密封液体池。制样时液体池倾斜放置，样品从下口注入，直至液体被充满为止，用聚四氟乙烯塞子依次堵塞池的入口和出口，进行测试。(3) 气态样品的制备:气态样品一般都灌注于气体池内进行测试。 第77页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第六节红外光谱在结构分析中的应用1. 鉴定已知化合物的结构其通常方法是： 将样品与标样在同样条件下测试红外光谱，并进行对照（先观察最强峰位和峰形是否一致，后检查中等强度峰和弱峰能否对应）。完全相同则可肯定为同一化合物（极个别例外，如对映异构

45、体）。 无标样，可查找标准图谱（如sadtler standard infrared spectra）。 在实际工作中，对未知化合物结构的最后确定还要与标准样品的谱图或与标准谱图核对。特别要注意与指纹区谱带核对。在同样制样方法和测试条件下，只有特征谱带与指纹区光谱都与标准光谱一致了（包括峰位，峰强和峰形），才能最后判断所研究的化合物结构与表示光谱相应的化合物相同第78页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二2. 确定未知化合物的结构 对结构比较简单的化合物，可依靠红外光谱提供的信息和所给的分子式，把它的经过推测出来。对结构复杂的化合物，还需要配合UV、NMR、MS，经典的降解

46、与合成以及其它理化数据综合解析。 一般解析时可按如下顺序进行： 了解样品的来源，背景，经元素分析，测定分子量，推出分子式，计算不饱和度，这些都将提供一定的结构信息。 先观察高波数范围（1350以上）基团特征吸收峰，指定谱带的归属，并兼顾13501000的CO和COC谱带，检出官能团，估计分子类型。特别要注意在观察某以官能团的特征谱带时，要同时考虑这一官能团的一组相关谱带，如在16501750cm-1的认定是羧酸的吸收带，同时要检查在25003200cm-1OH（强，宽）峰作为佐证。如认定是酯，则检查10301330cm-1强的as(COC)和s(COC)两个谱带作为佐证。如认定是醚，则在290

47、02700要有的两个形式峰存在。 观察1000650cm-1的CH(面外)确定烯烃和芳香环的取代类型。若在这一区域没有强吸收峰，通常指示非芳香结构。 对归属不明显和有怀疑的有用谱带，可改变测试方法，或与化学反应相配合，反复考查，求得确证。第79页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第80页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第81页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第82页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二第83页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 1）不饱和度为3 , 可能为烯，炔及含有

48、羰基的化合物2）3300 cm1 处宽带，羟基结合 1040 cm1 处的吸收，可推测含有O-H, 由此可排除含有羰基的可能性3）2110 cm1 处的吸收，可知此化合物有碳碳三键吸收结合化合物的分子式可知此化合物为 2-丙炔醇C3H4O第84页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二 分子式: C7H5OCl第85页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二C3H10NO第86页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二例1.一个化合物的红外光谱如图1,推测其结构是或HOCNCNH2O400030002500200017001300图1100150

49、0T%cm-1解：是因为图中没有CO(19001650cm-1),所以排除。24002100cm-1区域内的吸收峰是CN。第87页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二例2.由红外光谱下图推测分子式位C4H10O的结构。100T%040003600320028001600140012001000800600cm-1图2解：由分子式求得不饱和度=1+4-5=0所以的饱和化合物。观察1350cm-1以上的特征吸收峰有有OH（OH（缔合）3350cm-1）有CH3，CH2（CH2960，2920，2870cm-1）有CH（CH3）2（CH1380cm-1双峰）。从13501000c

50、m-1的可知是一级醇。所以该化合物是CH3CH（CH3）CH2OH。第88页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二例3.分子式为C8H8O的一个未知化合物的红外光谱如图所示，判断其结构。100T%04000360032001800001600140012001000800700cm1图2解：从分子式求得不饱和度=5估计可能有苯环。(1) 从图中3030的ArH，1600，1580cm-1的CC以及740，690cm-1的CH（面外的吸收峰均表示分子中含有苯环。而740，690cm-1的两个峰进一步提示该化合物可能为单取代苯的衍生物。(2) 在1690cm-1处有一很强的CO峰

51、，可能是醛或酮（因为分子式只有一个氧原子不可能是羧酸、酯或酰胺）。在2820，2720cm-1附近无醛基的CH和CH的倍频双峰，所以该化合物只能是酮类（除苯环后所剩的一个不饱和度相吻合）。(3) 从分子式中减去C6H6和CO，只余下CH3。从谱图中发现在1380cm-1处有CH3的s(cH)吸收，在2920，2870cm-1有CH3的as(CH)和s(cH)。所以该化合物结构可能是PhCOCH3第89页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二例4：未知物分子式为本C8H16，其红外谱图如图所示，试推其结构。解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1，即该化合物具有一个烯基或一个

52、环。3079cm-1处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连的氢，因此该化合物肯定为烯，在1642处还有C=C伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存在。 910、993cm-1处的CH弯曲振动吸收说明该化合物有端乙烯基，1823cm-1的吸收是910吸收峰的倍频。 从2928、1462cm-1的较强吸收及2951、1379cm-1的较弱吸收知未知物CH2多，CH3少。 725cm-1的吸收说明有长链. 纵上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，即1-辛烯。第90页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二例5：未知物分子式为C6H8N2，其红外谱图如图所示，试推其结构。解：由其分子式可计

53、算出该化合物不饱和度为4，故有可能含苯环，此推测由3030、1593和1502的吸收所证实，由750cm-1的吸收知该化合物含邻位取代苯环。3285、3193cm-1的吸收是使很特征的伯胺吸收（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）综合上述信息及分子式，可知该化合物为邻苯二胺。其它峰的指认有：3387，3366cm-1：NH2伸缩振动；1634cm-1：NH2弯曲振动；1274cm-1：CN伸缩振动。第91页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二例6：未知物分子式为C12H24O2，其红外谱图如图所示，试推其结构。解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1。从最强的吸收（1703cm

54、-1）知该化合物含羰基，与一个不饱和度相符。2920，2851cm-1处的吸收很强而2956，2866处的吸收很弱，这说明CH2的数目远多于CH3的数目。这进一步为723cm-1的显著吸收所证实（通常这个吸收是弱的），说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。2955到2851间的吸收是叠加在另一个宽峰之上的，从其底部加宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰来自OH，很强的低波数位移说明有很强的氢键缔合作用。结合1703处的羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。940，1305，1412cm-1等处的吸收进一步说明羧酸官能团的存在。纵上所述，未知物结构为：CH3-(CH2)10COOH第92页，共98页，2022年，5月20日，17点35分，星期二例7：未知物分子式C3H6O，其红外图如图所示，试推其结构。解: 由