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1、*,第四章 红外吸收光谱分析法,4.3 常见有机化合物的红外谱图Infrared spectrograph of organic compounds,Infrared absorption spectroscopy,IR,*,化合物(基团)的特征频率(实际上是指波数值，习惯用表示)是红外光谱用以定性的基础。,主要化合物(基团)的红外光谱,*,典型有机化合物的红外光谱,1.饱和烃及其衍生物烷烃（CH3，CH2，CH）振动形式(CH,CC)红外光谱特征：(a)CH的伸缩振动,CH2 对称伸缩 2853cm-110CH3 对称伸缩 2872cm-110 CH2不对称伸缩 2926cm-110 CH3
2、不对称伸缩 2962cm-110,区分饱和与不饱和 3000cm-1,1198cm-1,以上是正构烷烃的特征频率，如果发生异构化，特征频率会有怎样变化？,*,H,C,C,H,3,C,H,3,CH3,CC骨架振动,弱,1:1,1155 cm-1,1170 cm-1,C,C,H,3,C,H,3,4:5 左弱右强,1195 cm-1,C,C,H,3,C,H,3,C,H,3,1:2,1250 cm-1,由于支链的引入，造成CH3的对称变形振动的频率和峰形发生变化 提供异构化的信息,1250 cm-1,*,-(CH2)n-（n4）时水平摇摆振动720 cm-1附近产生吸收峰提供碳链长短的信息,变形振动1
3、380 cm-1吸收峰裂分；强度相等；有异丙基存在。,*,(2)醇（OH）振动形式：OH，CO,光谱特征：(1)OH 伸缩振动(3600 cm-1)(2)碳氧伸缩振动(1100 cm-1),支：-15 cm-1不饱和：-30 cm-1,有氢键缔合，宽峰,这些频率值不是绝对的，还与取代情况密切相关。随着C上取代基数目的增加而频率向低波数位移。,*,OH 基团特性：,双分子缔合（二聚体）35503450 cm-1多分子缔合（多聚体）34003200 cm-1,(2)分子内氢键：羟基与邻位极性基团形成强的分子内氢键，OH显著低移，甚至与烷基谱带重叠在一起,(1)分子间氢键：,多元醇（如1,2-二醇）
4、36003500 cm-1螯合键（和C=O，NO2等）35003200 cm-1多分子缔合（多聚体）34003200 cm-1,*,羟基浓度增大，造成OH氢键的缔合作用使得OH向低波数移动,*,1,4,0,5,-,1,3,8,5,c,m,-,1,1,3,7,2,-,1,3,6,5,c,m,-,1,1:2,1250 cm-1,伯-OH 1030 cm-1(C-O),异丙基,C-C,*,脂肪醚和环醚的C-O-C as 11501070cm-1 是脂肪族化合物中唯一的强宽峰,芳基和乙烯基的=C-O-C,as 12751200 cm-1（1250cm-1）,s 10751020 cm-1,（3）醚（C
5、OC）,脂族 R-OCH3 s(CH3)28302815 cm-1 芳族 Ar-OCH3 s(CH3)2850 cm-1,较强吸收峰,较弱吸收峰,*,*,（4）胺（NH）,(a)特征吸收：N-H伸缩振动、N-H变形振动和C一N伸缩振动；,基团特征频率区,指纹区,(c)N-H变形振动：16401500 cm-1、900650 cm-1,N-H与O-H相重叠，可根据峰形和强度来区分它们：通常羟基峰强而宽，氨基峰弱且尖，后者随浓度变化较小。,C-N伸缩振动,脂肪胺(CN)：12031030 cm-1,(b),(d),芳香胺(CN)：13601250 cm-1,与CC(1200cm-1)相近，但强度大
6、,*,1384，1367cm-1 处峰强度近似4：5，表明有异丙基存在,*,2 烯烃和炔烃,(1)=CH 伸缩振动(3000 cm-1),3080 cm-1,3030 cm-1,区分饱和与不饱和化合物,烯烃的特征频率：=C-H伸缩振动、变形振动和C=C伸缩振动,3300 cm-1,=C-H2:3080 cm-1,=C-H:3030 cm-1,弱吸收,乙烯基,两个峰,如：烯酮,*,(2)C=C 伸缩振动(1680-1630 cm-1),1660 cm-1,分界线,对称性高峰强弱,*,(3)=C-H 变形振动(1000-700 cm-1),面内变形（=C-H）1400-1420 cm-1（弱,无实
7、用价值）面外变形（=C-H）1000-700 cm-1(有价值,判断取代类型）,（=C-H）,800-650 cm-1（690 cm-1）,990 cm-1910 cm-1（强）2：1850-1780 cm-1,890 cm-1（强）2：1800-1780 cm-1,无,*,分界线1660cm-1(C=C伸缩振动)顺强，反弱 四取代（不与O，N等相连）无（C=C）峰 端烯的强度强 共轭使（C=C）下降2030 cm-1,2140-2100cm-1（弱）2260-2190 cm-1（弱）,总结,取代基R1=R2对称结构无红外活性,*,谱图,*,对比,烯烃顺反异构体.1660 cm-1顺强反弱,*
8、,3.芳烃,芳烃的主要特征谱带有：Ar-H伸缩振动、C=C伸缩振动 Ar-H变形振动(弯曲振动)和Ar-H变形振动的倍频,=C-H 伸缩振动(3100 3000 cm-1)特点：尖锐的针状谱带与烯烃 相重叠，区别是：Ar-H强度弱，常见的FTIR可分辨15个峰2.芳环骨架（C=C）:1600 cm-1和1500 cm-1,所以，芳烃的存在可由3030、1600、1500cm-1 的谱带来判断,*,2.芳环骨架振动（C=C）:1600 cm-1和1500 cm-1,特征：C=C 在1600、1580cm-1，1500、1450cm-1 出现14个峰，可看作两组1580cm-1(w)是1600cm
9、-1谱带的一个肩部 只有当苯环上有取代基时才出现这一对峰，强度是变化的；与C=O、C=C、NO2、Cl、S、P等共轭时，1600 cm-1裂分为1600 cm-1和1580 cm-1；强度增加。(2)1500 cm-1谱带一般比1600 cm-1峰强(3)1450cm-1(s)与甲基不对称变形振动、亚甲基剪式振动谱带相重叠成宽峰(4)在苯分子中1500，1450cm-1这一对峰简并成1485cm-1。,所以常见到1600、1480cm-1的峰,*,*,谱峰数目只与取代情况有关而与取代基种类无关。,3.ArH面外变形振动：900650cm-1(较强),4.Ar-H变形振动的倍频吸收峰200016
10、50cm-1出现由26个峰组成的特征峰群，此倍频区峰的形状与特定的取代类型相关联。,*,二甲苯三种异构体的红外光谱图,*,4.羰基化合物,最大特征:(C=O)（常见1850 1650cm-1）,共轭效应使（C=O）向低波数位移；诱导效应使（C=O）向高波数位移。注意：波数-波长-能量之间的关系。,*,（1）.酮,酮羰基(CO)：17151710 cm-1。羰基如果和烯键C=C共轭，羰基(CO)将移向低频16801660 cm-1附近。,*,（2）.醛,特征1：醛羰基(CO)：1725 cm-1。特征2：2820 cm-1 和 2720 cm-1 弱的双峰。,*,（3）羧酸,(O-H):3400
11、2400(宽峰宽度)(O-H)：1400，950900(C=O)：1710(-H)or 1760(C-O):13201220是红外光谱中识别羧酸的主要系列峰。,*,（4）酯,(1)(CO)：1735 cm-1特征吸收峰。(2)(COC):13001030 cm-1的强吸收峰，二个峰；COC基团的不对称和对称伸缩振动；不对称伸缩振动的谱带强、宽且稳定，称为酯谱带。特征：甲酸酯1180cm-1，乙酸酯1240cm-1，丙酸以上的酯1190cm-1，甲酯1165cm-1,*,(5)酰胺,酰胺的特征频率:酰胺结构中既有羰基又有氨基酰胺的特征频率主要包括：(N-H)伸缩振动:()伯胺：3500cm-1、
12、3400cm-1出现双峰(游离态)3350cm-1、3180cm-1出现强度相同双峰(缔合态)()仲胺：3450cm-1出现单尖峰(游离态，稀溶液)无论是游离态或缔合态往往出现顺式和反式结构(C=O与NH基团在分子链的同侧或异侧)，造成单峰分裂成两个吸收带。所以，N-H的伸缩振动都是双峰N-H面内变形振动N-H面外变形振动C=O伸缩振动C-N伸缩振动,*,N-H面内变形振动N-H面外变形振动C=O伸缩振动C-N伸缩振动,*,(5)酰胺,*,酰胺的红外光谱图,*,6 硝基化合物,AS（N=O）=15651545cm-1,S（N=O）=13851350cm-1,脂肪族,芳香族,S（N=O）=13651290cm-1,AS（N=O）=15501500cm-1,*,作业,9，10，11，12,结束,
