IR图谱分析方法
IR图谱分析方法
IR图谱分析方法（1）首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式：不饱和度＝F+1+(T-O)/2 其中：F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子），O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子），例如：比如苯：C6H6，不饱和度＝6+1+（0-6）/2＝4，3个双键加一个环，正好为4个不饱和度；（2）分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm^-1为界:高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯, 炔, 芳香化合物,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收；（3）若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在 2250~1450cm^-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中：炔 2200~2100 cm^-1烯 1680~1640 cm^-1芳环 1600,1580,1500,1450 cm^-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm^-1的频区 ,以确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）；（4）碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团；（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750~1700cm^-1的三个峰，说明醛基的存在。
至此，分析基本搞定，剩下的就是背一些常见常用的健值了！……………………………………………………………………………………………………………1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850cm^-1）C-H弯曲振动（1465-1340cm^-1）一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm^-1以下，接近3000cm^-1的频率吸收。
2.烯烃：烯烃C-H伸缩（3100~3010cm^-1）C=C伸缩(1675~1640 cm^-1)烯烃C-H面外弯曲振动（1000~675cm^1）。
第10章 红外吸收光谱分析IR
硅碳棒
2. 吸收池
红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片；不
同的样品状态（固、液、气态）使用不同的样品池，
固态样品可与晶体混合压片制成。
材 料 NaCl KBr CaF2 CsBr TlBr + TlI 透光范围/m 0.2-25 0.25-40 0.13-12 0.2-55 0.55-40 注 意 事 项 易潮解、湿度低于 40% 易潮解、湿度低于 35% 不溶于水，用于水溶液 易潮解 微溶于水（有毒）
5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；
6）分析速度快。 7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
§10－2 红外吸收光谱产生的条件
红外光谱是由于分子振动能级的跃 迁产生的（同时伴随转动能级跃迁）。 1.辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需 的能量。 E辐射＝ΔE振动 2.分子在振动、转动过程中必须有偶极矩 的净变化，Δμ‡0 （红外吸收主要限于正负电荷中心不重叠 的，不对称的极性分子。）
射能量的恒定。
4. 检测器及记录仪 红外光能量低，因此常用热电偶、测热辐射计、
热释电检测器和碲镉汞检测器等。
几种红外检测器
构成 特点 涂黑金箔（接受面）连接金属（热接 光谱响应宽且一致性 温差热电 热电偶 点）与导线（冷接端）形成温差。 好、灵敏度高、受热噪 效应 音影响大 涂黑金箔（接受面）作为惠斯顿电桥 稳定、中等灵敏度、较 测热辐射计 电桥平衡 的一臂，当接受面温度改变，电阻改 宽线性范围、受热噪音 变，电桥输出信号。 影响大 硫酸三甘酞（TGS）单晶片受热，温 响应极快，可进行高速 热释电检测 半 导 体 热 度上升，其表面电荷减少，即 TGS 扫描（中红外区只需 器（TGS） 电效应 释放了部分电荷，该电荷经放大并记 1s） 。适于 FT-IR。 录。 碲镉汞检测 光电导； 混合物 Hg1-xCdxTe 对光的响应 灵敏度高、响应快、可 器（MCT） 光伏效应 进行高速扫描。 红外检测器 原理
红外光谱(IR)分析copy
与红外光谱比较，Raman光谱用于有机化合 物分析有一定优点。
∗因Raman光谱与红外光谱的选择定则不同，
对红外吸收很弱的C≡C、C=C、C-S、S-S等 键的伸缩振动及其它对称振动，都有很强的 Raman散射光。
∗拉曼光谱的另一大优点是不要求样品具有
光透性，可以很容易地得到浑浊样品的拉曼光 谱。 Raman光谱制样简单，很多情况下样品不 需处理，粉、块、薄膜状的固体、液态、溶 液及溶液中的沉淀物均可直接得到散射光谱。 特别是FI-Raman光谱可用作合适的非破 坏现场测试方法，在有机化合物、高分子材 料、医学、文物保护和生物分子研究中的应用 具有其独到之处。
∗特别重要的是：可用水作溶剂。（水是弱的散射
体）因此有利于生物分子、络合物、水污染等问题 的研究。 水分子是一种极性分子，有十分明显的红外吸收 谱带，要得到含水样品的红外吸收光谱却很困难。 相反，水分子的拉曼光谱信号很弱，可以较容易 地得到含水样品的拉曼光谱。因此，拉曼光谱可被 广泛地用于研究含水分的生物体系中，作为一种鉴 别物质结构的分析测试手段。
(问题：键力常数K还表明了红外谱峰位置与什 么因素有密切的关系？)
1-2 多原子分子的振动 在多原子分子中，由于组成原子数目多，以 及分子中原子排布情况不同，故多原子分子的 振动光谱远比双原子分子复杂得多。
1-4 影响峰位变化的因素 虽然基团吸收峰的频率主要由原子的质量和 原子的力常数决定，但基团的特征吸收峰并不 能固定在一个频率位置上，而是在一定范围内 波动。 （为什么？） 分子内部结构和外部环境的改变都可使其频 率发生改变。
4. 空间效应： (1)环状化合物的环张力效应：环张力越大，羰 基νC=O频率越高。 环张力 四元环 > 五元环 > 六元环 (2)空间位阻效应：空间位阻使羰基与双键之间 的共轭受限制，故使νC=O频率增高。 5. 氢键效应：氢键的形成，通常可使伸缩振动 频 率向低波数方向移动。
IR图谱分析
开链强宽一千一，环酐移至1250。
羰基伸展一千七，2720定醛基。
吸电效应波数高，共轭则向低频移。
张力促使振动快，环外双键可类比。
二千五到三千三，羧酸氢键峰形宽，
920，钝峰显，羧基可定二聚酸、
酸酐千八来偶合，双峰60严相隔，
链状酸酐高频强，环状酸酐高频弱。
1650～2000，取代方式区分明。
900～650，面外弯曲定芳氢。
五氢吸收有两峰，700和750；
四氢只有750，二氢相邻830；
间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢
醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。
C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。
1050伯醇显，1100乃是仲，
1150叔醇在，1230才是酚。
1110醚链伸，注意排除酯酸醇。
若与π键紧相连，二个吸收要看准，
1050对称峰，1250反对称。
苯环若有甲氧基，碳氢伸展2820。
次甲基二氧连苯环，930处有强峰，
环氧乙烷有三峰，1260环振动，
九百上下反对称，八百左右最特征。
缩醛酮，特殊醚，1110非缩酮。
盐酸盐，羧基显，钠盐蛋白三千三。
矿物组成杂而乱，振动光谱远红端。
钝盐类，较简单，吸收峰，少而宽。
注意羟基水和铵，先记几种普通盐。
1100是硫酸根，1380硝酸盐，
1450碳酸根，一千左右看磷酸。
硅酸盐，一峰宽，1000真壮观。
勤学苦练多实践，红外识谱不算难
末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。
化合物，又键偏，～1650会出现。
烯氢面外易变形，1000以下有强峰。
红外光谱解析方法(含结构分析实例)
红外光谱解析方法
一、IR光谱解析方法 二、IR光谱解析实例
一、IR光谱解析方法
1．已知分子式计算不饱和度
2 2n4 n3 n1 U 2
不饱和度意义：
U 0 分子中无双键或环状结 构 U 1 分子中可能含一个双键 或一个环 U 4 分子中可能含苯环 U 5 分子中可能含苯环 一个双键
1 690 和 750 cm （双峰） 可能为 H （单取代） as 2980 cm 1可能为 CH 3
1600 ， 1580 和 1500 cm 1三处吸收 可能为 C （芳环） C
s 2920 cm 1可能为 CH 可能结构为 C 6 H 5 CO C 2 H 5 2 s 1370 cm 1为 CH 3
续前
此题三个化合物均具有 OH 解： 其中 1个含C C， 1个含 C (CH 3 ) 3， 1个为直链饱和醇
3100 ~ 3000 cm 1 无 CH 吸收 ~ 1650 cm 1 无 C C 吸收
否定结构 3
s 结构 1不具有 1395和1363cm1双峰 C (CH 3 )3 特征吸收
1622 cm 1 可能为 NH 2 1303cm 1， 1268 cm 1 可能为 C N
1 as 2925 cm （较强）可能为 CH 3 as s 1442 cm 1和1380 cm 1分别为 CH 和 CH 3 3
续前 故峰的归属如下：
H 3030 cm 1
该化合物为结构 2
练习 （书后P276题15）
H 3030
as CH 3
C （芳） 1588 ， 1494 和1471 C
红外光谱(IR)的原理及其谱图的分析
υC=O 1715 cm-1
υC=O 1780 cm-1 υC=O 1650 cm-1
吸电子效应：高波数移动精；选课推件 电子效应：低波数移动
2.峰强 峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化。 偶极矩的变化越小，谱带强度越弱。
• 极性大的基团，吸收强度大。 C=O 比 C=C 强， CN 比 C C 强 使基团极性降低的诱导效应，吸收强度减小， 使基团极性增大的诱导效应，吸收强度增加。
2、电子效应
a. 诱导效应
b. 诱导效应使基团电荷分布发生变化，从而改变
了键的力常数，使振动频率发生变化.
O 例： R C X
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
精选课件
O
RCX
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
• 推电子基，C=O电荷中心向O移动，C=O极性增强， 双键性降低，低频移动； • 吸电子基， C=O电荷中心向几何中心靠近， C=O极 性降低，双键性增强，高频移动。
精选课件
H2O有3种振动形式，相应的呈现3个吸收谱带。
精选课件
结论：
产生红外光谱的必要条件是：
1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相等，才 能发生振动能级跃迁，产生吸收吸收光谱。
2. 只有引起分子偶极矩发生变化的振动才能产生 红外吸收光谱。
精选课件
1.6 IR光谱得到的结构信息
1 峰位：吸收峰的位置（吸收频率） 2 峰强： 吸收峰的强度
化学 键
C―C
C＝C
C≡C
键长 （nm）
红外（IR）谱图解析基础知识
红外谱图解析基础知识(一)、基团频率区和指纹区1、基团频率区中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300（1800）cm-1和1800 （1300 ）cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。
最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。
区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。
在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。
这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。
当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。
这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。
指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
基团频率区可分为三个区域：（1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。
O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。
当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度于0.01mol. dm-3时，在3650 ~3580 cm-1 处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。
当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。
胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1 ，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。
C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。
饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2800 cm-1 ，取代基对它们影响很小。
如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；R2CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。
IR-红外光谱解析
吸 收 率
100
ν
一般用百分透射率(T)~ 波数(ν)曲线或T~曲线。纵坐标为T% 左(或A：吸 收率 右），因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波数（下方，单位
为cm-1）或波长（上方，单位为µ m）
波数：单位长度（cm）内，波振动的次数
波数：ν =１／λ， ν（cm-1）=104/ λ （μm） 透光率：T= I/I0 吸光度： A=lg（I/T）
as
B-2 亚甲基的变形振动（又称弯曲振动) （bending vibration）
基团键角发生周期变化而键长不变的振动
剪式δ
面内变形振动：
摇摆
面外变形振动: 卷（扭）曲振动 非平面摇摆
能量高低顺序
不对称伸缩振动 对称伸缩振动
面内弯曲振动 面外弯曲振动
高 频
低 频
如：线性分子O＝C＝O（二氧化碳）分子。
碲镉汞检测器（MCT检测器） 5. 记录系统
二、Fourier变换红外光谱仪（FTIR）
光源（硅碳棒、高压汞灯）： Michelson干涉仪：将光源 来的信号以干涉图的形式送 检测器： 往计算机进行Fourier变换 计算机： 的数学处理，最后将干涉图 记录仪：（无色散元件）： 还原成光谱图
FTIR光谱仪的优点
频率范围广：可达到45000-6cm-1 准确度高：光通量大，所有频率同时测量 灵敏度高：检测10-９-10-12g的样品 分辨率高：分辨率0.1- 0.005 cm-1,棱镜型：3cm-1, 光栅型分辨率：0.2cm-1重现性好 扫描速度快（＜0.1s），可作快速反应动力学研究， 并可与GC、LC联用。色散型:只能观测较窄的扫描 一次需8、15、30s等。 杂散光不影响检测。 对温度湿度要求不高。 光学部件简单，不易磨损。
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IR图谱分析方法
（1）首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式：
不饱和度＝F+1+(T-O)/2 其中：
F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），
T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子），
O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子），
例如：比如苯：C6H6，不饱和度＝6+1+（0-6）/2＝4，3个双键加一个环，正好为4个不饱和度；
（2）分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm^-1为界:高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯, 炔, 芳香化合物,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收；
（3）若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在 2250~1450cm^-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中：
炔 2200~2100 cm^-1
烯 1680~1640 cm^-1
芳环 1600,1580,1500,1450 cm^-1
若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm^-1的频区 ,以确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）；
（4）碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团；
（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750~1700cm^-1的三个峰，说明醛基的存在。
至此，分析基本搞定，剩下的就是背一些常见常用的健值了！
……………………………………………………………………………………………………
………
1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850cm^-1）
C-H弯曲振动（1465-1340cm^-1）
一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm^-1以下，接近3000cm^-1的频率吸收。
2.烯烃：烯烃C-H伸缩（3100~3010cm^-1）
C=C伸缩(1675~1640 cm^-1)
烯烃C-H面外弯曲振动（1000~675cm^1）。
3.炔烃：伸缩振动（2250~2100cm^-1）
炔烃C-H伸缩振动（3300cm^-1附近）。
4.芳烃：3100~3000cm^-1 芳环上C-H伸缩振动
1600~1450cm^-1 C=C 骨架振动
880~680cm^-1 C-H面外弯曲振动
芳香化合物重要特征:一般在1600，1580，1500和1450cm^-1可能出现强度不等的4个峰。
880~680cm^-1,C-H面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化 ,在
芳香化合物红外谱图分析中,常常用此频区的吸收判别异构体。
5.醇和酚：主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收，
O-H 自由羟基O-H的伸缩振动：3650~3600cm^-1,为尖锐的吸收峰，
分子间氢键O-H伸缩振动：3500~3200cm^-1,为宽的吸收峰；
C-O 伸缩振动: 1300~1000cm^-1
O-H 面外弯曲: 769-659cm^-1
6. 醚: 特征吸收: 1300~1000cm^-1 的伸缩振动,
脂肪醚: 1150~1060cm^-1 一个强的吸收峰
芳香醚：两个C-O伸缩振动吸收： 1270~1230cm^-1（为Ar-O伸缩）
1050~1000cm^-1（为R-O伸缩）
7.醛和酮: 醛的主要特征吸收: 1750~1700cm^-1（C=O伸缩）
2820，2720cm^-1（醛基C-H伸缩）
脂肪酮: 1715cm^-1,强的C=O伸缩振动吸收,如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降
低
8.羧酸:羧酸二聚体: 3300~2500cm^-1 宽,强的O-H伸缩吸收
1720~1706cm^-1 C=O 吸收
1320~1210cm^-1 C-O伸缩
920cm^-1 成键的O-H键的面外弯曲振动
9.酯: 饱和脂肪族酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收谱带: 1750~1735cm^-1区域
饱和酯C-C(=O)-O谱带:1210~1163cm^-1 区域 ,为强吸收
10.胺：3500~3100 cm^-1, N-H 伸缩振动吸收
1350~1000 cm^-1, C-N 伸缩振动吸收
N-H变形振动相当于CH2的剪式振动方式, 其吸收带在:
1640~1560cm^-1, 面外弯曲振动在900~650cm^-1.
11.腈:腈类的光谱特征:三键伸缩振动区域,有弱到中等的吸收
脂肪族腈 2260-2240cm^-1
芳香族腈 2240-2222cm^-1
12.酰胺: 3500-3100cm^-1 N-H伸缩振动
1680-1630cm^-1 C=O 伸缩振动
1655-1590cm^-1 N-H弯曲振动
1420-1400cm^-1 C-N伸缩
13.有机卤化物:
C-X 伸缩脂肪族
C-F 1400-730 cm^-1 C-Cl 850-550 cm^-1 C-Br 690-515 cm^-1 C-I 600-500 cm^-1。