红外谱图分析

关于红外谱图分析第1页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三红外光谱的特征性，基团频率

红外光谱的最大特点是具有特征性。复杂分子中存在许多原子基团，各个原子基团（化学键）在分子被激发后，都会产生特征的振动。第2页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三(1)X-H伸缩振动区：

4000-2500cm-1。

X可以是O,H,C和S原子。在这个区域内主要包括O-H，N-H,C-H和S-H键伸缩振动，通常又称为“氢键区”。第3页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（2）叁键和累积双键区：

2500-1900cm-1。

主要包括炔键-C≡C-，腈键

-C≡N、丙二烯基-C=C=C-、烯酮基-C=C=O、异氰酸酯基

-N=C=O等的反对称伸缩振动。第4页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（3）双键伸缩振动区：

1900-1200cm-1。

主要包括C=C，C=O，C=N，

-NO2等的伸缩振动，芳环的骨架振动（skeletalvibration）等。第5页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（4）X-Y伸缩振动及X-H变形振动区（单键区）（含指纹区）：

<1650cm-1。

这个区域的光谱比较复杂，主要包括C-H，N-H变形振动，C-O，C-X（卤素）等伸缩振动，以及C-C单键骨架振动等。第6页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三1烷烃

烷烃化合物含有CH3、CH2和CH等基团，其红外吸收带主要由C—H键和C—C键的振动引起。见下图。

正庚烷的红外光谱(CH3（CH2）5CH3)

第7页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（1）C-H键不对称和对称分别在2960cm-1和2870cm-1附近。一般σas>σs。当分子中同时存在CH3和CH2时，C-H键在3000～2800cm-1附近间一般有4个吸收峰。

第8页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（2）C-H键不对称和对称弯曲振动分别在1470cm-1和1380cm-1附近。

a孤立CH3在1380cm-1附近出现单峰，CH3越多，峰强越强；

b

偕二甲基（=C（CH3）2）的2个CH3

对称弯曲振动偶合，裂分为双峰，在1385cm-1和1375cm-1附近，强度几乎相等。

c

叔丁基（-C（CH3）3）的3个CH3

对称弯曲振动偶合，裂分为双峰，在1395cm-1和1370cm-1附近，强度后者是前者的2倍，以此与（=C（CH3）2）相区别。第9页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三d当CH3与杂原子相连时，1380cm-1附近峰由于诱导效应发生位移，相邻基团的电负性越大，1380cm-1峰越向高波数移动。

-O-CH3=N-CH3≡C-CH3≡Si-CH3

～1440cm-1～1426cm-1～1380cm-1～1255cm-1第10页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（3）亚甲基CH2的平面摇摆振动。当分子中含有-（CH2

）n-(n≥4)时，在725cm-1有峰，并随着n的减少，逐渐向高波数移动。

（4）CH3和CH2的区别在于：CH3在1380cm-1附近有吸收峰，而CH2没有。

（5）C-C键的骨架振动在1250～800cm-1附近，因特征性不强，用处不大。第11页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三2烯烃第12页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（1）烯烃不饱和C原子上的C-H伸缩振动在3100～3000cm-1，强度中等，峰形较尖锐。末端烯烃（RCH=CH2、R1R2C=CH2）的σ=CH的吸收频率较高，在3095～3075cm-1有强峰，而其它取代乙烯的σ=CH在3040～3000cm-1。

小环烷烃、环氧及环氮化合物，环上的C-H键的伸缩振动频率也在3000cm-1以上。

第13页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（2）C=C的伸缩振动频率在1680～1620cm-1：

基团伸缩振动频率（cm-1）强度R-CH=CH21645

中强R2CH=CH21655↓(顺)RCH=CHR1660↓(反)RCH=CHR1675↓三取代或四取代物1670弱第14页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（3）烯烃不饱和碳原子上的C－H面外弯曲振动在1000～650cm-1，对结构敏感：

一取代双键（RCH＝CH2）

995～985cm-1（m），915～905cm-1（s）

倍频1860～1790cm-1

α，α－二取代（RR’C＝CH2）

895～885cm-1（s），倍频1860～1750cm-1

反式二取代（－CH＝CH－）

980～960cm-1（s）

顺式二取代（－CH＝CH－）

730～665cm-1（s）

三取代（RR’C＝CHR”）

850～790cm-1（m）第15页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三3炔烃

1－辛炔的红外光谱第16页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三一元取代炔烃的红外吸收光谱有三个特征吸收带：

（1）炔烃的σ≡CH在3300cm-1附近，峰形尖锐，容易识别。

（2）炔烃的σC≡C在2140～2100cm-1，一般强度较弱。炔烃的烷基二取代物中，σC≡C在2260～2190cm-1，由于分子的偶极矩变化小，一般难以观察到。

（3）炔烃的面外C≡C在700～600cm-1，吸收带强而较宽。第17页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三4芳烃

1—芳环的CH；2—芳环的C＝C

3—芳环的面外=CH；

4—芳香醚的不对称C－O－C第18页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三芳烃的红外光谱主要有三个特征吸收带：

（1）芳环上的C-H键的伸缩振动频率在3100～3000cm-1。

（2）芳环的骨架振动频率σC=C一般有四个谱带：1600、1585、1500、1450cm-1附近。其中1600和1500cm-1是芳环的特征吸收带，其强度后者比前者强。

（3）芳环上的面外弯曲振动σ＝CH（即取代）第19页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三苯670cm-1（s）

一元取代

770～730cm-1（s），710～690cm-1（s）

二元取代（邻位）

770～735cm-1（s）

二元取代（间位）

900～860cm-1（m），810～750cm-1（s）

725～680cm-1（m）

二元取代（对位）

860～800cm-1（s）

第20页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三三元取代（1，3，5取代）

860～810cm-1（m），735～675cm-1（s）

三元取代（1，2，3取代）

780～760cm-1（m），725～680cm-1（s）

三元取代（1，2，4取代）

885～870cm-1（m），825～805cm-1（s）

四、五元取代

900～800cm-1（s）第21页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三σ＝CH在2000〜1650cm-1范围出现的泛频吸收（有机物结构中无羰基＝CO）第22页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三5醇、酚

α-辛醇的红外光谱(液膜0.025mm)第23页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三乙醇在不同浓度CCl4中的红外谱图第24页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三

醇和酚的O-H键及C-O键的伸缩振动吸收在红外光谱中是鉴定它们的特征频带：

（1）醇和酚通常以二缔合或多缔合态存在。缔和态的OH伸缩振动频率在3550～3200cm-1，谱带强而宽。若为二缔合态，吸收带的中心在3500cm-1附近，多缔合态一般在3320cm-1附近。

游离态σOH在3650～3590cm-1，谱带尖锐，强度中等。

结晶水的σOH也在3600～3000cm-1，但一般强度低而且峰窄。水峰同时在1670～1600cm-1附近出现H-O-H的弯曲振动峰，以示区别。第25页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（2）醇和酚的C－O伸缩振动频率在1260～1000cm-1（s）。因OH连接的碳原子类型不同：

伯醇：1050cm-1左右

仲醇：1100cm-1左右

叔醇：1150cm-1左右

酚：1200cm-1左右

（3）醇的O-H键面内弯曲振动频率在1420～1330cm-1（同CH2或CH面外弯曲振动频率区）。酚的面外弯曲振动频率在1350cm-1左右，较宽，强度低于C－O伸缩振动频率吸收带。第26页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三6醚第27页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三

醚的红外特征吸收带是C-O-C键的不对称伸缩振动：

脂肪醚1150～1060cm-1（s）

芳香醚1275～1210cm-1（s）

乙烯基醚1225～1200cm-1（s）

在这一区域附近，醇、醛、酮、酯和内酯等均有红外吸收。因此，在红外光谱中只有不存在羟基和羰基的其它特征峰，而在此区域有吸收峰时，才说明被测分子中有醚基存在。第28页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三7羰基化合物

羰基伸缩振动频率（cm-1

）酸酐18201760

酰卤1800

酯1740

醛1730

酮1715

羧酸1700

酰胺1690第29页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三7.1醛

正丁醛的红外光谱(液膜，0.025mm)

1—醛基中的CH；2—C＝O第30页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三醛基有CHO两个特征吸收峰：

（1）羰基的C＝O伸缩振动在1740～1720cm-1（s）；

（2）醛基中的CH伸缩振动基频与CH弯曲振动的倍频发生费米共振，在2820和2720cm-1出现2个窄的中等强度的吸收峰，高波数的吸收峰常被饱和次甲基的CH伸缩振动吸收峰覆盖，因此常常只观察到2720cm-1的吸收峰。这是鉴定醛基的依据。第31页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三7.2酮

酮类的羰基伸缩振动吸收带是其唯一的特征吸收带。

3,3－二甲基－2－丁酮的红外光谱第32页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三

7.3羧酸和羧酸盐1－羧酸二缔合态的OH伸缩振动；2－C＝O的伸缩振动；3－羧酸二缔合态的OH面外摇摆第33页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三在羧酸中，羧基COOH的O－H键伸缩振动、C一O键伸缩振动以及O－H键弯曲振动噘收是红外光谱中识别羧酸的主要特征峰：

（1）羧酸通常以而缔合态存在。缔合态的OH伸缩振动频率在3200～2500cm-1，峰较强，峰形宽而散。这个谱带在2700～2500cm-1之间通常出现几个连续小峰，很特征。在稀溶液或非极性溶剂中羧酸为游离态，

OH伸缩振动频率在3550cm-1附近，为强吸收峰。

（2）羧酸的C＝O伸缩振动频率缔合时在1725～1700cm-1，游离态在1760cm-1附近。第34页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（3）羧酸二缔合态的OH面外弯曲振动频率在955～915cm-1，为一个宽而不强的吸收峰，常在羧酸的鉴定中作参考。

（4）羧酸盐中，羧酸根负离子COO－的2个CO是均等的，其不对称和对称伸缩振动频率分别在1610～1550cm-1（S）和1420～1300cm-1（m）。第35页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三7.4酯第36页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三

在酯基中（COOC），C＝O及C－O－C伸缩振动吸收是红外光谱中酯类的2个特征吸收峰：

（1）绝大多数饱和羧酸酯的C＝O伸缩振动都位于1740cm-1附近；

（2）酯基中的C－O－C伸缩振动在1300～1000cm-1有2个吸收峰，常为酯类化合物的最强吸收峰。其中C－O－C不对称伸缩振动在1300～1150cm-1（S），对称伸缩振动在1140～1000cm-1（w），是鉴定酯类的重要依据。

（3）在酯类中，有时可在3450cm-1附近看到C＝O的倍频吸收峰。第37页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三7.5酸酐

乙酸酐的红外光谱图

C＝O伸缩振动1828、1750cm-1；

C－O－C伸缩振动1125cm-1第38页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三

酸酐的C＝O及C－O－C伸缩振动吸收是红外光谱中酯类的2个特征吸收峰：

（1）酸酐的C＝O伸缩振动由于分子中的2个羰基伸缩振动偶合，在1860～1800cm-1和1800～1750cm-1间出现2个吸收峰，分别是羰基的不对称和对称伸缩振动，相距60cm-1左右。开链酸酐，高频率比低频率略强；环状酸酐，低频率比高频率略强。这是酸酐类化合物的特征谱带。

（2）酸酐的C－O－C伸缩振动为强而宽的吸收峰，开链酸酐在1170～1050cm-1，而环状酸酐在1310～1200cm-1。第39页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三7.6酰卤

苯甲酰氯的红外光谱

1－C＝O伸缩振动；

2－2×871cm-1因费米共振强度增加；

3－C－C第40页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三

酰卤中由于卤原子与羰基相连，C＝O伸缩振动移至1800cm-1附近。

在芳香酰卤中，由于875cm-1附近的C－C伸缩振动的倍频与羰基伸缩振动发生费米共振，所以羰基吸收范围内出现双峰，通常高频率较强。第41页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三7.7酰胺

甲酰胺的红外谱图

1－NH伸缩振动；2－C＝O伸缩振动(I带)

3－NH(II带)第42页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三酰胺的红外谱图有3个主要的特征峰：

（1）酰胺的NH伸缩振动在3000cm-1以上的高频区:

伯酰胺的NH伸缩振动是不对称和对称振动的双峰（m）。在稀溶液中在3500cm-1和3400cm-1附近；在液态或固态时，分子间缔合使其移动到3350cm-1和3180cm-1附近。

仲酰胺的NH伸缩振动为单峰，在稀溶液中3460～3400cm-1间为一个峰。由于C－N的部分双键性质引起顺式和反式2种异构体，使其分裂为很靠近的双峰（高分辨率仪器）。液态或固态时，峰在3300cm-1间处。

叔酰胺无此峰，可辨别伯、仲、叔酰胺。第43页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（2）酰胺的C＝O键伸缩振动吸收峰常称为为I带，略低于相应的酮：

伯酰胺在1690cm-1附近；

仲酰胺在1680cm-1附近；

叔酰胺在1670～1630cm-1。缔合态时，三者都在1650cm-1附近。第44页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（3）酰胺的NH面外弯曲振动常称为酰胺的II带。

伯酰胺在比C＝O低的频率出现尖峰，其强度相当于C＝O峰强的1/3到1/2。在稀溶液中，伯酰胺的NH在1620～1590cm-1；固态时升至1650～1620cm-1。缔合态的II带常与I带重叠为1个吸收峰。；

仲酰胺在稀溶液中在1550～1510cm-1，在固态时移至1570～1515cm-1。仲酰胺的I带和II带能够清晰分开。因此会区分伯、仲酰胺。

叔酰胺无酰胺II带。第45页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三8胺和胺盐

叔丁基胺的红外光谱(液体，池厚0.01mm)

l－不对称NH伸缩振动；2－对称NH伸缩振动；3－NH(面内)；4—C－N第46页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（1）伯胺的NH伸缩振动，在稀溶液中在3500～3300cm-1处出现2个吸收峰（不对称和对称）。脂肪族较弱；芳香族可达中等。

仲胺稀溶液在此区域只出现1个峰，脂肪族很弱，常观察不到；芳香族较强。

当分子中同时NH和OH时，吸收峰发生有差别的重叠：OH峰强而宽；NH峰弱而尖锐。第47页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（2）伯胺的NH面内弯曲振动在1650～1580cm-1处，为中等强度的宽峰；

仲胺在此很弱。

（3）胺的C—N伸缩振动，只有芳胺为强峰。各类芳胺的位置不同：

伯芳胺在1340～1250cm-1处；

仲芳胺1350～1280cm-1处；

叔芳胺1360～1310cm-1处；

脂肪族胺的CN强度弱，结构测定中用处不大。第48页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三（4）铵盐的NH：

伯铵盐在3200～2800cm-1处出现NH3＋的二个较宽的强吸收带；

仲铵盐在3000～2700cm-1处出现NH2＋的较宽强吸收带；

叔铵盐在2700～2330cm-1处出现NH＋吸收带。

此外，伯铵盐还可看到NH3＋的不对称和对称伸缩振动在1650～1560cm-1及1550～1505cm-1。仲铵盐的NH2＋弯曲振动在1620～1560cm-1。第49页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三9硝基化合物

硝基化合物中硝基NO2的不对称和对称伸缩振动吸收是其红外特征吸收带。

第50页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三9.1脂肪族硝基化合物（1）脂肪族的硝基化合物的NO2的不对称和对称伸缩振动分别在1560和1350cm-1附近一般都较强，通常不对称伸缩振动更强。（2）硝基甲烷有较高的硝基不对称伸缩振动频率。随着硝基邻接的碳原子上的氢原子数目的减少，吸收峰逐渐略微降低。（3）CN通常在920～800cm-1处（M）。第51页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三第52页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三9.2芳香族硝基化合物

芳香族硝基化合物的NO2的不对称和对称伸缩振动比脂肪族低约20～40cm-1，两峰强度相似，有的甚至对称伸缩振动峰更强。第53页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三10腈

腈类化合物中，C≡N的伸缩振动峰是其特征峰：

饱和脂肪腈化合物，C≡N的伸缩振动频率在2260～2240cm-1（m）。

不饱和腈类化合物的C≡N伸缩振动频率在2240～2225cm–1，为强谱带。

芳香腈化合物在2240～2225cm-1处有一个较脂肪腈的谱带要强的C≡N伸缩振动峰，其谱带强度受取代基性质的影响很大。第54页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三11有机卤代物

有机卤代物中，C－X键的伸缩振动峰是特征峰。第55页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三11.1有机氟代物

有机氟代物的C-F伸缩振动频率在1400～1000cm–1（s）：

CF在1100～1000cm–1

CF2在1280～1120cm–1，多重峰，（s）

CF3在1350～1120cm–1，多重峰，（s）第56页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三11.2有机氯代物

有机氯代物中的C－Cl键的伸缩振动在800～600cm–1。CH2－Cl基在760～700cm–1，CH－Cl基在640～610cm–1。在CCl4中，C－Cl在797cm–1。

C－Cl键的伸缩振动吸收谱带的位置与分子的构象有关。第57页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三11.3有机溴代物

有机溴代物中的C—Br键伸缩振动在700～500cm–1。反式构象在650cm–1附近；顺式构象在560cm–1附近。在甾族化合物中，C—Br平伏键在750～700cm–1；直立键在690～590cm–1。第58页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三11.4有机碘代物

有机碘代物中的C—I伸缩振动在600～500cm–1。反式构象在600cm–1附近；顺式构象在500cm–1附近。第59页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三12有机硫化物

含巯基S—H的有机物，其S—H键伸缩振动频率在2590～2550cm–1，为弱吸收谱带。因S—H基形成氢键的倾向很小，在液态和稀溶液中该吸收带位置变化不大。

C—S键伸缩振动吸收频率在705～570cm–1，谱带强度也很弱。凡含有S=O和S=O=S的化合物，S=O的伸缩振动产生强吸收峰。例如砜和亚砜类物质。第60页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三

不饱和度计算公式：

U＝1＋n4＋2n6+1/2(n3+3n5-n1)

式中，n1－1价元素，包括+1价的碱金属和

-1价的卤素。例如H，Na，Cl；

n2－2价元素，例如O；

n3－3价元素，例如N；

n4－4价元素，例如C；

n5－5价元素，例如P，N;

n6－6价元素，例如S。第61页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三U＝0，化合物饱和；

U＝1，化合物分子中一定有一个双键或一个饱和环状化合物（－NO2只算一个双键，所以CH3NO2的U＝1）；

U＝2，分子中一定有一个三键或两个双键……

U＝3，由上述情况判断；

U＝4，分子中含一个苯环或由上述情况判断。第62页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三解析红外谱图法

A区域法

B缩小范围法（区分无机物和有机物）

C主要官能团解析法：

C＝O、O－H、N－H、C－O、C＝C、

C≡C、C≡N、Ar、－NO2等

第63页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三a判断C＝O是否存在：

在1870～1660cm–1间有1（或2）个最强吸收峰。

羧C＝O是否存在酸、酰胺、酸酐、酯类、醛类（酰卤）、酮类

b

如果C＝O不存在：

醇和酚、胺类、醚类

c双键和芳环

d三键

e硝基

f烷类第64页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三和标准图谱对照

SadtlerReferenceSpectraCollections分类i标准光谱纯度在98%以上化合物的红外光谱的标准图谱ii商品图谱主要是工业产品的光谱，如农业化学品、单体与聚合物、多元醇、表面活性剂等主要工业产品门类20种。

SadtlerReferenceSpectraCollections索引

1）字顺索引（alphabeticalindex）；

2）分子式索引（molecularformulaindex）；

3）化学分类索引（chemicalclassindex）；

4）红外谱线索引（infraredspec-finder）。第65页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三实例第66页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三例1

某未知物为C5H122985～2880cm-11460cm-1、1388cm-1U=0-CH3、

-CH2--CH3、

-CH2-无-CH(CH3)2,-C(CH3)3CH3-(CH2)3-CH3第67页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三例2某未知物为C5H12U=0-CH3、-CH2--CH3、-CH2--C(CH3)3CH3C(CH3)3第68页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三例3

某未知物为C6H122930～2855cm-11453cm-1U=1-CH3、

-CH2--CH2-,无-CH3第69页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三例4

某未知物为C8H18O3300cm-1、

2985～2880cm-1、1460cm-1、1380cm-1、1056cm-1、719cm-1U=0-OH-CH3、

-CH2--CH3、

-CH2--CH3-OH-(CH2)n-,n≥4CH3-(CH2)7-OHCH3-(CH2)4-CH(CH3)-OH第70页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三例5

某未知物为C3H6OU=1-OH-C=CH-CH3、-CH2--C=C--CH=CH2CH2=CH-CH2-OH

-OH第71页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三例6

某未知物为C9H103090～3035cm-1、2978～2921cm-1、2000～1650cm-1、1635cm-1、1605cm-1、

1577cm-1、1498cm-1、1390cm-1、888cm-1、770cm-1、700cm-1U=5-CH3、

-CH2-Ar取代

-C=C-

ArArAr-CH3-CH=CH2Ar取代

Ar-H,-C=CH

Ar-CCH3=CH2

第72页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三例7

某未知物为C8H10OU=4Ar-H-CH3、-CH2-Ar-OH-CH3-OH-C-OAr取代

Ar取代

CH3(OH)-Ar-CH31,3,5第73页，讲稿共82页，2023年5月2日，星期三例8

某未知物为