红外图谱特征
苯环红外谱图的特点及其原因
只有当苯环为单取代、1，3取代、1，2，3-取代和1，3，5-取代时是红外活性 的，因此可以根据δ（环）在690cm-1~710cm-1吸收峰的存在与否来区分取代 类型。
Ar—H面外变形振动γ（=C-H）
芳烃在650~900cm-1 吸收峰的位置和数目以及1650~2000cm-1倍频区域峰的形 状是表征苯环上取代位置和数目的主要依据，可以确定苯环化合物是单取代 还是双取代，是邻、间位取代还是对位取代等不同的取代类型。
带有正丙基或丙基以上烷基侧链的芳烃经麦氏重 排产生C7H8+离子（m/z92）。正丁基苯的EI-MS 图
如何确定未知物中存在苯环
苯环碎片离子顺次失去C2H2: m/z91→ m/z65→ m/z39 m/z77→ m/z51
因此当化合物含有苯环时，一般可在谱图 中看到m/z39/、m/z51、 m/z65、 m/z77等峰。
65 78
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乙酰丙酮的核磁共振C谱
IR
在讨论芳烃的红外谱图前有两个要注意的问题 ①分子的对称性。具有对称性的分子在振动时分子对称 性
不变面只是分子大小变化称为呼吸振动，一般为红外非活 性振动（芳环的骨架伸缩振动）；只有当取代破坏了对称 性或偶极矩矢量和不为零时，才有红外活性振动。 ②苯环具有刚性，不能产生旋转构象。所以芳烃的红外吸 收都是尖锐的针状谱带。
苯环的3 J 大于饱和碳键3 J ，典型的为3 J =8Hz。由于苯 环的共扼体系，在氢上存在远程偶合，甲基分别与邻、 对芳环上氢偶合的J为0.6~0.9Hz、0.5~0.6Hz，间位的则 较小。
红外光谱的四大特征
红外光谱的四大特征
红外光谱的四大特征包括谱带的数目、谱带的位置、谱带的强度以及谱带的形状。
这四大特征可以帮助科学家们在鉴定化合物时确定化合物的类型。
具体来说，
1. 谱带的数目：不同的化合物在红外光谱中表现出不同数量的吸收谱带。
2. 谱带的位置：每个基团都有其特征振动频率，在红外光谱中表现出特定的吸收谱带位置，通常用波数表示。
在鉴定化合物时，谱带位置是最重要的参数之一。
3. 谱带的强度：谱带的强度可以反映化合物中相关基团的含量，也可以反映基团间的相互作用。
4. 谱带的形状：如果所分析的化合物较纯，其谱带较尖锐、对称性好；若是混合物，有时会出现谱带的重叠、加宽，对称性被破坏。
对于晶体固态物质，其结晶的完整性程度也影响谱带形状。
醇、酚红外图谱分析
3229 分子间氢键展 宽的 O-H 伸缩
3023 芳基 C-H 伸 缩振动
1336 O-H 弯曲振动
754 C-H 面外伸缩振 动
图 4 苯酚红外波谱图
---精品---
（3）在醇类化合物中强极性的 C-O 键的伸缩振动在 1000--1130 产生强吸收峰，其
中，伯醇 1050 ，仲醇 1100 ，叔醇 1130 ，酚 1200 。
表 1 醇、酚特征吸收位置
强 基团类型 峰位/
度
归属与注释
醇（非极性 1300-1000 s
稀溶液中）
C-O 键的极性很强，故强度强，图中最强的吸收
羟基（醇、酚）红外谱图特征总结： 1， 结构
2， 特征吸收带：
（1）醇、酚以游离态存在时（浓度低于 0.005 度吸收带。
），在 3650--3590 范围内中等强
游离态羟基伸缩振动的频率：伯醇（3640 ）＞仲醇（3630 ）＞叔醇（3620 ）
＞酚（3620 ） （2）由于羟基是强极性基团，由于氢键的作用，醇、酚通常都是以缔合状态存在，吸收 带向低频区位移，二聚体 3450--3550 、多聚体 3200--3400 ，且峰型变宽。
-3640
w
游离-OH 的尖峰
伯醇
-1050
s
C-O 峰宽
1350-1260 m
O-H 峰宽
仲醇
-3630
w
游离-OH 的尖峰
---精品---
-1100
s
1350-1260 m
3615
w
叔醇
1150
s
1410-1310 m
3610
w
酚（非极性
红外光谱谱图解析完整版
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
2020/4/1
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。
2020/4/1
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。
红外谱图基础知识
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。
乙烯的红外光谱特征
乙烯（乙烯烷）是一种简单的不饱和烃，其分子式为C2H4。
乙烯的红外光谱特征主要体现在其分子中碳-碳双键（C=C）和碳-氢键（C-H）的振动模式上。
以下是乙烯的红外光谱特征：
1. C=C双键伸缩振动：乙烯的红外光谱中最显著的特征是在1650-1600 cm-1范围内的C=C双键伸缩振动峰。
这个峰通常呈现为强烈的吸收峰或吸收带。
2. C-H伸缩振动：乙烯中的碳-氢键（C-H）也会在红外光谱中表现出吸收峰。
乙烯的C-H伸缩振动通常在3100-3000 cm-1范围内，以强烈的吸收峰或吸收带的形式出现。
除上述主要特征，乙烯的红外光谱还可能包含其他振动模式的吸收峰，如碳-碳单键（C-C）振动、碳-氢弯曲振动等。
这些特征的位置和强度可能会受到结构和环境的影响。
因此，在分析乙烯的红外光谱时，需要结合其他实验数据和文献参考进行准确的解释和归属。
需要注意的是，乙烯的红外光谱特征仅供参考，具体的红外光谱图谱应根据实验仪器和条件的不同而有所差异。
因此，在实际分析中，建议参考相关的文献和数据库，以获取更准确和可靠的乙烯红外光谱特征数据。
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。
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一、基团频率区和指纹区
（一）基团频率区中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300 cm-1和1800cm-1 （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：LT7U 键或芳香核共轭时，该峰位移到2220~2230 cm-1附近。
若分子中含有C、H、N原子，-C ≡N基吸收比较强而尖锐。
若分子中含有O原子，且O原子离-C ≡N 基越近，-C ≡N基的吸收越弱，甚至观察不到。
1900~1200 cm-1为双键伸缩振动区该区域重要包括三种伸缩振动：
①C=O伸缩振动出现在1900~1650 cm-1 ，是红外光谱中很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。
酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰。
②C=C伸缩振动。
烯烃的C=C伸缩振动出现在1680~1620 cm-1 ，一般很弱。
单核芳烃的C=C伸缩振动出现在1600 cm-1和1500 cm-1附近，有两个峰，这是芳环的骨架结构，用于确认有无芳核的存在。
③苯的衍生物的泛频谱带，出现在2000~1650 cm-1范围，是C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上是有用的。
（二）指纹区d 1. 1800（1300）~900 cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O 等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。
其中≈1375 cm-1的谱带为甲基的δC-H对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在1300~1000 cm-1 ，是该区域最强的峰，也较易识别。
900~650 cm-1区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。
例如，烯烃的=C-H面外变形振动出现的位置，很大程度上决定于双键的取代情况。
对于RCH=CH2结构，在990 cm-1和910 cm-1出现两个强峰；为RC=CRH结构是，其顺、反构型分别在690 cm-1和970 cm-1出现吸收峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。
二、常见官能团的特征吸收频率
三、影响基团频率的因素
基团频率主要是由基团中原子的质量和原子间的化学键力常数决定。
然而，分子内部结构和外部环境的改变对它都有影响，因而同样的基团在不同的分子和不同的外界环境中，基团频率可能会有一个较大的范围。
因此了解影响基团频率的因素，对解析红外光谱和推断分子%( 结构都十分有用。
影响基团频率位移的因素大致可分为内部因素和外部因素。
内部因素：
1. 电子效应包括诱导效应、共轭效应和中介效应，它们都是由于化学键的电子分布不均匀引起的。
（1）诱导效应（I 效应）由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用，引起分子中电子分布的变化。
从而改变了键力常数，使基团的特征频率发生了位移。
例如，一般电负
性大的基团或原子吸电子能力强，与烷基酮羰基上的碳原子数相连时，由于诱导效应就会发生电子云由氧原子转向双键的中间，增加了C=O键的力常数，使C=O的振动频率升高，吸收峰向高波数移动。
随着取代原子电负性的增大或取代数目的增加，诱导效应越强，吸收峰向高波数移动的程度越显著。
（2）中介效应（M效应）当含有孤对电子的原子（O、S、N等）与具有多重键的原子相连时，也可起类似的共轭作用，称为中介效应。
由于含有孤对电子的原子的共轭作用，使C=O 上的电子云更移向氧原子，C=O双键的电子云密度平均化，造成C=O键的力常数下降，使吸收频率向低波数位移。
对同一基团，若诱导效应和中介效应同时存在，则振动频率最后位移的方向和程度，取决于这两种效应的结果。
当诱导效应大于中介效应时，振动频率向高波数移动，反之，振动频率向低波数移动。
2 . 氢键的影响氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。
游离羧酸的C=O键频率出现在1760 cm-1 左右，在固体或液体中，由于羧酸形成二聚体，C=O键频率出现在1700 cm-1 。
分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。
3. 振动耦合当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个“微扰”，从而形成了强烈的振动! 相互作用。
其结果是使振动频率发生感变化，一个向高频移动，另一个向低频移动，谱带分裂。
振动耦合常出现在一些二羰基化合物中，如，羧酸酐。
4.Fermi共振当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象称为Fermi共振。
外部因素外部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。
同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同，所得到光谱往往不同。
分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察到伴随振动光谱的转动精细结构。
液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时，可能发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带频率、强度和形状有较大的改变。
例如，丙酮在气态时的 C-H为1742 cm-1 ，而在液态时为1718 cm-1 。
在溶液中测定光谱时，由于溶剂的种类、溶剂的浓度和测定时的温度不同，同一种物质所测得的光谱也不同。
通常在极性溶剂中，溶质分子的极性基团的伸缩振动频率随溶剂极性的增加而向低波数方向移动，并且强度增大。
因此，在红外光谱测定中，应尽量采用非极性的溶剂。