红外光谱谱图解析演示文稿

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1、红外光谱谱图解析演示文稿红外光谱谱图解析演示文稿2022/5/19第一页，共六十九页。分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振- -转光谱转光谱概述概述 introduction辐射分子振动能级跃迁红外光谱官能团分子结构近红外区：低能电子跃迁、含氢原子团伸缩振动的合频吸收；稀土、过渡金属中红外区：远红外区：纯转动能级跃迁，变角、骨架振动；异构体、金属有机物、氢键第二页，共六十九页。一、认识红外光谱图第三页，共六十九页。1 1、红外光谱图、红外光谱图 峰强：峰强：Vs（Very strong）：很强；s（strong）：强；m（medium）：中强；w（wea

2、k）：弱。峰形：峰形：表示形状的为宽峰、尖峰、肩峰、双峰等类型 第四页，共六十九页。、为什么红外光谱图纵坐标的范围为、为什么红外光谱图纵坐标的范围为4000400 cm4000400 cm-1-1？红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.751000m（1m=10-4cm）范围。0.752.5m为近红外区2.525m为中红外区251000m为远红外区2.515.4m的中红外区应用最广由 可知，2.515.4m波长范围对应于4000cm-1650cm-1。大多数有机化合物及许多无机化合物的化学键振动均落在这一区域 。第五页，共六十九页。3、分子中基团的基本振动形式、分子中基团的基本振动形式 b

3、asic vibration of the group in molecular（1 1）两类基本振动形式）两类基本振动形式伸缩振动伸缩振动 亚甲基：亚甲基：变形振动变形振动 亚甲基亚甲基第六页，共六十九页。甲基的振动形式甲基的振动形式伸缩振动伸缩振动 甲基：甲基：变形振动变形振动 甲基甲基对称对称s s(CH(CH3 3)1380)1380-1-1 不不对称对称asas(CH(CH3 3)1460)1460-1-1对称对称 不对称不对称s s(CH(CH3 3) ) asas(CH(CH3 3) )2870 2870 -1 -1 2960 2960-1-1第七页，共六十九页。二、解析红外光谱

4、图二、解析红外光谱图第八页，共六十九页。一个未知化合物仅用红外光谱解析结构是十分困难的。一般在光谱解析前，要做未知物的初步分析红外光谱谱图的解析更带有经验性、灵活性。解析主要是在掌握影响振动频率的因素及各类化合物的红外特征吸收谱带的基础上，按峰区分析，指认某谱带的可能归属，结合其他峰区的相关峰，确定其归属。在此基础上，再仔细归属指纹区的有关谱带，综合分析，提出化合物的可能结构。必要时查阅标图谱或与其他谱（1H NMR，13C NMR，MS）配合，确证其结构。第九页，共六十九页。（一）了解样品来源及测试方法（一）了解样品来源及测试方法 要求样品纯度要求样品纯度98%以上以上尽可能地从下面几个方面

5、详尽了解样品的情况：尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况：样品的来源样品的来源合成方法或从何种动、植物体中提取而来；合成方法或从何种动、植物体中提取而来；样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后是否残留灰分等；样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后是否残留灰分等；样品的化学性质；样品的化学性质；元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出分子式；元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出分子式；红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。第十页，共六十九页。 定义：定义：

6、 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对对”数。如：乙烯变成饱和烷数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为烃需要两个氢原子，不饱和度为1。 计算：计算： 可按下式进行不饱和度的计算：可按下式进行不饱和度的计算： UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 n1 ）/ 2 n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，分别为分子中六价，五价，一价元素数目。，一价元素数目。 作用：作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，

7、芳环的数目，验证谱图解析的正确性。证谱图解析的正确性。例：例： C9H8O2 UN = （2 +2 9 8 ）/ 2 = 6（二）计算不饱和度（二）计算不饱和度 第十一页，共六十九页。 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基团特基团特征频率（特征峰）；征频率（特征峰）；例：例： 2800 3000 cm-1 CH3 特征峰；特征峰； 1600 1850 cm-1 C=O 特征峰；特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2C

8、OO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺（三）从特征频率区中确定主要官能团取代基（三）从特征频率区中确定主要官能团取代基第十二页，共六十九页。（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中扣除已知（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的不饱和度，并结合基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计（五）提出结构式（五）提出结构式 如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分

9、子中的所有原子和不饱和度均已用如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应把各种可能的结构完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的性质以及红外光谱排除不合式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的性质以及红外光谱排除不合理的结构。理的结构。 同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征振动可能同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变得极弱。是

10、非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变得极弱。 在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅根据某一谱带即下在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅根据某一谱带即下该基团存在的结论。该基团存在的结论。第十三页，共六十九页。（六）确证解析结果（六）确证解析结果 按以下几种方法验证按以下几种方法验证1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑到、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑到样品的处理技术与测量条件是否相同。样品的处理技术与测量条件是否相同。2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱图上的、若不能获得纯样品时，

11、可与标准光谱图进行对照。当谱图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确证。当然，两图特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强度的顺序是不变的。绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强度的顺序是不变的。常见的标准红外光谱图集有常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、红外谱图集、Coblentz学会谱学会谱图集、图集、API光谱图集、光谱图集、DMS光谱图集。光谱图集。第十四页，共六十九页。1、红外光谱信息区、红外光谱信息区常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1依

12、据基团的振动形式，分为四个区：依据基团的振动形式，分为四个区：(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)2500 2000 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区(3)2000 1500 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区(4)1500 670 cm-1 XY伸缩，伸缩， XH变形振动区变形振动区第十五页，共六十九页。2、确定分子官能团和基团的吸收峰、确定分子官能团和基团的吸收峰（1） XH伸缩振动区（伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ）OH 3650 3200 cm-1 确定确定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非极性溶

13、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。注意区分NH伸缩振动：3500 3100 cm-1 第十六页，共六十九页。3515cm-10 00101M M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图2950cm-12895 cm-1第十七页，共六十九页。不饱和碳原子上的不饱和碳原子上的=CH（ CH ） 苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1 饱和碳原子上的饱和碳原子上的CH3000 cm-1 以上 CH3 2960 cm-1

14、反对称伸缩振动 2870 cm-1 对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸收3000 cm-1 以下第十八页，共六十九页。（2） 叁键（叁键（C C）伸缩振动区）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）在该区域出现的峰较少；在该区域出现的峰较少；RC CH （2100 2140 cm-1 ） RC CR （2190 2260 cm-1 ） R=R 时，无红外活性时，无红外活性RC N （2100 2140 cm-1 ） 非共轭非共轭 2240 2260 cm-1 共轭共轭 2220 2230 cm-1 仅含

15、仅含C、H、N时：峰较强、尖锐；时：峰较强、尖锐；有有O原子存在时；原子存在时；O越靠近越靠近C N，峰越弱；，峰越弱；第十九页，共六十九页。（3） 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（ 2000 1500 cm-1 ） RC=CR 1620 1680 cm-1 强度弱，强度弱， R=R（对称）时，（对称）时，无红外活性。无红外活性。单核芳烃单核芳烃 的的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）第二十页，共六十九页。苯衍生物的苯衍生物的C=C 苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现出现 C-H和和C=C键的面内变形振动的泛频吸收（强键的面内变形振动的泛频吸收

16、（强度弱），可用来判断取代基位置。度弱），可用来判断取代基位置。20001600第二十一页，共六十九页。C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。饱和醛饱和醛(酮酮)1740-1720 cm-1 ；强、尖；不饱和向低波移动；强、尖；不饱和向低波移动；醛，酮的区分？醛，酮的区分？第二十二页，共六十九页。第二十三页，共六十九页。酸酐的酸酐的C=O 双吸收峰：18201750 cm-1 ，两个羰基振动偶合裂分； 线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强； 环形结构：低波数峰强；第二十四页，共六十九页。羧酸的羧酸的C=O 18201750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体；第二十五页，共六十九页。XY，XH 变形振动区变形振动区 3000 cmcm-1-1) ) 3080 cmcm-1 -1 3030 cmcm-1 -1 3080 cmcm-1 -1 3030 cmcm-1 -1 3300 cmcm-1 -1 （C-HC-H）3080-3030 cmcm-1 -1 2900-2800 cmcm-1 -1 3000 cmcm-