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1、 II 红外光谱（红外光谱（IR）一一.概述概述 波长（波长（ m） 波数（波数（cm-1）近红外区：近红外区： 0.75 2.5 13330 4000中红外区：中红外区： 2.5 15.4 4000 650远红外区：远红外区： 15.4 830 650 12 绝大多数有机化合物红外吸收波数范围：绝大多数有机化合物红外吸收波数范围：4000 665cm-1 红外谱图中红外谱图中, 横坐标横坐标:吸收波长吸收波长( )或波数或波数( ). 吸收峰位置。吸收峰位置。 纵坐标纵坐标:透过率透过率(T%)或吸光度或吸光度(A). 吸收峰强度。吸收峰强度。 二二. 基本原理基本原理 用一定频率的红外光照
2、射分子用一定频率的红外光照射分子, 分子发生振动能级的跃迁。分子发生振动能级的跃迁。 分子的振动分为：伸缩振动（分子的振动分为：伸缩振动（ ）、弯曲振动（）、弯曲振动（ ）。）。 = 2 C 双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。 cm-1 力常数力常数/g.s-2 1218 105 812 105 46 105 力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、键长有关。力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、键长有关。键能大，键长短，键能大，键长短，K值大，振动吸收频率移向高波数；值大，振动吸收频率移向高波数；键能小，键长长，键能小，键长
3、长，K值小，振动吸收频率移向低波数。值小，振动吸收频率移向低波数。三三. 不同官能团的特征吸收频区不同官能团的特征吸收频区官能团区分为：官能团区分为：X-H区、三键区和双键区。区、三键区和双键区。 四四. 影响官能团吸收频率的因素影响官能团吸收频率的因素 主要讨论分子结构变化时主要讨论分子结构变化时, 官能团红外吸收频率的变化。官能团红外吸收频率的变化。 1. 电子效应电子效应1）诱导效应）诱导效应 卤原子吸电子诱导效应卤原子吸电子诱导效应, 使羰基双键性增强使羰基双键性增强, C=O的力常数的力常数 变大变大, 吸收向高波数移动。吸收向高波数移动。 2）共轭效应）共轭效应 键长平均化。双键键
4、长增长，力常数减小。吸收频率移向键长平均化。双键键长增长，力常数减小。吸收频率移向 低波数。低波数。试试比较下列两组化合物中哪一个羰基的振动波数相对较高？比较下列两组化合物中哪一个羰基的振动波数相对较高？试试判断丁烯酮中碳氧、碳碳双键与判断丁烯酮中碳氧、碳碳双键与1-丁烯、丁烯、2-丁酮中双键的丁酮中双键的红外吸收频率的高低。红外吸收频率的高低。 1720 1685 1623 1647 2. 氢键的影响氢键的影响 使基团化学键的力常数减小使基团化学键的力常数减小, 伸缩振动波数降低、峰形变宽。伸缩振动波数降低、峰形变宽。 醇羟基：醇羟基： 游离态游离态 二聚体二聚体 多聚体多聚体 360036
5、40cm-1 35003600cm-1 32003400cm-1(a) 1.4%(b) 3.4%(c) 7.1%(d) 14.3% 正正丁丁醇醇羟羟基基的的伸伸缩缩振振动动吸吸收收位位置置（氯氯苯苯中中）羧酸及胺类等化合物羧酸及胺类等化合物, 分子间形成氢键后分子间形成氢键后, 其相应吸收频率其相应吸收频率均移向低波数均移向低波数. 当羰基是氢键受体时当羰基是氢键受体时, 其羰基特征吸收频率其羰基特征吸收频率向低频移动向低频移动 4060cm-1 3. 环的张力环的张力 一般而言一般而言, 环的张力增大时环的张力增大时, 环上有关官能团的吸收频率环上有关官能团的吸收频率 逐渐升高。逐渐升高。
6、环内双键的环内双键的C=C伸缩振动吸收频率随环的减小而降低。伸缩振动吸收频率随环的减小而降低。4. 成键碳原子的杂化状态成键碳原子的杂化状态 5. 振动的偶合振动的偶合分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时, 它们它们之间发生强相互作用之间发生强相互作用, 结果产生两个吸收峰结果产生两个吸收峰, 一个向高频移一个向高频移动动, 一个向低频移动。一个向低频移动。五五. 红外吸收峰的强度红外吸收峰的强度 红外吸收强度取决于跃迁的几率：红外吸收强度取决于跃迁的几率：跃迁几率跃迁几率 abab ab ab 跃迁偶极矩跃迁偶极矩红外电磁波的电场矢量红外电
7、磁波的电场矢量强度决定于振动时强度决定于振动时偶极矩变化偶极矩变化大小。偶极矩变化愈大，大小。偶极矩变化愈大，吸收强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈小；没有吸收强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈小；没有偶极矩变化偶极矩变化, 则不产生红外吸收。则不产生红外吸收。例：例：VC=O 吸收强度大于吸收强度大于 VC=C 。 对称烯、炔等无吸收峰对称烯、炔等无吸收峰 或吸收峰很弱。或吸收峰很弱。吸收强度的表示：吸收强度的表示： vs (200)200)、s s(=75(=75200)200)、 m m(= (= 25 2575)75)、w w(= 5(= 525)25)、vwvw(5)(5)。 六
8、六. 各类有机化合物的特征基团频率各类有机化合物的特征基团频率1. 烷烃烷烃 C-H 29002850cm-1 (S) C-H 1470cm-1 、1380cm-1 2. 烯烃烯烃 C=C 16801600cm-1 (m-w) =CH 31003010cm-1 =CH 1000800cm-1 C=C 吸收峰的强度受分子对称性影响吸收峰的强度受分子对称性影响3. 炔烃炔烃V VCCCC 2250cm 2250cm-1 -1 V VC-HC-H 3340-3300cm 3340-3300cm-1-1 C-HC-H 680-610cm 680-610cm-1-1 CH3 1380cm-1 （孤立甲基
9、）（孤立甲基） 4. 芳烃芳烃 C=C 16601450cm-1 （芳环碳碳骨架伸缩振动）（芳环碳碳骨架伸缩振动） 24个中强峰：个中强峰：1500(强强)、1600(中中) =CH 31103010cm-1 =CH 900690cm-1 “定位峰定位峰” 倍频区倍频区 20001650cm-1 5. 醇、酚类化合物醇、酚类化合物V-OH 36503600cm-1 (游离游离) 尖峰尖峰V-OH 35503200cm-1 (缔合缔合) 宽峰宽峰VC-O 12601000cm-16. 含羰基化合物含羰基化合物 1) 酮酮脂肪酮脂肪酮 VC=O 1715cm-1 芳香酮芳香酮 VC=O 1695c
10、m-1 不饱和酮不饱和酮 VC=O 1675cm-1 2) 醛醛 VC=O 1725cm-1 VC-H 2720cm-1 （鉴别（鉴别-CHO） 3) 酯酯 VC=O 1740cm-1 VC-O-C 13001150（鉴定酯）（鉴定酯） 4) 羧酸羧酸 VC=O 17701750cm-1（单体）（单体） ， 1710cm-1 （二聚体）（二聚体）VO-H 30002500 （二聚体）（二聚体） O-H 1400 ， 920cm-1 5) 酸酐酸酐 VC=O 18601800cm-1 ， 18001750cm-1 VC-O-C 11701050 (开链酸酐开链酸酐) , 13101210cm-1
11、 (环状酸酐环状酸酐) 6) 酰胺酰胺VN-H 35003035 VC=O 16901620cm-1 N-H 16201590(伯伯) 15501510(仲仲) 7) 酰卤酰卤 脂肪族酰卤脂肪族酰卤 VC=O 1800cm-1 芳香族酰卤芳香族酰卤 VC=O 17851765cm-1 7. 醚类醚类VC-O-C 12751020cm-1 8. 胺类胺类 一级胺一级胺 VN-H 34903400 N-H 16501590， 900650 二级胺二级胺 VN-H 35003300 N-H 750700 三级胺三级胺 无无VN-H 吸收峰吸收峰 无无 N-H 吸收峰吸收峰 应用应用 IR、1HNMR
12、 谱中的哪一种可快速有效鉴别下列化谱中的哪一种可快速有效鉴别下列化 合物？合物？ 1380cm-1 烷烷 CH3 七七. 红外谱图解析红外谱图解析1. 根据给出的分子式根据给出的分子式 IR NMR数据数据, 推测化合物的结构式。推测化合物的结构式。分子式：分子式：C3H8O ； IR：36003200cm-1(宽宽)NMR H/ppm : 1.1(d,6H)，3.8(m,1H)，4.4(s,1H) 2. 根据给出的分子式及根据给出的分子式及IR NMR主要数据主要数据, 推测化合物的结构。推测化合物的结构。分子式：分子式： C10H12O2 IR： 3010，2900，1735，1600，1
13、500cm-1 NMR: 1.3 (t, 3H)，2.4 (q, 2H)，5.1 (s, 2H)，7.3 (s, 5H) 3. 一化合物分子式为一化合物分子式为 C9H10O, 其其 IR 及及 1H NMR谱如下图。谱如下图。 写出化合物的结构式写出化合物的结构式, 并指出并指出1H NMR谱中各峰及谱中各峰及IR谱中谱中 主要峰的归属。主要峰的归属。 C9H10O 1H NMR : /ppm 7.1 ( s, 5H ) 3.5 ( s, 2H ) 2.0 ( s, 3H ) IR: 3050cm-1 苯苯 =C-H 2900cm-1 烷烷 C-H 1700cm-1 C=O 1600, 15
14、00cm-1 苯苯 C=C 思考题：思考题： (1) 根据下面所给的分子式、根据下面所给的分子式、IR、NMR主要数据主要数据, 推测相应推测相应 化合物的结构。化合物的结构。C9H10O2 ；IR/cm-1: 3010，3000，1670，1598，1500，1258， 1021，833NMR /ppm : 2.5( s,3H ), 3.95( s,3H ), 7.5( q,峰形对称峰形对称,4H ) (2) 反式和顺式反式和顺式-1,2-环戊二醇在环戊二醇在34503570cm-1处均有一个宽处均有一个宽 的吸收带，如何用的吸收带，如何用IR来区分顺反异构体。来区分顺反异构体。 作作 业业 8-20，21，28 思考题思考题 (1)、(2)
