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1、红外光谱谱图分析(1),一几个基本概念 二有关基团的特征频率 三影响基团频率位移的因素1.分子内部结构2.分子外部环境的影响3.同位素位移 四. 红外与拉曼关系 五近红外 六远红外,一 几个基本概念 1.红外及拉曼光谱基本原理， 基频 2.特征基团频率与指纹频率 3.基频、倍频、合频和费米 共振,1.红外及拉曼光谱基本原理 （图1, 图2，图2a,图3）,红外光谱属于振动光谱，振动光谱又属于 分子光谱 分子光谱：1电子光谱：紫外可见 分子荧光 2振动光谱：红外光谱 拉曼光谱3转动光谱：远红外,转动拉曼光谱 *振动光谱中包括近、中、远红外光谱,分子能级跃迁示意图,图1,Anti-stokes,图
2、2,电磁波谱,紫外 UV,可见 VIS,近红 外 NIR,中红外 Mid-IR,远红外 Far-IR,微波 Microwave,波长 (cm),10-5,10-5,10-4,10-3,10-2,10-1,能量,0.78,2.5,25,1000,波长 (mm),波数 (cm-1),12,800 4000 400 10,图3,图2a Theory of IR spectroscopy 1.Cliassical Model of a moleculeFig.1-10=1/2( k/m)1/2 E=1/2（KX2）2.Quantum mechanical model， Fig.1-10E=(n+1/2
3、)h h=普朗克常数,n为整数3 基频， 倍频， 波数= 1/=4偶极矩 ,2.特征基团频率与指纹频率（cm-1)（图4） （1）特征基团频率 A.不同化合物中CH2 对称伸缩振动均在2850cm-1 附近, 反对称伸缩振动均在2930cm-1 附近，故2850，2930为CH2特征基团频率。 B.X-H（OH，NH，CH）及多重键（XY，XY，XYZ）特征频率用于指认。 C.三个特征：频率、强度、形状。 （2）指纹频率 与整个分子或一部分相关，对结构变化灵敏 。Fig. 4a， 定义有差别。拉曼一般不提指纹频率,图4,红外光谱的基团频率,N - HO - HC - H,C = NC = C,
4、C = OC = NC = C,Fingerprint region,图4a Theory of IR Spectroscopy3. Normal Models and Group Frequencies多原子分子的简正模式数N =（3n-6）三原子分子，H2O 和CO2 更多原子分子戊烷C5H12 基团频率指纹区,3.基频、倍频、合频、费米共振倍频：又称泛频：基频的二倍或更高倍数频率的光谱（图5）。合频：二个或更多的基频的组合频率光谱。费米共振：分子的非谐性引起基频和倍频 (或合频) 间（两者波数接近）的共振，导致在两者附近出现两条较强的谱线（图6）,基频、倍频、合频 (图5),费米共振(图
5、6),二有关基团的特征频率（cm-1 以下均省略）1.烷烃（图7,图7a ） CH3 as 2960， s 2870 CH2 as 2930， s 2850 CH3 as 1460 s 1380 CH2 1470（平面），（图7，7a）,图7烷烃,图7a IRtutor hexane, 己烷,图7b IRTUTOR Dimethylbutane 2,3-二甲基丁烷,2.烯烃 CH2 as 3038, s 2975C(-)H 3030 CH2，C(-)H （非平面变角）1000- 650-CC- 1645-1675，（图8,图8a),图8 烯烃,图8a IRtutor 1-Hexene 1-己烯
6、,3.炔烃 XY 和 XYZ （图9 、图10 、图11 、图15 ）1. -CCH 3300； 2. -CC- 2260-2190图9 ，（在-CCH 中2140- 2100）图9a 3. -CN 2260-2210图10, 图10a;-NCO as 2275-2250图11;-NCN- as 2160-2090;-N3 as 2120-2080图15.4. -NCS as 1990-2130;-CCC- as 1950-1930;,图9,图10,图11,图9a IRtutor1.1 1-heptyne, 1-庚-炔 ,forth P.1 of 4,图10a IRTutor, IRTutor
7、1.1, Heptylcyanide, 庚氰化物, 1st , p.2 of 4,4.芳香族 （1） (CH) 3100-3000 （2）苯环骨架振动1600-1450 （3）C-H非平面变角（或面外弯曲） 900-690， (表1) （4）C-H非平面变角的倍频和合频 2000-1660（图12, 图12 a）,表1 苯环上=C-H非平面变角振动频率,邻位H的数目 取代类型 振动频率 5 单取代 770-730（很强）710-690（强） 4 1,2 - 二取代 770-735（很强） 3 1,3- 二取代 810-750（很强）1,2,3 三取代 710-690 2 1,4 二取代 860
8、-800（很强） 1,2,4 三取代1,2,3,4 四取代 1 1,3 二取代 900-860（中等）1,2,4 三取代 1,2,4 三取代还有820-805吸收带1,3,5 三取代 1,3,5 三取代还有860-810 （强）和730-650（强）吸收带 1,2,3,5 四取代 1,2,3,5 四取代还有850-840吸收带1,2,4,5 四取代1,2,4,6 四取代1,2,3,4,5 五取代）,图12,图12a IRTUTOR, IRtutor1.1, Toluene, 甲苯, 2nd p.2 of4,5.醇与酚类 醇 COH (OH) 3300 H-bond；3640- 3610 no
9、H-bond,（图13） 酚 -COH (OH) 比醇低100-50(图14） 醇 -COH (CO) 1050-1150 酚 -COH (CO) 1200-1250OH 弯曲1430 左右，不特征,图13 2-甲基-1-戊醇的红外光谱,图13a IRTutor, IRTutor1.1, Xexanol, 1-己醇, 3rd P.2 of 4,图14 4-乙基苯酚,6.醚类,（1）C-O-C as（C-O-C）1300- 1000 （2）C-O-C as （C-O-C）1275-1200 (图15),图15 叠氮己醚的红外光谱,7.胺类和铵盐 胺类:（图16） C-N-H (NH) ： R-N
10、H2 3500；Ar-NH2 3400；在芳香杂环中 Ar-NH2 3490 ；R2-NH 3350-3310;(NH) : R-NH2 1640-1560；R2-NH 弱 (C-N): R-NH2（or R2） 1230- 1030；Ar-NH2 (or Ar2) 1360-1250 铵盐： (NH): R-NH3+ 3000；(R2)NH2+ 2750-2250； ( R3)NH+ 2700-2250 (通常在2500),图16,图16a IRTutor, IRTutor1.1,1-Hexylamine 1-己胺, 4th p.2 of 4,8.羰基 CO (CO) 1850-1630 （
11、1）醛： -CHO (CO) 1740-1720 （CH） 2855 and 2740,（图17）,图17a, IRTuor. IRTTutor1.1, Heptaldehyde, 庚醛, 1st ,p.3 of 4,（2）酮R-C(O)R (CO) 1710，(图18),图18a IRTutor, IRTutor1.1, 3Heptanone, 3-庚酮, 2nd p. 3 of 4,（3）羧酸类 -C(O)OH(CO) 1700； (OH)3335-2500（聚体）(OH)1250 (C-C) 930，(图19),图19a IRtuor, IRTutor1.1, Heptanoic aci
12、d 庚酸, 3rd p. 3of 4,(3)酯类 -C(O)(-O-)R (CO) 1740； -C(O)(-O-)C 1300-1000(as,s).（图20）,图20a IRTutor, IRTutor1.1, Ethyl acetate, 乙酸乙酯, 4th p.3 of 4,(4)酸酐类：R-C(=O)-O-C(=O)-R (图21) (C=O)1820, 1780 (C-O-C)1100-1000,图21a IRTuor, IRtuor1.1, Butiric anhaydride, 丁酸酐 1st p.4 of 4,（5）羧酸盐类： -C(CO 2) (图22) as(CO)161
13、5-1540，s (CO)1400，,(6)酰胺： R-C(O)-NH2 ： （图23） as（NH2） 3530-3500（游离）；3360-3340（缔合） s （NH2） 3400-3390（游离）；3190-3170 （缔合） (CO) 1690(游离)，1650(缔合)，酰胺I带 (NH2)+(C-N)1650-1610(缔合)，1620- 1580(游离)，酰胺II带 (C-N)+(NH2) 1430-1400. 酰胺III带 (NH2) 700-625. 酰胺IV带 Biological Applications of IR, B. Stuar, D. J. Ando, John wiley&Sons,1996,图23,(6)酰胺(续) R-C(=O)-N(-R)H ： (NH)3450-3400（游离），3300-3250 （缔合） (C=O)1700-1670(游离)，1680-1630(缔合). 酰胺I带 (NH) +(C-N)1570-1510(缔合),1550-1510(游离), 酰胺II带 (C-N) +(NH)1335-1200. 酰胺III带 (NH) 700. 酰胺IV带,（7）卤酰类 -C(CO)X (CO)1820 (X =Cl，Br和I), (图24),（8）金属羰基化合物(CO) 2000, Cr(CO)6，Ru3(CO)12,
