红外光谱 (4)精品课件

1、关于红外光谱 (4)第一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月一、红外光的区划红外线：波长在0.76500m (1000m) 范围内的 电磁波(1m=103nm)二、红外吸收过程近红外区：0.762.5m OH和NH倍频吸收区中红外区：2.525m 振动、伴随转动光谱远红外区：25500m 纯转动光谱射线X射线远紫外紫外可见近红外红外 微波 UV分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱）IR分子振动和转动能级的跃迁 （振转光谱）第二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月三、红外光谱的作用1可以确定化合物的类别（芳香类）2确定官能团：例：CO，CC，CC3推测分子结构（简单化合物）4定量分析第

2、三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月四、红外光谱的表示方法T 曲线 前疏后密T曲线 前密后疏第四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月五、IR与UV的区别 IR UV起源 分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子外层价电子能级跃迁适用 所有红外吸收的有机化合物 具n-*跃迁有机化合物 具-*跃迁有机化合物特征性 特征性强 简单、特征性不强用途 鉴定化合物类别 定量 鉴定官能团 推测有机化合物共轭骨架 推测结构第五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月第二节 红外分光光度法基本原理红外分光光度法研究物质结构与红外光谱之间 关系红外光谱由吸收峰位置和吸收峰强度共同描述一、红外吸收光谱的产

3、生二、振动形式三、振动的自由度四、特征峰与相关峰五、吸收峰位置六、吸收峰强度第六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月一、红外吸收光谱的产生红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁1振动能级第七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月2振动光谱双原子分子A-B近似看作谐振子两原子间的伸缩振动近似看作简谐振动 第八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前第九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月第十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前3基频峰与泛频峰1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从 基

4、态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰 （即V=0 1产生的峰）基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰强度大红外主要吸收峰 第十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月泛 倍频峰 二倍频峰（V=0V=2）频 三倍频峰（V=0V=3）峰 合频峰 差频峰（即V=1V=2，3- - -产生的峰）续前2）泛频峰倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即V=1V=2，3- - -产生的峰）注：泛频峰强度较弱，难辨认却增加了光谱特征性第十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月4红外光谱产生条件： 红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化， 从而产生红外吸

5、收的性质红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化， 不产生红外吸收的性质分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0， 即分子产生红外活性振动第十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月二、振动形式（多原子分子） （一）伸缩振动 指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动1对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生 2反称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生第十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前（二）弯曲振动（变形振动，变角振动）： 指键角发生周期性变化、而键长不变的振动1面内弯曲振动： 弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内 1）剪式振

6、动：振动中键角的变化类似剪刀的开闭 2）面内摇摆：基团作为一个整体在平面内摇动 第十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前2面外弯曲：弯曲振动垂直几个原子构成的平面1）面外摇摆：两个X原子同时向面下或面上的振动 2）蜷曲：一个X原子在面上，一个X原子在面下的 振动 第十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前3变形振动： 1）对称的变形振动s：三个AX键与轴线的夹角同时 变大 2）不对称的变形振动as：三个AX键与轴线的夹角不 同时变大或减小第十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月图示第十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月注：振动自由度反映吸收峰数量 并非每

7、个振动都产生基频峰吸收峰数常少于振动自由度数三、振动的自由度指分子独立的振动数目，或基本的振动数目N个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度第十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例水分子非线性分子第二十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例CO2分子 线性分子吸收峰数少于振动自由度的原因：发生了简并即振动频率相同的峰重叠 红外非活性振动第二十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月四、特征峰与相关峰（一）特征峰：next 可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称（二）相关峰：next 由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的 特征峰，称注：相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的

8、波数范围 有关用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在第二十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月图示第二十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月五、吸收峰位置1基本振动频率 （一）吸收峰的位置（峰位） 即振动能级跃迁所吸收的红外线的波长或波数 续第二节第二十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月讨论：1） 2） 例： 例： 例： 3） 例： 第二十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前2基频峰分布图第二十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月（二）影响吸收峰位的因素1内部因素： （1）诱导效应（吸电效应）： 使振动频率移向高波数区第二十七张，PPT共八十七

9、页，创作于2022年6月续前（2）共轭效应： 使振动频率移向低波数区第二十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前（3）氢键效应：使伸缩频率降低 分子内氢键：对峰位的影响大 不受浓度影响第二十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前 分子间氢键：受浓度影响较大 浓度稀释，吸收峰位发生变化第三十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前（4）杂化的影响：杂化轨道中s轨道成分，键能，键长，第三十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前（5）分子互变结构第三十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月（6）振动偶合第三十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月费米共

10、振第三十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前2外部因素： 受溶剂的极性和仪器色散元件性能影响 溶剂极性，极性基团的伸缩振动频率色散元件性能优劣影响相邻峰的分辨率第三十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月（三）特征区与指纹区1特征区（特征频谱区）：40001250cm-1的高频区包含H的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认注：特征峰常出现在特征区2指纹区： 1250400cm-1的低频区包含CX（X：O，H，N）单键的伸缩振动及各种 面内弯曲振动特点：吸收峰密集、难辨认指纹注：相关峰常出现在指纹区第三十六张，PPT共八十七页，创作于202

11、2年6月六、吸收峰强度（一）吸收峰强的表示方法（二）影响峰强度的因素强峰 =20100中强峰 =1020弱峰 =110极弱峰 反式 取代基完全对称时，峰消失3发生-共轭或n-共轭共轭效应将使 吸收峰位移向低波数区1030cm-1第四十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前（三）炔烃1C-H振动2CC骨架振动 取代基完全对称时，峰消失第四十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第四十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月二、芳香族化合物1芳氢伸缩振动2芳环骨架伸缩振动确定苯环存在第四十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前3芳氢弯曲振动判断苯的取代形式单取代双

12、取代邻取代对取代间取代多取代第四十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前 1. 单取代 (含5个相邻H)第四十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前2. 双取代邻取代（4个相邻H）间取代（3个相邻H，1个孤立H）对取代（2个相邻H） 第五十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月图示3. 多取代第五十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第五十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月三、醇、酚、醚1O-H伸缩振动：2C-O伸缩振动：（一）醇、酚 注：酚还具有苯环特征第五十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前（二）醚1链醚和环醚 2芳醚和烯醚第五十

13、四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第五十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月四、羰基化合物 1酮 2醛 3酰氯 （一）酮、醛、酰氯共轭效应使吸收峰低波数区环酮：环张力，吸收峰高波数区共轭效应使吸收峰低波数区双峰原因费米共振诱导效应使吸收峰高波数区 峰位排序：酸酐 酰卤 羧酸（游离） 酯类 醛 酮 酰胺第五十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第五十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前1羧酸2酯3酸酐（二）羧酸、酯、酸酐 第五十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第五十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月五、含氮化合物（一）胺特征

14、区分 第六十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第六十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前（二）酰胺特征区分 注: 共轭 诱导 波数第六十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第六十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前（三）硝基（四）腈第六十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月第五节 红外光谱解析方法 一、IR光谱解析方法二、IR光谱解析实例第六十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月一、IR光谱解析方法1已知分子式计算不饱和度不饱和度意义：n4为4价原子数目，如C；n3为3价原子数目，如N；n1为1价原子数目，如H, X。第六十六张，

15、PPT共八十七页，创作于2022年6月续前例1：苯甲醛（C7H6O）不饱和度的计算第六十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前2红外光谱解析程序 先特征、后指纹；先强峰，后次强峰；先粗查，后 细找；先否定，后肯定;寻找有关一组相关峰佐证先识别特征区的第一强峰，找出其相关峰，并进行 峰归属再识别特征区的第二强峰，找出其相关峰，并进行 峰归属第六十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月图示第六十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月图示第七十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月二、IR光谱解析实例练习 : 某化合物C9H10O，其IR光谱主要吸收峰位为3080， 304

16、0，2980，2920，1690（s），1600，1580，1500， 1370，1230，750，690cm-1，试推断分子结构 解:第七十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第七十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前解：第七十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前峰归属如下：第七十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前第七十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月示例第七十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前解:第七十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前第七十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前第七十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月练习第八十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前解：第八十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月练习第八十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前解：第八十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月续前故峰的归属如下：第八十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月