红外-波谱分析
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波谱分析 第三章 03红外谱图解析
C= C ： 16பைடு நூலகம்0～1450 cm-1区域吸收峰的强弱及个数与分子结 构有关，是判断苯环存在的主要依据。 有2－4个峰，峰数取决于取代基对苯环对称性破坏的程度
苯 甲苯 取代基与苯环共轭时 烷基存在时 1600 cm-1 无吸收 1500 、 1600 cm-1 有吸收 1580 cm-1 处出现强吸收 1450 cm-1 有吸收
烷烃
表3-4, (CH2)n结构 中亚甲基面内摇 摆振动
CH3 –CH – CH2 –CH – CH3 CH3
1168 1386 1468 1367
CH3
2,4 － 二甲基戊烷
78
2.烯烃
基团 = CH中C-H C＝C骨架
3080 2975 1680～1620
1000～800 （面外摇摆）
(1) = CH >3000 cm-1为不饱和碳上质子振动吸收，是与饱 和碳上质子的重要区别。 （2） C＝C的 位置及强度 与烯碳的取代情况及分子对称性 密切相关。 末端烯烃 C＝C吸收最强，双键移向碳链中心时结构对称 性增强， C＝C带减弱。顺式较反式强。 共轭双键中由于双键的相互作用出现两个 C＝C （1650、1600 cm-1 ）。 46
饱和环醚： 在 1260～780 cm-1 范围出现两条或两条以上的吸收带。 环张力增加as波数降低， s波数升高。 O 1071 913 O 983 1028
（3） CH（面外）最有用。 特点是： 不同类型的烯烃，有其独特的波数，且比较固定，不受 取代基的变化而发生很大的变化。 吸收强度特别强。 根据烯氢被取代的个数、取代位置及顺反异构的不同， 出峰的个数、位置及强度不同。
烯烃类型 R1CH=CH2 R1R2CH=CH2 R1CH=CHR2 （顺） R1CH=CHR2 （反） R1R2CH=CHR3 面外弯曲振动位置/cm-1 995 ～985, 910 ～905 895 ～ 885 730 ～ 650 980 ～ 965 840 ～ 790
红外光谱谱图解析完整版
双键伸缩振动区 (4)1500 670 cm-1
X—Y伸缩， X—H变形振动区
2020/4/1
2、确定分子官能团和基团的吸收峰
（1） X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ） ① —O—H 3650 3200 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；
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
2020/4/1
一、认识红外光谱图
2020/4/1
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
变形振动 亚甲基
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甲基的振动形式
伸缩振动 甲基：
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
变形振动 甲基
2020/4/1
对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
二、解析红外光谱图
2020/4/1
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。
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X—Y伸缩， X—H变形振动区
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2、确定分子官能团和基团的吸收峰
（1） X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ） ① —O—H 3650 3200 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；
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
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一、认识红外光谱图
2020/4/1
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
变形振动 亚甲基
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甲基的振动形式
伸缩振动 甲基：
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
变形振动 甲基
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对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
二、解析红外光谱图
2020/4/1
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。
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有机波谱解析-第三章_红外光谱
由于红外光谱吸收强度受狭缝宽度、温度和溶剂等因素影 响，故不易精确测定，在实际分析中，只是通过与羰基等强吸 收峰对比来定性研究。
谱带强度与振动时偶极矩变化有关,偶极矩变化愈 基团极性 大，谱带强度愈大；偶极矩不发生变化，谱带强度为0， 即为红外非活性。 电子效应
红外吸收强度 偶极距变化幅度 振动偶合
伸缩振动（
as
）两种形式。
弯曲振动：原子垂直于化学键方向的运动。又可以分
它们还可以细分为摇摆、卷曲等振动形式。
为面内弯曲振动（）和面外弯曲振动（ ）两种形式，
+和-表示垂直于纸面方向的前后振动。
亚甲基的振动形式
三、分子振动与红外吸收峰的关系
理论上具有特定频率的每一种振动都能吸收相应 频率的红外光，在光谱图对应位臵上出现一个吸收 峰。实际上，因种种原因分子振动的数目与谱图中
纵坐标为： 百分透过率（%） 横坐标为： 波长（µ m）或波 数（cm-1）。
环戊烷
也可用文字形式表示为：2955cm-1(s)为CH2的反对称伸缩振动 (υasCH2),2870cm-1(m)为CH2的对称伸缩振动(υsCH2) 1458cm-1(m) 为CH2的面内弯曲振动(δ面内CH2),895cm-1(m)为CH2的面外弯曲振动 (面外CH2)
诱导效应大于共轭效应， C＝O 蓝移至 1735 cm-1
三、空间效应
（1）空间位阻 破坏共轭体系的共平面性，使共
轭效应减弱，双键的振动频率蓝移（增大）。
CH(CH3)2 O O O
CH3 CH3
CH3 CH(CH3)2
CH3
1663cm-1
1686cm-1
1693cm-1
（2）环的张力：环的大小影响环上有关基 团的频率。
IR-1第三章红外光谱-波谱分析课程
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。
3.3 试样的处理和制备
3.3a 红外光谱法对试样的要求
薄膜法
高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可 将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶 剂挥发后成膜测定。
4 基团频率和特征吸收
1. 基团频率区和指纹区 2. 红外光谱的区域划分 3. 影响基团频率的因素
4.1基团频率区和指纹区 指纹区：1300 cm-1-600 cm-1
基团频率区 (官能团区或 特征区)
试样：液体、固体或气体
1 试样
– 单一组份的纯物质:纯度>95%或符合商业规格，便于与 纯物质的标准光谱进行对照
– 多组份混合试样:测定前先用分馏、萃取、重结晶或色谱 法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断
A-2 试样中不应含水分： 水有红外吸收(3500及 1640cm-1），严重干扰谱图;腐蚀吸收池的盐窗。
转动能级
△ E电子 △ E振动 △ E转动 红外吸收光谱由分子振动-转动能级跃迁引起的
1.2 红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范 围约为 0.75 ~ 1000µm，
1.3 红外光谱的测定过程
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子 吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动 引起瞬时偶极矩的变化，产生分子振动和转动能 级从基态到激发态的跃迁,使相应吸收红外光区域 的透射光强度减弱。记录百分透射率与波数（或 波长）关系曲线，就得到红外光谱。
， 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。
3.3 试样的处理和制备
3.3a 红外光谱法对试样的要求
薄膜法
高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可 将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶 剂挥发后成膜测定。
4 基团频率和特征吸收
1. 基团频率区和指纹区 2. 红外光谱的区域划分 3. 影响基团频率的因素
4.1基团频率区和指纹区 指纹区：1300 cm-1-600 cm-1
基团频率区 (官能团区或 特征区)
试样：液体、固体或气体
1 试样
– 单一组份的纯物质:纯度>95%或符合商业规格，便于与 纯物质的标准光谱进行对照
– 多组份混合试样:测定前先用分馏、萃取、重结晶或色谱 法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断
A-2 试样中不应含水分： 水有红外吸收(3500及 1640cm-1），严重干扰谱图;腐蚀吸收池的盐窗。
转动能级
△ E电子 △ E振动 △ E转动 红外吸收光谱由分子振动-转动能级跃迁引起的
1.2 红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范 围约为 0.75 ~ 1000µm，
1.3 红外光谱的测定过程
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子 吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动 引起瞬时偶极矩的变化，产生分子振动和转动能 级从基态到激发态的跃迁,使相应吸收红外光区域 的透射光强度减弱。记录百分透射率与波数（或 波长）关系曲线，就得到红外光谱。
红外IR波谱解析解表
醇和酚
3650~3600 cm-1
自由羟基O-H的伸缩振动，为尖锐的吸收峰
3500~3200 cm-1
分子间氢键O-H伸缩振动
1300~1000 cm-1
C-O伸缩振动
769~659 cm-1
O-H面外弯曲
醚特征吸收：1300~1000 cm-1的伸缩振动
脂肪醚
1150~1060 cm-1一个强的吸收峰
芳香醚
1270~1230 cm-1（为Ar-O伸缩）
1050~1000 cm-1（为R-O伸缩）
醛和酮
1750~1700 cm-1
C=O伸缩
2820，2720 cm-1
醛基C-H伸缩
1715 cm-1
强的C=O伸缩振动
羧酸
3300~2500 cm-1
C=O吸收
1720~1706 cm-1
C-O伸缩
920 cm-1
醛基
2820，2720和1750~1700 cm-1三个峰
烷烃
3000~2850 cm-1
C-H伸缩振动
1465~1340 cm-1
C-H弯曲振动
烯烃
3100~3010 cm-1
芳环上C-H伸缩振动
1675~1640 cm-1
C=C骨架振动
1000~675 cm-1
C-H面外弯曲振动
芳香化合物
在1600，1580，1500和1450 cm-1可能出现强度不等的4个峰。
C-Cl850-550 cm-1
C-Br690-515 cm-1
C-I600-500 cm-1
IR波谱解析
不饱和度＝NC+1+(NN-NH)/2
分析3300~2800 cm-1区域C-H伸缩振动吸收
3650~3600 cm-1
自由羟基O-H的伸缩振动，为尖锐的吸收峰
3500~3200 cm-1
分子间氢键O-H伸缩振动
1300~1000 cm-1
C-O伸缩振动
769~659 cm-1
O-H面外弯曲
醚特征吸收：1300~1000 cm-1的伸缩振动
脂肪醚
1150~1060 cm-1一个强的吸收峰
芳香醚
1270~1230 cm-1（为Ar-O伸缩）
1050~1000 cm-1（为R-O伸缩）
醛和酮
1750~1700 cm-1
C=O伸缩
2820，2720 cm-1
醛基C-H伸缩
1715 cm-1
强的C=O伸缩振动
羧酸
3300~2500 cm-1
C=O吸收
1720~1706 cm-1
C-O伸缩
920 cm-1
醛基
2820，2720和1750~1700 cm-1三个峰
烷烃
3000~2850 cm-1
C-H伸缩振动
1465~1340 cm-1
C-H弯曲振动
烯烃
3100~3010 cm-1
芳环上C-H伸缩振动
1675~1640 cm-1
C=C骨架振动
1000~675 cm-1
C-H面外弯曲振动
芳香化合物
在1600，1580，1500和1450 cm-1可能出现强度不等的4个峰。
C-Cl850-550 cm-1
C-Br690-515 cm-1
C-I600-500 cm-1
IR波谱解析
不饱和度＝NC+1+(NN-NH)/2
分析3300~2800 cm-1区域C-H伸缩振动吸收
红外波谱分析
第一节：概述1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。
红外光的能量（△E=0.05-1.0ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。
2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。
红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。
红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。
3、红外光谱波长覆盖区域：0.76 mm ~ 1000mm.红外光按其波长的不同又划分为三个区段。
（1）近红外：波长在0.76-2.5mm之间（波数12820-4000cm-1）（2）中红外：波长在2.5-25mm（在4000-400 cm-1）通常所用的红外光谱是在这一段的（2.5-15mm，即4000-660 cm-1）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。
（3）远红外：波长在25~1000mm（在400-10 cm-1）转动光谱出现在远红外区。
4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。
5、红外光谱表示方法：（1）红外光谱图红外光谱图以透光率T ％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm) 或波数s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。
波数是频率的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数目）。
通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。
（2）将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)，1637cm-1(s)。
这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。
有机波谱分析-红外解析
与纯化合物的标准进行对照。多组分试样应在测定前尽量预
(2) 试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重
先用分馏、萃取、重结晶、区域熔融或色谱法进行分离提纯。
干扰样品谱，而且还会侵蚀吸收池的盐窗。
(3) 试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的 大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。
12
12＋16
2.多原子分子振动光谱 多原子基团有更多的振动形式，可以出现一个以上基频振 动吸收带,吸收带的数目与分子的自由度有关。 自由度的数目等于分子中所有原子在空间的位置所需要坐 标的总数。 3N = 平动 + 转动 + 振动 振动自由度 = 3N – 6 振动自由度 = 3N – 5 － 非线性分子 -- 线性分子
原理：光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通 过试样后，获得干涉谱图，其中包含的光信息需要由 计算机进行快速傅立叶变换，转变成可供解析的普通 红外谱图。
傅里叶变换红外光谱仪工作原理图
迈克尔干涉仪工作原理图
特点：(1) 扫描速度极快(1/60s)，信噪比高。
(2) 不需要分光，光通量大，灵敏度很高。
分子的振动频率决定分子基团吸收的红外光频率， 即红外吸收位置。
1 2 K
m1 m2 m1 m2
K为双原子形成的化学键力常数
m1和m2分别为质量两个原子 相对原子量
振动频率
与
原子的质量
化学键强度
有关
键类型: 力常数: 峰位:
—CC — > —C =C — > —C — C — 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 4.5m 6.0 m 7.0 m
色散型红外光谱仪与紫外－可见光谱仪有什么区别？
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）