交大近代仪器分析课件第五章红外光谱法

③甲基的确认
甲基的相关峰: sCH3 2874 asCH3 2970
δsCH31395+1363 δasCH31476
④-C(CH3) 的证实 4C、且图谱中无-CH2-的相关峰 δsCH3分裂为1395和1363两个峰
⑤第二强峰：3360cm-1 强度大、宽峰可能为OH
⑥结论：
H3C— C —OH
起源： C≡C 或 C≡N 归属：腈或炔X， 此峰为： C≡N （腈基）
③第二强峰：1510cm-1
粗查、细找：苯环
④苯环确认（ CH 3030， c=C 1600，1510，
δCH1175， CH 815）
⑤甲基：C8H7N-（C6H4+CN）=CH3
（ CH 2920，δCH 1450，1380）
910~665cm-1
识别芳环 识别旁证
取代类型
峰数：苯环上只有一种数目的相邻氢，
则仅有一个吸收峰;
规律
（910~720cm-1）
苯环上只有二种数目的相邻氢, 则仅有二个吸收峰.
峰位：苯环上相邻氢数越多，则波数 越低; 苯环上相邻氢数越少，则波 数越高.
3.4 其它化合物
3.4.1 醇与醚的区别
杂化效应：碳原子杂化轨道中，S成分 增加， CH向高波数位移。
化学键
-C-H
杂化类型 SP3
CH（cm-1）~2900
=C-H SP2
~3100
≡C-H SP ~3300
2.3 基频峰强及影响因素
峰强： ε=A/c·l
影响因素：
偶极矩的变化(△μ)：△μ越大，峰越强。 跃迁几率: 跃迁几率越大，峰越强。
⑥结论：CN
CH3
解析2：某化合物分子式为C4H10O，IR谱如下图， 试确定其结构.
3360
2970
1235
1476 1395 1363 1195
748 910
C4H10O的红外吸收光谱
解：①不饱和度：U= (2+2×4-10)/2=0
饱和脂肪类化合物
②第一强峰 2970cm-1 起源： -CH 归属：-CH3, -CH2-, -CH此峰为： -CH3 （甲基）
—CH3
—CH3
4.3 制样
样品不能含水 ● 要求： 样品纯度要高 ● 固体样品：压片法，糊剂法、薄膜法 ● 液体样品：液体池法，夹片法，涂片法 ● 气体样品：减压法
5 红外光谱法新技术
● 傅里叶变换干涉技术（FT-IRS） ● 衰减全反射技术（ATR） ● 联用技术：GC/FT-IR，HPLC/FT-IR，
GC/FT-IR/MS
1.2 红外线及红外光谱区划分
红外线：0.76~1000μm的电磁波
红外光谱区划分
区域 波长（μm） 能级跃迁类型
近红外区
0.76~2.5
OH、NH、CH键倍频吸收
中红外区
2.5~25
分子振动、伴随转动
远红外区
25~1000
分子转动
1.3 双原子分子的振动位能曲线
A
B
伸
缩
缩
伸
re
平衡位置
平衡位置
O=
O=
O=
R—C—R
1715cm-1
σ
Ar—C—R 1685cm-1
Ar—C—Ar 1650cm-1
氢键效应：氢键的形成使c=0向低频位移
分子内氢键：分子内C=O，-OH易缔合成 分子内氢键，使C=O， OH向 低波数位移，不受浓度影响。
分子间氢键：向低波数位移，浓度越大，越 向低波数位移
3300
2120
4000
700 cm-1
CH3CH2CH2CH2CCH的红外吸收光谱
3.3 芳烃类
① CH ②泛频峰
3100~3000cm-1＞3000cm-1 2000~1667cm-1
识别芳环 取代图式
③ C=C ④δCH ⑤ =CH
~1600cm-1 ，~1500cm-1 1250~1000cm-1
=CH 3090~3000cm-1＞3000cm-1
识别烯烃
C=C 1695~1540cm-1
结构形式
=CH 1000~650cm-1
取代位置
பைடு நூலகம்
3.2.3 炔烃
≡CH C≡C
~3300cm-1＞3000cm-1 2270~2100cm-1
识别炔烃 识别炔烃
T%
所以 L= V
② △μ≠0 μ=qr
1.5 振动形式及其表示
伸缩振动
对称伸缩振动 s 不对称伸缩振动 as
面内弯曲β
弯曲振动
面外弯曲
剪式振动δ 面内摇摆 面外摇摆ω 蜷曲振动τ
2.基频峰的峰数、峰位、峰强及影响因素
2.1 基频峰数及影响因素 基频峰：由基态跃迁到第一激发态产生的吸收峰。
1500 1379
1470
700 cm-1 722
CH3(CH2)9CH3
2247
CH3(CH2)9CN
3090
1639
990 909
CH3(CH2)8CH=CH2
正十一烷、正十一腈、正十一烯-1的红外吸收光谱
e.g. 判断下列红外吸收光谱是A还是B?
1600 2200
1500
O=
-CNH3
A
B
3.2 脂肪烃类
后细找：附录一，主要基团红外特征吸收峰（ p192）
● 先否定，后肯定 ● 抓住一个峰，解析一组相关峰
4.2 解析实例
解析1：某化合物分子式为C8H7N，IR谱如下图， 试确定其结构.
×
T
%
1380
解：①不饱和度： U= (2+2×8+1-8)/2=6
苯环，二个双键或一个叁键 ②第一强峰 2220cm-1
+-+ O=C=O
C=O= 667cm-1
简并： βC=O= 667cm-1、 C=O= 667cm-1
红外非活性振动：△μ=0
s C=O
=
1388cm-1
2.2 基频峰位及影响因素
基频峰位计算式：
=
1 2π
f m
1

= 2π
（弹簧谐振频率）
（化学键振动频率）
变换： → σ ， u → u'
3.2.1 烷烃： CH2 ，CH3
① CH 3000~2850cm-1＜3000 cm-1 识别烷烃
②
δCH（CH2）
~1465cm-1
δCH
δasCH ~1450cm-1
δCH（CH3）
③ ρCH（CH2）
δsCH
~720cm-1
~1375cm-1
链的长短
分支情况
3.2.2 烯烃 CH3、CH2、C=C、=C—H
酸酐（R-CO）2O: 无 OH
C=O sC=O 1780~1740cm-1
asC=O
1850~1800cm-1
图谱解析
4.1 一般程序——“四先四后一抓法”
● 先特征，后指纹 ● 先最强峰，后次强峰
起源：表8-4光谱的九个重要区分（p120）
● 先粗查
归属：图8-11主要基团相关图（ p112）
(u' MA MB , u mA mB )
MA MB
mA mB
σ 1302 k cm1 u'
影响因素：以c=0为例 诱导效应：邻近吸电子基团，使c=0向高波数位移。
O=
O=
O=
R—C—R
R—C—H
R—C—Cl
1715cm-1
σ
1730cm-1
1780cm-1
共轭效应：邻近给电子基团，使c=0向低波数位移。
醇： OH ~3500cm-1 醚：无 OH 3.4.2 酮与醛的区别
宽峰
酮（ R—C—R' ）： C=0 1715cm-1
O= O=
醛（ R—C—H ）： C=0＞1715cm-1
CH（CHO）
~2820cm-1 ~2720cm-1
O=
3.4.3 酸与酸酐的区别
酸（ R—C—OH）： OH 3400~2500cm-1 宽峰 C=0 1740~1680cm-1 单峰
第五章 红外分光光度法（IR）
红外分光光度法基本原理 基频峰的峰数、峰位、峰强及其影响因素 常见有机化合物红外光谱 红外光谱解析 红外光谱技术新进展
1. 红外分光光度法基本原理
1.1 红外分光光度外示意图
光
样品池
源
参比池
单
色
检测器
记录装置
器
光 源：能斯特灯或硅碳棒。 吸收池：红外透光材料制作。如NaCl、KBr岩盐窗片。 单色器：由色散元件、准直镜、狭缝构成。色散元件多 用复制的反射光栅。 检测器：常用真空热电偶。
U=1/2K(r-re)2 。
振动能级具有量子化特征。 能级间隔：谐振子（等距）；
非谐振子（不等距）。 基频峰V0→1；倍频峰V0→2，V0→3 ……。 V0→1，V0→2时实际位能曲线与理论位能曲线重 合，可用谐振子的运动规律讨论化学键运动。
1.4 红外光谱产生的条件
① L=△V 振动能级：E振= (V+1/2)h 振动能级差:E=Vh 红外线能量:EL=h L 当EL=E可产生红外吸收
跃迁几率= 发生跃迁分子数 分子总数
3 常见有机化合物的红外光谱（T%-σ）
3.1 常用术语 特征峰：鉴定官能团存在的较强峰。
相关峰：同一基团产生的一组特征峰。 特征区：4000~1300cm-1 峰稀、特征性强。 指纹区：1300~400cm-1 旁证、确定精细结构。