各类有机化合物的红外光谱
各类化合物的红外光谱特征讲解
各类化合物的红外光谱特征讲解红外光谱是一种广泛应用于化学、生物、材料科学等领域的分析技术，通过检测样品吸收或散射的红外辐射来获取样品的结构信息。
不同类型的化合物在红外光谱中表现出不同的特征，下面将分别讲解有机化合物、无机化合物和生物大分子的红外光谱特征。
1.有机化合物有机化合物在红外光谱中显示出多个特征峰，主要包括C-H伸缩振动和C=O伸缩振动。
C-H伸缩振动出现在2800-3000 cm-1的范围内，不同类型的C-H键有不同的峰位，例如烷基的C-H伸缩振动通常在2850-3000 cm-1之间，而芳香族的C-H伸缩振动在3000-3100 cm-1之间。
C=O伸缩振动出现在1650-1800 cm-1的范围内，不同类型的C=O键有不同的峰位，酮和醛的C=O伸缩振动通常在1700-1750 cm-1之间，羧酸的C=O伸缩振动在1700-1725 cm-1之间。
除了C-H伸缩和C=O伸缩振动，有机化合物还表现出其他特征峰。
N-H伸缩振动通常出现在3100-3500 cm-1之间，-O-H伸缩振动通常出现在3200-3600 cm-1之间。
C-C键伸缩振动和C-C键弯曲振动出现在1200-1700 cm-1之间，其峰位和强度可以提供有关分子结构和取代基的信息。
2.无机化合物无机化合物的红外光谱特征主要来自于它们的晶格振动。
晶体振动通常发生在低频区域，比如300-400 cm-1之间的范围。
晶体振动提供了关于化学键的存在和类型的信息，比如金属-氧化物和金属-氮化物的化学键常常表现出特征峰。
此外，一些无机离子的拉曼活动频率也可以通过红外光谱观察到。
3.生物大分子生物大分子包括蛋白质、核酸和糖类等，它们在红外光谱中显示出独特的特征。
蛋白质和核酸的红外光谱特征主要来自于其各种化学键的振动。
蛋白质中的肽键C=O伸缩振动通常在1650-1675 cm-1之间，背景中峰位较强。
糖类的伸缩振动一般在1000-1200 cm-1之间，不同类型的糖类有不同的峰位和强度。
红外--各类有机物的红外吸收峰
各类有机化合物红外吸收光谱σ伸缩振动,δ面内弯曲振动,γ面外弯曲振动一、烷烃饱与烷烃ＩR光谱主要由C－H键得骨架振动所引起,而其中以C—Ｈ键得伸缩振动最为有用、在确定分子结构时,也常借助于Ｃ-Ｈ键得变形振动与C －C键骨架振动吸收。
烷烃有下列四种振动吸收。
1、σC－Ｈ在2975—2845cm-１范围,包括甲基、亚甲基与次甲基得对称与不对称伸缩振动2、δC—Ｈ在1460 cm—１与1380ｃm-1处有特征吸收,前者归因于甲基及亚甲基C—Ｈ得σａs,后者归因于甲基C—Ｈ得σｓ。
１380 cｍ—1峰对结构敏感,对于识别甲基很有用。
共存基团得电负性对１38０cm－1峰位置有影响,相邻F中此峰移至147５cm－1。
基团电负性愈强,愈移向高波数区,例如,在CH３异丙基1380 cm—1裂分为两个强度几乎相等得两个峰１３8５ｃm－1、１3７5 ｃm—1叔丁基1３80 cｍ—1裂分13９5 cm－1、1３7０ｃｍ－1两个峰,后者强度差不多就是前者得两倍,在１250 cm-1、１２０0 ｃｍ—1附近出现两个中等强度得骨架振动。
-１范围内,因特征性不强,用处不大。
３、σC-Ｃ在１250—８0０cm4、γC—H分子中具有—(CH2)ｎ—链节,n大于或等于4时,在72２ｃm－1有一个弱吸收峰,随着CH2个数得减少,吸收峰向高波数方向位移,由此可推断分子链得长短。
二、烯烃烯烃中得特征峰由C=C-H键得伸缩振动以及C=Ｃ-H键得变形振动所引起。
烯烃分子主要有三种特征吸收。
1、σC＝C-H烯烃双键上得Ｃ-H键伸缩振动波数在30０0cm-1以上,末端双键氢在３0７5—３0９0 cm-１有强峰最易识别。
2、σC=C 吸收峰得位置在1670—1６２０cm-１。
随着取代基得不同,σC=Ｃ吸收峰得位置有所不同,强度也发生变化。
３、δC烯烃双键上得C-H键面内弯曲振动在１500-100０ｃm—１,对结＝C—H构不敏感,用途较少;而面外摇摆振动吸收最有用,在1000—70０cm—1范围内,该振动对结构敏感,其吸收峰特征性明显,强度也较大,易于识别,可借以判断双键取代情况与构型。
红外--各类有机物的红外吸收峰
各类有机化合物红外吸收光谱σ伸缩振动，δ面内弯曲振动，γ面外弯曲振动一、烷烃饱和烷烃IR光谱主要由C-H键的骨架振动所引起，而其中以C-H键的伸缩振动最为有用。
在确定分子结构时，也常借助于C-H键的变形振动和C-C 键骨架振动吸收。
烷烃有下列四种振动吸收。
1、σC-H在2975—2845 cm-1范围，包括甲基、亚甲基和次甲基的对称与不对称伸缩振动2、δC-H在1460 cm-1和1380 cm-1处有特征吸收，前者归因于甲基及亚甲基C-H的σas，后者归因于甲基C-H的σs。
1380 cm-1峰对结构敏感，对于识别甲基很有用。
共存基团的电负性对1380 cm-1峰位置有影响，相邻基团电负性愈强，愈移向高波数区，例如，在CH3F中此峰移至1475 cm-1。
异丙基1380 cm-1裂分为两个强度几乎相等的两个峰1385 cm-1、1375 cm-1叔丁基1380 cm-1裂分1395 cm-1、1370cm-1两个峰，后者强度差不多是前者的两倍，在1250 cm-1、1200 cm-1附近出现两个中等强度的骨架振动。
3、σC-C在1250—800 cm-1范围内，因特征性不强，用处不大。
4、γC-H分子中具有—（CH2）n—链节，n大于或等于4时，在722 cm-1有一个弱吸收峰，随着CH2个数的减少，吸收峰向高波数方向位移，由此可推断分子链的长短。
二、烯烃烯烃中的特征峰由C=C-H键的伸缩振动以及C=C-H键的变形振动所引起。
烯烃分子主要有三种特征吸收。
1、σC=C-H 烯烃双键上的C-H键伸缩振动波数在3000 cm-1以上，末端双键氢C=CH2在3075—3090 cm-1有强峰最易识别。
2、σC=C 吸收峰的位置在1670—1620 cm-1。
随着取代基的不同，σC=C吸收峰的位置有所不同，强度也发生变化。
3、δC=C-H烯烃双键上的C-H键面内弯曲振动在1500—1000 cm-1，对结构不敏感，用途较少；而面外摇摆振动吸收最有用，在1000—700 cm-1范围内，该振动对结构敏感，其吸收峰特征性明显，强度也较大，易于识别，可借以判断双键取代情况和构型。
各类有机物的红外特征吸收
汇报人：XX
目录
• 红外光谱基本原理 • 烷烃类有机物红外特征吸收 • 烯烃类有机物红外特征吸收 • 炔烃和芳香烃类有机物红外特征吸收 • 含氧官能团有机物红外特征吸收 • 其他类型有机物红外特征吸收
01
红外光谱基本原理
红外光谱定义及作用
定义
红外光谱（Infrared Spectroscopy， IR）是研究物质在红外光区的吸收和 发射特性的光谱学分支。
实例分析：典型烯烃类有机物红外光谱图
• 以乙烯为例，其红外光谱图在1650cm-1处出现强吸收峰，对 应于C=C伸缩振动；在3020cm-1处出现中等强度吸收峰，对 应于C-H伸缩振动；在1460cm-1处出现弱吸收峰，对应于CC伸缩振动；在965cm-1和870cm-1处出现弱吸收峰，分别 对应于面外弯曲振动。这些特征吸收峰可用于鉴别乙烯及其 他烯烃类有机物。
C-C伸缩振动
位于约1460-1380 cm^-1^和 1100-1000 cm^-1^范围内，表 现为中等强度吸收峰。随着碳链 长度的增加，吸收峰向低波数方 向移动。
C-H弯曲振动
位于约1460-1380 cm^-1^范围 内，表现为弱吸收峰。随着碳链 长度的增加，吸收峰向低波数方 向移动。
实例分析：典型烷烃类有机物红外光谱图
02
烷烃类有机物红外特征吸 收
烷烃类有机物概述
烷烃类有机物定义
烷烃是一类仅由碳和氢两种元素 组成的有机化合物，分子中的碳 原子之间以单键相连，其余价键 均与氢原子结合。
烷烃类有机物种类
根据碳链的长度和形状，烷烃可 分为直链烷烃、支链烷烃和环烷 烃等。
红外特征吸收峰位置及强度
C-H伸缩振动
位于约3000-2800 cm^-1^范围 内，表现为强吸收峰。随着碳链 长度的增加，吸收峰向低波数方 向移动。
有机化学红外光谱官能团对照表
有机化学红外光谱官能团对照表有机化学中的红外光谱（IR）是一种常用的分析方法，用于确定有机化合物中的特定官能团。
以下是部分常见的官能团及其对应的红外光谱波数（cm-1）：1.烷烃（Alkanes）：C-H 伸缩振动：3000-2800 cm-12.烯烃（Alkenes）：C=C 伸缩振动：1650-1590 cm-1C-H 弯曲振动：1450-1100 cm-13.芳香烃（Aromatics）：C=C 伸缩振动：1600-1500 cm-1C-H 面外弯曲振动：900-700 cm-14.醇（Alcohols）：O-H 伸缩振动：3600-3200 cm-1C-O 伸缩振动：1300-1050 cm-15.酚（Phenols）：O-H 伸缩振动：3650-3350 cm-1C-O 伸缩振动：1350-1250 cm-16.醚（Ethers）：C-O 伸缩振动：1250-1050 cm-17.醛（Aldehydes）：C=O 伸缩振动：1720-1680 cm-1C-H 弯曲振动：900-830 cm-18.酮（Ketones）：C=O 伸缩振动：1720-1680 cm-1C=C 伸缩振动：1650-1600 cm-19.羧酸（Carboxylic Acids）：O=C=O 伸缩振动：1725-1705 cm-1C-O 伸缩振动：1350-1250 cm-1请注意，这只是部分官能团的红外光谱波数，并不是全部。
每个官能团的红外光谱波数可能会因分子的具体结构而有所差异。
因此，在实际应用中，需要综合考虑红外光谱的峰位、峰形以及峰强等信息来确定具体的官能团。
各类化合物的红外光谱特征
各类化合物的红外光谱特征红外光谱是一种常用的分析技术，可以用于识别和表征不同化合物的结构和功能团。
不同类型的化合物在红外光谱中显示出特定的吸收峰，这些峰对应于特定的振动模式和化学键。
有机化合物的红外光谱特征：1. 烷烃：烷烃的红外光谱特征主要包括C-H伸缩振动峰和C-H弯曲振动峰。
在3000-2850 cm-1区域，烷烃显示出强的C-H伸缩振动峰。
在1450-1375 cm-1区域，烷烃显示出C-H弯曲振动峰。
2. 卤代烃：卤代烃的红外光谱特征主要包括C-X伸缩振动峰和C-H弯曲振动峰。
在3000-2850 cm-1区域，卤代烃显示出C-H伸缩振动峰。
在700-600 cm-1区域，卤代烃会显示出C-X伸缩振动峰（X表示卤素）。
3. 醇：醇的红外光谱特征主要包括O-H伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。
在3650-3200 cm-1区域，醇显示出非常强的O-H伸缩振动峰。
在1050-1000 cm-1区域，醇会显示出C-O伸缩振动峰。
4. 酸：酸的红外光谱特征主要包括O-H伸缩振动峰和C=O伸缩振动峰。
在3650-3200 cm-1区域，酸显示出非常强的O-H伸缩振动峰。
在1750-1690 cm-1区域，酸会显示出C=O伸缩振动峰。
5. 醛和酮：醛和酮的红外光谱特征主要包括C=O伸缩振动峰和C-H伸缩振动峰。
在1750-1690 cm-1区域，醛和酮会显示出强的C=O伸缩振动峰。
在3000-2850 cm-1区域，醛和酮显示出C-H伸缩振动峰。
6. 酯：酯的红外光谱特征主要是C=O伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。
在1750-1690 cm-1区域，酯显示出强的C=O伸缩振动峰。
在1250-1100 cm-1区域，酯会显示出C-O伸缩振动峰。
7. 醚：醚的红外光谱特征主要是C-O伸缩振动峰。
在1250-1100cm-1区域，醚会显示出C-O伸缩振动峰。
8. 腈：腈的红外光谱特征主要是C≡N伸缩振动峰。
在2250-2100cm-1区域，腈会显示出C≡N伸缩振动峰。
各类有机化合物的红外吸收
一、第一峰区（4000 ~2500 cm-1）
为X-H伸缩振动区，X可以是O、N、 C 或 S 等原子。
1、O--H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。
（1）醇和酚 游离态：在3650 ~3590 cm-1 处出现中等强 度吸收带，峰形尖锐。 缔合态：在3350 cm-1 出现一个宽而强的吸 收峰。 （2） 羧酸 缔合态：在3300~2500 cm-1 出现一个宽吸 收峰。
甲苯
四、第四峰区（ 1500 ~ 600 cm-1）
为X-C（X≠H）键的伸缩振动及各类 弯曲振动区。 1、C-H弯曲振动 烷烃：
-CH3 as 1450 cm-1（m）， s 1380 cm-1（w）
烯烃：
=C-H的面外弯曲振动 对判断双键的取代类型有用 CH面外弯曲振动吸收位置 （cm-1） 990（反），910（顺） 890 730-650 970
1-己炔
正丁腈
三、第三峰区（2000~1500 cm-1）
为双键伸缩振动区和N-H的弯曲振动区。
该区域主要包括三种伸缩振动： 1、C=O伸缩振动 出现在1900~1650 cm-1 ，是红外光谱中特 征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮 类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。
羰基化合物的C=O伸缩振动吸 收峰位置
2、 N-H伸缩振动
胺和酰胺的N-H伸缩振动出现在 3500~3150 cm-1 弱或中等强度的吸收带。 胺类： 伯胺----- 3500，3400 cm-1 仲胺----- 3400 cm-1 酰胺类： 伯酰胺----- 3350，3150 cm-1 仲酰胺----- 3200 cm-1 铵盐：3200~2200 cm-1 强、宽、散吸收带
有机化合物的红外光谱
游离 3700～3500 cm－1 s（尖） 缔合 3450～3200 cm－1 vs （较宽）
伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。
（4） v N-H（酰胺）
伯酰胺
3450～3225 cm－1 s（略宽），双峰
仲酰胺
～3330 cm－1
s （略宽）单峰，
δN－H 倍频峰 3070 cm－1 （w） 伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰。
烃类化合物中，vC-H频率与C原子杂化状态有关，
杂化C原子的s成分比例越高，其电负性越大，则相
应C-H键长越短，力常数越大，vC-H频率越高。
烷烃
烯烃
炔烃
C 杂化态
sp3
sp2
sp
C-H 键长 0.1095nm 0.1071nm 0.1058nm
K/N.cm－1 4.7
5.1
5.9
波数/cm－1 2960～2850 3100～3000 ～3300
υ H C C R
C C 2140-2100cm-1 （弱）
υ R1 C C R2 C C 2260-2190 cm-1 （弱）
c)C-H 变形振动(1000-700 cm-1 )
面内变形（=C-H）1400-1420 cm-1 （弱）
面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 （有价值）
异丙基 δ s ： 约 1385，1375cm－1，m ，等强度双峰。 叔丁基 δ s ： 约 1395，1365cm－1，m ,双峰，前弱后强。
（2）醇的 C-O 伸缩振动：约1000～1200cm－1 ，vs，宽。 （3）酚的C-O 伸缩振动： 约1100～1300cm－1， vs，宽，
有时裂分为双峰。 （4）醚的C-O伸缩振动： 约1050～1280cm－1，vs，较宽。 （5）酯的C-O伸缩振动： 约1000～1300cm－1，vs，宽。 （6）羧酸的C-O伸缩振动： 约1250cm－1，vs、v、m，宽。 （7）酸酐的C-O伸缩振动： 约1000～1250cm－1，vs，宽。
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4. 芳烃
芳烃的特征吸收：（与烯烃类似） 芳烃的特征吸收：（与烯烃类似） ：（与烯烃类似
• υ=C－H 3000～3100 cm-1 （芳环C-H伸缩振动） 3000～ 芳环C 伸缩振动） =C－ • υC=C =C 1650～ 芳环骨架伸缩振动） 1650～1450 cm-1（芳环骨架伸缩振动） • γ面外=C-H 900～650 cm-1 用于确定芳烃取代类型 900～ 用于确定 确定芳 取代类型 C 芳环取代基性质无关 而与取代个数有关， 取代基性质无关， （与芳环取代基性质无关，而与取代个数有关，取代 基个数越多， 芳环上氢数目越少， 基个数越多，即芳环上氢数目越少，振动频率越 低。） • γ面外=C-H C 2000～ 倍频 2000～1600 cm-1（w) 用于确定芳 用于确定芳烃取代类型
C4H9－O－C4H9 －
丁醚的红外光谱图
1210-1000cm –1是醚键的不对称伸缩振动 υC-O-C 是醚键的不对称伸缩振动 -
7. 胺和铵盐
CH3CH2CH2CH2NH2
丙胺的红外光谱图
CH3CH2CH2NH3＋Cl－
丙胺盐的红外光谱图
8.羰基化合物 8.羰基化合物 • 因υC=O 非常特征，羰基化合物易与其他 非常特征， 有机物区分。 有机物区分。 • 不同的羰基化合物的区分主要依据： 不同的羰基化合物的区分主要依据： • υC=O 位置 • 其他辅助信息
3. 炔烃
端基炔烃有两个主要特征吸收峰： 端基炔烃有两个主要特征吸收峰： 一是叁键上不饱和C 伸缩振动υ 约在3300cm 一是叁键上不饱和C-H伸缩振动υ≡C-H约在3300cm-1处产 叁键上不饱和 生一个中强的尖锐峰 二是C 伸缩振动υ 吸收峰在2140 二是C≡C伸缩振动υ≡C-C吸收峰在2140 ~2100cm-1。 位于碳链中间则只有υ 若C≡C位于碳链中间则只有υ≡C-C在2200cm-1左右一个尖 在对称结构中， 峰，强度较弱。如果在对称结构中，则该峰不出现。 强度较弱。如果在对称结构中 则该峰不出现。
强度 S S m S S S m w w w
备注
异丙基和叔丁 基在1380cm-1 基在 附近裂分为双 峰
CH3
CH2
δ CH
(CH2)n
δ CH2
n≥4，n越大， ≥ ， 越大 越大， 峰吸收强度越 大。
2.烯烃类化合物的特征基团频率 2.烯烃类化合物的特征基团频率
烯烃类型 R-CH=CH2 R2C=CH2 RCH=CHR 顺式） （顺式） RCH=CHR 反式） （反式） R2C=CHR， R2C=CR2， υ=C 2975（m） （ ） 同上 3020（m） （ ） 同上 同上 同上 υ=C-C/cm-1 强度） （强度） 1645（m） （ ） 1655（m） （ ） 1660（m） （ ） 1675（w） （ ） 1670 1670 γ面外 面外=C-C/cm-1 强度） （强度） 990（s） （） 910（s） （） 890（s） （） 760~730（m） （ ） 1000~950（m） （ ） 840~790（m） （ ） 无
5. 醇和酚
特征峰： 特征峰： 游离OH伸缩振动 游离OH伸缩振动 3600cm-1 OH 缔合OH伸缩振动 缔合OH伸缩振动 3600cm-1 OH υC-O δ面内OH γ面外OH 尖峰 又宽又强吸收峰
12501250-1000 cm-1 1500-1300 cm-1 650 cm-1
6. 醚
甲苯的红外光谱图
用γ＝C－H确定芳烃取代类型 －
γ＝C－H仅与苯环上相连的氢原子个数 － 有关，而与取代基的种类无关。例如： 有关，而与取代基的种类无关。例如：
相邻氢数 5 4 1，3 ， 2 取代情况 单取代 邻位二取代 间位二取代 对位二取代 频率(cm-1) γ＝C－H频率 C－ 770～730，710～690 ～ ， ～ 770～735 ～ 810～750，725～680 ～ ， ～ 860～780 ～
各类有机化合物的红外光谱
2007.10
1. 烷烃类化合物的特征基团频率
基团 振动形式 υasCH3 υ sCH3 δas CH3 δs CH3 υasCH2 υ sCH2 δ CH2 υ sCH
C H
吸收峰位置 2962±10 2872±10 1450±10 1380~1370 2926±5 2853±10 1465±20 2890±10 ~1340 ~720
化合物 脂肪酮 脂肪醛 羧酸
υC=O 其它特征频率 1730~1700(最强 最强) 最强 1740~1720 2850、2740(m)左右费米共振 左右费米共振2 2850、2740(m)左右费米共振2个 1720~1680 υOH3200~2500(宽) 宽 (缔合 缔合) 缔合 δOH ~930(宽) 宽 1650～1550,1440～1350, 羧酸盐 无 1650～1550,1440～ -CO2-的υas和υs 1750~1730 1300~1000 1000两个峰 酯 1300 1000两个峰 最强)和 C-O-C的υas(最强 和υs 最强 酸酐 1825 ~ 1815和 1755～1745 和 ～ 1690～1650 3500～3050υNH双峰，δNH 双峰， 酰胺 ～ ～ 1649～1570 (叔酰胺无 叔酰胺无) ～ 叔酰胺无 1819～1790 酰卤 ～
丙 酮
丙 醛
癸 酸
丁酸乙酯
丙酸酐
丙酰胺