第八章现代物理实验方法的应用 学习要求 1、了解电磁波谱与分子吸收光谱的关系; 2、掌握红外光谱、核磁共振谱的基本原理和应用: 3、了解紫外光谱和质谱的基本原理和应用; 4、掌握紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱与分子结构的关系 5、能对较简单的红外光谱和核磁共振谱的谱图进行解析。 研究有机化合物,不论是从天然产物中提取的还是化学方法合成的,都要 测定它们的分子结构。如果对某一有机化合物的结构还不太了解,则对其性质 和作用的研究是很难深入的,更不用说合成和改进它了,因此,确定有机化合 物的结构很自然地变成了研究有机化学的首要任务。经典的化学方法是研究有 机结构的基础,在现代有机化学研究中任占有重要地位,但是,经典的化学方 法花费时间长,消费样品多,操作手续繁杂。特别是对一些复杂有机物结构的 研究,有时要花费有机化学家几年甚至几十年、几代人的精力。而得到的结构 还会有某些错误,例如,对胆固醇结构式的确定经三、四十年(18891927)的 工作获得的结构式(为此曾颁发了诺贝尔奖金,1928年颁发给德国人文道斯)。 后经X射线衍射证明还有某些错误 应用现代物理方法测定有机化合物的结构,只需微量样品,在较短的时间 内,经过简便的操作,就可获得正确的结构。现代物理实验方法的应用推动了 有机化学的飞速发展,已成为研究有机化学不可缺少的工具。 测定有机化合物结构的现代物理方法有多种,常用的有紫外(V)光谱、 红外(IR)光谱、核磁共振(NR)谱和质谱(MS),简称四谱。本章将对四谱 进行初步的了解
·77· 第八章 现代物理实验方法的应用 学习要求 1、了解电磁波谱与分子吸收光谱的关系； 2、掌握红外光谱、核磁共振谱的基本原理和应用； 3、了解紫外光谱和质谱的基本原理和应用； 4、掌握紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱与分子结构的关系； 5、能对较简单的红外光谱和核磁共振谱的谱图进行解析。 研究有机化合物，不论是从天然产物中提取的还是化学方法合成的，都要 测定它们的分子结构。如果对某一有机化合物的结构还不太了解，则对其性质 和作用的研究是很难深入的，更不用说合成和改进它了，因此，确定有机化合 物的结构很自然地变成了研究有机化学的首要任务。经典的化学方法是研究有 机结构的基础，在现代有机化学研究中任占有重要地位，但是，经典的化学方 法花费时间长，消费样品多，操作手续繁杂。特别是对一些复杂有机物结构的 研究，有时要花费有机化学家几年甚至几十年、几代人的精力。而得到的结构 还会有某些错误，例如，对胆固醇结构式的确定经三、四十年（1889~1927）的 工作获得的结构式（为此曾颁发了诺贝尔奖金，1928 年颁发给德国人文道斯）。 后经 X 射线衍射证明还有某些错误。 应用现代物理方法测定有机化合物的结构，只需微量样品，在较短的时间 内，经过简便的操作，就可获得正确的结构。现代物理实验方法的应用推动了 有机化学的飞速发展，已成为研究有机化学不可缺少的工具。 测定有机化合物结构的现代物理方法有多种，常用的有紫外（UV）光谱、 红外（IR）光谱、核磁共振（NMR）谱和质谱（MS），简称四谱。本章将对四谱 进行初步的了解
§8-1电磁波的一般概念 、光的频率与波长 光是电磁波,有波长和频率两个特征。电磁波包括了一个极广阔的区域, 从波长只有千万分之一纳米的宇宙线到波长用米,甚至千米计的无线电波都包 括再内(图8-1) 每种波长的光的频率不一样,但光速都一样即3×10°cm/s 波长与频率的关系为: U=c/A U=频率,单位:赫(H2); 入=波长,单位:厘米(cm),表示波长的单位很多。如:1nm=10cm=103um A=300nm的光,它的频率为(H=1S) 3×10cm/s 300×107cm 频率的另一种表示方法是用波数,即在1cm长度内波的数目。如波长为300nm 的光的波数为1/300×102=333cmn。 二、光的能量及分子吸收光谱 1.光的能量 每一种波长的电磁辐射时都伴随着能量。 E=hU=hc/h-普郎克常数(6.626×10-34J.S 2.分子吸收光谱 分子吸收幅射,就获得能量,分子获得能量后,可以增加原子的转动或振 动,或激发电子到较高的能级。但它们是量子化的,因此只有光子的能量恰等 于两个能级之间的能量差时(即△ΔE)才能被吸收。所以对于某一分子来说,只 能吸收某一特定频率的辐射,从而引起分子转动或振动能级的变化,或使电子 激发到较高的能级,产生特征的分子光谱。 分子吸收光谱可分为三类:
·78· §8—1 电磁波的一般概念 一、光的频率与波长 光是电磁波，有波长和频率两个特征。电磁波包括了一个极广阔的区域， 从波长只有千万分之一纳米的宇宙线到波长用米，甚至千米计的无线电波都包 括再内（图 8—1） 每种波长的光的频率不一样，但光速都一样即 3×1010cm/s。 波长与频率的关系为： υ= c /λ υ=频率，单位：赫（HZ）； λ=波长，单位：厘米（cm），表示波长的单位很多。如：1nm=10-7 cm=10-3μm λ=300nm 的光，它的频率为（1HZ=1S-1） 频率的另一种表示方法是用波数，即在 1cm 长度内波的数目。如波长为 300nm 的光的波数为 1/300×10-7 =33333/cm-1。 二、光的能量及分子吸收光谱 1．光的能量 每一种波长的电磁辐射时都伴随着能量。 E=hυ=hc/λ h-普郎克常数（6.626×10-34J.S） 2．分子吸收光谱 分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可以增加原子的转动或振 动，或激发电子到较高的能级。但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等 于两个能级之间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以对于某一分子来说，只 能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动或振动能级的变化，或使电子 激发到较高的能级，产生特征的分子光谱。 分子吸收光谱可分为三类： υ = c λ = 3 10 10 cm/s 300 10 -7 × cm × = 10 15 s -1
(1)转动光谱 分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁,转动能级之间的能量差 很小,位于远红外及微波区内,在有机化学中用处不大。 (2)振动光谱 分子所吸收的光能引起震动能级的跃迁,吸收波长大多位于2.516μm内 (中红外区内),因此称为红外光谱。 3.电子光谱 分子所吸收的光能使电子激发到较高能级(电子能级的跃迁)吸收波长在 100—400nm,为紫外光谱。 8-2紫外和可见吸收光谱 、紫外光谱及其产生 1.紫外光谱的产生 物质分子吸收一定波长的紫外光时,电子发生跃迁所产生的吸收光谱称为紫 外光谱 100-200nm(远紫外区) 紫外光谱的波长范围为100~400nm 200-400mm(近紫外区) 可见光谱的波长范围为400-800nm 般的紫外光谱仪是用来研究近紫外区吸收的。0π入* 2.电子跃迁的类型 与电子吸收光谱(紫外光谱)有关的电子跃迁,在有机化合物中有三种类型 即σ电子、π电子和未成键的n电子。电子跃迁的类型与能量关系见图8-2。 电子跃迁类型、吸收能量波长范围、与有机物关系如下 收能量的波 有机物 烷烃 低于 醇,醚 →x《孤立)低于20m 乙烯d62nm)丙酮d88nm) (共轭 200~400nm 丁二烯②l7m)苯(25sm) 200~400nm 丙酮(23m)乙醛92m
·79· （1） 转动光谱 分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁，转动能级之间的能量差 很小，位于远红外及微波区内，在有机化学中用处不大。 （2） 振动光谱 分子所吸收的光能引起震动能级的跃迁，吸收波长大多位于 2.5~16μm 内 (中红外区内),因此称为红外光谱。 3．电子光谱 分子所吸收的光能使电子激发到较高能级（电子能级的跃迁）吸收波长在 100—400nm，为紫外光谱。 §8—2 紫外和可见吸收光谱 一、紫外光谱及其产生 1．紫外光谱的产生 物质分子吸收一定波长的紫外光时，电子发生跃迁所产生的吸收光谱称为紫 外光谱。 一般的紫外光谱仪是用来研究近紫外区吸收的。σπλ* 2．电子跃迁的类型 与电子吸收光谱（紫外光谱）有关的电子跃迁，在有机化合物中有三种类型， 即σ电子、π电子和未成键的 n 电子。电子跃迁的类型与能量关系见图 8-2。 电子跃迁类型、吸收能量波长范围、与有机物关系如下： 紫外光谱的波长范围为100~400nm 100~200nm（远紫外区） 200~400nm（近紫外区） 可见光谱的波长范围为400~800nm 跃迁类型 吸收能量的波长范围 有机物 σ σ * π * n σ * π π * π n * π （孤立） （共轭） ~150nm 低于200nm 低于200nm 200~400nm 200~400nm 烷烃 醇，醚 乙烯（162nm）丙酮（188nm） 丁二烯（217nm） 苯（255nm） 丙酮 （ ） 乙醛（292nm） （ ） 275nm 295nm
可以看出,电子跃迁前后两个能级的能量差值ΔE越大,跃迁所需要的能量 也越大,吸收光波的波长就越短。 二、朗勃特一比尔定律和紫外光谱图 1. Lambert-Beer定律 当我们把一束单色光(I)照射溶液时,一部分光(Ⅰ)通过溶液,而另 部分光被溶液吸收了。这种吸收是与溶液中物质的浓度和液层的厚度成正比, 这就是朗勃特一比尔定律。用数学式表式为: A=EcL=-los A:吸光度(吸收度); c:溶液的摩尔浓度(mol/L) L:液层的厚度; E:吸收系数(消光系数) 若化合物的相对分子量已知,则用摩尔消光系数ε玊×M来表示吸收强度 上式可写成 Ac CL=-log 2.紫外光谱的表示方法 应用紫外光谱仪,使紫外光依次照射一定浓度的样品溶液,分别测得消光系 数E或E 以摩尔消光系数ε或Iogε为纵坐标。以波长(单位nm)为横坐标作图得紫 外光谱吸收曲线,即紫外光谱图。如下图: 20024028032036040 2/nm
·80· 可以看出，电子跃迁前后两个能级的能量差值ΔE 越大，跃迁所需要的能量 也越大，吸收光波的波长就越短。 二、朗勃特—比尔定律和紫外光谱图 1．Lambert-Beer 定律 当我们把一束单色光（I0）照射溶液时，一部分光（I）通过溶液，而另一 部分光被溶液吸收了。这种吸收是与溶液中物质的浓度和液层的厚度成正比， 这就是朗勃特—比尔定律。用数学式表式为： A：吸光度（吸收度）； c：溶液的摩尔浓度（mol/L） L：液层的厚度； E：吸收系数（消光系数） 若化合物的相对分子量已知，则用摩尔消光系数ε=E×M 来表示吸收强度， 上式可写成。 2．紫外光谱的表示方法 应用紫外光谱仪，使紫外光依次照射一定浓度的样品溶液，分别测得消光系 数 E 或ε。 以摩尔消光系数ε或 Iogε为纵坐标。以波长（单位 nm）为横坐标作图得紫 外光谱吸收曲线，即紫外光谱图。如下图： A=EcL= log I Io A= log I Io A= cL= log I Io ε ε 或 Iogε 0 4 8 12 200 240 280 320 360 400 λ / nm
在一般文献中,有机物的紫外吸收光谱的数据,多报导最大吸收峰的波长位 置λmax及摩尔消光系数ε。 如:丙酮在环己烷溶液中的UV光谱数据为 =280mm8=13 对甲基苯乙酮的UV光谱数据为 CH,OH E=12300 般ε>5000为强吸收 2000°5000为中吸收 CC<xmax=162 Emax=15000 A max =190 E max =1860
·81· 在一般文献中，有机物的紫外吸收光谱的数据，多报导最大吸收峰的波长位 置λmax 及摩尔消光系数ε。 如：丙酮在环己烷溶液中的 UV 光谱数据为 对甲基苯乙酮的 UV 光谱数据为 一般 ε> 5000 为强吸收 = 2000~5000 为中吸收 10000。共轭双键增加，λmax 向长波方向移动，εmax 也随之增加。 B 吸收带为苯的 跃迁引起的特征吸收带，为一宽峰，其波长在 230~270nm 之间，中心再 254nm，ε约为 204 左右。 E 吸收带为把苯环看成乙烯键和共轭乙烯键 跃迁引起的吸收带。 三、紫外光谱与有机化合物分子结构的关系 一般紫外光谱是指 200~400nm 的近紫外区，只有π—π*及π π* 跃迁才有 实际意义，即紫外光谱适用于分子中具有不饱和结构，特别是共轭结构的化合 物。 1．孤立重键的 跃迁发生在远紫外区 如： λmax =162 εmax = 15000 λmax =190 εmax = 1860 λ 环己烷 max = 280 nm ε =13 max = 252nm CH3OH ε =12300 Iogε =4.09 λ n π * π * π π * π π * π π * π C=C C=O
2.形成共轭结构或共轭链增长时,吸收向长波方向移动一一即红移见P 表8-1 例如 λmax/nm e max 乙烯 15000 20900 35000 辛四烯 3.在π键上引入助色基(能与π键形成P-π共轭体系,使化合物颜色加深 的基团)后,吸收带向红移动。 例如:化合物 nm E max 215 1450 1000 一些简单有机分子的紫外光谱见P3表8-2。 四、紫外光谱的应用 1.杂质的检验 紫外光谱灵敏度很高,容易检验出化合物中所含的微量杂质。例如,检査无 醛乙醇中醛的限量,可在270~290nm范围内测其吸光度,如无醛存在,则没有 吸收 2.结构分析 根据化合物在近紫外区吸收带的位置,大致估计可能存在的官能团结构。 1)如小于200nm无吸收,则可能为饱和化合物 2)在200°400m无吸收峰,大致可判定分子中无共轭双键。 3)在200~400m有吸收,则可能有苯环、共轭双键
·82· C=O 2．形成共轭结构或共轭链增长时，吸收向长波方向移动——即红移 见 P192 表 8-1。 例如： 3．在π键上引入助色基（能与π键形成 P-π共轭体系，使化合物颜色加深 的基团）后，吸收带向红移动。 例如： 一些简单有机分子的紫外光谱见 P193表 8-2。 四、 紫外光谱的应用 1．杂质的检验 紫外光谱灵敏度很高，容易检验出化合物中所含的微量杂质。例如，检查无 醛乙醇中醛的限量，可在 270~290nm 范围内测其吸光度，如无醛存在，则没有 吸收。 2．结构分析 根据化合物在近紫外区吸收带的位置，大致估计可能存在的官能团结构。 1）如小于 200nm 无吸收，则可能为饱和化合物。 2）在 200~400nm 无吸收峰，大致可判定分子中无共轭双键。 3）在 200~400nm 有吸收，则可能有苯环、共轭双键、 等。 化合物 λ max / nm ε max 乙烯 1，3-丁二烯 己三烯 辛四烯 162 15000 217 258 296 20900 35000 52000 化合物 λ max / nm ε max 醇 NO2 OH 255 280 270 215 1450 1000
4)在250~300nm有中强吸收是苯环的特征 5)在260~300mm有强吸收,表示有3-5个共轭双键,如果化合物有颜色, 则含五个以上的双键。 4.分析确定或鉴定可能的结构 )鉴别单烯烃与共轭烯烃 例(1) 共轭体系 孤立烯烃 在近紫外区232mm 在近紫外区内 有强吸收 无吸收 例(2):CH3CH=CHNH2 CH2=CH-CH2 NH Pπ共轭体系 孤立体系 在近紫外区(225mm 在近紫外区内 有强吸收 是透明的(无吸收) 例(3) CH=CH-C-CH 3 CH=CH-C-CH 3 两者结构十分 相似,用化学 紫罗兰A 紫罗兰B 方法无法判断 入max=227 入.max=299 2)测定化合物的结构(辅助) 有一化合物的分子式为CHO,其构造式可能有三十多种,如测得紫外光谱 数据λmax=230nm(Emax>5000),则可推测其结构必含有共轭体系,可把 异构体范围缩小到共轭醛或共轭酮: CH2=CH-C-CH3 CH3-CH=CH-C CH2=C-C 至于究竟是哪一种,需要进一步用红外和核磁共振谱来测定 83·
·83· 4）在 250~300nm 有中强吸收是苯环的特征。 5）在 260~300nm 有强吸收，表示有 3—5 个共轭双键，如果化合物有颜色， 则含五个以上的双键。 4．分析确定或鉴定可能的结构 1）鉴别单烯烃与共轭烯烃 例（1）： 例（2）： 例（3）： 2）测定化合物的结构（辅助） 有一化合物的分子式为 C4H6O，其构造式可能有三十多种，如测得紫外光谱 数据λmax =230nm （εmax > 5000），则可推测其结构必含有共轭体系，可把 异构体范围缩小到共轭醛或共轭酮： 至于究竟是哪一种，需要进一步用红外和核磁共振谱来测定。 CH2 CH2 共轭体系 在近紫外区（ ） 有强吸收 孤立烯烃 在近紫外区内 无吸收 232nm CH3CH=CH-NH 2 CH2=CH-CH2NH2 P-π 共轭体系 孤立体系 在近紫外区（ ） 有强吸收 在近紫外区内 是透明的（无吸收） 225nm CH3 CH=CH-C-CH 3 CH3 CH=CH-C-CH 3 O O 紫罗兰 A 紫罗兰B λ max = 227 λ max = 299 两者结构十分 相似，用化学 方法无法判断。 CH2=CH-C-CH 3 CH3 -CH=CH-C CH2=C-C O O O CH3 H H
§8-3红外光谱(IR) 物质吸收的电磁辐射如果在红外光区域,用红外光谱仪把产生的红外谱带记 录下来,就得到红外光谱图。所有有机化合物在红外光谱区内都有吸收,因此, 红外光谱的应用广泛,在有机化合物的结构鉴定与研究工作中,红外光谱是 种重要手段,用它可以确证两个化合物是否相同,也可以确定一个新化合物中 某一特殊键或官能团是否存 外光谱图的表示方法 红外光谱图用波长(或波数)为横坐标,以表示吸收带的位置,用透射百分 率(T%)为纵坐标表示吸收强度。见图8-5和挂图。 、红外光谱的产生原理 红外光谱是由于分子的振动能级的跃迁而产生的,当物质吸收一定波长的红 外光的能量时,就发生振动能级的跃迁。研究在不同频率照射下样品吸收的情 况就得到红外光谱图 1.分子的振动类型 (1)伸缩振动一一成键原子沿着键轴的伸长或缩短(键长发生改变,键角 不变)。 对称伸缩振动 不对称伸缩振动 (2)弯曲振动一一引起键角改变的振动 Xxi 剪式振动 平面摇摆 非平面摇摆 弯曲 面外弯曲
·84· §8—3 红 外 光 谱 ( I R ) 物质吸收的电磁辐射如果在红外光区域，用红外光谱仪把产生的红外谱带记 录下来，就得到红外光谱图。所有有机化合物在红外光谱区内都有吸收，因此， 红外光谱的应用广泛，在有机化合物的结构鉴定与研究工作中，红外光谱是一 种重要手段，用它可以确证两个化合物是否相同，也可以确定一个新化合物中 某一特殊键或官能团是否存。 一、外光谱图的表示方法 红外光谱图用波长（或波数）为横坐标，以表示吸收带的位置，用透射百分 率（T%）为纵坐标表示吸收强度。见图 8-5 和挂图。 二、红外光谱的产生原理 红外光谱是由于分子的振动能级的跃迁而产生的，当物质吸收一定波长的红 外光的能量时，就发生振动能级的跃迁。研究在不同频率照射下样品吸收的情 况就得到红外光谱图。 1．分子的振动类型 （1） 伸缩振动——成键原子沿着键轴的伸长或缩短（键长发生改变，键角 不变）。 （2） 弯曲振动——引起键角改变的振动 对称伸缩振动 不对称伸缩振动 剪式振动 平面摇摆 非平面摇摆 扭曲振动 面内弯曲 面外弯曲
2.振动频率(振动能量) 对于分子的振动应该用量子力学来说明,但为了便于理解,也可用经典力 学来说明。一般用不同质量的小球代表原子,以不同硬度的弹簧代表各种化学 键。 双原子分子伸缩振动示意图 个化学键的振动频率与化学键的强度(力常数K)及振动原子的质量( 和m)有关,它们的苯武式 mime μm1+m2 折合质量 吸收频率也可用波数(σ)表示,波数为波长的倒数,即0=1/A=U.C则 C-光速3×10cm/ 从上述公式可以看出,吸收频率随键的强度的增加而增加,力常数越大即 键越强,键振动所需要的能量就越大,振动频率就越髙,吸收峰将出现在髙波 数区;相反,吸收峰则出现在低波数区。 三、红外光谱与分子结构的关系 从上面的讨论可知,在红外光透过有机物时,当振动频率和入射光的频率 致时,入射光就被吸收,因而,同一基团基本上总是相对稳定地出现在某 特定范围内的吸收峰。 例如,由于C-H间的伸缩振动,在波数 2670~3300cm间将出现吸收峰:0-H间的伸缩振动,在2500~3650cm间出现吸 收峰。因此,研究红外光谱可以得到分子内部结构的资料
·85· 2．振动频率（振动能量） 对于分子的振动应该用量子力学来说明，但为了便于理解，也可用经典力 学来说明。一般用不同质量的小球代表原子，以不同硬度的弹簧代表各种化学 键。 一个化学键的振动频率与化学键的强度（力常数 K）及振动原子的质量（m1 和 m2）有关，它们的关系式为： 吸收频率也可用波数（σ）表示，波数为波长的倒数，即σ= 1/λ=υ.C 则 从上述公式可以看出，吸收频率随键的强度的增加而增加，力常数越大即 键越强，键振动所需要的能量就越大，振动频率就越高，吸收峰将出现在高波 数区；相反，吸收峰则出现在低波数区。 三、红外光谱与分子结构的关系 从上面的讨论可知，在红外光透过有机物时，当振动频率和入射光的频率 一致时，入射光就被吸收，因而，同一基团基本上总是相对稳定地出现在某一 特定范围内的吸收峰。 例如，由于 C-H 间的伸缩振动，在波数 2670~3300cm-1间将出现吸收峰；O-H 间的伸缩振动，在 2500~3650cm-1间出现吸 收峰。因此，研究红外光谱可以得到分子内部结构的资料。 m1 m2 K 双原子分子伸缩振动示意图 υ = 2π 1 κ μ μ = m1m2 m1+ m2 折合质量 = 2π 1 κ μ c σ λ = 2π 1 c C - 光速 3×10 10 cm/s
1.不同化合物中相同化学键或官能团的红外吸收频率近似一致。 2.红外光谱的重要区段 红外光谱图往往是很复杂的,因其振动方式多(线形分子有3N-5种,非线 形分子有(3N-6种振动方式),而每一种振动方式都需要一定的能量,并大都在 红外光谱中产生吸收带。 研究大量有机化合物的红外光谱的结果,现已大体上可以肯定在一定频率范 围内出现的谱带是由哪种键的振动所产生的,分为八个重要区段(见P表 8-3) 些重要基团的特征吸收频率(见Ps表8-4)。 3.特征吸收峰和指纹区 在红外光谱上波数在3800~1400cm(2.50~7.00μm)高频区域的吸收峰主 要是由化学键和官能团的伸缩振动产生的,故称为特征吸收峰(或官能团区)。在 官能团区,吸收峰存在与否可用于确定某种键或官能团是否存在,是红外光谱的 主要用途。 在红外光谱上波数在1400~650cm(7.00~15.75μm)低区域吸收峰密集而 复杂,像人的指纹一样,所以叫指纹区。在指纹区内,吸收峰位置和强度不很 特征,很多峰无法解释。但分子结构的微小差异却都能在指纹区得到反映。因 此,在确认有机化合物时用处也很大。如果两个化合物有相同的光谱,即指纹 区也相同,则它们是同一化合物 4.相关峰 种基团可以有数种振动形式,每种振动形式都产生一个相应的吸收峰, 通常把这些互相依存而又互相可以佐证的吸收峰称为相关峰 确定有机化合物中是否有某种基团,要先看特征峰,再看有无相关峰来确定, 例如:C-H(伸)30002800cm (弯)1475~1300cm 1375cm有一特征峰
·86· 1．不同化合物中相同化学键或官能团的红外吸收频率近似一致。 2．红外光谱的重要区段 红外光谱图往往是很复杂的，因其振动方式多（线形分子有 3N-5 种，非线 形分子有（3N-6 种振动方式），而每一种振动方式都需要一定的能量，并大都在 红外光谱中产生吸收带。 研究大量有机化合物的红外光谱的结果，现已大体上可以肯定在一定频率范 围内出现的谱带是由哪种键的振动所产生的，分为八个重要区段（见 P196 表 8-3）。 一些重要基团的特征吸收频率（见 P197 表 8-4）。 3．特征吸收峰和指纹区 在红外光谱上波数在 3800~1400cm-1（2.50~7.00μm）高频区域的吸收峰主 要是由化学键和官能团的伸缩振动产生的,故称为特征吸收峰(或官能团区)。在 官能团区,吸收峰存在与否可用于确定某种键或官能团是否存在,是红外光谱的 主要用途。 在红外光谱上波数在 1400~650cm-1（7.00~15.75μm）低区域吸收峰密集而 复杂，像人的指纹一样，所以叫指纹区。在指纹区内，吸收峰位置和强度不很 特征，很多峰无法解释。但分子结构的微小差异却都能在指纹区得到反映。因 此，在确认有机化合物时用处也很大。如果两个化合物有相同的光谱，即指纹 区也相同，则它们是同一化合物。 4．相关峰 一种基团可以有数种振动形式，每种振动形式都产生一个相应的吸收峰， 通常把这些互相依存而又互相可以佐证的吸收峰称为相关峰。 确定有机化合物中是否有某种基团，要先看特征峰，再看有无相关峰来确定。 例如： C-H （伸）3000~2800 cm-1 （弯） 1475~1300 cm-1 -CH3 1375 cm-1有一特征峰