红外光谱第二节2,3教材

第二节第二节 红外光谱的重红外光谱的重 要吸收区段要吸收区段 一、 特征区、指纹区和相关峰的概念 特征频率是与一定结构单元相联系的、在一 定范围内出现的化学键振动频率 例： 2800  3000 cm-1 —CH3 特征峰； 1600  1850 cm-1 —C=O 特征峰； 基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化 ： —CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮 —CH2—CO—O— 1735 cm-1 酯 —CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺 (3)(3)相关峰相关峰 每个官能团都有几种振动 方式，能产生红外吸收光谱的每种振动一般产 生一个相应的吸收峰习惯上把这些相互依存 又可相互佐证的吸收峰，称为相关峰相关峰例如 —CH3的相关峰为： 伸缩振动： νas 2960cm-1 νs 2870cm-1 面内弯曲振动：1470cm-1 和1380cm-1 面外弯曲振动：720 cm-1 又如, 羧基(-COOH)的一组红外吸收峰为: nνO-H 在3400～2400cm-1区间有很宽的吸收峰 ； nνC=O在1710cm-1附近有强、宽吸收峰； nνC-O在1260cm-1附近有中等强度吸收峰； nδO-H(面外弯曲)在930cm-1附近有弱宽峰。

n这一组特征峰是羧基的相关峰. 再如， n含苯芳香化合物存在一组相关峰： nνAr-H 3050cm-左右，νC=C1600、1500cm-1 （苯环的骨架振动），以及2000～1667cm-1 的泛频峰，δAr-H(面外弯曲)900～690cm-1 n在确定有机化合物中是否存在某种官能团时 ，当然首先应看特征峰，但相关峰的存在常 常也是一个有力的辅证 红外光谱红外光谱8 8个重要区段与有机物官能团特征频率个重要区段与有机物官能团特征频率 特征频率区特征频率区 区区 段段 波数 波数/cm/cm-1 -1 振动类型振动类型 (1) N—H O—H O—H 37503000 N—H 伸缩振动区 (2)不饱和C—H 伸缩振动区 33003000 C—H =C—H (烯烃和芳环) (3)饱和C—H 伸缩振动区 30002700 C—H （RCHO) 区区 段段 波数 波数/cm/cm-1 -1 振动类型振动类型 (4)三键和 24002100 CC 累积双键 CN 伸缩振动区 C=C=C (5)羰基 19001650 C=O 伸缩振动区 (6)双键 16801500 C=C 伸缩振动区 (烯烃和芳环) (7)饱和C—H 面内弯曲 振动区 14751300 C—H(面内) 指纹区指纹区 区区 段段 波数波数/cm/cm-1 -1 振动类型振动类型 (8)不饱和C—H 面外弯曲 振动区 1000650 =C—H(面外) C—H(面外) （1）—O—H 3700  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；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。

醇羟基化合物的红外吸收光谱 乙醇的红外吸收光谱（液膜法） 乙醇的红外光谱（1%乙醇的CCl4溶液） 3650cm-1：O—H伸缩振动，游离羟基：其它同上图 酚的红外吸收光谱 • 酚同醇一样，由于O—H的伸缩振动，在3520 — 3100 cm-1 有一个强而宽的吸收带（缔和羟基）但酚与醇的 C—O伸缩振动不同： •苯酚的红外光谱 • 对甲苯酚的红外光谱 n醇与酚：醇与酚以游离态存在时，OH 在3650～ 3590 cm-1范围内中等强度吸收 n随着浓度增大，分子间氢键的形成，醇或酚以二聚 态或多聚态存在，OH 向低波数位移，且出现多条 谱带多聚态的醇或酚O—H伸缩振动约于3350cm -1出现强、宽吸收带 n羟基伸缩振动谱带因分子内氢键的形成而明显向低 波数位移，且谱带强度增大、变宽酚羟基内氢键 的存在，使OH 向低波数位移幅度更大 总 结 n 羧酸；羧酸在固态、液态、极性溶剂及大于 0.01摩尔的非极性溶剂中，通常都以二聚体 的形式存在 n 二聚体羧酸O-H伸缩振动较醇、酚位于更低 波数，通常在3300—2500 cm-1范围，中心约 3000 cm-1，谱带宽 n 羧酸与醇、酚的区别在于前者有C=O相关谱 带。

3000-2500 cm-1范围的宽、散谱带为二 聚体羧基中O-H伸缩振动的特征谱带 • 它的缔合O-H伸缩振动在2500-3000cm-1范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带; •羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1; • 羧酸盐含有两个C—O-的伸缩振动:1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1 （2）N-H伸缩振动 n含有N-H键的胺、酰胺及铵盐类在此峰区均 出现N-H伸缩振动胺或酰胺中N-H伸缩振 动出现在3500-3150 cm-1范围，弱或中等强 度吸收带， NH 较OH 谱带弱、尖 n 胺类：伯胺在此范围出现二条谱带约3500 、3400 cm-1，对应于NH2的不对称伸缩振动 和对称伸缩振动仲胺于约3400 cm-1出现 一条谱带，叔胺无此带 n酰胺类：酰胺除了极稀溶液中的游离态(N-H 3500-3400 cm-1)外，一般以缔合状态存在 伯酰胺于3350 cm-1、3150 cm-1附近出现双 峰谱带强度较游离态增大仲酰胺于3200 cm-1附近出现一条谱带，如N-苯基丙炔酰胺 ，N-H 3270 cm-1(m)叔酰胺此范围无吸收 带。

苯胺的红外光谱 nN-己基甲胺的红外光谱图 n丙酰胺 例：顺式1，2-环戊二醇的CCl4稀溶液，在3633cm-1和 3572cm-1有两个峰，为什么？当溶液浓度增加时，为何又出 现~3500cm-1的峰，3633及3572cm-1处的峰有何变化？ nA化合物是仲胺，在此区段有两个N-H伸缩 振动峰，分别是对称与不对称伸缩振动峰 ； nB化合物是叔酰胺，不存在N-H键，因此在 该区段内没有吸收峰 • 3080 cm-1 为=C-H伸缩振动 • 1820,995,915 cm-1 为:-CH=CH-H的面外摇摆弯曲 振动. 末端乙烯基的特征频率. 例: 1-辛烯的红外光谱 例. -蒎烯的红外光谱图 芳烃： n芳烃C-H伸缩振动吸收带出现在3030 cm-1附 近，或仅作为饱和C-H伸缩振动谱带的一个 肩峰当用高分辨红外光谱仪测定时，有时 在3100～3000 cm-1范围观测到多条谱带， 如单取代苯由2～3条谱带组成这是芳环C- H伸缩振动和芳环骨架振动倍频带的共同贡 献较强的谱带来源于芳环C-H伸缩振动 •芳环C=C伸缩振动:1608,1493, 1462 cm-1;甲基C-H弯曲振动 :1449cm-1;芳环=C-H伸缩振动:3021cm-1;甲基C-H伸缩振动 :2941cm-1;甲基C-H弯曲振动:1376cm-1;苯的1,2-二元取代:746cm- 1 邻二甲苯的红外光谱 炔烃： n炔氢的C-H 约为3300 cm-1(m)。

该谱带 位于缔合态的O-H 、N-H范围内，在无 羟基干扰时，可以从谱带的强度及形状 来识别C-H 谱带的特点是比缔合态 的O-H 吸收弱，比N-H吸收强谱带尖 锐C-H与羰基共轭对C-H 吸收频率 无明显影响 例. 1-己炔的红外光谱图 n末端炔烃在3300 cm-1 明显的C-H键伸缩振动吸收谱 带;600~700 cm-1 C-H键弯曲振动;2100~2140 cm-1 nC  C伸缩振动. n 环张力较大的三元环体系，环上饱和C—H的 伸缩振动谱带位于3100一2990 cm-1范围，强 吸收带,如环丙烷的CH2：as 3060 cm-1，s 3000 cm-11，2-环氧十二烷中3030 cm-1 为 环氧丙基CH2的反对称伸缩振动饱和卤代烃 中与卤素直接相连的C-H伸缩振动也位于此范 围如CH3I 3060 cm-1, CH3Br 3050 cm-1, CHCl3 3042 cm-1 n 利用3100～3000 cm-1范围的谱带判断烯基 及苯基的存在时，应注意三元环及卤代烃C-H 伸缩振动的干扰 A在3000 cm-1以上有芳环C-H伸缩振动（ 3025 cm-1), 而B在该区域无吸收. 1）饱和碳原子上的—C—H —CH3 2960 cm-1 不对称伸缩 2870 cm-1 对称伸缩振动 —CH2— 2930 cm-1 不对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 —C—H 2890 cm-1 弱吸收 3000 cm-1 以下 •2850~3000cm-1 C-H伸 缩振动 •720~725cm-1的平面摇 摆弯曲振动(-CH2-) •1450~1470cm-1的剪式弯曲振动(-CH2-,-CH3) ; •1370~1380cm-1平面摇摆弯曲振动(-CH3) 正辛烷的红外光谱 例：烷烃的红外光谱 癸烷 醛基(-CHO)： n醛基中C-H位于2820, 2720 cm-1。

是醛基中C-H伸缩 振动和C-H弯曲振动(约1390 cm-1)的倍频之间Fermi 共振的贡献表现为双谱带，是醛基的特征吸收谱带 ，可作为分子中有无醛基存在的一个依据 n少数醛类化合物,醛基C-H弯曲振动明显地偏离1390 cm-1，其倍频远离C-H伸缩振动谱带，不发生Fermi 共振，只能观测到一条谱带如三氯乙醛(CCl3CHO) ，无饱和C-H伸缩振动干扰，仅在2851 cm-1呈现单 谱带 • 羰基化合物在1680~1850cm-1处有一个强的 羰基伸缩振动吸收峰醛基C-H在2720cm-1 处有尖锐的特征吸收峰 醛的红外光谱 n丙烯醛的红外光谱图 n2-甲基丁醛的红外光谱图 炔烃CC伸缩振动 n炔烃CC伸缩振动位于2260～2100 cm-1范 围1-己炔CC约为2150 cm-1非对称双 取代炔CC伸缩振动在红外光谱中可观测 到，但谱带较末端炔基的伸缩谱带更弱 n 多炔化合物的CC伸缩振动谱带数目可能 超出叁键的数目，是振动偶合所致 n例 1-己炔的红外光谱图 炔烃末端C- H伸缩振动 甲基亚甲基C-H伸 缩振动 碳碳三键伸 缩振动 • 非末端炔烃: CC伸缩振动则在2190~2260cm-1, 为一弱吸收带,往往很难觉察. 例: 2-辛炔的红外光谱 碳碳三键伸 缩振动 甲基亚甲基C-H伸 缩振动 CN伸缩振动 n 腈基化合物中CN伸缩振动谱带在2260 ～2240 cm-1范围。

CN键极性较CC键 强,其谱带强度也较CC 谱带强CN与 苯环或双键共轭, 谱带向低波数位移20～ 30 cm-1 碳氮三键伸 缩振动 n丙烯腈的红外光谱图 碳氮三键伸缩振动 炔基氢 C-H弯曲振动峰 (五）羰基的伸缩振动区 n（5）旋转异构 n不少含一个羰基的化合物，其羰基区却出现两个以上峰， 而且与浓度无关，只与溶剂和温度有关，则可能是因为存 在旋转异构 S-cis VC=O 1699 cm-1 S-trans VC=O 1674 cm-1 (五）羰基的伸缩振动区 。