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1、,第二章 红外光谱（IR）Chapter 2 Infrared spectra,基础知识介绍,红外光谱的重要区段,第一节红外光谱基本原理,当红外线能量与分子振动能级差相当时，发生分子的振动能级跃迁而获得红外光谱。,因红外光在引起分子振动的同时也能引起分子的转动能级的跃迁,故红外光谱又叫做振转光谱.,（一）红外光谱的表示法,（二）红外光的分区,（二）多原子分子的振动,1.质量效应,根据Newton定律和Hoocke定律：,2.电子效应,问题2:下列化合物的C=O吸收波数为什么有 高低之分？,2）空间位阻,乙醇不同浓度下，-OH的伸缩振动吸收峰,5.分子互变结构,总结：,O-H、N-H3750-3
2、000,=CH3300-3000,-CH3-CH2 CH CHO OCH3 3000-2700,2400-2100,C=O1900-1650,C=C C=N1680-1500,C-H弯曲振动1475-1300,=C-H Ar-H弯曲振动1000-650,二、红外光谱中的八个重要区段,1.O-H、N-H伸缩振动区（3700-3000 cm-1）,N-H：3500-3100 cm-1 特点：吸收比 O-H 弱（w），峰形尖锐,胺成盐：低频位移至32002200cm-1 特点：吸收增强（s），形成宽的谱带,2.不饱和C-H伸缩振动区（3300-3000 cm-1）,3.饱和C-H伸缩振动区（3000
3、-2700 cm-1）,C-H:2960-2850 cm-1 s,-OCH3:2830 cm-1 m,-CHO:2820，2720（特征尖锐，）cm-1 m,-O-CH2-O:2780-2765 cm-1 w,其它饱和C-H和醛基C-H伸缩振动区,2830,4.三键伸缩振动区（2400-2100 cm-1）,二取代炔R-CC-R吸收很弱，对称炔R-CC-R无吸收。除CC、CN外，其它基团在此无吸收，判断三键存在,5.羰基C=O伸缩振动区（1900-1650 cm-1）,C=C 吸收比羰基弱，分子对称，吸收,6.C=C 对称伸缩振动区（1680-1500 cm-1）,芳香化合物C=C伸缩振动（芳
4、环骨架振动）：1600、1500cm-1左右产生1或以上个强峰,硝基化合物N=O不对称伸缩振动（as）：1600-1500cm-1，s,as（CH3、CH2）：14701430cm-1，m,s（孤立甲基）：1380cm-1，单峰，中强s（谐二甲基）：1380cm-1，双峰，强度相等s（谐三甲基）：1380cm-1，双峰，一强一弱,=C-H、Ar-H弯曲振动区（面外）,根据=C-H的面外弯曲，可以确定烯烃的取代特征根据Ar-H的面外弯曲，可以确定苯环的取代类型,注意：并非每一谱带都与化合物中的官能团有 对应关系 特别是指纹区的吸收谱带,1000-650 cm-1:,烯烃=C-H的面外弯曲振动,R
5、CH=CH2 990、910cm-1 强峰RCH=CHR（顺）690cm-1 中至强RCH=CHR（反）970cm-1 中至强R2C=CH2 890cm-1 中至强R2C=CHR 840-790cm-1 中至强,芳烃Ar=C-H的面外弯曲振动,用于判断苯环取代类型,第三节 各类化合物的典型红外光谱,一、脂肪烃类化合物,（一）烷烃 1.C-H伸缩振动,C-H(饱和):3000 2700 cm-1(强),（二）烯烃,1=C-H振动,RCH=CH2 990、910cm-1 强峰RCH=CHR（顺）690cm-1 中至强RCH=CHR（反）970cm-1 中至强R2C=CH2 890cm-1 中至强R
6、2C=CHR 840-790cm-1 中至强,面外弯曲振动,2C=C骨架振动,C=C 1650 cm-1(弱 不定),发生-共轭或n-共轭共轭效应 将使吸收峰位移向低波数区1030 cm-1,（三）炔烃,1C-H振动,CH 630 cm-1(强),CH 3300cm-1(强),二、芳香族化合物的特征吸收,1芳氢伸缩振动,2芳环骨架伸缩振动确定苯环存在,芳烃Ar=C-H的面外弯曲振动,三、醇、酚、醚,(一）醇、酚,1O-H伸缩振动：,2C-O伸缩振动：,注：酚还具有苯环特征,1300-1000cm-1，强宽吸收,（二）醚,1链醚和环醚,2芳醚和烯醚,芳甲醚的IR图谱,四、羰基化合物,峰位排序：酸
7、酐 酰卤 羧酸（游离）酯类 醛 酮 酰胺,（一）醛、酮、酰氯,1酮,2醛,3.酰氯,（二）羧酸、酯、酸酐,1羧酸,2酯,3酸酐,五、含氮化合物,（一）胺,特征区分,伯胺IR图谱,仲胺IR图谱,叔胺IR图谱,（二）酰胺,注:共轭 诱导 波数,特征区分,伯酰胺IR图谱,芳香伯酰胺IR图谱,仲酰胺IR图谱,（三）硝基,（四）腈,第四节IR在有机化合物结构分析中的应用,一、根据IR图谱推断结构,1.根据IR图谱推出碳架类型,2.根据IR图谱特征区吸收推出各种官能团,3.根据相关峰进一步确定各种官能团及相互关系,4.结合指纹区吸收峰，将所有信息综合起来，进一步推出化合物结构,二、鉴别化合物的真伪,1.与
8、标准品IR图谱对照,2.与标准图谱对照,注意：要与标准图谱的测定条件一致（仪器、试样状态、溶剂等）,4.区别互变异构与同分异构体,三、确定立体构型,2.区别顺反异构体,1.区别固体样品的光学异构体,3.区别构象异构体,图谱解析练习,例1 分子式为C8H8O化合物IR如下，推断其结构？,U=（8228）/25，可能有苯环,1600,1580,1690,700,750,共轭羰基,苯环单取代,结构式：,2960,1380,甲基,例2 未知物分子式为C8H16，其红外图谱如下图所示，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环。3079cm-1处有吸收峰，说
9、明存在与不饱和碳相连的氢，因此该化合物肯定为烯，在1642cm-1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C-H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。综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，即1-辛稀。CH2=CH(CH2)5CH3,例3：未知物分子式为C3H6O，其红外图如下图所示，试推其结构。,1.由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1。2.以3084、3014、1647、993、919cm-1等处的吸收峰
10、，可判断出该化合物具有端取代乙烯。3.因分子式含氧，在3338cm-1处又有吸收强、峰形圆而钝的谱带。因此该未知化合物必为醇类化合物。再结合1028cm-1的吸收，知其为伯醇。综合上述信息，未知物结构为：CH2=CH-CH2-OH。,1.12.1703cm-1处的强吸收知该化合物含羰基，与一个不饱和度相符。3.2920、2851cm-1处的吸收很强而2956、2866cm-1处的吸收很弱，这说明CH2的数目远多于CH3的数目，723cm-1的显著吸收所证实，说明未知物很可能具有一个直链的长碳链。,4.2956、2851cm-1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
11、式含两个氧知此宽峰来自OH,很强的波数位移说明有很强的氢键缔合作用。结合1703cm-1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。综上所述，未知物结构为：CH3（CH2）10COOH,例5 未知物分子式为C9H7ON，其红外图如下图所示，试推其结构。,峰归属如下：,例6,例7 分子式为 C8H7N，红外光谱如下，试推其结构。,U=（82+2-7+1）/26，可能有苯环,1.U62.可能有苯环，此推测由3068、1609、1509的吸收峰所证实，由817cm-1的强吸收知该化合物含对位取代苯环。3.2229 cm-1的吸收是很特
12、征的CN吸收。4.2926、1460、1380cm-1为甲基的吸收。综合上述信息及分子式，可知该化合物为：对甲基苯腈,练习题,8.根据下列化合物图谱，推断结构中是否有炔、烯、苯环等不饱和键？,9.在下列化合物图谱中3421为宽强峰，试推断其原因。,11.根据下列化合物图谱，推断结构中是否有CH3CH2等结构片段？,12.根据下列化合物图谱，推断其结构类型。,13.下列3个化合物是同分异构体，怎样利用IR光谱进行区别？,14.怎样利用IR图谱区别下列3个化合物？可以用HPLC进行定量测定吗？,Aniline,azobenzene,benzylamine,第二章 红外光谱 思考题1.在红外光谱中,分子振动有哪几种类型?2.何谓基频峰？何谓倍频峰？3.在红外光谱中,影响峰位、峰强的因素有哪些？它们是如何影响的？4.在红外光谱中有哪两个重要区段？分布在什么范围？5.列出红外光谱的8个重要区段。6.列出各类化合物的特征吸收。7.列出紫外光谱与红外光谱的异同点。,The End,
