红外光谱 31.2近红外、中红外和远红外 3.1基本原理 波段名称波长口 波数(cm) 3.1.1波长和波数 近红外0.75一2.5 13300-4000 电磁波的波长（九）、颜率()、能量(E)之间的关系： 中红外2.5-25 4000-400 E=hy h:Plank常数 远红外 25-1000 400-10 c=Av c:光速 v=c/A=cy:波数(cml) 104 (cm-1)=a(um) 3.1.3红外光谱的表示方法 红外光谱是研究波数在4000-400cm1范围内不同 波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波 长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。 透光度以下式表示： 坐标：波数)400一4000cm,表示吸收蜂的位 3.1.4分子振动与红外光谱 (2)弯曲振动： 1.分子的振动方式 ()伸缩振动： ●-0专 g00000000号 沿轴振动，只成变镜长，不放变镜角 值得注意的是，不是所有的振动都能引起红外吸收 只有偶极矩()发生变化的，才能有红外吸收。 H、O、N2电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 一C=C一R,其C=C(三键)振动 253m 也不能起红外吸收
3.1 3.1.1 v E 3.1.2 μ cm-1 0.75—2.5 13300 4000 2.5 25 4000 400 25 1000 400 10 % 100 % 0 = ´ I I T I I0 ( )400 4000 cm-1 T % T v 1 νs vas 2 + H2 O2 N2 H C C C C C C
振动方程式(Hooke定律) 1k 些常见化学键的力常数如下表所示 776459548.756121965445 力常数k:与长、有关：键能（大），健长 (短)，k1。 化长 力常数 被数卷围 C-C0.154 3473 45 700一12D0 C-H N.H0.H c=c134 610.9 96 1620160 2800-3000cm C=C 3000-3600cm 8368 56 2100-2600 结沟 分子振动颜率习惯以v(波数)表示： 产生红外光谱的必要条件是 1,红外辐射光的颜率与分子振动的颜率相 当，才能 足分学 动能级跃迁所需的能 由此可见：v()心kV()与严成反比 量，而产生吸收光谱 吸收峰的峰位：化学键的力常数越大，原子的折 2必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能 合质量越小，振动须率越大，服收峰将出现在高被数 产生红外吸收光谱。 区（短波长区）：反之，出现在低波数区（高波长区） 32各类有机化合物的红外特征吸收 羧酸：3300一2500cm,中心约3000cm谱带宽 3.2.1.第一峰区(4000-2500cm) 2.N-H 胺类：游高一3500一3300cm X一H伸缩振动吸收范围。X代表O、N、C、S, 合—吸收位置降低约100cm 对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、快烃、烯烃、芳烃 伯胺：3500,3400cm-1,(吸收强度比羟基弱) 及饱和烃类的O一H、N一H、C一H伸缩振动。 仲胺：3400cm1(吸收蜂比羟基要尖锐) 叔胺：无吸收 1.0-H 酰胺：伯酰胺：3350,3150cm附近出现双峰 醇与酚：游离态-一3640一3610cm,峰形尖锐 仲酰胺：3200cm附近出现一条谱带 舞合一一3300cm'附近，峰形宽而钝 叔酰胺：无吸收
2 Hooke p m n k 2 1 振 = 1 2 1 2 . m m m m + m = k — N cm-1 μ — g k nm KJ mol-1 k N.cm-1 cm-1 C C 0.154 347.3 4.5 700 1200 C C 0.134 610.9 9.6 1620 1680 C C 0.116 836.8 15.6 2100 2600 键 型 O H N H C H C H C H C N C C C O C C C O C C /N.cm -1 7.7 6.4 5.9 5.1 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5 (v)↑ 2800-3000cm -1 3000-3600cm -1 ( ) v ， (v) k v v v 1 2 k v c c n p m = = 2. 1. 3.2 3.2.1. 4000 2500cm-1 X H X O N C S O H N H C H 1. O H 3640 3610cm-1 3300cm-1 3300 2500cm-1 3000cm-1, 2 . N H ——3500 3300cm-1 —— 100cm-1 3500 3400cm-1 3400cm-1 3350 3150cm-1 3200cm-1
3.C-H 壁基：2850一2720cm,两个吸收蜂 经类：3300入2700cm-l范围，3000m是分界线， 不饱和碳（三链、双键及苯环）>3000cm 巯基：2600一2500cm,谱带尖锐，容易识别 饱和碳（除三元环外）C=C=CCH-:~280cm 1.C=C 3.2.3.第三峰区(2000一1500cm) 2280~2100em 双键的伸缩振动区。 乙炔及全对称双取代快在红外光谱中观测不到 包括C=O、C=C,C=N、N=O,N-H 2.C=N 1.C=0 2250~2240cm1,谱带较C=C强。 1900~1650cm,峰尖锐或稍宽，其强度都牧大 C=N与苯环或双键共轭，谱带向低波数位移 基的吸收一般为录强峰或次强峰， 20~30cm-。 变化规律： RH>R>R> 酰卤：吸收位于最高波数增，特征，无干找。 ：在2850~2720cm范围有m或w吸收，出现1~2条谱 带，结合此峰，可判断餐基存在。 酸酐：两个援基振动偶合产生双峰，被长位移60一80cm. 酮：唯一的特征吸收带 酯：脂肪留-一~1735cm 不饱和酸酯或苯甲酸南一一低被数位移钓20cm 酰胺：1690~1630cm',缔合态钓1650cm 伯酰胺：~160cm(I),1640cm(I) 羧酸：~1720cmr1 仲酰胺：~1680cm(I),1530cm(Ⅱ)， 若在第一区钓3000cm出现强、宽吸收，可确认羧基 1260cmr() 存在。 叔酰胺：~1650cm1
3. C H 3300 2700 cm-1 3000 cm-1 3000 cm-1 3000 cm-1 3300 cm-1 3100 3000 cm-1 3000 2700 cm-1 CH3 2960 s 2870 cm-1 m CH2 2925 s 2850 cm-1 s CH 2890 cm-1 2850 2720 cm-1 2600 2500 cm-1 3.2.2. 2500 2000 cm-1 C≡C C≡N C C C N C O N C S 1. C≡C 2280 2100cm-1 2. C≡N 2250 2240cm-1 C≡C C≡N 20 30cm-1 3.2.3. 2000 1500cm-1 C O C C C N N O N H 1. C O 1900 1650cm-1 60 80 cm-1 1735 cm-1 20 cm-1 1720 cm-1 3000 cm-1 2850 2720 cm-1 m w 1 2 1690 1630 cm-1 1650 cm-1 1690 cm-1 ,1640 cm-1 1680 cm-1 1530 cm-1 1260 cm-1 1650 cm-1
2.C=C 硝基、亚硝基化合物：强吸收 1670-1600cm1,强度中等或较低 脂肪族：1580一1540cmr,1380~1340cm 芳香族：1550~1500cm-4,1360~1290cm 烯烃：1680一1610cm 亚明基：1600≈1500cm- 芳环骨架振动：〔拳环、吡啶环及其它芳环 胺类化合物：一NH2位于1640一1560cm 1650-1450cm范围 为或m吸收带。 苯：~1600,1580,1500,1450cm 吡啶：~1600,1570,1500,1435cm 呋喃：~1600,1500,1400cm1 隆啉：~1620,1596,1571,1470cm 3.2.4.第四峰区(1500~600cml) 烯烃 面内：1420~1300cm,不特征 指纹区 面外：1000~670cm',容易识别，可用于判断 X一C(XH)键的伸缩振动及各类弯曲振动 取代情况。 芳环： 1.C一H弯曲振动 面内：1250~950cm范围，应用价值小 烷烃： 面外：910~650cm-1,可判断取代基的相对位置 -CH,约1450cm'、1380cm -CH(CH)2 1380 cm 1370 cm- -C(CH1390cm、1370cm ≥CH-1340m(不#征) 苯—910~670cm1 醇、酚：12501000m,强吸收带 一取代一770~730cm-1,710690cm 酚：~120cm 二取代一邻：770~735cm 对：860~800cm 伯醇：1050cm 间：900~800cmr',810~750cmr, 仲醇：100cm 725~680cm 叔辟：1150cm 醚：C-0一C伸缩振动位于1250~1050cm1, 2.C-0伸缩振动 确定醚类存在的唯一谱带 1300~1000cm
2. C C 1670~1600 cm-1 1680 1610 cm-1 1650~1450 cm-1 1600 1580 1500 1450 cm-1 1600 1570 1500 1435 cm-1 1600 1500 1400 cm-1 1620 1596 1571 1470 cm-1 1580 1540 cm-1 1380 1340 cm-1 1550 1500 cm-1 1360 1290 cm-1 1600 1500 cm-1 NH2 1640 1560 cm-1 s m 3.2.4. 1500 600 cm-1 X C X≠H 1. C H CH3 1450 cm-1 1380 cm-1 CH(CH3)2 1380 cm-1 1370 cm-1 C(CH3)3 1390 cm-1 1370cm-1 CH 1340 cm-1 1420 1300 cm-1 1000 670 cm-1 1250 950 cm-1 910 650 cm-1 ——910 670 cm-1 ——770 730 cm-1 710 690 cm-1 —— 770 735 cm-1 860 800 cm-1 900 800 cm-1 810 750 cm-1 725 680 cm-1 2. C O 1300 1000 cm-1 1250 1000 cm-1 1200 cm-1 1050 cm-1 1100 cm-1 1150 cm-1 C O C 1250 1050 cm-1
酯：C-0-C伸缩振动位于1300一1050cm-1, C00H、C00-:约1420cm-1,13001200cm-, 2条谱带，强吸收 两条猩吸收带 酸酐：C-0一C伸缩振动吸收带位于1300一1050cm1 NH2:面内：16s0~1500cm- 强而宽 面外：900~650cm 3.其它键的振动 【CH2】。1350~1192cm1(间隔约20cm)的带 N02:对称伸缩振动位于1400~1300cm 800~700cm,弱吸收带 脂肪族：1380入1340cm 芳香族：1360~1284cm 3.3有机化合物基团的特征频率 331红外光谱的八个峰区 03 (-C=C-H. H,A一Hy 率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种 并有较高强度的吸收峰，称为 687.7 1450130 1000-60 ,AHC外 4000-1500cm区域又叫官能团区，该区域出现的吸 3.32重要官能团的红外特征吸收 收峰，较为稀疏，容易辨认 CH拉钟或伸缩 CH弯曲 1500-400cm区域又叫指纹区这一区域主要是： C一C、C一N、C一0等单键和各种弯曲振动的 CH、1460cm 吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。 2960-2830em 三级丁善，两个不等酒度的峰
C O C 1300 1050 cm-1 2 C O C 1300 1050 cm-1 3. NO2 1400 1300 cm-1 1380 1340 cm-1 1360 1284 cm-1 COOH COO 1420 cm-1 1300 1200 cm-1 NH2 1650 1500 cm-1 900 650 cm-1 CH2 n 1350 1192 cm-1 20 cm-1 800 700 cm-1 ( ) 3.3.1 4000-1500cm-1 . . 1500-400cm-1 . C C C N C O 3.3.2 C-H C-H 2960-2850cm-1 -CH2-, 1460cm-1 -CH3 , 1380cm-1
c-C.csc,c-c-c-c CH粤新 C-H弯 0-500 165中 90-3010 303010 980-9%5 三取代 160(中】 8407907 取代芳 芳是 同芳 取代70730,7069% 四取代无 四取代160（每无） 无 共靶娜是 与烯经同 向低被最位移，变宽 与烯是同 对8 泛200166网 能和能团 拉 (cm-) 说明 类别 和宜能团 伸 、 C-0 1750-168 R 不明 R-CHO 1720 C-o 170150(合时在1710) -0m 相日 120-10 下德名 C-o 3520,30(离)合降10m 2260-2210 3,4影响峰位置变化的因素 1,成键轨道类型 例如： 态而改变所以同一基团的特征吸收会在一定范围内 波动 2.诱导效应：由于邻近原子或基团的诱导效应的影响 使基团中电荷分布发生变化从而改变了键的力常教 使振动频率发生变化 例如： R-C-R 1715 cm R-C-CI 1780 cm
C-H C=C C C C=C-C=C ( ) C-H 1680-1620 1000-800 RCH=CH2 1645 R2C=CH2 1653 RCH=CHR 1650 RCH=CHR 1675 >3000 3100-3010 1680 - 1670 - 910-905 995-985 895-885 730-650 980-965 840-790 C-H C=C C C C=C-C=C C-H 3310-3300 2140-2100 2260-2190 700-600 3110-3010 1600 670 2000-1650 - 770-735 - 810-750 710-690 - 833-810 2000-1660 1580 1500 1450 - 770-730 710-690 R-X C-F C-Cl C-Br C-I 1350-1100 750-700 700-500 610-685 3650-3500 3400-3200 -OH C-O 1200-1000 RNH2 R2NH 3500-3400 100 3500-3300 100 (cm-1) 1770-1750 1710 C=O R-CHO 1750-1680 2720 C=O OH 3550 3000-2500 C=O C=O C=O C=O 1800 1860-1800 1800-1750 1735 NH2 1690-1650 3520 3380 100 C N 2260-2210 3.4 , . . R O C R 1715 cm-1 R O C Cl 1780 cm-1 C C H C C H C C H 2850-3000 3100-3000 ~3300 1. : 2. : , , . :
3.共轭效应 例如 +环丙烷的C-H伸缩频率在3030cm', 而开链烷烃的C-1伸缩频率在3000cm以下 例如： 5.氢键的影响 形成氢键后基团的伸缩颜率都会下降。例如： 乙醇的自由羟基的伸缩振动频率是3640cm,而其 缔合物的振动频率是3350cm。形成氢键还使伸缩 4.键张力的影响 振动谱带变宽。 主要是环状化合物环的大小不同影响键的力常数， 侧柔密务不精黄动颜泽发生安化具体安化在不 6.振动的耦合 就可能发生振动 两个基团位置很近，振动频率也相近 3.5红外谱图解析及应用 伸谱带分成两个 ,在原谱带 须和低频侧各出现一个谱带。例如乙酸酐的两个 基间隔一个氧原子，它们发生合。兼基的频率分 3.5.1红外谱图解析的基本步骤： 为1818和1750cm。(预期如果没有精合其挨基振动将 出现在约1760cm)。 1.计算不饱和度 弯曲振动也能发生耦合 2.官能团的确定(>1500cm 3.指纹区确定细节(1500一600cm) 7.物态变化的影响 4.核磁共振(H质子) 通常同种物质气态的特征频率较高，液态和固态 1738cm',c-o(液)=1715 5.综合以上分析提出化合物的可能结构 (二)测定未知化合物 1准名性工作 (一)鉴定已知化合物 了解试样的来源、纯度、堵点、沸点等： 1:重事特最事父：判断官能团，以确定所属 2经元素分析确定实验式： 化合物的类型。 3.有条件时可有M5谱测定相对分子量 2飘事街批区，进一步确定基团的结合方式。 确定分子式： 3.对用标准请围验证。 4.根据分子式计算不饱和度 5。按鉴定已知化合物的程序解折谱图。 谱图解析示例
3. , , . : R O C R 1715 cm-1 1665-1685 O C C C R 4. , . . : * C-H 3030 cm-1 C-H 3000 cm-1 5. 3640 cm-1 3350 cm-1 6. 1818 1750 cm-1 ( 1760 cm-1) 7. vC=O( ) 1738 cm-1 vC=O( ) 1715 cm-1 1. 2. ( >1500 cm-1) 3. 1500 600 cm-1 4. H 5. 1 2 3 MS
128532962mC一H伸第报动： 1.3030cm1-C-一H伸缩振动，2C-一H伸缩振动： 2.1460m1380emC-H(CH一CH,)面内弯曲振动 723cmC一CH。一n≥4平面振动：若n<4吸 收峰将出现在34~743cm处。 三青的明程等丹 1.C=C双键的伸缩振动吸收峰 顺式一1650c。反式-与0、0L,的弯曲 振动接近。 2.=C一H的平面弯曲振动吸收峰位置： 顺式-700cm,反式-965cm 3.5.2红外谱解析要点及注意事项 贸玩条未买整秋C美红外雷请如丁 1红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形） 2同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的 3红外谱图解折顺序 4标准红外谱图的应用 3.5.3红外光谱解析实例：
1. 2853 2962cm-1 C—H 2. 1460cm-1 1380cm-1 C—H —CH3 —CH2 3. 723cm-1 C—H[—(CH2)n—, n n 4 2 1. 3030cm-1 =C—H 2. C—H 3. 1625cm-1 C C 4. C—H —CH3 — CH2 1 C C — — 2 C H —700cm-1 —965cm-1 3.5.2 1. 2. 3. 4. 3.5.3 C8H16
餐物费孕于时迷中资化合物不第和度为，甲就 然究先是森不德相的备 动吸收，更进步正实了师基的存在。 沙选投资机合市有 袋可知，未物（生体）为正构取代乙，即1 1.由其分子式可计算出该化合物不饱和度为。 结构 类视合2深等生物吸收峰 3.因分子式含氧，在3338cm处又有吸收强、峰形圆 而钝的谱带。因此该未知化合物必为一一醇类化合 物。再结合1028cm的吸收，知其为伯醇。 综合上述信息，未知物结构为：CL,-CH-CH2-OH。 90 甜深'是限的靴分有影令十不双 1.Ω=1 图按致话药，英和外玉如T 要处牌的的 知物很 到这明有 综上所述，未知物结构为：，一》m一C00H
1 3079cm-1 1642cm-1 C=C 910 993cm-1 C-H 1823cm-1 910 2928 1462cm-1 2951 1379cm -1 CH2 CH3 1- C3H6O 1. 1 2. 3084 3014 1647 993 919cm-1 3. 3338cm-1 1028cm-1 CH2=CH-CH2-OH C12H24O2 1.Ω 1 2.1703cm-1 3.2920 2851cm-1 2956 2866cm-1 CH2 CH3 723cm-1 4.2956 2851cm-1 OH, 1703cm-1 940 1305 1412cm-1 CH3 CH2 10 COOH C6H8N2
1.2=4 作业： 2可能有苯环，此推测由3031、1593、1502的 1.分子式为C。H4,红外光谱如下，试推其结构。 由7S0cm'的吸收知该化合物含 邻位取代苯环。 3.3285、3193cr的吸收是很特征的伯胺吸收。 (对称伸缩振动和反对称伸缩振动) 综合上述信息及分子式，可知该化合物为： 邻苯二胺 2.分子式为C,H,N,红外光谱如下，试推其结构。 3分子式为C,H,D2,红外光谱如下，试推其结构 20 100间 4.分子式为CHS,红外光谱如下，试推其结构。 激光拉曼光谱法 1概述 2原理 3与红外光谱的关系 4仪器 5应用 6新发展
1.Ω 4 2. 3031 1593 1502 750cm-1 3.3285 3193 cm-1 1. C6H14 2. C8H7N 3. C4H6 O2 4. C10H14S 激光拉曼光谱法 1 概述 2 原理 3 与红外光谱的关系 4 仪器 5 应用 6 新发展
