有机化合物的红外光谱

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1、 第第3 3章章 红外光谱法红外光谱法一一. . 红外光谱的七个重要区段红外光谱的七个重要区段二二. . 常见有机化合物的红外光谱常见有机化合物的红外光谱3. 3 3. 3 有机化合物的红外光谱有机化合物的红外光谱 有机化合物的红外光谱中的吸收峰的有机化合物的红外光谱中的吸收峰的位置、强度、形位置、强度、形状状包含了该化合物的结构信息。包含了该化合物的结构信息。特征峰：特征峰：能用于官能团鉴定的吸收峰。能用于官能团鉴定的吸收峰。相关峰：相关峰：某些基团产生的相互依存、相互佐证的吸收某些基团产生的相互依存、相互佐证的吸收峰。峰。谱图解析就是要确定这些特征峰和相关峰是由什么基谱图解析就是要确定这些

2、特征峰和相关峰是由什么基团或化学键产生的，各种基团和化学键的关系如何。团或化学键产生的，各种基团和化学键的关系如何。特征谱带特征谱带 区：区：400040001300cm1300cm1 1。指纹区：指纹区： 13001300600cm600cm1 1特定的基团具有类似的吸收带，这种吸特定的基团具有类似的吸收带，这种吸收（带）称为收（带）称为特征吸收特征吸收，其振动频率称为，其振动频率称为特特 征频率征频率或或基团频率（基团频率（group frequencygroup frequency）。）。它是与一定的结构单元相联系的振动频率。它是与一定的结构单元相联系的振动频率。同一类型的基团在不同物质

3、中所处的化同一类型的基团在不同物质中所处的化学环境各不相同，因此其基团频率有一定的学环境各不相同，因此其基团频率有一定的差别。这种差别常常能反映出差别。这种差别常常能反映出结构上结构上的特点的特点。本书本书将中红外区分为七个区段。将中红外区分为七个区段。 一、一、 红外光谱的七个重要区段红外光谱的七个重要区段1. O-H1. O-H、N-H N-H 伸缩振动区。伸缩振动区。2. Y-H 2. Y-H 伸缩振动区（伸缩振动区（Y=CY=C、S S、B B、P P 等）。等）。3. 3. 三键及累积双键伸缩振动区。三键及累积双键伸缩振动区。4. C=O4. C=O伸缩振动区。伸缩振动区。5. C=

4、C5. C=C伸缩振动区。伸缩振动区。6. C-H6. C-H面内弯曲振动、面内弯曲振动、C-OC-O及及C-NC-N伸缩振动区。伸缩振动区。7. C-H7. C-H面外弯曲振动区。面外弯曲振动区。1. O-H1. O-H、N-HN-H伸缩振动区（伸缩振动区（370037003200cm3200cm1 1）（1 1） v v O-HO-H（醇、酚（醇、酚）游离游离 370037003500 cm3500 cm1 1 s s（尖）（尖）缔合缔合 345034503200 cm3200 cm1 1 vsvs （较宽）（较宽）（2 2） v v O-HO-H（羧酸）（羧酸） 游离游离 3520 cm

5、3520 cm1 1 vsvs（尖）（尖）缔合缔合 330033002500 cm2500 cm1 1 vsvs （宽）（宽）（3 3） v v N-HN-H（胺）（胺） 游离游离 370037003500 cm3500 cm1 1 s s（尖）（尖）缔合缔合 345034503200 cm3200 cm1 1 vsvs （较宽）（较宽）伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。伯胺双峰，仲胺单峰，叔胺无峰。（4 4） v v N-HN-H（酰胺）（酰胺）伯酰胺伯酰胺 345034503225 cm3225 cm1 1 s s（略宽），双峰（略宽），双峰仲酰胺仲酰胺 3330 cm3330 cm1 1 s

6、 s （略宽）单峰，（略宽）单峰， N NH H 倍频峰倍频峰 3070 cm3070 cm1 1 （ww）伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰。伯酰胺双峰，仲酰胺单峰，叔酰胺无峰。OH基团特性 双分子缔合（二聚体）3550-3450 cm-1多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1分子内氢键：分子间氢键：多元醇（如1，2-二醇 ） 3600-3500 cm-1螯合键（和C=O，NO2等）3200-3500 cm-1多分子缔合（多聚体）3400-3200 cm-1分子间氢键随浓度而变， 而分子内氢键不随浓度而变。水（溶液）3710 cm-1水（固体）3300cm-1结晶水 3600-34

7、50 cm-12. Y-H伸缩振动区（33002400cm1）（Y C、S、B、P）C-H伸缩振动的特点：（1）不饱和 C-H 伸缩振动频率通常 3000cm1：v =C-H 3300cm1， v=C-H 3100cm1, vAr-H 3050cm1 。（2）饱和C-H伸缩振动频率通常在3000cm1以下：v CH3 2960、2870cm1， v CH2 2930、2850cm1vCH 2890cm1。（3）醛氢的 vC-H 与CH 的倍频产生费米共振，出现双峰：2840 、 2720cm1。（4）环丙烷的 vC-H 在3060cm1附近，随着环的增大，频率下降至3000cm1以下。烃类化合

8、物中，烃类化合物中，v vC C-H-H频率与频率与C C原子杂化状态有关原子杂化状态有关，杂化，杂化C C原子的原子的s s成分比例越高，其电负性越大，则成分比例越高，其电负性越大，则相应相应C-HC-H键长越短，力常数越大，键长越短，力常数越大，v vC C-H-H频率越高。频率越高。烷烃烷烃 烯烃烯烃 炔烃炔烃C C 杂化态杂化态 spsp3 3 spsp2 2sp sp C-H C-H 键长键长 0.1095nm 0.1071nm 0.1058nm 0.1095nm 0.1071nm 0.1058nm K/ K/N.cmN.cm1 1 4.7 5.1 5.94.7 5.1 5.9波数波

9、数/cm/cm1 1 296029602850 31002850 31003000 3000 330033001730272028403. 三键及累积双键伸缩振动区（24001950cm1）4. 羰基伸缩振动区（19001500cm1）v C=O 19001500 cm1，吸收强烈且受其他吸收带干扰的可能性较小。酮 17251705cm1, VS，特征。醛 17401720，s。不饱和醛，红移。酯 17501725，s。特征。当C=O与不饱 和键共轭时，红移。羧酸 17601700，s，（二聚体17251700， 单体1760cm-1）酸酐1810，1760cm-1，双峰，系两个羰基偶合 所致

10、。v C=O倍频 35503200cm-1，w。17302720284017155. 双键伸缩振动区（16901500cm1）（1）C=C 双键伸缩振动：16801620cm1，m，w反式反式2 2壬烯的壬烯的IRIR谱图谱图（2 2）芳环骨架振动：）芳环骨架振动：有四个吸收峰，约位于有四个吸收峰，约位于 1600 、1580、1500、1450cm1。对甲基苯腈的IR谱（3）硝基（NO2）的伸缩振动:v as 15801520cm1 ， v s 13801320cm1。都是很强的吸收带。6. C-H 6. C-H 面内弯曲振动及面内弯曲振动及 C-Y C-Y 伸缩振动区：伸缩振动区：1500

11、15001000cm1000cm1 1 （Y = CY = C、OO、N N、卤素）、卤素）（1 1）as,CHas,CH3 3 及及 剪式剪式,CH,CH2 2： 约约 1460cm1460cm1 1， m m 。s,CHs,CH3 3： 约约 1380cm1380cm1 1， m m 。异丙基异丙基 s s ： 约约 13851385，1375cm1375cm1 1，m m ，等强度双峰。，等强度双峰。叔丁基叔丁基 s s ： 约约 13951395，1365cm1365cm1 1，m ,m ,双峰，前弱后强。双峰，前弱后强。（2）醇的 C-O 伸缩振动：约10001200cm1 ，vs，

12、宽。（3）酚的C-O 伸缩振动： 约11001300cm1， vs，宽，有时裂分为双峰。（4）醚的C-O伸缩振动： 约10501280cm1，vs，较宽。（5）酯的C-O伸缩振动： 约10001300cm1，vs，宽。（6）羧酸的C-O伸缩振动： 约1250cm1，vs、v、m，宽。（7）酸酐的C-O伸缩振动： 约10001250cm1，vs，宽。（8）酮的C-C-C伸缩振动： 约11001300cm1，s，窄。（9）胺的C-N伸缩振动： 约10201360cm1，s、m、w。173027202840171511707. 低频弯曲振动区（1000600cm1）包括烯氢的面外弯曲振动、芳氢的面外

13、弯曲振动、氨基的面外弯曲振动、亚甲基的面内摇摆振动 、羧酸及醇OH的面外弯曲振动、酰氯的CCl伸缩振动、炔氢的面外弯曲振动等。（1 ） 烯氢的面外弯曲振动（1000670cm1）1820cm1附近的弱峰为CH2（面外）的倍频频峰，可帮助鉴鉴定 CCH2结结构。182070097091099018209651650（2 2）芳氢的弯曲振动吸收峰）芳氢的弯曲振动吸收峰芳氢的芳氢的面内面内吸收峰位于吸收峰位于12501250950cm950cm1 1，有，有5 56 6个中、弱吸收带，应用较少。个中、弱吸收带，应用较少。芳氢的芳氢的面外面外吸收峰吸收峰 位于位于900900650cm650cm1 1

14、，可出，可出现现1 13 3个强吸收峰个强吸收峰，这些峰的位置、数目要随芳环，这些峰的位置、数目要随芳环上的取代基的位置和数目而变化，由此可以上的取代基的位置和数目而变化，由此可以判断芳判断芳环的取代状况。环的取代状况。P.64P.6465.65.例如，例如， 苯：苯：670cm670cm1 1。 一取代苯：一取代苯：750750，700cm700cm1 1。邻二取代苯：邻二取代苯：750cm750cm1 1。 对二取代苯：对二取代苯：830cm830cm1 1。间二取代苯：间二取代苯：790790，700700，880cm880cm1 1。1 1，2 2，3 3三取代苯：三取代苯：770770，725cm725cm1 1.