红外吸收光谱(IR)--课件

Infrared Absorption Spectroscopy第五章第五章 红外吸收光谱红外吸收光谱(IR)1PPT课件本章主要内容本章主要内容1.1红外光谱的基本原理1.2红外谱图的峰数、峰位与峰强（难点）1.3红外光谱特征基团的吸收频率（重点）1.4红外光谱在结构分析中的应用（重点）2PPT课件红外光谱法发展历程红外光谱法发展历程50年代初期，商品红外光谱仪问世。年代初期，商品红外光谱仪问世。70年代中期，红外光谱已成为有机化年代中期，红外光谱已成为有机化 合物结构鉴定的最重要的方法。合物结构鉴定的最重要的方法。近十年来，傅里叶变换红外的问世以近十年来，傅里叶变换红外的问世以及一些新技术的出现，使红外光谱得到更及一些新技术的出现，使红外光谱得到更加广泛的应用。加广泛的应用。3PPT课件红外光谱法的特点红外光谱法的特点v任何气态、液态、固态样品均可进行红外任何气态、液态、固态样品均可进行红外 光谱测定；光谱测定；v不同的化合物有不同的红外吸收，由红外不同的化合物有不同的红外吸收，由红外 光谱可得到化合物丰富的结构信息；光谱可得到化合物丰富的结构信息；v常规红外光谱仪价格低廉；常规红外光谱仪价格低廉；v样品用量少；样品用量少；v可针对特殊样品运用特殊的测试方法可针对特殊样品运用特殊的测试方法4PPT课件一、红外光谱的基础知识一、红外光谱的基础知识 红外光谱是分子吸收红外光引起振红外光谱是分子吸收红外光引起振动和转动能级跃迁产生的吸收信号。动和转动能级跃迁产生的吸收信号。红外光红外光(0.751000m)(m)近红外中红外远红外0.7533030013333333333333(cm-1)5PPT课件红外光谱分类及功能红外光谱分类及功能6PPT课件1.红外光谱的定义：红外光谱的定义：当样品受到频率连续变化的红外光照当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起振动或转动运动引起偶极矩偶极矩的净变化，产的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱，又称为分子振动转动光谱。外光谱，又称为分子振动转动光谱。7PPT课件设正负电中心的电荷分别为设正负电中心的电荷分别为+q和和-q，正负电，正负电中心距离为中心距离为d，则，则=q.dq分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也显分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也显示不同的极性，称为示不同的极性，称为偶极子偶极子。q通常用分子的通常用分子的偶极矩（偶极矩（）来描述分子极性的大来描述分子极性的大小。小。8PPT课件 2.2.红外活性分子和非红外活性分子红外活性分子和非红外活性分子 产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如CO2分子；反之为非红外活性分子，如O2分子。3.3.局限局限（1）CH3(CH2)6CH3 与 CH3(CH2)8CH3图谱区别不大 （2）定量测量的误差可达百分之几！9PPT课件4.红外吸收的能量红外吸收的能量S0S1UV/VisV3 V2 V1 V0S0S1IRElectronic SpectroscopyVibrational Spectroscopy10PPT课件5.红外光谱图红外光谱图11PPT课件6.红外谱图的峰数红外谱图的峰数 由由n个原子组成的分子有个原子组成的分子有3n-6个个(线性分子为线性分子为3n-5)振动模振动模式式,即有即有3n-6个吸收带。个吸收带。例：例：HCl 自由度自由度=32-5=1 只有一个伸缩振动只有一个伸缩振动 H2O 自由度自由度=33-6=3 有三个基本振动模式有三个基本振动模式 C6H6 自由度自由度=312-6=30 有有30个基本振动模式个基本振动模式12PPT课件6.红外谱图的峰数红外谱图的峰数 每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎都应有相应的红外吸收带。实际上，都应有相应的红外吸收带。实际上，绝大多数化绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计合物在红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数算的振动数，这是由如下原因引起的：，这是由如下原因引起的：（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；（2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；）相同频率的振动吸收重叠，即简并；（3）仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收）仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收带很弱，仪器无法检测；带很弱，仪器无法检测；（4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。）有些吸收带落在仪器检测范围之外。15PPT课件6.红外谱图的峰数红外谱图的峰数 例如，线型分子二氧化碳在理论上计算其基本振动数为4，共有4个振动形式，在红外图谱上有4个吸收峰。但在实际红外图谱中，只出现667 cm-1和2349 cm-1两个基频吸收峰。这是因为对称伸缩振动偶极矩变化为零，不产生吸收，而面内变形和面外变形振动的吸收频率完全一样，发生简并。16PPT课件分子的振动频率决定分子基团吸收的红外光频率，即红外吸分子的振动频率决定分子基团吸收的红外光频率，即红外吸收位置。收位置。或K为双原子形成的化学键力常数为双原子形成的化学键力常数m1和和m2分别为两个原子分别为两个原子 相对原子质量相对原子质量振动频率振动频率与与原子的质量原子的质量化学键强度化学键强度有关有关7.红外谱图的峰位红外谱图的峰位17PPT课件表表 某些键的伸缩力常数（毫达因某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）埃）键类型键类型 C C C=C C C 力常数力常数 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位峰位 4.5 m 6.0 m 7.0 m 化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。18PPT课件7.红外谱图的峰位红外谱图的峰位q多原子分子由于原子数目增多，组成分子的多原子分子由于原子数目增多，组成分子的键或基团和空间结构不同，其振动光谱比双键或基团和空间结构不同，其振动光谱比双原子分子要复杂。但是可以把它们的振动分原子分子要复杂。但是可以把它们的振动分解成许多简单的基本振动，即解成许多简单的基本振动，即简正振动简正振动。q简正振动简正振动：简正振动的振动状态是分子质心：简正振动的振动状态是分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动。衡位置附近做简谐振动。q分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合。正振动的线性组合。q简正振动的数目称为振动自由度，每个振动简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相当于红外光谱上的一个基频吸收带。自由度相当于红外光谱上的一个基频吸收带。19PPT课件伸缩振动：对称伸缩振动伸缩振动：对称伸缩振动 不对称伸缩振动不对称伸缩振动变形振动：平面剪式弯曲振动变形振动：平面剪式弯曲振动 平面摇摆弯曲振动平面摇摆弯曲振动 平面外摇摆弯曲振动平面外摇摆弯曲振动 平面外扭曲弯曲振动平面外扭曲弯曲振动8 8、分子的振动方式分子的振动方式20PPT课件对称伸缩振动对称伸缩振动伸伸缩缩振振动动改改变变键键长长分子的振动方式分子的振动方式21PPT课件不对称伸缩振动不对称伸缩振动伸伸缩缩振振动动改改变变键键长长分子的振动方式分子的振动方式22PPT课件分子的振动方式分子的振动方式平面剪式弯曲振动平面剪式弯曲振动弯弯曲曲振振动动改改变变键键角角23PPT课件平面摇摆弯曲振动平面摇摆弯曲振动分子的振动方式分子的振动方式弯弯曲曲振振动动改改变变键键角角24PPT课件平面外摇摆弯曲振动平面外摇摆弯曲振动分子的振动方式分子的振动方式弯弯曲曲振振动动改改变变键键角角25PPT课件平面外扭曲弯曲振动平面外扭曲弯曲振动分子的振动方式分子的振动方式弯弯曲曲振振动动改改变变键键角角26PPT课件以水分子的振动为例加以说明以水分子的振动为例加以说明 水分子是非线型分子，振动自由度：水分子是非线型分子，振动自由度：3 33-6=33-6=3个个振动形式，分别为不对称伸缩振动、对称伸缩振动和振动形式，分别为不对称伸缩振动、对称伸缩振动和变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化，具有红外变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化，具有红外活性。活性。27PPT课件水的红外光谱水的红外光谱 不同状态水的红外吸收频率（不同状态水的红外吸收频率（cm-1）28PPT课件9.红外谱图的峰强红外谱图的峰强 振动跃迁过程中振动跃迁过程中分子必须有偶极矩的变化。只有能够引起偶极矩变化的振动，才能产生共振吸收。像N2，O2，Cl2等对称分子，由于两原子核外电子云的密度相同，正、负电荷中心重合，等于0，故振动时没有偶极矩的变化，不吸收红外辐射，不能产生红外吸收光谱。29PPT课件化学键两端连接的原子电负性差别大，则伸化学键两端连接的原子电负性差别大，则伸缩振动时引起的峰也越强。缩振动时引起的峰也越强。振动形式不同对分子的电荷分布影响不同振动形式不同对分子的电荷分布影响不同 分子对称性越高，峰越弱分子对称性越高，峰越弱30PPT课件二、红外光谱仪二、红外光谱仪31PPT课件仪器装置仪器装置色散型红外光谱仪光源，吸收池，单色器和检测器以及数据记录系统组成 Fourier变换红外光谱仪 光源，吸收池，干涉仪和检测器以及数据记录系统组成 32PPT课件光源光源 红外光谱的光源主要采用Nernst灯或硅碳棒。Nernst灯的工作温度为1700度，其优点是发光强度高，使用寿命长以及稳定性好。其缺点是价格贵，机械强度差，操作复杂。硅碳棒的工作温度在12001500度。其优点是在低波数区的发光强度高，使用低波数范围可低致200cm1。此外，硅碳棒坚固，发光面积大，寿命长。33PPT课件吸收池和检测器吸收池和检测器 由于玻璃，石英等常规透明材料不能透过红外线，因此红外吸收池必须采用特殊的透红外材料制作如：NaCl，KBr，CsI，KRS-5等作为窗口。固体粉体样品可以直接与KBr混合压片，直接进行测定。红外光谱的单色器主要由光栅，准直器和狭缝构成。红外检测器一般采用高真空热电偶，热释电检测器和碲镉汞检测器。记录系统目前一般采用计算机。34PPT课件国产双光束比例记录红外分光光度计国产双光束比例记录红外分光光度计35PPT课件美国美国Nicolet公司公司AVATAR-360型型FT-IR36PPT课件FT-IR Transmission Spectrum 37PPT课件FT-IR Absorbance Spectrum38PPT课件三、红外光谱原理概述三、红外光谱原理概述 基本原理：基本原理：基团振动能级是量子化：基团振动能级是量子化：Ev=（n+1/2）h（n=0，1，2，）(1)基团振动能级的能量差为：基团振动能级的能量差为：E振振=nh (2)当某红外频率的光子能量等于基团振动能级的当某红外频率的光子能量等于基团振动能级的能量差时，可产生红外吸收。能量差时，可产生红外吸收。39PPT课件 分子中基团的能级从基态向第1，2，N激发态跃迁，对应的吸收光谱带：基频峰 （01）2885.9 cm-1 最强，最有用二倍频峰（02）5668.0 cm-1 较弱三倍频峰（03）8346.9 cm-1 很弱四倍频峰（04）10923.1 cm-1 极弱五倍频峰（05）13396.5 cm-1 极弱 除基频峰、倍频峰外，还出现合频峰（1+2，21+2），差频峰（1-2，21-2）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。40PPT课件四、红外解谱四要素四、红外解谱四要素41PPT课件1、峰位、峰位 分子内各种基团的特征吸收峰只出现分子内各种基团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如：在红外光波谱的一定范围，如：C=O的伸的伸缩振动一般在缩振动一般在1700 cm-1左右，烷基左右，烷基C-H伸伸缩振动在缩振动在2700-3000 cm-1。42PPT课件资料资料1，常见基团特征吸收峰的位置：常见基团特征吸收峰的位置：43PPT课件 分区依据：分区依据：由于有机物数目庞大，而组成有由于有机物数目庞大，而组成有机物的基团有限；基团的振动频率取决于机物的基团有限；基团的振动频率取决于K K 和和 m，同种基团的频率相近。同种基团的频率相近。划分方法划分方法 氢键区氢键区v基团特征频率区基团特征频率区 叁键区和累积双键区叁键区和累积双键区（4000-4000-15001500cm-1）双键区双键区 v指纹区指纹区 单键区单键区 （1500-1500-400400cm-1）基团频率区的划分基团频率区的划分44PPT课件区域名称区域名称 频率范围频率范围基团及振动形式基团及振动形式 氢键区氢键区 40002500cm-1 OH、CH、NH 等的伸缩振动等的伸缩振动 叁键和叁键和 C C、C N、N N和和累积双键区累积双键区 25001900cm-1 CCC、NCO 等的伸缩振动等的伸缩振动 双键区双键区 19001500cm-1 C=O、C=C、C=N、NO2、苯环等的伸缩振动、苯环等的伸缩振动 单键区单键区 1500400cm-1 CC、CO、CN、CX等的伸缩振动及含等的伸缩振动及含 氢基团的弯曲振动。氢基团的弯曲振动。45PPT课件46PPT课件4000-2500cm-1羟基：羟基：吸收在3200-3650cm-1范围。游离羟基吸收在较高波数，峰形尖锐。当缔合形成以氢键相连的多聚体时，键力常数下降，吸收位置移向较低波数，峰形宽而钝。47PPT课件4000-2500cm-1胺基：胺基：胺基的红外吸收与羟基类似，游离胺基的红外吸收在3300-3500cm-1范围，缔合后吸收位置降低约100cm-1。48PPT课件4000-2500cm-1烃基：不饱和碳(双键及苯环)的碳氢伸缩振动频率大于3000cm-1，饱和碳的碳氢伸缩振动频率低于3000cm-1，叁键碳的碳氢吸收峰在3300cm-1，峰很尖锐。49PPT课件 饱和碳的碳氢伸缩振动一般可见四个吸收峰。2960cm-1(as)2870cm-1(s)属CH32925cm-1(as)2850cm-1(s)属CH2由两组峰由两组峰的强度可的强度可大致判断大致判断CH2和和CH3的比例的比例3000cm-1附近是否有吸收峰可用于有机物和无机物的区分50PPT课件2500-2000cm-1 叁键的伸缩振动区，此区域内任何小的吸收 峰都 应收起注意，它们都能提供结构信息。51PPT课件2000-1500cm-1 双键的伸缩振动，是红外谱图中很重要的区域。区域内最重要的是羰基的吸收。52PPT课件资料资料2，各种基团特征吸收峰的峰位表各种基团特征吸收峰的峰位表53PPT课件资料资料3，各种无机离子特征吸收峰的峰位表：各种无机离子特征吸收峰的峰位表：54PPT课件 红外吸收峰的强度红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的取决于分子振动时偶极矩的变化变化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就越弱。就越弱。其次与跃迁几率其次与跃迁几率(激发态分子占所有分子的激发态分子占所有分子的百分数百分数)有关。有关。不同基团的峰：极性较强的基团不同基团的峰：极性较强的基团(如如C=O，C-X)振动，吸收强度较大；极性较弱的基团振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如如C=C，N-C等等)振动，吸收强度较弱；红外吸收强度分别用很振动，吸收强度较弱；红外吸收强度分别用很强强(vs)、强、强(s)、中、中(m)、弱、弱(w)表示。表示。相同基团和峰位的峰相同基团和峰位的峰与浓度有关与浓度有关定量定量分析的基础！分析的基础！2.峰强峰强55PPT课件3.峰形峰形 不同基团在同一频率范围内都可能有红不同基团在同一频率范围内都可能有红外吸收，如外吸收，如-OH、-NH2的伸缩振动峰都在的伸缩振动峰都在3400 3200 cm-1，但二者峰形状有显著的不，但二者峰形状有显著的不同。此时峰形的不同有助于基团的鉴别。同。此时峰形的不同有助于基团的鉴别。如：在如：在3200-3600 cm-1存在吸收峰，宽存在吸收峰，宽而钝的峰常是而钝的峰常是-OH，而尖峰可能是氨基。，而尖峰可能是氨基。56PPT课件4.关联峰关联峰 指由一个基团引起的一组具有相互依存关系的特征峰。一个有机基团有时具有多个特征吸收峰，反之若谱图中同时有这些吸收峰都指证某一个有机基团，则分析结果更可靠。如苯环的确认：3000-3100 cm-1；1660-2000 cm-1；1450-1600 cm-1；650-900 cm-1。57PPT课件五五.红外光谱分析的基本方法红外光谱分析的基本方法 物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。可采用下列三种方法分析谱图：1.吸收峰-查表-基团(根据红外光谱的基 础知识，运用四要素解图)2.若是单纯物质-对照标准图谱-SADLTER 图谱(外文工具书库)3.查已发表相关的文献-对照58PPT课件六、光谱峰位的影响因素六、光谱峰位的影响因素 分子内基团的红外吸收会受到邻近基团及整个分分子内基团的红外吸收会受到邻近基团及整个分子其它部分的影响，也会因测定条件及样品的物理状子其它部分的影响，也会因测定条件及样品的物理状态而改变。所以同一基团的特征吸收会在一定范围内态而改变。所以同一基团的特征吸收会在一定范围内波动。波动。59PPT课件1.化学键的强度化学键的强度 一般地说化学键越强，则力常数一般地说化学键越强，则力常数 K 越大，红外越大，红外吸收频率吸收频率 越大。如越大。如C-C三键，双键和单键的伸缩三键，双键和单键的伸缩振动吸收频率随键强度的减弱而减小。振动吸收频率随键强度的减弱而减小。伸缩振动频率伸缩振动频率(cm-1)2150 1715 120060PPT课件1715cm-11785-1815cm-11812cm-1卤素的吸电子作用使羰基的双键性增加1869cm-12.诱导效应诱导效应61PPT课件1715cm-11675cm-11690cm-1羰基与别的双键共轭，减小了双键的键级，使其双键性降低，振动频率降低。3.共轭效应共轭效应62PPT课件4.4.振动的耦合振动的耦合 若分子内的两个基团位置很近，振动频率也相近，就可能发生振动耦合，使谱带分成两个，在原谱带高频和低频一侧各出现一个谱带。例如乙酸酐的两个羰基间隔一个氧原子，它们发生耦合。羰基的频率分裂为1818和1750 cm-1。(预期如果没有耦合其羰基振动将出现在约1760 cm-1)。弯曲振动也能发生耦合。5.5.物态变化的影响物态变化的影响 通常同种物质气态的特征频率较高，液态和固态较低。如丙酮vC=O(气)1738 cm-1,vC=O(液)1715 cm-1。溶剂也会影响吸收频率。63PPT课件七、红外光谱的分析七、红外光谱的分析64PPT课件红外谱图的峰数红外谱图的峰数 由由n个原子组成的分子有个原子组成的分子有3n-6个个(线性分子为线性分子为3n-5)振动模式即有振动模式即有3n-6个吸收带。个吸收带。例：例：HCl自由度自由度=32-5=1 只有一个伸缩振动只有一个伸缩振动 H2O 自由度自由度=33-6=3 有三个基本振动模式有三个基本振动模式 C6H6自由度自由度=312-6=30 有有30个基本振动模式个基本振动模式65PPT课件吸收峰增多的原因吸收峰增多的原因倍频峰倍频峰：由基态跃迁到第二、第三等激发态所产生由基态跃迁到第二、第三等激发态所产生弱的的吸收峰。弱的的吸收峰。合频峰合频峰：两峰的加合产生的峰。两峰的加合产生的峰。差频峰差频峰：两峰的相减产生的峰。两峰的相减产生的峰。Fermi共振共振：倍频倍频(或组合频或组合频)附近有较强的基频峰附近有较强的基频峰时由于其相互作用而加强或产生峰的分裂时由于其相互作用而加强或产生峰的分裂。66PPT课件v 对称分子在振动过程中不发生偶极矩的变化对称分子在振动过程中不发生偶极矩的变化 v 频率完全相同的振动彼此发生简并。频率完全相同的振动彼此发生简并。v 强宽峰覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰。强宽峰覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰。v 吸收强度太弱，以致无法测定。吸收强度太弱，以致无法测定。v 吸收在中红外区之外。吸收在中红外区之外。吸收峰减少的原因吸收峰减少的原因67PPT课件1.烷烷 烃烃（CH3，CH2，CH）(CC,CH)-（CH2）n-nasas14601460 cm-1 s s13751375 cm-1CH3 CH2 s s14651465 cm-1CH2 r r 720 cm720 cm-1-1（面内摇摆面内摇摆）重重叠叠CH2 对称伸缩2850cm-110CH3 对称伸缩2870cm-110 CH2不对称伸缩2925cm-110 CH3不对称伸缩2960cm-110 3000cm-1 CH2面内变形振动(CH2)n n，证明长碳链的存在。n=1 770785 cmcm-1-1 （中中）n=2 740 750 cmcm-1-1 （中中）n=3 730 740 cmcm-1-1（中中）n n 720 cmcm-1-1 （中强中强）68PPT课件谱图解析谱图解析正己烷正己烷谱图的解析一般从高波数开始，因为高波数谱峰频率与基团一一对 应，而 且 最 容 易 解 释。在3000cm-1以上没有吸收峰，表明没有不饱和的CH伸缩振动。在3000cm-1以下的四个峰是饱和C-H伸缩振动峰。69PPT课件在2960cm-1处的峰是CH3基团的反对称伸缩振动。这种反 对 称 伸 缩 振 动 范 围296010cm-1，事实上，存在两个简并的反对称伸缩振动（显示其中一个）。70PPT课件在 2925cm-1处，是CH2的反对称伸缩振动 峰，一 般 在292510cm-1范围内。71PPT课件2870cm-1处 是 CH3的对称伸缩振动峰，一般 波 数 范 围 为：287010cm-1。72PPT课件在2850cm-1处的吸收峰，是CH2的对称伸缩振动峰，一般这种振动峰的吸 收 位 置 在：285010cm-1。73PPT课件这是C-H弯曲振动区域，把该区域放大CH2和CH3的弯曲振动峰叠加在一起。74PPT课件在1460cm-1出现的宽峰实际上是两个峰叠加而成的。一般地，CH3基团的反对称弯曲振动峰的位置在146010cm-1,这是一个简并弯曲振动（仅显示一种）。75PPT课件在145510cm-1处，是CH2的弯曲振动峰吸收值（也叫剪式振动）。76PPT课件在137510cm-1，是CH3对称弯曲振动（也叫“伞”弯曲振动）吸收峰位置，这个峰通常时很有用的，因为这个峰比较孤立，比较环己烷的谱图，最大的差异就是在环己烷谱图中没有CH3基团的对称弯曲振动峰。77PPT课件这是指纹区，这一段区间的吸收有很多的因素，很难解释。不管多么复杂，利用参考谱图进行比对，即可对样品进行定性判断。78PPT课件当当四四个个或或更更多多的的CH2基基团团在在一一根根链链上上，72010 cm-1是是CH2基基团团的的摇摇摆摆振动。振动。79PPT课件烷烷 烃烃正辛烷的红外光谱C-H伸缩振动2900CH2弯曲振动1465CH3弯曲振动1380CH2面内摇摆72080PPT课件2.烯烃，炔烃烯烃，炔烃伸缩伸缩振动振动变形变形振动振动C-H 伸缩振动伸缩振动(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-1-1 81PPT课件 C-H伸缩振动吸收大于3000 cm-1，C=C键的伸缩振动在1600-1680 cm-1。随着双键碳上烷基的增加，强度减弱。烯烃C-H键的平面外弯曲振动吸收可用于判断双键碳上的烷基取代类型。烯烃烯烃82PPT课件烯烃烯烃=C-H键的弯曲振动频率键的弯曲振动频率(1000-650cm-1)910cm-1,990 cm-1 675-725 cm-1 790-840 cm-1 890cm-1 970cm-1 无无84PPT课件C8H16 与不饱和碳相连的氢C=C伸缩振动末端乙烯基的C-H面外弯曲振动倍频强，说明CH2多弱，说明CH3少1-辛烯辛烯85PPT课件烯烃烯烃反式2,2,5,5-四甲基己烯红外光谱完全对称的反式化合物无C=C伸缩振动86PPT课件烯烯 烃烃 共轭烯烃共轭烯烃16101，3，5-己三烯的红外光谱共轭双键的伸缩振动，向低频位移，但强度增加88PPT课件炔烃炔烃 C-H 末端炔烃 非末端炔烃 伸缩振动 3300cm-1 无 弯曲振动 600-700cm-1 无 CC 伸缩振动 2100-2140cm-1 2200-2260cm-189PPT课件1-辛炔的红外光谱辛炔的红外光谱末端炔烃末端炔烃 C-H伸缩振动CC伸缩振动 C-H面外弯曲振动90PPT课件3.单环芳烃（苯环）单环芳烃（苯环）芳环骨架的伸缩振动在：（确定苯环存在）1625-1575cm-1，1525-1475cm-1C-H伸缩振动在：3100-3010cm-191PPT课件苯取代物的苯取代物的C-H面外弯折振动面外弯折振动 770-735cm-1 760-745cm-1 900-860cm-1 710-685cm-1 790-770cm-1 830-800cm-1 725-680cm-1 800-770cm-1 900-860cm-1 900-860cm-1 720-685cm-1 860-800cm-1 865-810cm-1 730-675cm-192PPT课件芳香烃芳香烃3026苯环的C-H伸缩振动C=C骨架伸缩振动间二甲苯的红外光谱不同取代的苯=C-H面外弯曲振动有较大不同=C-H振动的倍频和组频峰93PPT课件取代苯取代苯不同取代的苯=C-H面外弯曲振动有较大不同邻二甲苯的红外光谱7423021C=C伸缩振动94PPT课件取代苯取代苯对二甲苯的红外光谱95PPT课件5.醇醇游离羟基 3650-3590缔合羟基 3520-3100 cm-1C-O 伯醇 1050 cm-1 仲醇 1100-1125 叔醇 1150-1200b)碳氧伸缩振动碳氧伸缩振动a)-OH 伸缩振动伸缩振动96PPT课件醇醇己醇的红外光谱缔合O-H伸缩振动3500-32001050C-O伸缩振动97PPT课件缔合羟基游离羟基乙醇的红外光谱乙醇的红外光谱(1%CCl4溶液溶液)98PPT课件乙酸乙酸99PPT课件八八、红外光谱在结构分析中的应用红外光谱在结构分析中的应用v 鉴定已知化合物的结构 v 确定未知物的结构100PPT课件确定未知物的结构确定未知物的结构 了解样品的来源，背景，经元素分析，测定分子量，推出分子式，计算不饱和度。不饱和度计算 n4、n3、n1 分别表示分子式中化合价为4、3、1的元素的原子个数 C7H5NO2的不饱和度为101PPT课件 先观察高波数(1350cm-1)范围基团特征吸收峰，指定的归属，检出官能团，估计分子类型。观察 1000-650cm-1的面外弯折振动，确定烯烃和芳香环的取代类型。若在这一区域没有强吸收带，通常指示为非芳香结构。确定未知物的结构确定未知物的结构102PPT课件 分子式为分子式为C4H10O103PPT课件 计算出其不饱和度为计算出其不饱和度为0 3350 cm-1缔合羟基的伸缩振动；缔合羟基的伸缩振动；饱和碳原子的饱和碳原子的C-H伸缩振动；伸缩振动；1380 cm-1双峰为叔氢的弯曲振动；双峰为叔氢的弯曲振动；一级醇的一级醇的C-O伸缩振动伸缩振动 推测化合物结构为：推测化合物结构为：104PPT课件分子式为分子式为C3H6O105PPT课件波谱解析波谱解析v 3084、3014、1647、993、919 cm-1等处的吸收，等处的吸收，判断该化合物具有端取代乙烯判断该化合物具有端取代乙烯；v 3338 cm-1处有强吸收，峰形圆而钝，判断该化合处有强吸收，峰形圆而钝，判断该化合物为醇类。物为醇类。1028 cm-1有吸收，知为伯醇。由于有吸收，知为伯醇。由于C-O伸伸缩振动往低波数移动了缩振动往低波数移动了20 cm-1，判断，判断-CH2OH与与C=C相连相连；v推断该化合物结构为：推断该化合物结构为：CH2=CH-CH2-OH106PPT课件分子式为分子式为C12H24O2107PPT课件波谱解析：波谱解析：v 1703 cm-1最强吸收，知该化合物含羰基；最强吸收，知该化合物含羰基；v 2920、2851 cm-1处的吸收很强而处的吸收很强而2956、2866 cm-1处的吸收很弱，说明处的吸收很弱，说明CH2多而多而CH3少，说明未知物可少，说明未知物可能具有一个正构的长碳链；能具有一个正构的长碳链；v 2955、2851 cm-1的吸收是叠加在另一个宽峰之上，的吸收是叠加在另一个宽峰之上，从分子式含两个氧知此宽从分子式含两个氧知此宽 峰来自峰来自-OH，很强的低波很强的低波数位移说明有很强的氢键缔合作用，推测含有数位移说明有很强的氢键缔合作用，推测含有-COOH；未知物为：未知物为：CH3-(CH2)10-COOH108PPT课件分子式为分子式为C8H8109PPT课件单取代苯单取代苯衍生物衍生物C=C-H伸伸缩振动缩振动苯的苯的C=C伸缩振动伸缩振动分子式为分子式为C8H8端烯烃端烯烃110PPT课件其可能结构为其可能结构为:111PPT课件练习：分析下图测试物质可能存在的基团？练习：分析下图测试物质可能存在的基团？112PPT课件