第4节 红外谱图解析示例
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红外光谱谱图解析-71页PPT文档资料
中红外区： 远红外区：纯转动能 级跃迁，变角、骨架 振动；异构体、金属 有机物、氢键
2019/10/4
一、认识红外光谱图
2019/10/4
1、红外光谱图
峰强：Vs（Very strong）： 很强；s（strong）：强； m（medium）：中强； w（weak）：弱。 峰形：表示形状的为宽峰、尖峰 、肩峰、双峰等类型
2019/10/4
一个未知化合物仅用红外光谱解析结构是十分困难的。一般在光谱解析
前，要做未知物的初步分析 红外光谱谱图的解析更带有经验性、灵活性。 解析主要是在掌握影响振动频率的因素及各类化合物的红外特征吸收谱
带的基础上，按峰区分析，指认某谱带的可能归属，结合其他峰区的相关 峰，确定其归属。
在此基础上，再仔细归属指纹区的有关谱带，综合分析，提出化合物的 可能结构。
必要时查阅标图谱或与其他谱（1H NMR，13C NMR，MS）配合， 确证其结构。
2019/10/4
（一）了解样品来源及测试方法
要求样品纯度98%以上 尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况： ①样品的来源——合成方法或从何种动、植物体中提取而来； ②样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后 是否残留灰分等； ③样品的化学性质； ④元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出 分子式； ⑤红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
2019/10/4
（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的 不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
2019/10/4
一、认识红外光谱图
2019/10/4
1、红外光谱图
峰强：Vs（Very strong）： 很强；s（strong）：强； m（medium）：中强； w（weak）：弱。 峰形：表示形状的为宽峰、尖峰 、肩峰、双峰等类型
2019/10/4
一个未知化合物仅用红外光谱解析结构是十分困难的。一般在光谱解析
前，要做未知物的初步分析 红外光谱谱图的解析更带有经验性、灵活性。 解析主要是在掌握影响振动频率的因素及各类化合物的红外特征吸收谱
带的基础上，按峰区分析，指认某谱带的可能归属，结合其他峰区的相关 峰，确定其归属。
在此基础上，再仔细归属指纹区的有关谱带，综合分析，提出化合物的 可能结构。
必要时查阅标图谱或与其他谱（1H NMR，13C NMR，MS）配合， 确证其结构。
2019/10/4
（一）了解样品来源及测试方法
要求样品纯度98%以上 尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况： ①样品的来源——合成方法或从何种动、植物体中提取而来； ②样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后 是否残留灰分等； ③样品的化学性质； ④元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出 分子式； ⑤红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
2019/10/4
（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的 不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
红外光谱-04
红外图谱解析¾红外光谱的分区¾红外标准谱图及检索¾萨特勒红外谱图集是较常用的谱图集，数据库，网上资源¾红外图谱的解析步骤¾红外图谱的解析实例红外光谱的分区4000-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。
2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区1500-400cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息红外图谱的解析步骤1.检查光谱图是否符合要求:基线的透过率在90%左右；最大的吸收峰不应成平头峰。
2.了解样品来源、样品的理化性质，其他分析的数据，样品重结晶溶剂及纯度。
3. 排除可能出现的“假谱带”:常见的有水的吸收:在3400、1640和650cm-1。
CO的吸收:在2350和667cm-1。
2还有处理样品时重结晶的溶剂吸收。
合成产品中未反应完的反应物或副产物等都可能会带入样品而引起干扰。
在KBr压片过程中可能有水混入试样。
5.确定分子所含基团及化学键的类型：物质红外光谱是各种基团红外光谱的叠加。
可以由特征谱带的位置、强度、形状指配所含基团或化学键的类型。
基团的特征吸收带会在一定范围内位移。
分析谱图常按：“先官能团区后指纹区，先强峰后次强峰和弱峰，先否定后肯定”的原则分析图谱，指配峰的归属。
4000∼1500cm-1范围的官能团区可以判断化合物的种类。
1500 ∼400cm-1范围的“指纹区”能反映整个分子结构的特点，两个化合物若“指纹区”图谱完全一样就是同一个化合物。
如苯环的存在可以由3100 ∼3000、∼1600、∼1580、∼1500、∼1450cm-1的吸收带判断，而苯环上取代类型要用900~650cm-1区域的吸收带判断吸收峰并非要全部解释清楚，先强峰后次强峰和弱峰，一般只要解释一些较强的峰，但是对一些特征性的弱峰也不可忽视。
在分析谱图时，只要在该出现的区城没有出现某基团的吸收，就可以否定此基团的存在，否定是可靠的。
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
红外光谱谱图解析ppt课件
29
1、烷烃（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H )
3000cm-1
CH3
δ as1460 cm-1 δ s1380 cm-1
重 叠
CH2 δ s1465 cm-1
CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
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1、红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2)2500 2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
(3)2000 1500 cm-1 双键伸缩振动区
1170cm-1
1391-1381cm-1 1368-1366cm-1
4:5 1195 cm-1
1405-1385cm-1 1372-1365cm-1
1:2 1250 cm-1
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c) CH2面外变形振动—(CH2)n—，证明长碳链的存在。
n=1 770~785 cm-1 （中 ） n=2 740 ~ 750 cm-1 （中 ）
正溴丁烷的波谱解析 troscopy，IR
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1
概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区：低能电子 跃迁、含氢原子团伸 缩振动的合频吸收； 稀土、过渡金属
中红外区： 远红外区：纯转动能 级跃迁，变角、骨架 振动；异构体、金属 有机物、氢键
仪器分析 第四章--红外吸收光谱法
章节重点：
分子振动基本形式及自由度计算；
红外吸收的产生2个条件；
各类基团特征红外振动频率；
影响红外吸收峰位变化的因素。
第八章 红外吸收光谱分 析法
第三节 红外分光光度计
1. 仪器类型与结构
2. 制样方法
3. 联用技术
1. 仪器类型与结构
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
弯曲振动：
1.4 振动自由度
多原子分子振动形式的多少用振动自由度标示。
三维空间中，每个原子都能沿x、y、z三个坐标方向独 立运动，n个原子组成的分子则有3n个独立运动，再除 掉三个坐标轴方向的分子平移及整体分子转动。
非线性分子振动自由度为3n-6，如H2O有3个自由度。 线性分子振动自由度为3n-5，如CO2有4个自由度。
某些键的伸缩力常数：
键类型: 力常数: 峰位:源自-CC15 2062 cm-1
-C=C10 1683 cm-1
-C-C5 1190 cm-1
-C-H5.1 2920 cm-1
化学键键强越强（即键的力常数K越大），原子折合 质量越小，化学键振动频率越大，吸收峰在高波数区。
1.2 非谐振子
实际上双原子分子并非理想的谐振子！随着振动量子 数的增加，上下振动能级间的间隔逐渐减小！
（1）-O-H，37003100 cm-1，确定醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐 ，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
注意区分： -NH伸缩振动：3500 3300 cm-1 峰型尖锐
（2）饱和碳原子上的-C-H -CH3 2960 cm-1 2870 cm-1 反对称伸缩振动 对称伸缩振动
04 红外光谱分析
1)不饱和度=1+8-14/2=2 2)各峰的归属 3300 CC－H 伸缩振动 2100 CC 伸缩振动 625 CC－H 面外弯曲 2960-2850 C－H 伸缩振动 1470 －(CH2)n－ 弯曲振动 720 －(CH2)n－ 面内摇摆（n≥5） 1370 －CH3 对称弯曲 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CC－H
§4.2 基本原理
一、产生红外吸收的条件
1、 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁 所需的跃迁能量相等。
2、辐射与物质之间有耦合作用 红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移 的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的变 化和交变的电磁场（红外线）相互作用发生 的。 只有发生偶极矩变化（△≠0）的振动 才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称 之为红外活性的； △=0的分子振动不能产 生红外振动吸收，称为非红外活性的。
四、吸收谱带的强度 红外吸收谱带的强度取决于分子振动 时偶极矩的变化，而偶极矩与分子结构的 对称性有关。 对称性越高，谱带强度也就越弱。 极性较强的基团（如C=O，C-X等） 振动，吸收强度较大；极性较弱的基团 （如C=C、C-C、N=N等）振动，吸收较 弱。
红外光谱的吸收强度一般定性地用很 强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w） 和很弱（vw）等表示。按摩尔吸光系数的 大小划分吸收峰的强弱等级，具体如下： >100 非常强峰（vs） 20< <100 强峰（s） 10< <20 中强峰（m） 1< <10 弱峰（w）
二、Fourier变换红外光谱仪（FTIR） 与色散型红外光度计的主要区别在于 干涉仪和电子计算机两部分。 Fourier变换 红外光谱仪 没有色散元 件，主要由光源（硅碳棒、Nernst灯）、 Michelson干涉仪、检测器、计算机和记 录仪组成。
红外光谱谱图解析PPT讲稿
1~650cm-1。大多数有机化合物及许多无机化合物的化学键振动均
落在这一区域 。
13:05:12
3、分子中基团的基本振动形式 basic vibration of the group in molecular
（1）两类基本振动形式 伸缩振动 亚甲基：
变形振动 亚甲基
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甲基的振动形式
例： 2800 3000 cm-1 —CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 — C=O 特征峰；
基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1H— 1680 cm-1 酰胺
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当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
目。 作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的 数目，验证谱图解析的正确性。 例： C9H8O2
UN = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
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（三）从特征频率区中确定主要官能团取代基
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率— —基团特征频率（特征峰）；
红外光谱谱图解析课件
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概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区：低能电子 跃迁、含氢原子团伸 缩振动的合频吸收； 稀土、过渡金属
中红外区： 远红外区：纯转动能 级跃迁，变角、骨架 振动；异构体、金属 有机物、氢键
红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75~1000μm（1μm=10-
4 cm）范围。
0.75~2.5μm为近红外区 2.5~25μm为中红外区 25~1000μm为远红外区 2.5~15.4μm的中红外区应用最广
红外光谱谱图解析ppt课件
n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） n≥ 722 cm-1 （中强 ）
d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
②单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
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20
苯衍生物的C=C
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内变形振动的 泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。
2000
1600
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21ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
—CH3 —CH2— —C—H
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
③不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ） 苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1 C—H 3300 cm-1
12:59:56
32
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33
2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
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（一）了解样品来源及测试方法
d) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度
正庚烷
正十二 烷
正二十八 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500 1400 1300cm-1
②单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
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苯衍生物的C=C
苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现 C-H和C=C键的面内变形振动的 泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。
2000
1600
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21ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
—CH3 —CH2— —C—H
2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
③不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ） 苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1 C—H 3300 cm-1
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32
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2、 烯烃，炔烃
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
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（一）了解样品来源及测试方法
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苯环上=C-H伸缩振动，说明可能是芳香族 化合物。
饱和碳氢C-H伸缩振动。 C=O伸缩振动吸收峰，波数较高，可能为苯 酯（=C-O-COR，～1760 cm-1）。 芳环C=C骨架伸缩振动。没有裂分，说明没 有共轭基团与苯直接相连。 和CH3的对称变形振动，波数低移，可能与 羰基相连。
（2） （3） （4） 谱峰归属 （5）
C-C伸缩振动吸收峰。 ν （C-C） 苯环上=C-H的面外变形振动，苯环对位取代的特征。
H3C
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CN
例2．某化合物分子式C4H8O2，试根据其红外光谱图，推测其结构。
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解：不饱和度： U=1+4+1/2（0-8）=1
3000～ 2800cm-1 是-CH2或-CH3的C-H伸缩振动峰，ν （CH3）和 ν （CH2） 强峰,C＝O伸缩振动峰,可能是酯ν （C=O）
O H3C C O CH2CH3 (b) O H3CH 2C C O CH3 (c)
可能结构 ：
H C O CH2CH2CH 3 (a)
ν as（C-O-C）
1180cm-1
1240cm-1
1160cm-1
O H3C C O CH2CH3
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3.推测C8H8纯液体
解：1） U=1-8/2+8=5
第十五章 红外吸收光谱分 析法
infrared absorption spec-troscopy，IR
一、红外谱图实例
Example of infrared spectrograph
二、红外光谱解析
analysis of infrared spectrograph
第四节 红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph
谱 峰 归 属
1740 cm-1
1460cm-1
1380cm-1 1249cm-1 1049cm-1
O
甲基不对称变形振动峰和CH2剪式振动的迭合。
CH3的C-H对称变形振动，δ （CH3）甲基特征。 C-O-C不对称伸缩振动峰，酯的特征。 ν as（C-O-C） C-O-C对称伸缩振动峰。 ν s（C-O-C）
红外谱图解析 激光拉曼光谱
结束
infrared absorption spectrophotometer analysis of Infrared spectrograph laser Raman spectrometry
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环
H C CH2
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4.某液体化合物分子式C8H8O2，试根据其红外光谱图，推测其结构。
16:48:20
U=1+8+1/2（0-8）=5 不饱和度
可能含有苯环和含有C＝O、C=C或环。
（1）
解：
3068cm-1 3044cm-1
2943cm-1 1765 cm-1 1594 cm-1 1493 cm-1 1371 cm-1
2）峰归属
3）可能的结构
16:48:20
1) 3000-3100 cm-1 υ 2)1630 cm-1 υ 4)1420 cm-1 δ
(C=C)
( Ar-H,=C-H)
3)1600 cm-1 ,1580 cm-1，1500 cm-1,1450 cm-1
(C-H)
5)991 cm-1,909 cm-1 （=C-H） 6)776 cm-1 （CAr-H），697 cm-1 δ
（6）
（7） （8）
1194 cm-1
1027 cm-1 750cm-1 7692cm-1
C-O-C不对称伸缩振动，酯的特征。
C-O-C对称伸缩振动。 苯环上相邻5个H原子=C-H的面外变形振动 和环骨架变形振动，苯环单取代的特征。
推测结构
O O C CH3
结构验证
其不饱和度与计算结果相符；并与标准谱图对照证明结构正确。
例1．某化合物分子式C8H7N，熔点为29℃；试根据其红外光 谱图，推测其结构。
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解：不饱和度： U=1+8+1/2（1-7）=6
3030cm-1 ～2920 cm-1 苯环上=C-H伸缩振动， ν （=C-H） 是-CH2或-CH3的C-H非对称伸缩振动峰，此峰很弱，可能是芳 环上连的烃基。 ν （CH3）和 ν （CH2）
谱 峰 归 属
2217 cm-1
1607 cm-1 1508 cm-1 1450cm-1
CN的特征吸收峰， ν （C≣N）
芳环C=C伸缩振动，ν （C=C） 芳环C=C伸缩振动和CH3的C-H不对称变形振动的迭合。
1384cm-1
1170cm-1 817cm-1
CH3的C-H对称变形振动，δ （CH3）甲基特征。
16:48:20
内容选择：
第一节 第二节 红外基本原理 红外光谱与分子结构
basic principle of Infrared absorption spectroscopy
infrared spectroscopy and molecular structure
第三节
第四节 第五节
红外光谱仪器
16:48:20
一、红外谱图实例
Example of infrared spectrograph
16:48:20
烯烃顺反异构体：
16:48:20
16:48:20
16:48:20
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二、红外光谱解析
analysis of infrared spectrograph