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1、第十章 红外吸收光谱分析,电磁辐射按波长顺序排列，称电磁波谱。,10.1 红外吸收光谱分析概述,二、红外光谱的作用,1可以确定化合物的类别（芳香类） 2确定官能团：例：CO，CC，CC 3推测分子结构（简单化合物） 4定量分析,三、红外光谱图表示形式的意义,T 曲线 前疏后密,T曲线前密后疏,10.2 红外吸收光谱的产生条件,（1）辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量； （2）辐射与物质之回有偶合（coupling）作用（相互作用）。,红外区的光谱除用波长表征外，更常用波数（wave number)表征。,这个体系的振动频率（以波数表示），用经典力学（虎克定律）可导出如下公式：,10.3
2、分子振动方程式,对于具有相似质量的原子基团来说，振动频率与力常数成正比，已测得单键：k=46Ncm-1双键：k=812Ncm-1叁键：k=1218Ncm-1因此可举例比较如下：对于CC，k=15Ncm-1, M=6， =2062cm-1；对于C=C，k=l0Ncm-l，M=6，1683cm-l；对于CC，k = 5Ncm-1，M=6，1190cm-l。,10.4 分子振动的形式,设分子由n个原子组成，振动形式应有（3n-6）种;但对于直线型分子，振动形式为（3n-5）种,二氧化碳分子的振动(1)对称伸缩振动：(2)反对称伸缩振动： as=2349cm-1,(3)面内弯曲振动： (4)面外弯曲振
3、动：(3)和(4)两种振动产生简并,亚甲基（-CH2-）,红外吸收谱带都比较少，其原因为：有些振动是非红外活性的； 发生简并现象； 有的因检测仪器的灵敏度不足； 有的能量太低。,10.5 红外光谱的吸收强度,根据量子理论，红外光谱的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比。 对于同一类型的化学键，偶极矩的变化与结构的对称性有关。,溶剂效应。 谱带的强度还与振动形式有关。,10.6 红外光谱的特征性，基团频率,同一类型的化学键的振动频率是非常相近的，这全与一定的结构单元相联系的振动频率称为基团频率。,（1）X-H伸缩振动区，4000-2500cm-1，通常又称为“氢键区”。 （2）叁键和累积双键区
4、，2500-1900cm-1。 （3）双键伸缩振动区，1900-1200cm-1（4）X-Y伸缩振动及X-H变形振动区（单键区），反式取代基完全对称时，峰消失,3发生-共轭或n-共轭共轭效应将使吸收峰位移向低波数区1030cm-1,炔烃,1C-H振动2CC骨架振动,取代基完全对称时，峰消失,（二）芳香族化合物,1芳氢伸缩振动2芳环骨架伸缩振动确定苯环存在,3芳氢弯曲振动判断苯的取代形式,单取代 双取代 邻取代 对取代 间取代 多取代,1. 单取代(含5个相邻H),2. 双取代,邻取代（4个相邻H）间取代（3个相邻H，1个孤立H）对取代（2个相邻H）,3. 多取代,（三） 醇、酚、醚,1O-H伸
5、缩振动：2C-O伸缩振动：,醇、酚,注：酚还具有苯环特征,醚,1链醚和环醚2芳醚和烯醚,（四）羰基化合物,1酮 2醛 3酰氯,酮、醛、酰氯,共轭效应使吸收峰低波数区 环酮：环张力，吸收峰高波数区,共轭效应使吸收峰低波数区 双峰原因费米共振,诱导效应使吸收峰高波数区,峰位排序：酸酐 酰卤 羧酸（游离） 酯类 醛 酮 酰胺,1羧酸2酯3酸酐,羧酸、酯、酸酐,（五）含氮化合物,胺,特征区分,酰胺,特征区分,注: 共轭 诱导 波数,示例,硝基,腈,1特征区（特征频谱区）：40001250cm-1的高频区 包含H的各种单键、双键和三键的伸缩振动 及面内弯曲振动 特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认,2指纹区：
6、 1250400cm-1的低频区 包含CX（X：O，H，N）单键的伸缩振动 及各种面内弯曲振动 特点：吸收峰密集、难辨认指纹,特征区与指纹区,某化合物的分子式为C8H14，其红外光谱如下图所示，试进行解释并判断其结构。,求化合物的不饱和度 表明化合物无苯环，可能有二个双键或一个三键。 光谱解析： 16001650cm-1无吸收峰，故无双键，这可能有三键，是炔类化合物； 3300cm-1有尖锐吸收峰，2100cm-1处有吸收峰，证实有炔键及与其连接的CH，即CC-H基； 余下的吸收峰为CH3及 的伸缩吸收峰及弯曲吸收峰，而1370cm-1峰无分裂，表明无Me2CH及Me3C的结构； 720cm-
7、1有吸收，表明分子中有 ，n4的键状结构。 推断结构 综上所述，化合物为 即辛炔1。,10-7 影响基团频率位移的因素,1基本振动频率,一、吸收峰的位置（峰位） 即振动能级跃迁所吸收的红外线的波长或波数,2基频峰分布图,二、影响吸收峰位的因素,1内部因素：,（1）诱导效应（吸电效应）：使振动频率移向高波数区,（2）共轭效应：使振动频率移向低波数区,（3）氢键效应：使伸缩频率降低,分子内氢键：对峰位的影响大不受浓度影响,分子间氢键：受浓度影响较大浓度稀释，吸收峰位发生变化,（4）杂化的影响：,杂化轨道中s轨道成分，键能，键长，,（5）分子互变结构,（6）振动偶合,(7) 费米共振,如苯甲酰氯 中
8、与C=O相连的CC变形振动（ C-C870cm1）的倍频与CO伸缩振动的基频（ C=O1774cm1）发生费米共振，因而导致CO吸收峰分裂为两个峰，出现在1773及1736cm1。,空间效应,空间效应是一些空间因素引起的对基团振动频率的影响，如化合物成环、基团引入对分子空间的影响等。主要有环张力效应、空间阻碍作用及分子偶极场作用等。,环张力效应, 空间阻碍作用 分子的偶极场作用,2外部因素：受溶剂的极性和仪器色散元件性能影响,溶剂极性，极性基团的伸缩振动频率色散元件性能优劣影响相邻峰的分辨率,10.8 红外光谱定性分析,官能团定性 结构分析,有一无色液体，其化学式为C8H8O，红外光谱如下图所
9、示，试推测其结构。,1.计算不饱和度：,2.各峰的归宿,有一种液态化合物，相对分子质量为58，它只含有C、H和O三种元素，其红外光谱如下图所示，试推测其结构。,有一化合物，化学式为C7H8O，具有如下的红外光谱特征： 在下列波数处有吸收峰：3040；1010；3380；2935；1465；690和740。 在下列波数处无吸收峰：1735；2720；1380；1182。 请鉴别存在的（及不存在）的每一吸收峰所属的基团，并写出该化合物的结构式。,则化合物可能有苯环。存在的吸收峰可能所属的基团为：苯环上C-H伸缩振动；CO的伸缩振动；OH伸缩振动（缔合）； 的伸缩振动； 的弯曲振动；苯环单取代后CH的面外弯曲振动。不存在的吸收峰可能所属的基团为：不存在CO；不存在CHO；不存在CH3；不存在COC。故该化合物最可能结构为苯甲醇，,作业：P323 第1、2、3、4、5、6、10题。,
