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1、13:23:22,第十章 红外光谱法和激光拉曼光谱法,10.3.1 典型有机化合物的红外光谱 10.3.2影响频率位移的因素,第三节 红外光谱与分子结构的关系,Infraredspectroscopy and Laser Raman spectroscopy,Relation of Infrared spectrograph and molecule structure,13:23:22,10.3.1 典型有机化合物的红外光谱,一、饱和烃及其衍生物 1烷烃 （CH3，CH2，CH）(CC,CH ),(CH2)n n,CH2 s1465 cm-1,CH2 r 720 cm-1（水平摇摆）,重叠,
2、13:23:22,3,由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。,13:23:22,(1) CH2面外变形振动(CH2)n，证明长碳链的存在。,n=1，770785 cm-1 （中 ）； n=2，740 750 cm-1 （中 ）； n=3，730 740 cm-1 （中 ）； n ， 722 cm-1 （中强 ）。,(2) CH2和CH3的相对含量也可以由1460 cm-1和1380 cm-1的峰 强度估算强度。,13:23:22,(CH2)n（n4）时 水平摇摆振动720 cm-1附近产生吸收峰。,变形振动1380 cm-1吸收峰裂分；强度相等；有异丙基存在。,13:23:22,2.
3、 醇（OH） O H，C O,(1) OH 伸缩振动(3600 cm-1) (2) 碳氧伸缩振动(1100 cm-1),13:23:22,OH 基团特性：,双分子缔合（二聚体）35503450 cm-1 多分子缔合（多聚体）34003200 cm-1,分子内氢键：,分子间氢键：,多元醇（如1,2-二醇 ） 36003500 cm-1 螯合键（和C=O，NO2等）32003500 cm-1 多分子缔合（多聚体）34003200 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)：3300 cm -1 结晶水： 36003450 cm-1,13:
4、23:22,3515cm-1,3640cm-1,3350cm-1,不同浓度的乙醇-四氯化碳溶液IR图,2950cm-1,2895 cm-1,13:23:22,13:23:22,伯OH 1030 cm-1,13:23:22,脂族和环的 COC as 11501070cm-1,芳族和乙烯基的=COC,as 12751200cm-1 （1250 cm-1 ）,s 10751020cm-1,3. 醚（COC）,脂族 ROCH3 s (CH3) 28302815cm-1 芳族 ArOCH3 s (CH3) 2850cm-1,13:23:22,伯胺 RNH2和ArNH2的NH伸缩振动产生双峰,as 350
5、0cm-1,s 3400cm-1,4. 胺（N-H ）,仲胺为单峰，RNHR ：33503310cm-1 ArNHR ：3450cm-1,变形振动（NH2）：15601640cm-1和 650900cm-1,脂肪胺 (CN)： 10301203cm-1 芳香胺 (CN)：12501360cm-1 1384,1367cm-1异丙基存在,13:23:22,二、 烯烃与炔烃,1. CH 伸缩振动( 3000 cm-1),13:23:22,2. C=C 伸缩振动(16801630 cm-1 ),1660cm-1,分界线,13:23:22, 分界线1660 cm-1 。 顺强，反弱。 四取代（不与O，N
6、等相连）无(C=C)峰。 端烯的强度强 。 共轭使(C=C)下降2030 cm-1 。,21402100cm-1 （弱） 22602190 cm-1 （弱）,总结,13:23:22,3. =CH 变形振动(1000700 cm-1 ),面内变形（=CH）14001420 cm-1 （弱） 面外变形（=CH） 1000700 cm-1 （有价值）,13:23:22,谱图,13:23:22,13:23:22,对比,烯烃顺反异构体， 1660 cm-1 ， 顺强反弱 。,13:23:22,三、 芳烃,1. CH 伸缩振动( 3000 cm-1),2. 芳环骨架（C=C）: 1600 cm-1和150
7、0 cm-1 与C=O，C=C，NO2等共轭时，1600 cm-1裂分为1600 cm-1和1580 cm-1；强度增加。,13:23:22,3. ArH面外变形振动：650900cm-1 (较强)。 谱峰数目只与取代情况有关而与取代基种类无关。 4. 16502000cm-1出现由26个峰组成的特征峰群，此倍频区峰的形状与特定的取代类型相关联。,13:23:22,二甲苯三种异构体的红外光谱图,13:23:22,四、 羰基化合物,最大特征: (C=O) 15801928 cm-1 (强) （常见16501850 cm-1）,酰胺 酮 醛 酯 酸 酸酐,共轭效应使（C=O）向低波数位移；诱导效应
8、使（C=O）向高波数位移。 注意：波数-波长-能量之间的关系。,/cm-1：1680 1715 1725 1735 1760 1817,13:23:22,1. 酮,酮羰基(CO)：17101715 cm-1。 羰基如果和烯键C=C共轭，羰基(CO)将移向低频16601680 cm-1附近。,13:23:22,2. 醛,特征1：醛羰基(CO)：1725 cm-1。 特征2：2820 cm-1 和 2720 cm-1 弱的双峰。,13:23:22,13:23:22,3羧酸,(C=O)、(O-H)和(O-H)是红外光谱中识别羧酸的主要系列峰。,13:23:22,4酯,(1) （CO）：1735 cm
9、-1特征吸收峰。 (2) 13001030 cm-1的强吸收峰，二个峰。 COC基团的不对称和对称伸缩振动；不对称伸缩振动的谱带强且宽，称为酯谱带。,13:23:22,酰胺,游离伯酰胺：(NH)在3500 cm-1和3400 cm-1双峰； 游离仲酰胺：(NH)在3450 cm-1出现单峰； 缔合的伯酰胺：(NH)在33503100 cm-1产生几个峰； 缔合的仲酰胺：(NH)在3300 cm-1出现吸收峰。,NH的面外变形振动在700 cm-1产生强而宽的谱带 。,13:23:22,酰胺的红外光谱图,13:23:22,酸酐和酰氯的红外光谱图,13:23:22,五、 腈基CN 化合物,CN 2
10、2402260cm-1,13:23:22,六、 硝基化合物, as （N=O）=15651545cm-1,s （N=O）=13851350cm-1,脂肪族,芳香族,s （N=O）=13651290cm-1,as （N=O）=15501500cm-1,13:23:22,一、外部因素 状态、粒度、溶剂、重结晶条件及制样等。 外部因素的影响将使红外吸收频率产生较大改变。 1. 物理状态的影响,10.3.2影响频率位移的因素,气态分子：分子间作用力弱，分子可自由旋转，测得的频率最高。 丙酮： 气态 C=O 1742cm-1 ； 液态 C=O 1718cm-1 羧酸：气态，单体 C=O 1780cm-1
11、 ； 二聚体 C=O 1730cm-1 纯液体二聚体 C=O 1712cm-1,13:23:22,例：羧酸（ COOH） 非极性溶剂（CCl4，CS2），单体： C=O 1762 cm-1 极性溶剂，乙醚中： C=O 1735 cm-1 乙醇中： C=O 1720 cm-1,2. 溶剂的影响,规律：极性基团（OH, NH, C=O, CN）的伸缩振动频率随溶剂极性增大（相互作用增强）而向低波数方向移动，且强度增大。 变形振动则向高波数方向移动。,13:23:22,1. 电子效应 (1) 诱导效应(I效应) 吸电子基团使吸收峰向高波数方向移动(兰移)。,二、内部因素,13:23:22,(2) 共
12、轭效应（C效应）,共轭体系中的电子云密度趋于平均化，双键略有伸长(即电子云密度降低)、力常数减小，吸收频率向低波数方向移动。,13:23:22,(3) 中介效应（M效应）,当含有孤对电子的原子与具有多重键的原子相连时，也可引起类似的共轭作用( n-共轭，形成共振结构)，引起的基团特征频率位移。 例：酰胺分子中存在的共振结构,电子云更移向氧原子，双键的电子云密度平均化，力常数下降，吸收频率向低波数位移。,13:23:22,. 空间位阻效应,空间位阻变大，使羰基不能与环己烯中的双键很好地共平面，使共轭不完全，所以向高波数位移。,空间位阻使分子间不易形成氢键。下例中羟基伸缩振动随着空间位阻变大向高波
13、数位移。,13:23:22,3. 环张力效应,环越小张力效应越大。,环丙烷的环张力大，CH2伸缩振动的波数比链烷烃的高。,环酮中羰基伸缩振动随着环张力变大向高波数位移。,13:23:22,环张力对CC伸缩振动频率的影响,双键在环内，环越小环张力越大，碳碳双键伸缩振动频率越小；双键在环外，环越小环张力越大，碳碳双键伸缩振动频率越大。两者相反。,13:23:22,4.氢键效应,分子内氢键；分子间氢键：对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动。,13:23:22,5.振动的偶合效应,当两个化学键或基团的振动频率相近(或相等)，位置上又直接相连或相接近时，原谱带裂分成两个峰，一个频率比原来高，另一个则低。,13:23:22,内容选择：,结束,10.1 红外光谱分析基础 10.2 红外光谱仪 10.3 红外光谱与分子结构的关系 10.4 红外光谱的应用 10.5 激光拉曼光谱法,
