红外光谱的影响因素和基团分析课件

第二章红外光谱甲基的振动形式伸缩振动甲基：变形振动甲基对称δs(CH3)1380㎝-1

不对称δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-12.2红外光谱的吸收强度及其影响因素摩尔吸光系数强度符号>200很强vs75~200强s25~75中等m5~25弱w0~5很弱vw2.3.红外光谱的吸收频率及其影响因素

化学键的振动频率不仅与其性质有关如成键原子的杂化方式，质量效应等，还受很多外部因素的影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。影响因素有关：1.质量效应2.电子效应内在因素3.空间效应4.氢键5.振动的偶合外在因素（1）质量效应分子中键的振动频率与化学键力常数成正比，与折合质量成反比。同一周期，从左到右X基的电负性增大，X-H键力常数增大，振动波数增高。同一主族，至上而下，X-H键力常数依次下降，折合质量增加明显，振动波数减小。HF，HCl，HBr，HIH-O，H-F，H-N，H-CX-H键伸缩振动频率键型波数键型频率B-H2400Al-H1750C-H2900Si-H2150N-H3400P-H2350O-H3600S-H2570F-H4000Cl-H2890键型波数键型波数C≡N2260~2220C-O1300~1050C≡C2220~2060C-N1400~1020C=O1850~1650C-F1400~1000C=C1680~1600C-Cl800~600C-C1250-1150C-Br600~500化学键的伸缩振动频率范围b共轭效应共轭效应:共轭引起C=O双键极性增强，双键性降低，吸收频率降低，强度提高，共轭体系中的苯环或双键的吸收频率也向低波数移动。CH3C≡N，（CH3）2C=CH-C≡N22551637，2221

b.环张力:

环的减小导致张力变大，环内键变弱，频率降低，环外的振动频率升高

C

HCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222(a)1.4%(b)3.4%(c)7.1%(d)14.3%正丁醇羟基的伸缩振动吸收位置（氯苯中）（5）振动的偶合

分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时,它们之间发生强相互作用,结果产生两个吸收峰,一个向高频移动,一个向低频移动。常见的有机化合物基团频率出现的范围：40001300（官能团区）

1300~650cm-1（指纹区）依据基团的振动形式，分为四个区：(1)40002500cm-1X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)25002000cm-1三键，累积双键伸缩振动区(3)20001500cm-1双键伸缩振动区(4)1500600cm-1X—Y伸缩，

X—H变形振动区2.4.红外光谱的分区

2.4.1.第一峰区（4000－2500cm-1）

X－H伸缩振动吸收范围。X代表O、N、C、S，对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃及饱和烃类的O－H、N－H、C－H伸缩振动。

(1).O－H

醇与酚：游离态－－3640～3610cm-1，峰形尖锐中等强度缔合－－3300cm-1附近，峰形宽而钝

羧酸：3300～2500cm-1，中心约3000cm-1,谱带宽(2).N－H胺类：游离：3500～3300cm-1,缔合—吸收位置降低约100cm-1

伯胺：~3500，3400cm-1，（吸收强度比羟基弱）仲胺：~3400cm-1（吸收峰比羟基要尖锐）叔胺：无吸收酰胺：伯酰胺：3350，3150cm-1附近出现双峰仲酰胺：3200cm-1附近出现一条谱带叔酰胺：无吸收中等强度吸收中等强度吸收

(3).C－H

烃类：3300～2700cm-1范围，3000cm-1是分界线。不饱和碳（三键、双键及苯环）＞3000cm-1,饱和碳（除三元环）＜3000炔烃：～3300cm-1，峰很尖锐,烯烃、芳烃：3100～3000cm-1

饱和烃基：3000～2700cm-1，四个峰

－CH3：～2960（s）、～2870cm-1（m）－CH2－：～2925（s）、～2850cm-1（s）＞CH－：～2890cm-1醛基：2850～2720cm-1，两个吸收峰巯基：2600～2500cm-1，谱带尖锐，容易识别

2.4.2.第二峰区（2500－2000cm-1）

叁键、累积双键（－C≡C－、－C≡N、＞C＝C＝C＜、－N＝C＝O、－N＝C＝S）谱带为中等强度吸收或弱吸收。C≡C:2280～2100cm-1,乙炔及全对称双取代炔在红外光谱中观测不到。

C≡N:2250～2240cm-1，谱带较C≡C强。C≡N与苯环或双键共轭，谱带向低波数位移20～30cm-1。此外，X—H（X=B，P，Se，Si）键的伸缩振动也出现在此区域。酰卤：吸收位于最高波数端，特征，无干扰。酸酐：两个羰基振动偶合产生双峰，波长位移60～80cm-1。酯：脂肪酸酯～1735cm-1，不饱和酸酯或苯甲酸酯低波数位移约20cm-1

羧酸：～1720cm-1，若在第一区约3000cm-1出现强、宽吸收。

醛：在2850～2720cm-1

范围有m或w吸收，出现1～2条谱带，结合此峰，可判断醛基存在。酮：唯一的特征吸收带酰胺：1690～1630cm-1

，缔合态约1650cm-1

伯酰胺：～1690cm-1（Ⅰ）,1640cm-1（Ⅱ）仲酰胺：～1680cm-1（Ⅰ），1530cm-1（Ⅱ），1260cm-1

（Ⅲ）叔酰胺：～1650cm-1

2).

C＝C伸缩振动

1670~1600cm-1

，强度中等或较低。

烯烃：1680～1600cm-1

芳环骨架振动：﹝苯环、吡啶环及其它芳环﹞1650~1450cm-1

范围

苯：～1600，1580，1500，1450cm-1

吡啶：～1600，1570，1500，1435cm-1

呋喃：～1600，1500，1400cm-1

喹啉：～1620，1596，1571，1470cm-1

2.4.4.第四峰区（1500～600cm-1）

指纹区

X－C（X≠H）键的伸缩振动及各类弯曲振动

1）.C－H弯曲振动

烷烃：－CH3

约1450cm-1、1380cm-1

－CH(CH3)21380cm-1、1370cm-1

－C(CH3)31390cm-1、1370cm-1

＞CH－1340cm-1（不特征）

烯烃：面内：1420～1300cm-1，不特征面外：1000～670cm-1，容易识别，可用于判断取代情况。

芳环：面内：1250～950cm-1范围，应用价值小面外：910～650cm-1，可判断取代基的相对位置

一取代——770～730cm-1，710～690cm-1

二取代——邻：770～735cm-1

对：860～800cm-1

间：900～800cm-1，810～750cm-1，

725～680cm-12）.C－O伸缩振动：

1300～1000cm-1

醇、酚：

1250～1000cm-1，强吸收带。

醇：～1200cm-1，伯醇：1050cm-1，仲醇：1100cm-1

叔醇：1150cm-1

醚：C－O－C伸缩振动位于1250～1050cm-1，确定醚类存在的唯一谱带

酯：C－O－C伸缩振动位于1300～1050cm-1，

2-3条谱带，强吸收

酸酐：C－O－C伸缩振动吸收带位于1300～1050cm-1，强而宽基团吸收带数据常见基团的红外吸收带特征区指纹区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HCNC=NS-HP-HN-ON-NC-FC-XO-HO-H（氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HCCC=C红外光谱的八个峰区2.5各类化合物的红外特征吸收饱和烃不饱和烃醇酚醚含羰基化合物含氮化合物其他含杂原子有机化合物金属有机化合物高分子化合物无机化合物2.5.1.饱和烃振动类型：（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H)，C-H伸缩、弯曲振动，C-C伸缩振动C-H伸缩振动：3000~2800，反对称频率大于对称。C-H弯曲振动：1475~700，1375，1450两峰可作为CH3存在的依据，CH2的剪式振动峰为1450，CH2的面外振动吸收出现在780-720，当4个以上的亚甲基直线相连时，吸收在722，随着数目的增多向高频移动,可通过此峰判断亚甲基的数量，环烷烃变形振动：1020~960之间，亚甲基的伸缩振动频率大于直链烷烃，并裂分为两个峰。1450~1440。HC1385-1380cm-11372-1368cm-1CH3CH3CH3δs

C—C骨架振动

1:11155cm-11170cm-1CCH3CH31391-1381cm-11368-1366cm-14:51195cm-1

CCH3CH3CH31405-1385cm-11372-1365cm-11:21250cm-1a)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。b)C—C骨架振动明显c)

CH2面外变形振动—(CH2)n—，证明长碳链的存在。n=1770~785cm-1（中）

n=2740~750cm-1（中）

n=3730~740cm-1（中）

n≥722cm-1

（中强）

d)

CH2和CH3的相对含量也可以由1460cm-1和1380cm-1的峰强度估算强度cm-1150014001300正二十八烷cm-1150014001300正十二烷cm-1150014001300正庚烷伸缩振动变形振动a)C-H伸缩振动(>3000cm-1)

3080cm-13030cm-1

3080cm-1

3030cm-1

3300cm-1

υ（C-H）3080-3030cm-1

2900-2800cm-13000cm-12.5.2.不饱和烃：烯烃、炔烃b)C=C伸缩振动(1680-1630cm-1)1660cm-1

υ（C=C）分界线反式烯三取代烯四取代烯1680-1665cm-1

弱，尖顺式烯乙烯基烯亚乙烯基烯1660-1630cm-1

中强，尖ⅰ分界线1660cm-1ⅱ顺强，反弱ⅲ四取代（不与O，N等相连）无υ（C=C）峰ⅳ端烯的强度强，双键越向中心移动吸收强度越低，完全对称的反式化合物无双键的伸缩振动吸收ⅴ共轭使υ（C=C）下降20-30cm-1

2140-2100cm-1（中强）

2260-2190cm-1（弱）c)C-H变形振动(1000-700cm-1)面内变形（=C-H）1400-1420cm-1

（弱）面外变形（=C-H）

1000-700cm-1

（有价值）（=C-H）970cm-1（强）

790-840cm-1

（820cm-1）

610-700cm-1（强）（=C-H）800-650cm-1（690cm-1）990cm-1910cm-1（强）890cm-1（强）2.5.3芳烃苯环骨架（C=C）振动，C-H伸缩、弯曲振动C-H伸缩振动：3050~3010C=C伸缩振动:1600~1450cm-1，于1600，1580，1500，

1450附近出现3~4条谱带。C-H面内弯曲:1250-950cm-1，在此范围干扰大，价值小。C-H面外弯曲：900-650cm-1

，出现1-2条强吸收谱带，泛频出现在2000~1660。芳烃上基团的频率随取代基的不同而不同。判断苯环的存在首先看3100~3000及1650~1450两个区域的吸收峰是否同时存在，再观察900~650区域，以推测取代形式2.5.4.醇（—OH）

a)-OH伸缩振动(强吸收>3600cm-1)b)C-O伸缩振动(最强吸收1200~1100cm-1)C）OH弯曲振动（面内：1500~1250cm-1），650cm-1（面外）β游离醇，酚伯-OH3640cm-1仲-OH3630cm-1叔-OH3620cm-1酚-OH3610cm-1υ（—OH）

υ（C-O）

1050cm-11100cm-11150cm-11230cm-1OH基特性双分子缔合（二聚体）3550-3450cm-1多分子缔合（多聚体）3400-3200cm-1分子内氢键：分子间氢键：多元醇（如1，2-二醇）3600-3500cm-1螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500cm-1多分子缔合（多聚体）3400-3200cm-1分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键随浓度变化小。水（溶液）3710cm-1水（固体）3300cm-1结晶水3600-3450cm-12.5.5.醚（C—O—C）υas1275-1010cm-1（1250cm-1

）脂肪族环的C-O-Cυas1250-1060cm-1

两条谱带s芳族和乙烯基的=C-O-Cυs1075-1020cm-1甲氧基：脂族R-OCH3υs(CH3)2830-2815cm-1芳族Ar-OCH3υs(CH3)~2850cm-1C-O-C伸缩振动：1275~1060cm-1，强峰2.5.6酚类化合物的红外光谱C-O伸缩振动，OH伸缩振动，苯环骨架振动苯酚2.5.7.含羰基化合物

VC=O

1720cm-1

，不饱和酮VC=O~1675cm-1

VC=O~1725cm-1VC-H2850-2720cm-11~2条谱带（鉴别-CHO）1)醛

2）酮C=O伸缩振动吸收出现在：1900~1600

VC=O~1740cm-1VC-O-C1300~1150（鉴定酯）

VC=O1770~1750cm-1（单体）

，1710cm-1（二聚体）VO-H3000~2500（二聚体）3）酯4）羧酸~920附近一宽峰是两分子缔合体O-H非平面摇摆振动吸收羧酸盐：~1400，1610-1500两个峰，对称、不对称峰VC=O1860~1800cm-1

，1800~1750cm-1两个偶合峰（特征）

VC-O-C1170~1050(开链酸酐),1310~1210cm-1(环状酸酐)脂肪族酰卤：VC=O1800cm-1

芳香族酰卤：VC=O1785~1765cm-1

5）酸酐

6）酰卤7)酰胺8）胺（铵）类N-H伸缩、弯曲振动，C-N伸缩振动特征吸收化合物吸收峰位置吸收峰特征N-H伸缩振动伯胺类3500-33002个峰，m仲胺类3500-33001个峰，m亚胺类3400-33001个峰，mN-H弯曲振动伯胺类1650-1590mors仲胺类1650-1550vwC-N伸缩振动伯芳香胺1340-1250s仲芳香胺1350-1280s叔芳香胺1360-1310s脂肪胺1220-1020，1410m,ww硝基化合物的红外光谱图υAS（N=O）=1565-1545cm-1υS（N=O）=1385-1350cm-1脂肪族芳香族υS（N=O）=1365-1290cm-1υAS（N=O）=1550-1500cm-1其它化合物的红外吸收1）含杂原子有机化合物2）金属有机化合物3）高分子化合物4）无机化合物3.3.2重要官能团的红外特征吸收振动吸收峰化合物C-H拉伸（或伸缩）C-H弯曲烷烃2960-2850cm-1-CH2-,1460cm-1

-CH3,1380cm-1异丙基，两个等强度的峰三级丁基，两个不等强度的峰振动吸收峰化合物C-H拉伸（或伸缩）C=C，CC，C=C-C=C苯环(拉伸或伸缩)C-H弯曲烯烃1680-16201000-800

RCH=CH21645（中）