中药化学成分波谱解析课件

中药化学成分波谱解中药化学成分波谱解析析中药学院药化教研室中药学院药化教研室邓雁如邓雁如邓雁如Email:Email:Email:中药化学成分波谱解析中药学院药化教研室邓雁如Ema是利用波谱学知识解析化合物结构的一门课程。涉及紫外、红外、核磁共振波谱、质谱等，是当今中药化学领域必不可缺少的一门专业基础课程。中药化学成分波谱解析中药化学成分波谱解析是利用波谱学知识解析化合物结构的一门课程。涉及紫外、红外、核中药化学成分波谱解析中药化学成分波谱解析第一章第一章 紫外光谱紫外光谱(Ultraviolet Spectra)第二章第二章 红外光谱红外光谱(Infrared Spectra)第三章第三章 核磁共振波谱核磁共振波谱 (Spectra of Nuclear Magnetic Resonance)一一 1H-NMR(PMR)二二 13C-NMR(CMR)三三 2D-NMR第四章第四章 质谱质谱(Mass Spectra)第五章第五章 综合解析综合解析中药化学成分波谱解析第一章 紫外光谱(Ultraviolet第一章第一章 紫外光谱紫外光谱 紫外光谱涉及电子在分子轨道上的跃迁及各种跃迁对应的吸收带与化合物结构之间的依赖关系。虽然紫外光谱的吸收带数目少，对结构的敏感性差，但作为辅助手段可用于推断共轭体系及发色团的存在，或用于验证用其它方法推演的结构。第一章 紫外光谱 紫外光谱涉及电子在分子轨道上第一节第一节 基础知识基础知识 当物质吸收电磁波的能量后，从低能级跃迁至高能级。通过测量被吸收的电磁波的频率（波长）和强度，可得到被测物质的特征波谱，其中特征波谱的波长反映了物质的结构，可用作定性分析，波谱的强度与物质含量有关，可用于定量分析第一节 基础知识 当物质吸收电磁波的能一、电磁波的基本性质与分类一、电磁波的基本性质与分类电磁波:在空间传播的周期性变化的电磁场、无线电波、光线、X射线、射线等都是波长不同的电磁波，又称电波，电磁辐射。光是电磁波或叫电磁辐射。具有微粒性及波动性的双重特性一、电磁波的基本性质与分类1.基本性质光是电磁波或叫电磁辐射电磁辐射具有微粒性和波动性波动性：c/波长，长度单位/周 振动频率，Hz或周/秒微粒性：E=h h 普朗克常数中药化学成分波谱解析课件在讨论光与原子、分子相互作用讨论光与原子、分子相互作用时，可把光看成是一种从光源射出的能量子流或者高速移动的粒子，这种能量子也叫光量子或光子。光子能量(E)与光的频率()成正比:E=h=h.C/式中h为普朗克(Plank)常数(6.6310-34J.s).根据电磁波波长的不同可分成无线电波，微波、红外、紫外及X-射线几个区域。在讨论光与原子、分子相互作用时，可把光看成是一种从光源射出的2.分类uX-射线 波长范围 0.1410nmu紫外 4400nmu可见 400760nmu红外 0.761000mu微波 0.1100cmu无线电波2.分类中药化学成分波谱解析课件二、吸收光谱与能级跃迁二、吸收光谱与能级跃迁一个原子或分子吸收一定的电磁辐射能（）时，就由一种稳定的状态（基态）跃迁到另一种状态（激发态），从而产生吸收光谱。二、吸收光谱与能级跃迁一个原子或分子吸收一定的电磁辐射能（中药化学成分波谱解析课件三、原子或分子的能量组成与分子轨道三、原子或分子的能量组成与分子轨道（一）原子或分子的能量E分子=E移动+E转动+E振动+E电子 E移动 E转动 E振动 E电子 移动能级排列紧密，能级跃迁只需较少能量，跃迁产生的吸收光谱看不到。我们所讨论的吸收光谱是光或电磁波与原子及分子相互作用后，原子或分子吸收一定能量的电磁辐射能而产生的振动、转动吸收光谱和电子吸收光谱。三、原子或分子的能量组成与分子轨道分子能级图分子能级图分子能级图（二）分子轨道 分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。分子成键轨道;分子反键轨道 （二）分子轨道中药化学成分波谱解析课件分子轨道的种类分子轨道的种类分子轨道的种类 n轨道也叫未成键轨道，在构成分子轨道时，该原子轨道不参与分子轨道的形成，可按在原子中的能量画出。n轨道也叫未成键轨道，在构成分子轨道时，该原子轨道不四四、紫外光谱与电子跃迁、紫外光谱与电子跃迁五（一）紫外光谱六紫外光谱：是由于分子中价电子的跃迁而产生的。分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱称紫外光谱紫外吸收光谱的波长范围是4-400nm,其中4-200nm 为远紫外区，200-400nm为近紫外区,一般的紫外光谱是指近紫外区。、紫外光谱与电子跃迁（二）电子跃迁及类型：有机分子中的可以发生跃迁的电子有：形成单键的电子；形成双键的电子及未成键的n电子。n各类电子跃迁的能量大小见下图：各类电子跃迁的能量大小见下图：（二）电子跃迁及类型：中药化学成分波谱解析课件分子中电子跃迁类型：1.*跃迁电子从轨道跃迁到*轨道称为*跃迁特征：跃迁需要能量最大，吸收波长最短，最大吸收谱带出现在远紫外区。化合物类型：饱和烃类分子中电子跃迁类型：2.*跃迁电子从轨道跃迁到*轨道，称为*跃迁。特征：跃迁所需能量较小，吸收强度大。化合物类型：不饱和烃类化合物，含有 C=C，CC，C=N等基团；孤立双键吸收峰的波长在200nm附近；具有共轭双键，*跃迁能量降低，吸收峰波长向长波方向移动2.*跃迁3.n*跃迁电子从n轨道跃迁到*轨道，称为n*跃迁。特征：跃迁需要的能量较小，吸收强度弱 吸收峰的波长在近紫外区，有时在可见 光区。化合物类型：当不饱和键上连有杂原子（如C=O、-N2O）时，杂原子上的未共享电子（n电子）跃迁到*轨道。如丙酮、4-甲基-3-戊烯酮。3.n*跃迁4.n *跃迁电子从n轨道跃迁到*轨道，称为n *跃迁。特征：跃迁需要能量较低，吸收峰的波长约在200nm附近。化合物类型：具有未共享电子对的一些取代基，如-OH，-NH2，-X，-S等杂原子的饱和化合物。4.n *跃迁不同类型化合物产生的电子跃迁类型不同类型化合物产生的电子跃迁类型不同类型化合物产生的电子跃迁类型五、五、紫外光谱的紫外光谱的 max及其主要影响因素及其主要影响因素五、紫外光谱的max及其主要影响因素紫外吸收光谱的表示方法及常用术语紫外吸收光谱的表示方法及常用术语紫外吸收光谱的表示方法紫外吸收光谱的表示方法 是以波长为横坐标，以吸光度A或吸光系数为纵坐标所描绘的曲线。吸收峰：吸收峰：吸收度为纵坐标，曲线的峰称吸收峰，其对应的波长称为最大吸收波长（max）吸收谷：吸收谷：吸收曲线的谷对应的波长称为最小吸收波长肩峰：肩峰：峰旁边的小的曲折称肩峰末端吸收末端吸收短波区的吸收曲线吸收强，不形成峰，称末端吸收紫外吸收光谱的表示方法及常用术语紫外吸收光谱的表示方法强带强带：104；弱带：103表示方法：表示方法：237nm(104)或 ：237nm(lg4.0)溶剂max溶剂max强带：104；弱带：103溶剂溶剂紫外吸收光谱中的一些常见术语紫外吸收光谱中的一些常见术语发色团发色团：分子结构含有电子的基团。助色团助色团：含有非成键n电子的杂原子饱和基团。红移（长移）红移（长移）：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向长波方向移动的现象。蓝（紫）移蓝（紫）移：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向短波方向移动的现象。增色效应和减色效应增色效应和减色效应：由于取代或溶剂等的改变，导致吸收峰位位移的同时，其吸收强度发生变化，增强的称增色（浓色）效应，减弱的称减色（淡色）效应。紫外吸收光谱中的一些常见术语发色团：分子结构含有电子的基团（一）（一）电子跃迁类型对电子跃迁类型对 maxmax的影响的影响*跃迁峰位：150nm左右n*跃迁峰位:200nm左右*跃迁峰位:200nm(孤立双键),强度最强（跃迁 时产生的分子极化强度高）n*跃迁峰位:200400nm（一）电子跃迁类型对max的影响（二）发色团与助色团对（二）发色团与助色团对 maxmax的影响的影响紫外吸收光谱主要由*及n*跃迁贡献的。（二）发色团与助色团对max的影响中药化学成分波谱解析课件（三）样品溶液的浓度对（三）样品溶液的浓度对 maxmax的影响的影响在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光线的吸收遵守Lambert-Beers定律，即吸光度（A）与溶液的浓度（C）和吸收池的厚度（l）成正比 A=lC 为摩尔吸光系数max=500010000 强吸收max=2005000 中强吸收max s i o.o.p高频 低频CH2振动类型及自由度as s i o.中药化学成分波谱解析课件线形分子只有两个自由度线形分子只有两个自由度线形分子只有两个自由度 红外各种峰之间的关系红外各种峰之间的关系基频峰：1、2、3、4、5倍频峰：2 1、22、2 3、24 组组合频峰：1+2、21+2、1+22 频频 差频峰：1-2、21-2、1-3 峰峰 红外各种峰之间的关系 峰数往往少于基本振动数目（振动自由度），峰数往往少于基本振动数目（振动自由度），原因有以下几点：原因有以下几点：峰数往往少于基本振动数目（振动自由度），原中药化学成分波谱解析课件CO2分子的基本振动形式及分子的基本振动形式及IR光谱光谱2349 cm-1667cm-1 CO2分子的基本振动形式及IR光谱2349 cm-1667c六、决定吸收峰强度的因素两个因素：振动过程中偶极矩的变化 能级跃迁几率基频峰的强度由振动过程中的偶极矩变化决定，瞬间偶极矩越大，吸收峰越强影响瞬间偶极矩因素（1）原子的电负性，电负性相差越大，吸收峰越强（2）振动形式：VasVs；V（3）分子的对称性：（4）其它因素六、决定吸收峰强度的因素中药化学成分波谱解析课件七、影响峰位、峰强度其它因素（一）内部因素1.电子效应（electronic effect）电子效应是通过成键电子起作用。诱导效应和共轭效应都会引起分子中成键电子云分布发生变化。在同一分子中，诱导效应和共轭效应往往同时存在，在讨论其对吸收频率的影响时，由效应较强者决定。该影响主要表现在CO伸缩振动。七、影响峰位、峰强度其它因素诱诱导导效效应应(inductive effect)：诱诱导导效效应应沿沿分分子子中中化化学学键键(键键、键键)而而传传递递，与与分分子子的的几几何何状状态态无无关关。和和电电负负性性取取代代基基相相连连的的极极性性共共价价键键，如如COX，随随着着X基基电电负负性性增增大大，诱诱导导效效应应增增强强，C=O的伸缩振动向高波数方向移动。的伸缩振动向高波数方向移动。诱导效应(inductive effect)：诱导效应沿分中药化学成分波谱解析课件共轭效应共轭效应(conjugative effect):共轭效应共轭效应常引起常引起C=O双键的极性增强，双键性降双键的极性增强，双键性降低，伸缩振动频率向低波数位移。低，伸缩振动频率向低波数位移。共轭效应(conjugative effect):共轭效应中药化学成分波谱解析课件共轭与诱导效应共存时的情况共轭与诱导效应共存时的情况共轭与诱导效应共存时的情况2.空间效应（steric effect）（1）场效应（field effect）：通过空间起作用，在立体结构上相互靠近的基团发生作用2.空间效应（steric effect）（2）空间障碍（3）跨环效应（2）空间障碍（4）环张力（键角张力作用）环外双键（Vc=o）和环上羰基（Vc=o），随着环的张力增加，其频率也相应增加。（4）环张力（键角张力作用）3.氢键效应（hydrogen bond effect）（1）分子内氢键（与浓度无关）：分子内氢键使谱带移向低频3.氢键效应（hydrogen bond effect）乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响（2）分子间氢键（与浓度有关）醇和酚的羟基：稀溶液呈游离状态，3650 3600cm-1 浓度增加，形成氢键，VOH移动至3515cm-1羧酸：稀溶液，VC=O（游离）在1760cm-1附近 液态或固态，VC=O（缔合）在1710cm-1出现强峰，VOH在32002500cm-1区间，呈宽而散的吸收峰。（2）分子间氢键（与浓度有关）4.互变异构分子发生互变异构，吸收峰也将发生位移，在红外光谱上出现各异构体的峰带4.互变异构5.振动偶合效应当两个相同的基团在分子中靠很近时，相应的特征吸收峰发生分裂，形成两个峰，这种现象叫振动偶合5.振动偶合效应6.样品的物理状态的影响丙酮的羰基在气态下为1738cm-1，而在液态下为1715cm-16.样品的物理状态的影响（二）（二）外部因素外部因素1.溶剂影响 极性基团的伸缩频率常常随溶剂的极性增大而降低。以羧酸的羰基为例：2.仪器的色散元件 棱镜：分辨率低 光栅：分辨率高（二）外部因素2.仪器的色散元件第二节第二节 仪器介绍及实验技术仪器介绍及实验技术 1.红外光谱仪结构及工作原理红外光谱仪结构及工作原理色散型双光束红外分光光度计结构简图示于图色散型双光束红外分光光度计结构简图示于图17。包括红外光源、单色器、检测器、放大。包括红外光源、单色器、检测器、放大器和记录仪五大部分。器和记录仪五大部分。2.Fourier变换红外光谱仪变换红外光谱仪70年年代代研研制制的的Fourier变变换换红红外外光光谱谱,简简称称(FTIR)主主要要由由光光学学检检测测和和计计算算机机两两大大系系统统组组成成光光学检测系统的主要元件是学检测系统的主要元件是Michelson干涉仪。干涉仪。第二节 仪器介绍及实验技术 1.红外光谱仪结构及工作原理通通过过样样品品(S)到到达达检检测测器器(D)的的干干涉涉光光的的强强度度I将将作作为为两两束束光光的的光光程程差差S的的函函数数I(S)记记录录下下来来，经经过过傅傅里里叶叶变变换换(计计算算机机处处理理)，将将干干涉涉谱谱I(S)变变成成我我们熟悉的光谱们熟悉的光谱I()。除常规红外光谱测试外，除常规红外光谱测试外，FTIR的优点在于：的优点在于：扫扫描描过过程程的的每每一一瞬瞬间间测测量量都都包包括括了了分分子子振振动动的的全全部部信信息息，检检测测时时间间大大大大缩缩短短，利利于于动动态态过过程程和瞬间变化的研究。和瞬间变化的研究。利利用用计计算算机机储储存存，多多次次累累加加大大大大提提高高信信噪噪比比，与气相色谱联用解决了痕量分析问题。与气相色谱联用解决了痕量分析问题。分辨率高且测量范围宽分辨率高且测量范围宽(104-10cm-1)。通过样品(S)到达检测器(D)的干涉光的强度I将作为两束光的3.实验技术实验技术（1）.样品池红外光谱测试所需的样品池窗片一定要红外透明，一般是NaCl、KBr等盐晶制成.。（2）.红外样品制备气体样品：在真空的气体（样品）池中测定液体样品：纯液体样品液体样品池测定 样品溶液CS2或CCl4作溶剂（稀溶液）固体样品：研糊法样品用液体石蜡研磨成糊状物 溴化钾压片法1mg样品与约100mg干燥溴化钾混合压片 液膜法样品溶于易挥发溶剂中，滴在玻板上，溶剂挥发后成薄膜。3.实验技术（1）.样品池第三节第三节 各类有机化合物的红外特征吸收各类有机化合物的红外特征吸收 一、特征谱带区、指纹区及相关峰的概念特征谱带区：特征谱带区：红外区域的40001333cm-1（2.57.5m）指纹区：指纹区：1333 400 cm-1（7.515 m），谱带主要是C-X(X=C,N,O)单键的伸缩振动以及各种弯曲振动。相关峰：相关峰：一个基团常有数种振动形式，每种红外活性的振动通常都相应产生一个吸收峰。习惯上把这些相互依存而又相互可以佐证的吸收峰叫相关峰。如甲基（-CH3）相关峰有：C-H(as)2960cm-1,C-H(s)2870cm-1,C-H(as)1470cm-1,C-H(s)1380cm-1及 C-H(面外)720cm-1。第三节 各类有机化合物的红外特征吸收 一、特征谱带区、指纹二、红外光谱中特征吸收带二、红外光谱中特征吸收带第一峰区第一峰区(3700-2500 cm-1)为为X-H的伸缩振的伸缩振动；动；第二峰区第二峰区(2500-1900 cm-1)为叁键和累积双为叁键和累积双键的伸缩振动；键的伸缩振动；第三峰区第三峰区(1900-1500 cm-1)为双键的伸缩振为双键的伸缩振动及动及O-H、N-H的弯曲振动；的弯曲振动；第四峰区第四峰区(1500-600cm-1)，除氢外的单键，除氢外的单键(X-Y)伸缩振动及各类弯曲振动。又称指纹伸缩振动及各类弯曲振动。又称指纹区。区。二、红外光谱中特征吸收带中药化学成分波谱解析课件例1.下列（A），（B），（C）三种化合物将分别在IR光谱中哪一段有吸收？各因什么振动类型引起？例1.下列（A），（B），（C）三种化合物将分别在IR光谱(B)(C)(B)(C)中药化学成分波谱解析课件1、第一峰区、第一峰区(37002500 cm-1)此峰区为此峰区为XH伸缩振动吸收范围。伸缩振动吸收范围。X代表代表O、N、C，对应于醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯，对应于醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃及饱和烃类的烃、芳烃及饱和烃类的OH，NH，CH伸伸缩振动。缩振动。（1）OH伸缩振动伸缩振动醇醇与与酚酚：醇醇与与酚酚以以游游离离态态存存在在时时，O-H 在在3650-3590 cm-1范围内中等强度吸收。范围内中等强度吸收。多多聚聚态态的的醇醇或或酚酚OH伸伸缩缩振振动动约约于于3350cm-1出出现强、宽吸收带现强、宽吸收带1、第一峰区(37002500 cm-1)此峰区为XH2-丁醇的红外光谱图丁醇的红外光谱图2-丁醇的红外光谱图中药化学成分波谱解析课件2-溴苯酚的红外光谱图溴苯酚的红外光谱图2-溴苯酚的红外光谱图中药化学成分波谱解析课件羧酸羧酸3000-2500 cm-1范围的宽、散谱带为二聚范围的宽、散谱带为二聚体羧基中体羧基中O-H伸缩振动的特征谱带伸缩振动的特征谱带.2-氯苯甲酸氯苯甲酸羧酸3000-2500 cm-1范围的宽、散谱带为二聚体羧基中药化学成分波谱解析课件（2）N-H伸缩振动伸缩振动 含有含有N-H键的胺、酰胺及铵盐类在此峰区均出键的胺、酰胺及铵盐类在此峰区均出现现N-H伸缩振动。胺或酰胺中伸缩振动。胺或酰胺中N-H伸缩振动出伸缩振动出现在现在3500-3150 cm-1范围，弱或中等强度吸收范围，弱或中等强度吸收带，较带，较 O-H 谱带弱、尖。谱带弱、尖。胺类胺类：伯胺在此范围出现二条谱带约：伯胺在此范围出现二条谱带约3500、3400 cm-1，对应于，对应于NH2的不对称伸缩振动和对的不对称伸缩振动和对称伸缩振动，有时于较低波数处出现第三条谱称伸缩振动，有时于较低波数处出现第三条谱带。为缔合态带。为缔合态N-H伸缩振动。仲胺于约伸缩振动。仲胺于约3400 cm-1出现一条谱带，叔胺无此带。出现一条谱带，叔胺无此带。（2）N-H伸缩振动 苯胺的红外光谱图苯胺的红外光谱图苯胺的红外光谱图中药化学成分波谱解析课件N-己基甲胺的红外光谱图己基甲胺的红外光谱图N-己基甲胺的红外光谱图顺式1，2-环戊二醇的CCl4稀溶液，在3000 3700cm-1有几个峰？3620及3455cm-1A与B两个化合物在3000 3700cm-1有何不同？顺式1，2-环戊二醇的CCl4稀溶液，在3000 3700（3）C-H伸缩振动伸缩振动 烃类化合物的烃类化合物的C-H伸缩振动在伸缩振动在3300-2700 cm-1范围，不饱和烃范围，不饱和烃 C-H位于高频端，饱位于高频端，饱和烃和烃 C-H位于低频端。通常炔氢，烯氢及位于低频端。通常炔氢，烯氢及芳氢的芳氢的C-H伸缩振动大于伸缩振动大于3000 cm-1，饱，饱和和C-H伸缩振动小于伸缩振动小于3000 cm-1。炔烃炔烃：炔氢的：炔氢的 C-H 约为约为3300 cm-1(m)。比。比缔合态的缔合态的 O-H 吸收弱，比吸收弱，比 N-H吸收强。谱吸收强。谱带尖锐。带尖锐。1-己炔的红外光谱见图己炔的红外光谱见图（3）C-H伸缩振动 1-1-己炔的红外光谱图己炔的红外光谱图1-己炔的红外光谱图中药化学成分波谱解析课件烯烃烯烃：烯烃及芳烃的：烯烃及芳烃的C-H伸缩振动位于伸缩振动位于3000-3100 cm-1范围。范围。-蒎烯的红外光谱图蒎烯的红外光谱图烯烃：烯烃及芳烃的C-H伸缩振动位于3000-3100 cm中药化学成分波谱解析课件芳烃芳烃：芳烃：芳烃C-H伸缩振动吸收带出现在伸缩振动吸收带出现在3030 cm-1及及3080 cm-1附近，均为苯环附近，均为苯环C-H伸缩振动。伸缩振动。乙苯的红外光谱图乙苯的红外光谱图芳烃：芳烃C-H伸缩振动吸收带出现在3030 cm-1及30中药化学成分波谱解析课件下列化合物下列化合物(A)与（与（B)在在C-H伸缩区域中有何区别？伸缩区域中有何区别？下列化合物(A)与（B)在C-H伸缩区域中有何区别？饱饱和和烃烃基基：-CH3,-CH2-，CH-这这类类饱饱和和烃烃基的基的C-H伸缩振动位于伸缩振动位于30002800 cm-1。CH3：as 2960，s 2870 cm-1(m)CH2：as 2926，s 2850 cm-1(s)CH-2890 cm-1 以癸烷癸烷为例：为例：饱和烃基：-CH3,-CH2-，CH-这类饱和烃基的C中药化学成分波谱解析课件醛醛基基(-CHO)：醛醛基基中中 C-H位位于于2850-2720 cm-1范范围围。是是醛醛基基中中C-H伸伸缩缩振振动动和和C-H弯弯曲曲振振动动(约约1390 cm-1)的的倍倍频频之之间间Fermi共共振振的的贡贡献献。表表现现为为双双谱谱带带，是是醛醛基基的的特特征征吸吸收收谱谱带带。高高波波数数端端的的频频带带有有时时仅仅以以饱饱和和C-H伸伸缩缩振振动动强强吸吸收收带带的的肩峰出现或被掩盖。肩峰出现或被掩盖。醛基(-CHO)：醛基中C-H位于2850-2720 cm丙烯醛的红外光谱图丙烯醛的红外光谱图丙烯醛的红外光谱图中药化学成分波谱解析课件2-甲基丁醛的红外光谱图甲基丁醛的红外光谱图2-甲基丁醛的红外光谱图中药化学成分波谱解析课件2、第二峰区、第二峰区(25001900 cm-1)叁键、累积双键及叁键、累积双键及B-H、P-H、I-H、As-H、Si-H等键的伸缩振动吸收谱带位于此等键的伸缩振动吸收谱带位于此峰区。谱带为中等强度吸收或弱吸收。峰区。谱带为中等强度吸收或弱吸收。此峰区干扰小，谱带容易识别。此峰区干扰小，谱带容易识别。（1）C C伸缩振动伸缩振动 炔烃炔烃C C伸缩振动位于伸缩振动位于22802100 cm-1范围。范围。2、第二峰区(25001900 cm-1)1-1-己炔的红外光谱图己炔的红外光谱图1-己炔的红外光谱图(2)C N伸缩振动伸缩振动 腈基化合物中腈基化合物中C N伸缩振动谱带在伸缩振动谱带在22502240 cm-1范围。范围。C N键极性较键极性较C C键键强，其谱带强度也较强，其谱带强度也较 C C 谱带强。谱带强。C N与苯环或双键共轭与苯环或双键共轭,谱带向低波数位移谱带向低波数位移2030 cm-1。(2)CN伸缩振动丙烯腈的红外光谱图丙烯腈的红外光谱图丙烯腈的红外光谱图3.第三峰区第三峰区(19001500 cm-1)双双键键(包包括括C=O，C=C，C=N，N=O等等)的的伸伸缩缩振振动动谱谱带带位位于于此此峰峰区区，利利用用该该峰峰区区的的吸吸收收带带，对对判判断断双双键键的的存存在在及及双双键键的的类类型型极极为为有有用用。另另外外，N-H弯弯曲曲振振动动也也位位于此峰区。于此峰区。（1）C=O伸缩振动伸缩振动C=O伸缩振动位于此峰区的高频端，均伸缩振动位于此峰区的高频端，均为强吸收带。为强吸收带。3.第三峰区(19001500 cm-1)由于受各种因素影响，不同类型羰基化由于受各种因素影响，不同类型羰基化合物的：合物的：C=O吸收不同，且有规律地改吸收不同，且有规律地改变。其变化规律为：变。其变化规律为：(从大到小从大到小)由于受各种因素影响，不同类型羰基化合物的：C=O吸收不同，酰卤酰卤：酰卤中：酰卤中 C=O 吸收位于高波数端，吸收位于高波数端，特征，无干扰，特征，无干扰，(乙酰氯乙酰氯1805 cm-1)。酰卤：酰卤中C=O 吸收位于高波数端，特征，无干扰，(乙酰酸酐酸酐：酸酐中两个羰基振动偶合产生双峰，：酸酐中两个羰基振动偶合产生双峰，约约60-80 cm-1，开链酸酐，开链酸酐(约约1830，1760 cm-1)高高波数谱带强度较大。波数谱带强度较大。，-不饱和酸酯或苯甲不饱和酸酯或苯甲酸酯，低波数位移酸酯，低波数位移(约约20 cm-1)。丙酸酐丙酸酐 酸酐：酸酐中两个羰基振动偶合产生双峰，约60-80 cm羧酸羧酸：羧酸以二聚体的形式存在，：羧酸以二聚体的形式存在，C=O 约约1720 cm-1。游离态游离态 C=O(约约1760 cm-1)。若在第一峰区约。若在第一峰区约3000 cm-1出现强、宽吸收，可确认羧基存在。出现强、宽吸收，可确认羧基存在。2-氯苯甲酸氯苯甲酸 羧酸：羧酸以二聚体的形式存在，C=O 约1720 cm-1醛醛：羰基在：羰基在1700 cm-1以上。以上。2-甲基丁醛甲基丁醛丙烯醛丙烯醛醛：羰基在1700 cm-1以上。2-甲基丁醛2-甲基丁醛甲基丁醛 丙烯醛丙烯醛2-甲基丁醛 丙烯醛酮：酮：酮类化合物酮类化合物 C=O 吸收是其唯一特征吸收是其唯一特征吸收带。在吸收带。在1700 cm-1以上。以上。如：2-己酮酮：酮类化合物C=O 吸收是其唯一特征吸收带。在1700 C=O与与C=O共轭，共轭，C=O 低波数位移，低波数位移，C=C 吸吸收强度增大收强度增大。如：如：3-氯苯甲酮氯苯甲酮C=O与C=O共轭，C=O 低波数位移，C=C 吸收强度酰胺酰胺：C=O 吸收在吸收在1690-1630 cm-1范围，缔合范围，缔合态及叔酰胺态及叔酰胺 C=O 约约1650 cm-1。如如丙酰胺丙酰胺酰胺：C=O 吸收在1690-1630 cm-1范围，缔合（2）C=C伸缩振动伸缩振动 烯烯烃烃：C=C伸伸缩缩振振动动位位于于16801610 cm-1范范围围。随随着着双双键键上上R取取代代基基增增多多，其其吸吸收收强强度度减减弱弱，双键与氧相连时。吸收强度显著增大双键与氧相连时。吸收强度显著增大。-蒎烯蒎烯（2）C=C伸缩振动 双键与双键与C=O共轭，共轭，C=C 吸收向低波数位移，强吸收向低波数位移，强度增大。如度增大。如2-甲基甲基-2-环戊烯酮：环戊烯酮：双键与C=O共轭，C=C 吸收向低波数位移，强度增大。如2（3）芳环骨架振动）芳环骨架振动苯苯环环、吡吡啶啶环环及及其其它它杂杂芳芳环环的的骨骨架架伸伸缩缩振振动动位位于于1600-1450 cm-1范范围围。于于1600，1580，1500，1450 cm-1出出现现3-4条谱带。条谱带。苯胺苯胺：1600，1500 cm-1（3）芳环骨架振动乙苯乙苯4、第四峰区、第四峰区(1500-600 cm-1)主要有主要有-键伸缩振动及各类弯曲振动键伸缩振动及各类弯曲振动（1）C-H弯曲振动弯曲振动 烷烃烷烃：-CH3 as约约1450 cm-1(m)，s约约1380 cm-1(w)。-CH(CH3)2振动偶合使对称弯曲振动裂分振动偶合使对称弯曲振动裂分为强度相近的两条谱带为强度相近的两条谱带(约在约在1380和和1370cm-1)，C(CH3)3振动偶合使对称弯曲振动裂分为强度差振动偶合使对称弯曲振动裂分为强度差别较大的两条谱带别较大的两条谱带(在在1390和和1370 cm-1附近附近)，低，低频带强度较大。频带强度较大。4、第四峰区(1500-600 cm-1)CH2剪式振动约为剪式振动约为1450 cm-1(m)。CH-约为约为1340 cm-1(w)，不特征。，不特征。癸烷癸烷CH2剪式振动约为1450 cm-1(m)。CH-约为132,3,4-三甲基戊烷2,3,4-三甲基戊烷2，2-二甲基戊烷2，2-二甲基戊烷2,3,4-三甲基戊烷 2，2-二甲基戊烷2,3,4-三甲基戊烷 2，2-二甲基戊烷烯烃烯烃：烯烃的：烯烃的C-H面内弯曲振动位于面内弯曲振动位于1420-1300 cm-1范围，范围，m或或w吸收带吸收带,干扰干扰大大,不特征。烯烃的面外弯曲振动位于不特征。烯烃的面外弯曲振动位于1000-670 cm-1范围，范围，s或或m吸收带，容易吸收带，容易识别，可用于判断烯烃的取代情况识别，可用于判断烯烃的取代情况 反式烯氢反式烯氢990 cm-1同碳烯氢同碳烯氢900 cm-1顺式烯氢顺式烯氢700 cm-1烯烃：烯烃的C-H面内弯曲振动位于1420-1300 cm-丙烯醛丙烯醛芳烃：芳环芳烃：芳环C-H面外弯曲振动位于面外弯曲振动位于900650 cm-1范围。谱带位置及数目与苯环的取代情况范围。谱带位置及数目与苯环的取代情况有关，利用此范围的吸收带可判断苯环上取代有关，利用此范围的吸收带可判断苯环上取代基的相对位置。基的相对位置。单取代：单取代：750 cm-1，700 cm-1两强峰两强峰乙苯乙苯芳烃：芳环C-H面外弯曲振动位于900650 cm-1范围邻二取代：邻二取代：770-735 cm-1强峰强峰2-氯苯甲酸氯苯甲酸邻二取代：770-735 cm-1强峰间二取代：间二取代：780 cm-1，690 cm-1两强峰两强峰2-溴苯甲酮溴苯甲酮间二取代：780 cm-1，690 cm-1两强峰对二取代：对二取代：860-800cm-1 强峰强峰4-氯苯甲酮氯苯甲酮对二取代：860-800cm-1 强峰（2）C-O伸缩振动伸缩振动含氧化合物含氧化合物C-O键的伸缩振动位于键的伸缩振动位于13001000 cm-1范围。范围。不饱和碳不饱和碳-氧常大于氧常大于1200 cm-1 2-氯苯甲醚氯苯甲醚饱和碳饱和碳-氧常小于氧常小于1200 cm-1（2）C-O伸缩振动2-丁醇2-丁醇CH2n:CH2平平面面摇摇摆摆振振动动位位于于800-700 cm-1，弱弱吸吸收收带带。对对于于无无其其它它谱谱带带干干扰扰的的烃烃类类化化合合物物，可用此范围的谱带判断可用此范围的谱带判断n的数目。的数目。癸烷癸烷725 cm-1CH2n:CH2平面摇摆振动位于800-700 cm-N 1 2 3 4cm-1 785-770 743-734 729-726 725-7222，2-二甲基戊烷二甲基戊烷740 cm-1N 1 2 第四节第四节 红外光谱在有机化合物结构分析中的应用红外光谱在有机化合物结构分析中的应用一、鉴定是否为某已知化合物（鉴别化合物真伪）一、鉴定是否为某已知化合物（鉴别化合物真伪）1、与标准品的红外光谱对照 对照品与标准品在同一条件下测得的红外光谱。完全一致则判定可能为同一种化合物。2、与标准图谱对照无标准品，但有标准图谱时，则可按名称、分子式 索引查找核对，但必须注意测定仪器与测定条件是否 一致。第四节 红外光谱在有机化合物结构分析中的应用二二、鉴定未知结构的官能团、鉴定未知结构的官能团1、在确定特征官能团时,应尽量找到其相关峰CH3：1380,2960,2870,14701430cm-12、注意各基团的相互影响因素二、鉴定未知结构的官能团三、其他方面的而应用1、几何构型的区别红外光谱中1000650cm-1区域有明显不同，顺式面外在690cm-1（s）,反式在970cm-1（vs)三、其他方面的而应用1、几何构型的区别红外光谱中100062、立体构象的确定(有3450cm-1)2、立体构象的确定(有3450cm-1)3、分子的互变异构与同分异构的确定、分子的互变异构与同分异构的确定1720cm-1 1656cm-11740cm-1 1618cm-1 34003200cm-11770cm-1 1750cm-13、分子的互变异构与同分异构的确定1720cm-1 第五节第五节 红外光谱解析及应用红外光谱解析及应用1 红外光谱解析一般程序红外光谱解析一般程序(1)了解样品来源及测试方法了解样品来源及测试方法 痕量的水会在痕量的水会在3500 cm-1和和1630 cm-1附近附近(OH无无此带此带)出现吸收带。出现吸收带。(2)求分子式与不饱和数求分子式与不饱和数UN=（n+1）+a/2 -b/2(3)分析红外光谱图第一至三峰区分析红外光谱图第一至三峰区(4)确认某种基团的存在确认某种基团的存在(5)分析红外光谱图的第四峰区分析红外光谱图的第四峰区(6)提出化合物的可能结构提出化合物的可能结构 第五节 红外光谱解析及应用2.红外光谱解析实例红外光谱解析实例例例1 分子式分子式C6H14，红外光谱如下，推导其结构。，红外光谱如下，推导其结构。(1461,1380,988,775 cm-1)2.红外光谱解析实例1380 cm-1为为 sCH3,该谱带无裂分，表明无同碳该谱带无裂分，表明无同碳二甲基或同碳三甲基存在。二甲基或同碳三甲基存在。775 cm-1(n=1)表明该化合物无表明该化合物无n1的长链烷基的长链烷基存在，只有存在，只有CH3CH2基存在基存在 1380 cm-1为sCH3,该谱带无裂分，表明无同碳二甲例例2 分子分子C8H7N，红外光谱如下，推导其结构。，红外光谱如下，推导其结构。(3030,2217,1607,1508,1450,1380,817)例2 分子C8H7N，红外光谱如下，推导其结构。(30303500-3100 cm-1，无，无，无，无N-H，C-H存在存在 3030 cm-1(w)为为=C-H或苯氢的伸缩振动，结合或苯氢的伸缩振动，结合第三峰区的相关峰第三峰区的相关峰1607 cm-1(m)，1508 cm-1(m)的苯环的骨架伸缩振动，确认苯基的存在。的苯环的骨架伸缩振动，确认苯基的存在。817 cm-1(s)苯环上相邻两个氢的面外弯曲振动，苯环上相邻两个氢的面外弯曲振动，表明是对位取代苯表明是对位取代苯(860-800 cm-1)，2217 cm-1(m，尖，尖)，从谱带的强度及峰位判断，从谱带的强度及峰位判断为为C N伸缩振动，且与苯基相连（伸缩振动，且与苯基相连（2260-2210 cm-1）。）。2920 cm-11450 cm-1及及1380 cm-1为为 CH3。3500-3100 cm-1，无，无N-H，C-H存在 例例3 分子式分子式C4H6O2，红外光谱如下，推导其结构。，红外光谱如下，推导其结构。3090,1760,1650,1370,1230,1140,955,880 cm-1例3 分子式C4H6O2，红外光谱如下，推导其结构。3090可能结构如下：可能结构如下：A结构结构C=C与与C=O共轭，共轭，C=O 低波数位移低波数位移(约约1700 cm-1)与谱图不符，排除。与谱图不符，排除。B结构双结构双键与极性基氧相连，键与极性基氧相连，C=O 吸收强度增大，吸收强度增大，氧原子对氧原子对C=O的诱导效应增强，的诱导效应增强，C=O 高波高波数位移，与谱图相符，故数位移，与谱图相符，故B结构合理。结构合理。可能结构如下：