Ch2有机化合物光谱和波谱分析-2.3
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有机化合物光谱和波谱分析-2.2
1．价电子类型
有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果： σ键电子(单键)
有机分子 价电子类型
π键电子(不饱和键)
未成键n电子(或称非键电子, 如氧,氮,硫,卤素等)
s
H
C H
O
p
n
2．电子跃迁类型
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s*
E
K E,B
R
p*
n
p
s
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反 键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量Δ Ε 大小顺序为：
溶剂极性↑ π→π*跃迁的吸 收谱带发生红移
基发态 基态
例如: 环己烷改
乙极性对n→π*跃迁谱带的影响
溶剂极性↑ n→π*跃迁的吸收 谱带发生蓝移 例如: 环己烷改 乙醇: 蓝移7nm, 水: 蓝移8nm
异亚丙基丙酮CH3COCH=C(CH3)2吸收带与溶剂极性的关系
(1) 远紫外光区: 100-200nm
(2) 近紫外光区: 200-400nm
(3)可见光区:400-800nm 可用于结构鉴定和定量分析。 电子跃迁的同时，伴随着振动转 动能级的跃迁;带状光谱。
4. 电磁波与辐射能
光: 是一种电磁波, 具有波动性和粒子性.
波动性 – 传播运动过程中突出, 表现在光的偏振, 干涉, 衍射 粒子性 – 与物质相互作用时突出, 表现在光电效 应, 光的吸收和散射
c ν= λ
ν : Hz c 8 c : 光速 (3×10 m/s) E = hν =h λ λ : m
= hcν
※ 频率与波长成反比, 即波长越长, 频率越低, 波数越小 ※ 光量子的能量(E)与波长成反比, 而与频率及波数成正比.
羰基化合物
1470.88 1359.50
1517.34
1336.49 1286.76
1421.07 1382.92
1109.70
1211.76 1170.42
1071.53 1007.27
838.89 799.97
534.94
678.70 642.60
567.56
455.35 428.75
1000
500
酰卤
▪ 配位化学中，羰基化合物指一类含有一氧化碳作为配体的化合物。 见金属羰基化合物。
▪ 无机化学中，羰基化合物可以指一类含有C=O键的化合物。如二 氧化碳，硫化羰等。
2.羰基类化合物的谱图解析
▪ 2.1羰基化合物在红外IR的吸收特点 ▪
C=O的伸缩振动出现在1850～1660cm-1范围内，常成为红外 谱图中最强的吸收，且在该范围内其他吸收带干扰的可能性较小。
80
70
Transmittance [%]
60
50
CH2变形振 动
C-Cl伸缩振动 （1000～910，峰 形宽大）
CH2对称伸缩 振动（2850）
C=O伸缩振 动（1800）
1801.98
2925，CH2反 对称伸缩振动
2854.46
3500
3000
2500
2000
1500
Wavenumber cm-1
C-O-C伸缩振动：1250 ～ 1000cm-1,有张力环酐移到 910cm-1附近。
邻苯二甲酸酐
3500
Transmittance [%]
40
50
60
70
80
90 100
3603.19
3070.70 3093.33 2930.92
有机化学有机化合物的波谱分析PPT课件
红外光谱是以波长λ或波数σ第为5横页/坐共8标0页，表示吸收峰的峰位；以透射比 T(以百分数表示,又称为透光率或透过率)为纵坐标，表示吸收强度。
5
7.2.1分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
可把双原子分子的振动近似地看成用弹簧连接着的两个小球的 简谐振动。根据Hooke定律可得其振动频率为：
分子化学键的振动是量子化的，其能级为：
式中: υ为振动量子数(0，1，2，…)；h为Planck常量；ν振为化学 键的振动频率。
第8页/共80页
8
分子由基态υ =0跃迁到激发态υ =1时吸收光的能量为：
第9页/共80页
9
分子振动频率习惯以σ表示，由(7–2)式、(7–3)式和(7–5)式得：
红外吸收峰的峰位(σ)取决于键的力常数，以及键两端所连原子的 质量m1和m2，即取决于化合物分子的结构。这是红外光谱用来测 定化合物结构的理论依据。
n≥4在 725~720 处有吸 收。
32
1300 cm-1以下区域的光谱：715 cm-1处的面外弯曲振动吸收，表明 烯烃为顺式构型。
综合以上分析，有双键吸收，无三键及甲基吸收，另一不饱 和≥4在 725~720 处有吸 收。
33
7.3核磁共振谱（NMR）
这样对测定有机化合物结构毫无意义。但实验证明，在相同频 率照射下，化学环境不同的质子在不同的磁场强度处出现吸收峰。
第20页/共80页
20
3.鉴定已知化合物
用被测物的标准试样与被测物在相同条件下测定红外光谱，若 吸收峰位置、强度和形状完全相同，可认为是同一种物质(对映异 构体除外)。若无标准试样而有标准谱图，可查阅标准谱图。
查阅时应注意被测物与标准谱图所用试样的状态、制样方法、 所用仪器的分辨率等是否相同。
5
7.2.1分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
可把双原子分子的振动近似地看成用弹簧连接着的两个小球的 简谐振动。根据Hooke定律可得其振动频率为：
分子化学键的振动是量子化的，其能级为：
式中: υ为振动量子数(0，1，2，…)；h为Planck常量；ν振为化学 键的振动频率。
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8
分子由基态υ =0跃迁到激发态υ =1时吸收光的能量为：
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分子振动频率习惯以σ表示，由(7–2)式、(7–3)式和(7–5)式得：
红外吸收峰的峰位(σ)取决于键的力常数，以及键两端所连原子的 质量m1和m2，即取决于化合物分子的结构。这是红外光谱用来测 定化合物结构的理论依据。
n≥4在 725~720 处有吸 收。
32
1300 cm-1以下区域的光谱：715 cm-1处的面外弯曲振动吸收，表明 烯烃为顺式构型。
综合以上分析，有双键吸收，无三键及甲基吸收，另一不饱 和≥4在 725~720 处有吸 收。
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7.3核磁共振谱（NMR）
这样对测定有机化合物结构毫无意义。但实验证明，在相同频 率照射下，化学环境不同的质子在不同的磁场强度处出现吸收峰。
第20页/共80页
20
3.鉴定已知化合物
用被测物的标准试样与被测物在相同条件下测定红外光谱，若 吸收峰位置、强度和形状完全相同，可认为是同一种物质(对映异 构体除外)。若无标准试样而有标准谱图，可查阅标准谱图。
查阅时应注意被测物与标准谱图所用试样的状态、制样方法、 所用仪器的分辨率等是否相同。
第八章有机化合物的波谱分析
1H核的I=1/2，当它围绕自旋轴转动时就产生了磁场，
因质子带正电荷，根据右手定则可确定磁场方向。
氢核在外磁场中的两种取向示意图 ΔE与外磁场感应强度（B0）成正比，如下图及关系式 所示：
图 8-6 质子在外加磁场中两个能级与外磁场的关系
h E B 0 h 2
B 0 （8-4） 2
式中：γ称为磁旋比，是核的特征常数，对1H而言， 其值为2.675×108A·m2·J-1·s-1；h为Plank常量；ν无线电 波的频率。
因为只有吸收频率为ν的电磁波才能产生核磁共振， 故式（8-4）为产生核磁共振的条件。 ⑵核磁共振仪和核磁共振谱
被测样品溶解在CCl4、CDCl3、D2O等不含质子的溶 剂中，样品管在气流的吹拂下悬浮在磁铁之间并不停的旋 转，使样品均匀受到磁场作用。
化学键类型
伸 缩 振 动
－N－H sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
化学键类型
特征频率/cm-1（化合物类型） 1680~1620(烯烃) 1750~1710(醛、酮) 1725~1700(羧酸） 1850~1800，1790~1740(酸酐) 1815~1770(酰卤) 1750~1730(酯) 1700~1680(酰胺) 1690~1640(亚胺、肟) 1550~1535,1370~1345(硝基化合物） 2200~2100(不对称炔烃) 2280~2240(腈)
低场
高场
外加磁场 B0
因而，质子核磁共振的条件应为：
B实 B 0(1 ) 2 2
(8-6)
对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种： ①核外成键电子的电子云密度对所研究的质子产生的 屏蔽作用，即局部屏蔽效应。 ②分子中其它质子或基团的核外电子对所研究的质子 产生的屏蔽作用，即远程屏蔽效应（磁各向异性效应）。 综上所述，不同化学环境的质子，受到不同程度的屏 蔽效应，因而在核磁共振谱的不同位置出现吸收峰，这种 峰位置上的差异称为化学位移。
Ch2有机化合物光谱和波谱分析-2.4
Ch2：有机化合物光谱和波谱分析
§2.4核磁共振氢谱 nuclear magnetic resonance，NMR
一：什么是化学位移chemical shift
一：什么是化学位移chemical shift
1、化学位移： chemical shift
核磁共振光谱（Nuclear Magnetic Resonance
H=3.2~4.0ppm H=2.2~3.2ppm H=1.8ppm
H=2.1ppm
H=2~3ppm
（2）烯烃
端烯质子：H=4.8~5.0ppm 内烯质子：H=5.1~5.7ppm 与烯基，芳基共轭：H=4~7ppm
（3）芳香烃
芳烃质子：H=6.5~8.0ppm 供电子基团取代-OR，-NR2 时：H=6.5~7.0ppm 吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：H=7.2~8.0ppm
（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数； （5）偶合常数(J)：确定化合物构型。
不足之处：
仅能确定质子（氢谱）。
案例：谱图解析与结构(1)确定
化合物 C10H12O2 2 2 5
3
8
7
6
5
4
3
2
1
0
谱图解析与结构确定步骤
UN =1+10+1/2(-12)=5
δ 3.0和δ 4.30三重峰和三重峰
O—CH2CH2—相互偶合峰 δ 2.1单峰三个氢，—CH3峰 结构中有氧原子，可能具有： δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
用频率为兆赫数量级的、波长很长、能量很低的电磁波照 射分子，这种电磁波能与暴露在强磁场中的磁性核相互作用， 引起磁性核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁而产生吸收信 号。 可见核磁共振波谱和可见-紫外光谱、红外吸收光谱一样，都 是微观粒子吸收不同能量的电磁波后在不同能级上的跃迁。
§2.4核磁共振氢谱 nuclear magnetic resonance，NMR
一：什么是化学位移chemical shift
一：什么是化学位移chemical shift
1、化学位移： chemical shift
核磁共振光谱（Nuclear Magnetic Resonance
H=3.2~4.0ppm H=2.2~3.2ppm H=1.8ppm
H=2.1ppm
H=2~3ppm
（2）烯烃
端烯质子：H=4.8~5.0ppm 内烯质子：H=5.1~5.7ppm 与烯基，芳基共轭：H=4~7ppm
（3）芳香烃
芳烃质子：H=6.5~8.0ppm 供电子基团取代-OR，-NR2 时：H=6.5~7.0ppm 吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：H=7.2~8.0ppm
（4）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数； （5）偶合常数(J)：确定化合物构型。
不足之处：
仅能确定质子（氢谱）。
案例：谱图解析与结构(1)确定
化合物 C10H12O2 2 2 5
3
8
7
6
5
4
3
2
1
0
谱图解析与结构确定步骤
UN =1+10+1/2(-12)=5
δ 3.0和δ 4.30三重峰和三重峰
O—CH2CH2—相互偶合峰 δ 2.1单峰三个氢，—CH3峰 结构中有氧原子，可能具有： δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
用频率为兆赫数量级的、波长很长、能量很低的电磁波照 射分子，这种电磁波能与暴露在强磁场中的磁性核相互作用， 引起磁性核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁而产生吸收信 号。 可见核磁共振波谱和可见-紫外光谱、红外吸收光谱一样，都 是微观粒子吸收不同能量的电磁波后在不同能级上的跃迁。
有机化合物波谱分析课程设计
有机化合物波谱分析课程设计1. 背景和目的有机化合物是一类含有碳元素并通常与氢元素和其他元素形成化学结构的化合物。
有机化合物波谱分析是化学学科中的基础实验技能之一，具有很高的实用性和重要性。
本课程的目的是培养学生对有机化合物波谱分析的理论知识和实验操作技能，使学生能够成功地进行有机化合物波谱分析实验及数据分析。
2. 教学内容本课程设计主要包括以下几个方面：2.1 有机化合物波谱分析原理•红外光谱•核磁共振光谱•质谱2.2 仪器及设备•红外光谱仪•核磁共振光谱仪•质谱仪•一些常用的有机化合物实验室通用设备2.3 实验操作技能红外光谱仪、核磁共振光谱仪和质谱仪的实验操作技能及数据的采集和处理。
2.4 数据分析对实验结果进行分析和解释。
3. 实验安排3.1 实验1：红外光谱仪实验实验目的：掌握红外光谱的基本原理与实验操作技能，了解红外光谱的应用领域和适用范围。
实验步骤：•选择合适的样品，进行样品的制备和处理；•开启红外光谱仪，进行仪器的预热和校对；•采集红外光谱图像和数据；•对数据进行分析和解释。
3.2 实验2：核磁共振光谱仪实验实验目的：掌握核磁共振光谱的基本原理与实验操作技能，熟练运用核磁共振光谱仪进行实验，并对实验结果进行分析和解释。
实验步骤：•制备样品或使用现有的标准样品；•开启核磁共振光谱仪，进行数据采集；•对数据进行处理和分析。
3.3 实验3：质谱仪实验实验目的：掌握质谱的基本原理，熟练操作质谱仪进行质谱图像和数据采集，并对实验结果进行分析和解释。
实验步骤：•制备或准备样品；•开启质谱仪，进行样品分析；•对数据进行分析和解释。
4. 教学评分•实验报告（30%）：实验报告应该详细描述实验设计、操作和结果，并包括数据的处理和分析方法。
•期末考试（60%）：期末考试包括理论知识和实验操作技能方面的考核。
•实验室表现（10%）：包括实验室操作能力、实验室卫生、仪器设备保养等方面。
5. 总结通过本课程的学习，学生将建立起对有机化合物波谱分析方面的理论知识和实验操作技能，并能够成功地进行相关实验及数据分析，具备较高的就业竞争力和实用性。
波谱分析第二章有机化合物紫外光谱解析
波谱分析第二章有机化合物紫外光 谱解析
羰基吸收峰受取代基影响显著位移
醛酮均在270 —300nm有R吸收带，但略有差别。 酮: 270 —280nm， 醛: 280—300nm附近 酮比醛多一个烃基，由于超共轭效应π轨道能级降低， π*轨道能级升高， n→π* 跃迁需要较高的能量。
n→ * /nm n→π* /nm
到π*轨道，完成 n→π*跃迁。
→* 跃迁在120—130nm之间产生吸收 π→π* 跃迁在 —160 nm左右产生吸收
n→* 跃迁在 —180 nm左右产生吸收
孤立羰基化合物研究最多的是 n→π* 跃迁，谱带吸收在 270—300nm附近。低强度的宽谱带。 （=10～20）
R带位置的变化对溶剂很敏感
CH3Cl CH3OH CH3NH2
σ→σ* 164-154
150 173
n →σ* 174 183 213
σ*
E
n σ
波谱分析第二章有机化合物紫外光 谱解析
2.烯类化合物
单烯烃： σ→σ* 和π→π* 两种跃迁。
ΔΕπ→π*<ΔΕσ→σ* ， 吸收带在200nm左右。
λmax/nm εmax CH2=CH2 π→π* 162 ～104 CH3CH=CHCH3 π→π* 178 ～104 环己烯 π→π* 176 ～104
λmax =114＋5×10+11×(48.0-1.7×11)-16.5×2=453.3nm εmax =1.74 × 104× 11=19.1× 104
波谱分析第二章有机化合物紫外光 谱解析
3．羰基化合物
（1）饱和羰基化合物： →* 、 π→π* 、 n→* 、 n→π*四种跃迁; 常常在发生π→π* 跃迁的同时，n 电子亦被激发而跃迁
羰基吸收峰受取代基影响显著位移
醛酮均在270 —300nm有R吸收带，但略有差别。 酮: 270 —280nm， 醛: 280—300nm附近 酮比醛多一个烃基，由于超共轭效应π轨道能级降低， π*轨道能级升高， n→π* 跃迁需要较高的能量。
n→ * /nm n→π* /nm
到π*轨道，完成 n→π*跃迁。
→* 跃迁在120—130nm之间产生吸收 π→π* 跃迁在 —160 nm左右产生吸收
n→* 跃迁在 —180 nm左右产生吸收
孤立羰基化合物研究最多的是 n→π* 跃迁，谱带吸收在 270—300nm附近。低强度的宽谱带。 （=10～20）
R带位置的变化对溶剂很敏感
CH3Cl CH3OH CH3NH2
σ→σ* 164-154
150 173
n →σ* 174 183 213
σ*
E
n σ
波谱分析第二章有机化合物紫外光 谱解析
2.烯类化合物
单烯烃： σ→σ* 和π→π* 两种跃迁。
ΔΕπ→π*<ΔΕσ→σ* ， 吸收带在200nm左右。
λmax/nm εmax CH2=CH2 π→π* 162 ～104 CH3CH=CHCH3 π→π* 178 ～104 环己烯 π→π* 176 ～104
λmax =114＋5×10+11×(48.0-1.7×11)-16.5×2=453.3nm εmax =1.74 × 104× 11=19.1× 104
波谱分析第二章有机化合物紫外光 谱解析
3．羰基化合物
（1）饱和羰基化合物： →* 、 π→π* 、 n→* 、 n→π*四种跃迁; 常常在发生π→π* 跃迁的同时，n 电子亦被激发而跃迁
有机化合物波谱分析
其中，M1、M２是原子量，K为力常数。
化学键伸缩振动频率只与化学键有关，是化学键的一个特征常数；
化学键的伸缩振动是在不停进行的，有三个显著特点：
伸缩振动能是量子化的，不连续的，因此就形成了 不同的能级。
单击此处添加大标题内容
伸缩振动的能级差 ，相当于红外光的能量 因此，用红外光照射有机样品时，化学键就会吸收一份能 量，实现振动能级的要跃迁。即： ν＝ν。 即意味着：化学键以多大的频率振动就吸收多大频率的光， 在此频率处就形成一个吸收峰（表现为吸收带）。
4000-1400cm-1区域又叫官能团区. 该区域出现的吸 收峰，较为稀疏，容易辨认. 1400-400cm-1区域又叫指纹区. 这一区域主要是： C－C、C－N、C－O 等单键和各种弯曲振动的 吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。(p299页表8-2)
1000 700 500 Y Y O单键 H面内弯曲振动 H弯曲振动
8.1 分子吸收光谱和分子结构
微粒性：可用光量子的能量来描述：
按量子力学，其关系为：
1
与E，v 成反比，即 ↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。
3
2
在分子光谱中，根据电磁波的波长 ()划分为几个不同的区域，如下图所示：
上式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。
注意：
只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 如：H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动 也不能引起红外吸收。 化学键极性越强,振动时偶极矩变化越大,吸收峰越强.
分子的振动方式
1
伸缩振动：
2
伸缩振动的特征及规律
吸收峰
化学键伸缩振动频率只与化学键有关，是化学键的一个特征常数；
化学键的伸缩振动是在不停进行的，有三个显著特点：
伸缩振动能是量子化的，不连续的，因此就形成了 不同的能级。
单击此处添加大标题内容
伸缩振动的能级差 ，相当于红外光的能量 因此，用红外光照射有机样品时，化学键就会吸收一份能 量，实现振动能级的要跃迁。即： ν＝ν。 即意味着：化学键以多大的频率振动就吸收多大频率的光， 在此频率处就形成一个吸收峰（表现为吸收带）。
4000-1400cm-1区域又叫官能团区. 该区域出现的吸 收峰，较为稀疏，容易辨认. 1400-400cm-1区域又叫指纹区. 这一区域主要是： C－C、C－N、C－O 等单键和各种弯曲振动的 吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。(p299页表8-2)
1000 700 500 Y Y O单键 H面内弯曲振动 H弯曲振动
8.1 分子吸收光谱和分子结构
微粒性：可用光量子的能量来描述：
按量子力学，其关系为：
1
与E，v 成反比，即 ↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。
3
2
在分子光谱中，根据电磁波的波长 ()划分为几个不同的区域，如下图所示：
上式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。
注意：
只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 如：H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动 也不能引起红外吸收。 化学键极性越强,振动时偶极矩变化越大,吸收峰越强.
分子的振动方式
1
伸缩振动：
2
伸缩振动的特征及规律
吸收峰
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合理的结构。
7、确证解析结果 按以下几种方法验证
（1）设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考
虑到样品的处理技术与测量条件是否相同。
（2）若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当
谱图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全 确证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对 强度的顺序是不变的。 常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz
l
及
（2）谱线增加的原因 大多数为基频谱带，还可有如下频带
①倍频（泛频）带（over tone）：出现在强的基频带频率的 大约两倍处（实际上比两倍低），一般都是弱吸收带（强度 为基频的 1/10 或 1/100 ）。例如 C=O 伸缩振动频率： 1700cm-1 ， 倍频带：3400cm-1处，和—OH的伸缩振动吸收带重叠。
面内变形（=C-H）1400-1420 cm-1 （弱） 面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 （有价值）
R1 H R1 R2 R1 R2 C C R4
610-700 cm-1（强） 2：1375-1225 cm-1 （弱）H C C源自R2 C C R3 R3总结
ⅰ 分界线1660cm-1 ⅱ 顺强，反弱
ⅲ 四取代（不与O，N等相连）无υ
ⅳ 端烯的强度强
（C=C）峰
ⅴ共轭使υ
-1 下降 20-30 cm （C=C）
H C C R R1 C C R2
υ υ
C C
2140-2100cm-1 （弱） 2260-2190 cm-1 （弱）
C C
3)C-H 变形振动(1000-700 cm-1 )
1
I 100 I0
）自下而上
从0~100。吸收强度越低，透光率越大,当无吸收时，曲线在图的最上部。
可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述
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
③振动偶合（ vibrational coupling ）：当分子中两个或两
个以上相同的基团与同一个原子连接时，其振动吸收带常发 生分裂，形成双峰，这种现象称为振动偶合。有伸缩振动偶 合、弯曲振动偶合、伸缩与弯曲振动偶合三类。例如： (CH3)2CH—中的两个甲基相连在同一碳上，其δ 振动频率，是由弯曲振动偶合引起的。 ④费米共振（Fermi resonance）：当强度很弱的倍频带或合 频带位于某一强基频吸收带附近时，弱的倍频带或合频带和 基频带之间发生偶合，使得倍频带或合频带加强，而基频带
和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅
根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征 振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变 得极弱。
6、提出结构式 如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原 子和不饱和度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式 。在推导结构式时，应把各种可能的结构式都推导出来，然 后根据样品的各种物理的、化学的性质以及红外光谱排除不
C H H C H C CH2 C H
3080 cm-1
3030 cm-1 3080 cm-1 3030 cm-1 3300 cm-1 3080-3030 cm-1
C H 变形
振动
3000
cm-1
2900-2800 cm-1
2)C=C 伸缩振动(1680-1630 cm-1 ) υ H R
反式烯
1
n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，……，一 价元素数目。
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
3、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）； 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：
（C=C）
H
C C R2 C C R3 H R3 C C R4
R2 C C H H C C H H C C H
三取代烯 四取代烯
R1 R2 R1 R2
1680-1665 cm-1
弱，尖 分界线
顺式烯 乙烯基烯 亚乙烯基烯
R1 H R1 H R1 R2
1660cm-1
1660-1630cm-1
中强，尖
2.5~15.4μm的中红外区应用最广
104 (cm ) ( m)
1
由
可知，2.5~15.4μm波长范围对应于4000cm-
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 。
３、红外吸收光谱产生的条件condition of Infrared absorption spectroscopy
应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；
２、为什么红外光谱图纵坐标的范围为4000~400 cm-1？
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
as(CH3)1460㎝ -1
不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
②峰位、峰数与峰强
峰位
键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；
反之，出现在低波数区（高波长区）。
例１ 水分子 （非对称分子）
峰数
吸收。
峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外
峰强
瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大
—CH2—CO—CH2—
—CH2—CO—O— —CH2—CO—NH—
1715 cm-1
1735 cm-1 1680 cm-1
酮
酯 酰胺
4、再根据谱带的位置、强度、宽度等特征，推测官能团可能与什么取 代基相连接。 5、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
1372-1368cm-1 1391-1381cm-1 1368-1366cm-1 1405-1385cm-1
1:1
1155cm-1
1170cm-1
4:5
C H3
C H3 C C H3 C H3
1195 cm-1
1:2
1372-1365cm-1
1250 cm-1
3) 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 ） n=3 730 ~740 cm-1 （中 ）
②合频（组频）带（combination tone）：也是弱吸收带，出
现在两个或多个基频频率之和或频率之差附近。如基频分别
为ν1和ν2的吸收带，其合频带可能出现在ν1＋ν2或ν1—ν2附近。
例如一取代苯在2000 cm-1~1660cm-1有吸收带，即为δ（C—H）= （1000 cm-1~700 cm-1）的合频。
n≥ 722 cm-1 （中强 ）
4) 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
正二十八 烷
正庚烷
正十二 烷
1500 1400 1300cm-1 1500 1400 1300 cm-1 1500
1400 1300cm-1
2、 烯烃，炔烃
C H C H 伸缩 振动 C C C C 1)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1) H υ （C-H）
N个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度
分子振动自由度 3N （平动自由度 转动自由度）
分子自由度 平动自由度 转动自由度 振动自由度 3N
非线性分子： F 3N 6
• • •
注： 振动自由度反映吸收峰数量 并非每个振动都产生基频峰 吸收峰数常少于振动自由度数
CH2 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
对称伸缩2853cm-1±10
1)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。 2)C—C骨架振动明显
H C C H3 C H3
C H3 C
CH3 δ
s
C—C骨架振动
1385-1380cm-1
学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。
知识拓展：各类化合物的红外光谱图
1、烷烃
（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H ) δ CH3 CH2
as1460
3000cm-1
cm-1 cm-1 重 叠
δ s1380
δ s1465 cm-1 -（CH2）nn
CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）
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。
2、计算不饱和度
定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的 “对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和 度为1。 计算： 可按下式进行不饱和度的计算： UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 – n1 ）/ 2