波谱分析红外光谱

关于波谱分析红外光谱第一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二引言

红外光谱（infraredspectroscopy,IR）是研究分子运动的吸收光谱，亦称为分子光谱。通常IR指波长2~25μm之间的吸收光谱，这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角运动。第二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

尽管转动所涉及的能量变化较小，处于远红外区，但转动影响到振动产生偶极矩的变化，因而在红外光谱区实际所测得的谱图是分子的振动与转动的加合表现。

IR光谱又称分子振转光谱。第三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二红外光谱的发展历史

在十九世纪初就发现了红外线,到1892年有人利用岩盐棱镜和测热幅射计(电阻温度计)测定了20多种有机化合物的红外光谱

1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量物质的红外光谱。

1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光度计。第四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的第二代红外分光光度计仍在应用。七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。第五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第一节IR的基本原理

当用一束具有连续波长红外光照射物质时，该物质的分子就会吸收一定波长的红外光的光能，并转化为分子的振动能量和转动能量。如果以波长或波数为横坐标，以百分吸收率或透过率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到该物质的红外吸收光谱图。31一、红外吸收光谱第六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二横坐标：波数()400～4000cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。

7第七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二红外光区（0.78~300μm）的划分：32按波长分为三个区：近红外区（泛频区）

主要用于研究O-H、N-H和C-H键的倍频吸收和组合频吸收，此区域的吸收峰的强度一般比较弱。λ：0.78~2μm：12820~5000cm-1第八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二中红外区（基频区）λ：2~25μm：5000~400cm-1

主要研究分子的振转能级的跃迁。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λ：25~300μm：400~33cm-1

主要用于研究分子的纯转动能级的跃迁和晶体的晶格振动。第九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

以双原子为例，在双原子作伸缩振动时，可以将其视为一个简单的谐振子。根据经典力学原理，简谐振动遵循胡克定律：式中：ν----振动频率

K----化学键的力常数（N·m-1）振动频率第十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

对于双原子分子来讲，可用折合质量μ（Kg）代替m：式中：第十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二因为式中：Mi---i原子的摩尔质量，g

NA---阿伏加德罗常数（6.02×1023mol-1）式中第十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二则：

第十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二例：已知、C=C和C-C

键的伸缩振动力常数分别为1650N·s-1、960N·s-1和450N·s-1，求它们的伸缩振动波数。

解：

第十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

由上面的公式可以得出以下结论：a.分子的折合质量越小，振动频率越高；

b.化学键的力常数越大，振动频率越高。由这两条结论我们可以得到以下规律：a.力常数与化学键的键能成正比，质量接近的基团，力常数有以下规律：

K叁键

>K双键

>K单键第十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二IR吸收频率：b.与氢原子相连的化学键的折合质量都小，红外吸收在高波数区；

c.与碳原子成键的其他原子，随其原子质量的递增，折合质量也递增，导致红外波数递减；C-H伸缩振动在~3000cm-1，O-H伸缩振动在3000~3600cm-1，N-H伸缩振动在~3300cm-1第十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二d.弯曲振动比伸缩振动容易，弯曲振动的K均较小，故其吸收在低波数区。例如：C-H伸缩振动吸收位于~3000cm-1，而弯曲振动吸收位于~1340cm-1。e．不对称伸缩振动对分子偶极的改变比对称伸缩振动大，所以νas吸收带出现在较高的波数区，且吸收强度高。第十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

根据量子力学，谐振子的能量是量子化的，其能量由下式确定：振动能级式中V---振动量子数，其值为0，1，2，3…E0为振动基态；

E1为第一振动激发态；

E2为第二振动激发态；余此类推。第十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

双原子分子实际势能随核间距离的增大而增大。按非谐振子的势能函数求解薛氏方程，体系振动：第十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

光谱选律：原子和分子与电磁波相互作用，从一个能量状态跃迁到另一个能量状态要服从一定的规律。

允许跃迁：如果两个能级间的跃迁根据选律是可能的。跃迁概率大，吸收强度大。

禁阻跃迁：如果两个能级间的跃迁根据选律是不可能的。跃迁概率小，吸收强度很弱甚至观察不到。第二十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二两个相邻振动能级间的能量差ΔEV可由下式确定：振动能级跃迁与红外吸收光谱当光子的能量hν`与振子的跃迁能相等，即：时，光子有可能被谐振子吸收，振子由低能级跃迁到高能级态，同时产生吸收谱带。第二十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

且电磁波的频率（波数）与谐振子的振动频率（波数）相等是产生红外吸收光谱的必要条件：第二十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二基本术语

在光谱中，体系由能级E跃迁到能级E’要服从一定的规则，这些规则叫做光谱选律。不同的光谱，其选律不同。

简谐振动光谱选律为，即跃迁必须在相邻振动能级之间进行。红外跃迁称为本征跃迁，产生的吸收带称为本征吸收带或基频峰。光谱选律基频峰第二十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

分子吸收红外光后，引起振动能级由基态跃迁到第二、第三激发态时所产生的吸收称为倍频吸收，所对应的吸收带称为倍频峰。由于振动的非谐性，能级间隔不是等距离的，故倍频的波数往往不是基频波数的整数倍而是稍小些。

倍频峰合频峰

基频峰之间相互作用，形成频率等于两个基频峰之和或之差的吸收峰称为合频峰。（当一个光子激发了一个以上的振动发生能级跃迁时，即可观察到组合频）第二十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

当相同两基团在分子中靠得很近时，相应特征峰常发生分裂，形成两个峰，这种现象称为振动偶合。

当倍频峰或合频峰位于某强基频峰附近时，弱的倍频峰或合频峰的吸收强度常被大大强化。这种倍频峰或合频峰与基频峰之间的偶合，称为费米共振。泛频峰倍频峰和合频峰统称为泛频峰。形成泛频峰的跃迁几率较小，故与基频峰相比，泛频峰通常为弱峰，常常不能检出。振动偶合费米共振第二十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二费米共振例苯甲酰氯的红外光谱苯甲酰氯C-Cl的伸缩振动在874cm-1，其倍频峰在1730cm-1左右，正好在C=O的伸缩振动吸收峰位置附近，发生费米共振从而倍频峰吸收强度增加。第二十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

分子振动时，分子中原子的基本振动数目称该分子的振动自由度。一个原子在空间的位置可用x、y、z三个坐标表示，有3个自由度。n个原子组成的分子有3n个自由度，其中3个分子平动自由度，3个分子转动自由度。线型分子只有2个转动自由度(因有一种转动方式，原子空间位置改变)。所以，非线型分子振动自由度为(3n-6)，对应于(3n-6)个基本振动方式。线型分子振动自由度为(3n-5)，对应于(3n-5)个基本振动方式。这些基本振动称简正振动，简正振动不涉及分子质心的运动及分子的转动。多原子分子的振动第二十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二(一)振动定义

在保持整个分子重心的空间位置不发生变化的前提下，使分子内各个原子核之间的距离发生周期性变化的运动，称为化学键的振动。

由于分子的振动能级比转动能级大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测得纯粹的振动光谱，得到的只能是分子的振动－转动光谱。但为便于讨论，先考虑不带转动能变化的纯振动光谱。二、化学键的振动

第二十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二(1)定义(二)化学键振动类型

成键原子核沿键轴方向作周期性运动，从而引起成键原子核之间的距离（简称键长）发生周期性变化，这样的振动称为伸缩振动。用“ν”表示。

伸缩振动1第二十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第三十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二注：伸缩振动均不改变键角的大小。相位相同，即在振动中各键同时伸长或缩短。用“νs”表示。（2）分类伸缩振动根据相位的不同可以分为：a．对称伸缩振动b．不对称伸缩振动相位不同，即在振动中某些键伸长的同时，另一些键在缩短。用“νas”表示。第三十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第三十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二原子核在垂直于键轴的方向上振动，从外形上看如同化学键发生弯曲，故称之为化学键的弯曲振动。用“δ”表示。弯曲振动

2(1)定义

以为例来说明各种弯曲振动。

的两个C-H键构成一个平面，假定此平面就是纸面。(2)分类第三十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第三十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第三十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二弯曲振动面内弯曲振动面外弯曲振动剪式振动面内摇摆振动面外摇摆振动面外扭曲振动用“σ”、“δ”表示用“ρ”表示用“ω”表示用“τ”表示基团的键角交替发生变化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两个H原子核在垂直于纸面的方向上振动，且运动方向相同---同时向纸面的同一侧运动两个H原子核运动方向相反化学键弯曲振动类型分类第三十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二多原子分子的骨架振动产生，如苯环的骨架振动。骨架振动

3定义第三十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

CO2分子第三十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

红外光谱的吸收强度通常用峰高或峰面积表示，峰高或峰面积越大，吸收强度越大。红外光谱的吸收强度既可用于定量分析，也是化合物定性分析的重要依据。用于定量分析时，吸收强度在一定浓度范围内符合朗伯-比尔定律。用于定性分析时，根据摩尔消光系数可区分吸收强度级别。红外光谱的吸收强度及其影响因素(一)红外光谱的吸收强度第三十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二摩尔消光系数ε强度符号>200很强vs75~200强s25~75中等m5~25弱w0~5很弱vw第四十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

根据量子力学理论，红外吸收强度（用ε表示）与偶极矩随核间距变化的平方成正比。即：振动过程中偶极矩变化幅度越大→吸收强度越大。(二)影响红外吸收强度的因素振动过程中偶极矩变化受多种因素的影响，如：基团极性、电子效应、振动偶合、氢键作用等。估计吸收强度的基本原则第四十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

一般来讲，基团极性越大，振动过程中偶极矩变化幅度越大，因而吸收强度越大。1基团极性

例如，同质双原子分子（如H2，O2，Cl2等）在伸缩振动过程中不发生偶极变化，没有红外吸收峰。对称性分子的对称伸缩振动也没有偶极变化，也不产生红外吸收峰。而，，，

等强极性基团的伸缩振动吸收均为强吸收。

第四十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

使基团极性降低的诱导效应导致基团的吸收强度减小；

使基团极性升高的诱导效应导致基团的吸收强度增加。2诱导效应

例如：为强极性基团，其吸收带尖而强，当α-C原子上有吸电子基团时，键极性降低，吸收带蓝移、强度降低。

第四十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第四十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第四十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

同样，六氯丙酮的吸收带比丙酮的吸收带弱的多。第四十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二例如：

共轭效应使π电子离域程度增大，极化程度增加，故共轭效应使不饱和键的伸缩振动吸收强度显著增加。3共轭效应

芳香腈和α，β-不饱和腈的吸收强度是饱和脂肪腈的4~5倍。2-甲基-1，3-丁二烯的比1-庚烯的吸收强度大的多。第四十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

氢键作用大大提高了化学键的极化程度，因此伸缩振动吸收峰加宽、增强。4氢键作用

例如：随乙醇浓度的升高，氢键效应增强，O-H的伸缩振动吸收大大加强。第四十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第四十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二5振动耦合效应

通过计算得知：当键角大于90°时，反对称伸缩振动吸收强度都比对称伸缩振动吸收强度大，且相对处于高波数区。

费米共振使倍频和组合频吸收带的强度显著增加。振动耦合有对称和不对称之分第五十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二费米共振当倍频或组合频与某基频相近时，由于其相互作用而产生的强吸收带或发生峰的分裂。费米共振，使倍频峰增强。51第五十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二例：C-Cl=874cm-1,其倍频峰位于1730cm-1，正好落在C=O附近，发生费米共振，使倍频峰增强。

52第五十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

同一类基团由于具有相同或相近的μ和K，它们的振动频率将在一个不太大的范围内变动，其吸收峰的位置不是固定的。各类官能团IR吸收峰位置大致如下表所示：二、红外光谱吸收频率的影响因素第五十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二特征频率区域名称波数范围/cm-1含H基团ν频率区O-H、N-Hν频率区3700~3000不饱和C-Hν频率区3350~3000饱和C-Hν频率区3000~2700铵盐ν频率区3100~2250X-Hν频率区（X=B、P、S、Si）2650~2000三键ν频率区2300~1900双键ν频率区1950~1500饱和C-H面内δ频率区1500~1350不饱和C-H面外δ频率区1000~650第五十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二烃类官能团的伸缩振动和弯曲振动吸收峰的位置55第五十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二吸收峰的位置受多种因素的影响，分别讨论如下：化学键频率/cm-1化学键频率/cm-1化学键频率/cm-1C-H3000F-H4000C-H3000Si-H2150Cl-H2890N-H3400Ge-H2070Br-H2650O-H3600Sn-H1850I-H2310F-H4000质量效应X-H键的伸缩振动频率见下表：31表2-3X-H键的伸缩振动频率第五十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二a.

当X是同族元素时，随质量增大频率显著变小；由上表可知：

另外，当含H基团的H原子被氘代后，基团的吸收频率会向低波方向移动，且：

所以当对一些含氢基团的红外吸收峰指认困难时，可用此法来进行指认。b.

当X是同周期元素时，随原子序数的增大频率升高。第五十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

以羰基化合物为例，当羰基碳上所连的烷基被卤素取代后，由于卤素的吸电子作用使电荷从氧原子向碳原子移动，羰基的双键性增加，吸收频率上升，且卤素的电负性越大，吸收频率越高。17151800186918281928

32诱导效应第五十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

与非共轭的不饱和键及单键相比，共轭体系中的单键具有一定程度的π键成分，双键上的π电子云密度有所降低，即π电子云被平均化，因此共轭效应使不饱和键的伸缩振动频率显著降低。1725~17051685~16651670~1663

33共轭效应第五十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

含有孤对电子的O、N和S等原子，能与相邻的不饱和基团共轭（p-π共轭）。34中介效应其结果使不饱和基团的振动频率降低，

而自身连接的化学键振动频率升高。酮羰基的伸缩振动吸收在1715cm-1

酰胺羰基的伸缩振动吸收在1680cm-1例如：孤对电子易给出去，中介效应大；反之则小。第六十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

中介效应：vC=0=1715cm-1vC=0=1730cm-1vC=0=1680cm-1I效应解释不了I效应>M效应vC=0=1715cm-1vC=0=1690cm-1M效应>I效应vC=0=1735cm-1vC=0=1680cm-1第六十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

分子中大基团产生的位阻使邻近基团间的键角发生改变，或使共轭体系之间的单键键角偏转，从而使吸收峰的位置和峰形发生改变。νC=O(cm-1)166316861693(1)空间障碍

最常见的是共轭体系的共平面被打破，妨碍了共轭效应的充分发挥，导致吸收频率升高，吸收强度降低。35空间效应第六十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二νC=C(cm-1)164516101565νC-H(cm-1)301730403060环减小→环张力增大

→环内各键被削弱→伸缩振动频率降低

→环外的键却增强→伸缩振动频率升高（2）环张力第六十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二νC=C(cm-1)1650165716781781νC=O(cm-1)1710174517751800第六十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

用X-H…Y-Z表示氢键的形成，则X-H键和Y-Z键均被削弱，吸收频率向低波数方向移动，吸收强度增大。-OH和-COOH以及–NH2

均易形成氢键。36氢键的影响

游离羧酸的νC=O：~1760cm-1

液态或固态羧酸的νC=O：~1700cm-1

νO-H：3200~2500cm-1（形成一个宽峰）

醇的O-H：游离态二聚体多聚体

νO-H（cm-1）：3640~36103600~35003400~3200第六十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二正己酸在液态和气态的红外光谱a蒸气（134℃）b液体（室温）

66第六十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

当两个振动频率相同或相近的基团相邻并由同一原子相连时，两个振动相互作用（微扰）产生共振，谱带一分为二（高频和低频）。C=Oas1820cm-1s

1760cm-1振动的偶合：37第六十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二振动偶合：2,4-二甲基戊烷的红外光谱CH3的对称弯曲振动频率为1380cm-1，但当两个甲基连在同一个C原子上，形成异丙基时发生振动偶合，即1380cm-1的吸收峰消失，出现1385cm-1和1375cm-1两个吸收峰。第六十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

外因包括：37外在因素样品的制备方法溶剂的性质物质状态结晶条件吸收池厚度色散系统测定温度第六十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二外在因素1）物质状态及制样方法通常，物质由液态向气态变化，其波数将增加。如:丙酮液态时：C=O=1718cm-1;

气态时：C=O=1742cm-1，

因此在制作和查阅红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。2）溶剂效应极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。如：羧酸中的C=O：气态：C=O=1780cm-1

非极性溶剂：C=O=1760cm-1

乙醚溶剂：C=O=1735cm-1

乙醇溶剂：C=O=1720cm-1

因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。第七十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二三、红外光谱仪及样品制备技术色散型红外光谱仪

傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）

红外样品的制备

第七十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二色散型红外光谱仪72第七十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二色散型红外光谱仪第七十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二傅里叶变换红外光谱仪干涉仪光源样品室检测器显示器绘图仪计算机干涉图光谱图FTS74第七十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二迈克尔干涉仪工作原理图

75第七十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二干涉图

76第七十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二FTIR光谱仪的优点

扫描速度快（几十次/秒），信号累加，信噪比提高（可达60：1）。光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品量减少。扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，并可与GC、LC联用。测量频率范围宽，可达到4500~6cm-1杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cm对温度、湿度要求不高。光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。

第七十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二红外样品的制备样品要求：干燥无水、浓度适当、多组分样要先分离固体样品：溴化钾压片法糊状法（石蜡油或六氯丁二烯糊剂)

溶液法（溶剂CS2,、CCl4

、CHCl3)

薄膜法(高分子化合物）液体样品：液膜法溶液法（水溶液样品可用AgCl池）气体样品：气体样品槽第七十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二窗片试样气体气泵第七十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二四、各类化合物的红外特征光谱饱和烃不饱和烃醇、酚和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

第八十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

CH2

对称伸缩2853cm-1±10CH3

对称伸缩2872cm-1±10

CH2不对称伸缩2926cm-1±10

CH3不对称伸缩2962cm-1±10饱和烃C-H伸缩振动νas>νs第八十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二CH3

C-H弯曲振动CH2

－CH2CH3－CH(CH3)2－C(CH3)3第八十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二CH2变形振动—(CH2)n—，可证明长碳链的存在。n=1

770~785cm-1

（中）

n=2

740~750cm-1

（中）

n=3

730~740cm-1

（中）

n≥722cm-1

（中强）

CH2和CH3的相对含量也可以由1460cm-1和1375cm-1的峰

强度估算强度cm-1150014001300正二十八烷cm-1150014001300正十二烷cm-1150014001300正庚烷第八十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二1155cm-11170cm-11195cm-1

1250cm-1C-C骨架振动第八十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第八十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二正己烷的红外光谱图

C-H弯曲振动：1475-1300cm-1C-H伸缩振动：3000-2800cm-1之间第八十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二烷烃正辛烷的红外光谱290014651380C-H伸缩振动C-H剪式振动C-H面外摇摆振动C-H面内摇摆振动720第八十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

庚烷CH3(CH2)5CH3的红外光谱第八十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二当分子中有异丙基（即两个甲基连在同一个碳上）时，因为振动耦合作用甲基的s

CH31380cm-1发生裂分，在1375cm-1和1385cm-1左右出现强度相近的两个峰。第八十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二环烷烃1）环的存在，有环的变形振动，在1020~960cm-1之间，但环丙烷除外。2）亚甲基的伸缩与变形振动伸缩振动频率大于直链烷烃，并裂分为两个峰；变形振动在1450~1440cm-1之间、。第九十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二甲基环己烷的红外光谱C-H伸缩振动＜3000cm-1C-H变形振动第九十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二环己烷92第九十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二不饱和烃——烯烃3095-3075cm-1

3000-2800cm-13000cm-13080cm-13030cm-13080cm-13030cm-1C-H伸缩振动第九十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二反式烯三取代烯四取代烯1680-1665cm-1

弱，尖1660cm-1

顺式烯乙烯基烯亚乙烯基烯1660-1620cm-1

中强，尖C=C伸缩振动第九十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

影响C=C伸缩振动吸收的因素对称性：对称性越高，吸收强度越低。取代基：与吸电子基团相连，振动波数下降。取代基的质量效应：双键上的氢被氘取代后，波数下降10-20

cm-1。共轭效应：使波数下降约30cm-1

。第九十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二C-H面外弯曲振动无第九十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二烯烃类型CH面外弯曲振动吸收位置（cm-1）R1CH=CH2995-985，910-905R1R2C=CH2895-885R1CH=CHR2(顺)730-650R1CH=CHR2(反）980-965R1R2C=CHR3840-790=C-H的面外弯曲振动

对判断双键的取代类型有用97第九十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第九十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

=C-H伸缩振动C=C伸缩振动端乙烯基的C-H弯曲振动倍频强，说明CH2多弱，说明CH3少1-辛烯C8H16的红外光谱第九十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二环己烯的红外光谱=C-H伸缩振动＞3000cm-1-C-H伸缩振动C=C伸缩振动1670~1640cm-1C-H变形振动第一百页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

的红外光谱第一百零一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二丙二烯类两个双键共用中间碳原子，耦合强烈，1600cm-1无吸收，在2000-1915厘米-1和1100-1000cm-1附近有不对称和对称伸缩振动，两峰相距900cm-1，前者为中强峰，后者为弱峰。102第一百零二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二1．C-H振动2．C≡C骨架振动不饱和烃——炔烃第一百零三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二C-H伸缩振动CC-H变形振动CC伸缩振动1-辛炔的红外光谱第一百零四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二1．芳环C-H伸缩振动2．芳环骨架伸缩振动——确定苯环存在不饱和烃——芳烃第一百零五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二3．芳环C-H面外振动——判断苯的取代形式取代类型C-H面外弯曲振动吸收峰位置（cm-1）苯670单取代770-730，710-690二取代1，2-770-7351，3-810-750，710-6901，4-833-810三取代1，2，3-780-760，745-7051，2，4-885-870，825-8051，3，5-865-810，730-675四取代1，2，3，4-810-8001，2，3，5-850-8401，2，4，5-870-855五取代870第一百零六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二(1)单取代(2)双取代第一百零七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第一百零八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二(3)多取代第一百零九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二芳香烃3026苯环的C-H伸缩振动C=C骨架伸缩振动间二甲苯的红外光谱间位取代苯=C-H的面外变形振动第一百一十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二取代苯邻位取代苯=C-H面外变形振动邻二甲苯的红外光谱7423021C=C伸缩振动苯环的C-H伸缩振动第一百一十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二乙苯的红外光谱苯环的=C-H伸缩振动烷基-C-H伸缩振动苯环的骨架振动1600~1450cm-1C-H弯曲振动第一百一十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二稠环：与芳环化合物相似113α-甲基萘第一百一十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二1．O-H伸缩振动：2．C-O伸缩振动：醇、酚第一百一十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二3．O-H弯曲振动：第一百一十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二醇和酚基团吸收位置（cm-1）说明υO—H3650~3580(游离)3550~3450(二聚体)3400~3200(多聚体)3600-2500(分子内缔合)尖中强，较尖强，宽宽，散υC—O1050(伯)1100(仲)1150(叔)1200(酚)强，酚的吸收峰发生裂分，峰形特别δH—O1350~1260(伯)1350~1260(仲)1410~1310(叔）1410~1310(酚)面内弯曲，强第一百一十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二浓度对羟基吸收峰的影响第一百一十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

苯酚的红外光谱C-O伸缩振动缔合的O-H伸缩振动苯环的=C-H伸缩振动苯环的骨架振动苯环的O-H变形振动第一百一十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

1-辛醇的红外光谱缔合的O-H伸缩振动C-O伸缩振动-C-H伸缩振动第一百一十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二醚（1）醚的特征吸收为碳氧键的伸缩振动和。

(a)脂肪族醚(R-O-R)：脂肪族醚中，较弱。在1150~1060cm-1，较强。

(b)芳香族醚和乙烯基醚：

Ph-O-R、Ph-O-Ph和R-C=C-O-R’1310~1020cm-1为的强吸收，

1075~1020cm-1处为，强度较弱。醚第一百二十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二醚正丁醚的红外光谱第一百二十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二注意：

一般情况下，只用IR来判别醚是困难的。因其他一些含氧化合物，如醇、羧酸、酯类都会在1100~1250cm-1范围有强的C-O吸收。第一百二十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二化合物类型吸收峰位置（cm-1）醛1735-1715酮1720-1710酸1770-1750酯1745-1720酰胺1700-1680（酰胺“I”带）酸酐1820和1760

出现在1900-1600cm-1

，峰强，特征明显，多数情况下，第一吸收含羰基化合物波数排序：酸酐>酰卤>羧酸（游离）>酯类>醛>酮>酰胺第一百二十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二1．酮2．醛3．酰卤

酮、醛、酰卤第一百二十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

3-戊酮的红外光谱第一百二十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

苯乙酮的红外光谱第一百二十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二戊醛的红外光谱C=O伸缩振动醛基的C-H伸缩振动-C-H伸缩振动第一百二十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

苯甲醛的红外光谱醛基的C-H伸缩振动C=O伸缩振动第一百二十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二金刚烷酰氯的红外光谱第一百二十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第一百三十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

羧酸和羧酸盐CO2-的反对称伸缩振动，1610-1500，最强峰，对称伸缩振动，~1400，强峰特征吸收峰

第一百三十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

苯甲酸的红外光谱

缔合O-H伸缩振动C=O伸缩振动H-O变形振动第一百三十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二缔合O-H伸缩振动C=O伸缩振动H-O变形振动C-H伸缩振动第一百三十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二苯甲酸钠的非对称和对称伸缩振动在1563和1413cm-115631413第一百三十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二酯

酯类化合物的特征吸收

羰基伸缩振动：大多情况下不是第一吸收

C-O-C伸缩振动区别酯与其他羰基化合物的主要依据对称伸缩振动吸收较弱，1100cm-1，吸收较弱C-O-C非对称伸缩振动，均很强，酯最有用的特征吸收，通常为第一吸收，1210-1160cm-1第一百三十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

乙酸乙酯的红外光谱C=O伸缩振动-C-H伸缩振动C-O伸缩振动第一百三十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二酸酐

有两个羰基伸缩振动，相差50cm-1，反对称伸缩位于高频区~1800cm-1

，对称伸缩振动位于低频区~1750cm-1

。开链酸酐的高波数峰比低波数峰强，有张力的环状酸酐两峰的相对强度正好相反，强度差别比开链酸酐悬殊，由此判断酸酐是开链还是环状。第一百三十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二C=O伸缩振动C-O伸缩振动

乙酸酐的红外光谱第一百三十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二三甲基乙酸酐的红外光谱第一百三十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第一百四十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二醌羰基伸缩振动在1670~1570cm-1

，比标准酮低~40cm-1

；对位醌由于羰基与双键共轭，吸收峰波数降低；邻位醌由于两个羰基的偶合作用，羰基吸收发生裂分。第一百四十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二对苯醌第一百四十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二酰卤卤素原子直接与羰基相连，强诱导效应使羰基伸缩振动大大升高。脂肪族酰卤位于1800cm-1附近羰基连不饱和基团：1780~1750cm-1C-X伸缩振动：脂肪族1000-910cm-1宽芳香族1250-1110cm-1C-X弯曲振动：1310-1040cm-1第一百四十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二卤素原子对羰基电子的吸引非常强烈，使羰基的双键性增加，羰基伸缩振动向高频率方向位移

第一百四十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二金刚烷酰氯第一百四十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

酰胺（1）伯酰胺(RCONH2)(a)υNH：NH2在3540~3180cm-1有两个尖的吸收带。在稀的CHCl3溶液中测试时，在3400~3390cm-1和3530~3520cm-1出现。(b)υC=O：即酰胺I带。出现在1690~1650cm-1。（c)NH2面内变形振动：即酰胺Ⅱ带。此吸收较弱，并靠近υC=O。一般在1640~1600cm-1。（d)υC-N谱带：在1420~1400cm-1(s)，酰胺III带。第一百四十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

苯甲酰胺的红外光谱N-H伸缩振动，双峰酰胺I带酰胺Ⅱ带第一百四十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二吡嗪酰胺（抗结核病药）第一百四十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二（2）仲酰胺(R-CO-NHR’)(a)υNH吸收：在3460~3400cm-1有一很尖的吸收。在压片法或浓溶液中，υNH会可能出现几个吸收带。(b)υC=O：即酰胺I带。在1680~1655cm-1。(c)δNH和υC-N之间偶合造成酰胺Ⅱ带和酰胺Ⅲ带。酰胺Ⅱ带在1550~1530cm-1。酰胺Ⅲ带在~1300cm-1。第一百四十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

苯甲酰苯胺(Ph-CO-NH-Ph)的红外光谱N-H伸缩振动，单峰酰胺I带酰胺Ⅱ带酰胺Ⅲ带第一百五十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二（3）叔酰胺(R-CO-NR’2)：叔酰胺的氮原子上没有质子，其唯一特征的谱带是υC=O，在1670~1630cm-1。第一百五十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二酰胺的特征吸收带酰胺吸收带游离态（cm-1）缔合态（cm-1）R-CO-NH2υNH二个吸收带3540~33803360~3180υC=O酰胺Ⅰ带1690~16501665~1630δNH酰胺Ⅱ带1640~16001655~1610R-CO-NHR’υNH一个或多个吸收带3470~34003330~3060（多个带）υC=O酰胺Ⅰ带1680~16551655~1630δNH与υC-N

酰胺Ⅱ带偶合产生酰胺Ⅲ带1550~15301570~1515~13001335~1200R-CO-NR’R”υC=O1670~16301680~1630第一百五十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二含氮化合物--胺第一百五十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，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1650-1590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

1410强度弱

第一百五十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二1-戊胺

~1613cm-1NH2剪式（弯曲）振动；~1072cm-1：C—N伸缩振动

第一百五十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二哌啶

~3276cm-1：N-H伸缩振动；~1460cm-1：CH2剪式振动；~1115cm-1：C-N伸缩振动；~745cm-1：N-H非平面摇摆振动第一百五十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二正丙胺的红外光谱N-H伸缩振动，双峰C-N伸缩振动N-H变形振动第一百五十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二第一百五十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二(1)有两个很强的吸收带，分别为和。脂肪族中，1560cm-1；1370cm-1比吸收峰强芳香族中:1530~1500cm-1，1370~1330cm-1与上述相反

（2）受共轭基团的影响较大，对位有给电子取代基的芳香族硝基化合物的较低。如p-NH2-Ph-NO2

中1475cm-1，1310cm-1。含氮化合物—硝基化合物第一百五十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

间二硝基苯的红外光谱

1535为,1355为第一百六十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二硝基苯的红外光谱第一百六十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二含氮化合物—其它含杂原子有机化合物第一百六十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二金属有机化合物金属有机化合物在中红外区的吸收主要是由配位基的振动引起；鉴定羰基。三键性质，以端基形式存在；以桥式形式存在；第一百六十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，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；1488，1432cm-1苯环骨架振动；734，694cm-1：单取代苯的C-H弯曲振动

第一百六十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二高分子化合物重复单元的振动可以近似地按照小分子来处理；红外光谱中吸收最强的谱峰往往对应于其主要基团的吸收。第一百六十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二聚异戊二烯的红外光谱图1652cm-1:C=C伸缩振动；1438cm-1：甲基反对称变形振动和亚甲基剪式振动重叠；1369cm-1：甲基对称变形振动

第一百六十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二无机化合物红外谱图比有机化合物简单；中红外区的吸收主要由阴离子的晶格振动引起，仅出现几个宽吸收峰，与阳离子关系不大；阳离子的质量增加，仅使吸收位置向低频率稍作位移。第一百六十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二无机盐中基团的红外吸收（1）基团谱带（cm-1）CO3-21450~1410(vs),880~860(m)HCO3-12600~2400(w),1000(m),850(m),700(m),650(m)SO3-21000~900(s),700~625(vs)SO4-21150~1050(s),650~575(s)ClO3-11000~900(m~s),650~600(s),ClO4-11100~1025(s),650~600(s)NO2-11380~1320(w),1250~1230(vs),840~800(w)第一百六十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二无机盐中基团的红外吸收（2）NO3-11380~1350(vs),840~815(m)NH3+13300~3030(vs),1430~1390(s)PO4-3,HPO4-2,HPO4-11100~1000(s)CN-1,SCN-1,OCN-12200~2000(s)各种硅酸盐1100~900(s)CrO4-2900~775(s~m)Cr2O7-2900~825(m),750~700(m)MnO4-1925~875(s)第一百六十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二红外光谱的分区红外标准谱图及检索萨特勒红外谱图集是较常用的谱图集，数据库，网上资源

红外图谱的解析步骤红外图谱的解析实例五、红外光谱解析第一百七十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二掌握四先四后原则：

先特征后指纹（4000~1300cm-1特征区，鉴定官能团；1300~650cm-1指纹区，化合物红外特征）

先强峰后弱峰第一百七十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二红外光谱的分区400-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息第一百七十二页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二有机化合物分子中常见基团吸收峰X—H伸缩振动区（40002500cm-1）（1）—O—H36503200cm-1

确定醇，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。第一百七十三页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二（3）不饱和碳原子上的=C—H（C—H

）

苯环上的C—H3030cm-1

=C—H30102260cm-1

C—H3300

cm-1（2）饱和碳原子上的—C—H3000cm-1以上

—CH3

2960

cm-1

反对称伸缩振动2870

cm-1

对称伸缩振动

—CH2—2925

cm-1反对称伸缩振动2850

cm-1

对称伸缩振动

—C—H2890cm-1

弱吸收3000cm-1以下第一百七十四页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二双键伸缩振动区(12001900cm-1)苯衍生物在1650

2000cm-1出现C-H和C=C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。（1）RC=CR’16001670cm-1

强度弱，

R=R’（对称）时，无红外活性。（2）单核芳烃的C=C键伸缩振动（16261650cm-1）第一百七十五页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二（3）C=O（18501600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。醛，酮的区分？第一百七十六页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二叁键(C

C)伸缩振动区(25001900cm-1)4.X—Y，X—H变形振动区<1650cm-1

指纹区(1350650cm-1),较复杂。C-H，N-H的变形振动；C-O，C-X的伸缩振动；C-C骨架振动等。精细结构的区分。（1）RCCH（21002140cm-1）

RCCR’（21902260cm-1）

R=R’时，无红外活性（2）RCN（21002140cm-1）非共轭22402260cm-1

共轭22202230cm-1

第一百七十七页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二几种标准图谱集最常见的标准图谱有三种1.萨特勒（Sadtler）标准红外光谱集美国sadtlerresearchlaborationies编辑出版的。收集的图谱最多2.分子光谱文献“DMS”穿孔卡片英国和德国联合编制3.“API”红外光谱资料美国石油研究所（API）编制。主要是烃类化合物的光谱第一百七十八页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二红外图谱的解析步骤

化合物类型的判断有机物和无机物饱和化合物与不饱和化合物烯烃或芳烃推断可能含有的功能团

先看特征频率区（3600-1350），再看指纹区（1350-400）。先看强峰，再看弱峰先找特征吸收峰，再找相关峰佐证计算分子的不饱和度，根据不饱和度的结果推断分子中可能存在的官能团。根据吸收峰的位置、强度、形状分析各种官能团及其相对关系，推出化合物的化学结构见P77-78第一百七十九页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

其中，n为分子中4价原子的数目，如C，Si；a为分子中3价原子的数目，如P，N；b为分子中1价原子的数目，如H，F，Cl，Br，I。氧和硫的存在对不饱和度没有影响。不饱和度第一百八十页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二例1：某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下，试推测该化合物的结构。第一百八十一页，共一百九十九页，编辑于2023年，星期二

从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能为对称结构。不饱和度计算：U=（6×2+2-14）/2=0

结合分子式，表明该化合物为饱和烃类。