红外光谱与分子结构

1、3:16:05第九章第九章第九章第九章第九章第九章 红外吸收光红外吸收光红外吸收光红外吸收光红外吸收光红外吸收光谱分析谱分析谱分析谱分析谱分析谱分析一一、红外光谱的基团频率、红外光谱的基团频率group frequency in IR二、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰molecular structure and absorption peaks三、影响峰位移的因素三、影响峰位移的因素factors influenced peak shift 四、不饱和度四、不饱和度degree of unsaturation第二节第二节第二节第二节第二节第二节 红外光谱与分子结构红外光谱与分子结构红外

2、光谱与分子结构红外光谱与分子结构红外光谱与分子结构红外光谱与分子结构infrared absorption spec-troscopy，IRinfrared spectroscopy and molecular structure 3:16:05第三节第三节第三节第三节第三节第三节 IRIRIR谱图解析谱图解析谱图解析谱图解析谱图解析谱图解析一、基团的特征频率一、基团的特征频率一、基团的特征频率 group frequency in IR 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频率基团特征频率（特征峰）基团特征频率（特征峰）

3、；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CH2COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺3:16:051 1内部因素内部因素（1）诱导效应）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）二、影响基团特征频率的因素二、影响基团特征频率的因素二、影响基团特征频率的因素二、影响基团特征频率的因素二、影响基团特征频率的因素二、影响基团特征频率的因素化学键的振动频率

4、不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。R-COR C=0 1715cm-1 ; R-CH O C=0 1730cm -1 ；R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1920cm-1 ; F-COF C=0 1928cm-1 ; 3:16:05（2 2 2）共轭效应）共轭效应）共轭效应）共轭效应）共轭效应）共轭效应COH3CCH3COCH3COCH3CO1715168516851660cm -1cm -1cm -1cm -1R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;3:16:06（3 3 3）空间效应）空间效应）空

5、间效应）空间效应）空间效应）空间效应C H3060-3030 cm-12900-2800 cm-1C HC HC HC H1576cm-11611cm-11644cm- 11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222空间效应包括空间效应包括：环张力；空间位阻；3:16:06HC1385cm-11370 0cm-1CH3CH3CH3 s s C CC C骨架振动骨架振动 1:11:111551155cmcm-1-111701170cmcm-1-1CCH3CH31391-1381cm-11368-1366cm-14:5 4:5 1195 1195 cmcm-1-1 CC

6、H3CH3CH31395cm-11365cm-11:21:21250 1250 cmcm-1-1(4)(4)(4)振动的偶合振动的偶合振动的偶合3:16:06酸酐的酸酐的C=O 双吸收峰：双吸收峰：18201750 cm-1 ，两个羰基振，两个羰基振动偶合裂分；动偶合裂分； 线性酸酐线性酸酐：两吸收峰：两吸收峰高度接近高度接近，高波数峰，高波数峰稍强；稍强； 环形结构环形结构：低低波数峰波数峰强强；3:16:0640858764478480990493297310091230127613861408 1637166817711847衣糠酸酐 28542926 2966 31303427 50

7、55 60 65 70 75 80 85 90 95 100%T 1000 2000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)衣糠酸酐衣糠酸酐衣糠酸酐3:16:06丙酸酐的红外光谱图丙酸酐的红外光谱图3:16:066287348309169449881169121713101410143716321703衣糠酸 25362623 27353028-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55%T 1000 2000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)衣糠酸衣糠酸衣糠酸3:16:06（5 5 5 5 5 5）. . . . . .氢

8、键效应氢键效应氢键效应氢键效应氢键效应氢键效应 (分子内氢键；分子间氢键分子内氢键；分子间氢键)：对：对峰位峰位，峰峰强，峰形强，峰形产生极明显影响，使伸缩振动频率产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动，弯曲振动向高波数方向向低波数方向移动，弯曲振动向高波数方向移动，移动，峰形变宽。峰形变宽。RHNORNHOHHC=ON-HN-H伸缩伸缩变形游离氢键16903500165034001620-15901650-1620 cm-1 cm-1 cm-1 cm-13:16:06羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸羧酸的羧酸的C=O 18201750 cm-1 ， 氢键，二分子缔合体 1700 cm-1 3

9、:16:066287348309169449881169121713101410143716321703衣糠酸 25362623 27353028-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55%T 1000 2000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)衣糠酸衣糠酸衣糠酸3:16:063515cm-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羟基受氢键的影响羟基受氢键的影响羟基受氢键的影响3:16:063:16:062. 2

10、. 2.外部因素外部因素外部因素w（1）试样的状态）试样的状态w对同一种物质，其吸收频率：气态对同一种物质，其吸收频率：气态 液液态态固态固态w（2）溶剂的极性）溶剂的极性w对同一种物质，其吸收频率：在非极性对同一种物质，其吸收频率：在非极性溶剂中溶剂中 极性溶剂极性溶剂3:16:06三、特征基团频率的划分三、特征基团频率的划分三、特征基团频率的划分三、特征基团频率的划分三、特征基团频率的划分三、特征基团频率的划分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 400cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：依据基团的振动形式，分为四个区：(1)4000 250

11、0 cm-1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)2500 1900 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)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区(4)1600 400 cm-1 XY伸缩，伸缩， XH变形振动区变形振动区3:16:061 1 1 X X XHH H伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（伸缩振动区（4000 4000 4000 2500 2500 2500 cmcmcm-1 -1 -1 ）（1）OH 3650 3200 cm-1 确定确定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液

12、）时，峰形尖锐，强在非极性溶剂中，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。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：伸缩振动：3500 3100 cm-1 3:16:06（2）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的=CH（ CH ） CH 3300 cm-1 苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 3100 cm-1 （3 3 3）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的C C CHH H3000 cm-1 以上以上 CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动 2870

13、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 以下以下3:16:062叁键及累积双键伸缩振动区叁键及累积双键伸缩振动区（2500 1900 cm-1 ）（1）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 （2260 2100 cm-1 ） 非共轭非共轭 2240 2260 cm-1 共轭共轭 2210 2230 cm-1 （2）N=C=O（2240-2275 cm-1 ），），N=C=S （

14、2085 cm-1 ） C=C=C （1915-2000 cm-1 ），），N=C=N （2120-2155 cm-1 ）3:16:063 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（ 1900 1200 cm-1 ）（1） RC=CR 1620 1680 cm-1 强度弱，强度弱， R=R（对称对称）时，时，无红外活性。无红外活性。（2）单核芳烃）单核芳烃 的的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1600、 1500 cm-1 ）3:16:06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键的面内键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基

15、位置。变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。200016003:16:06（3）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？（费米共振）醛，酮的区分？（费米共振）3:16:064. XY伸缩振动，伸缩振动，XH 变形振动区变形振动区 1600 cm-1 （a） C-H，N-H的变形振动；的变形振动； （b） C-O，C-X的伸缩振动；的伸缩振动； C-C骨架振动等。骨架振动等。 （c） 顺、反结构

16、区分；顺、反结构区分； （d）精细结构的区分。精细结构的区分。3:16:06c)C-H 变形振动变形振动(1000-700 cmcm-1-1 ) )面外变形 （=C-H） 1000-700 cmcm-1-1 （有价值）有价值）C CCCR1HHR2C CR1R2R3HC CR1R2R3R4RH （=C-H）970 cmcm-1-1（强）强） 790-850 cmcm-1-1 （820 cmcm-1-1） 610-700 cmcm-1-1（强）强） 2：1375-1225 cmcm-1-1弱）弱） C CR1HHR2C CR1HHHC CR1R2HHCCR2R1 （=C-H）800-650 cmcm-1-1（ 690 690 cm-cm-1 1）990 cmcm-1-1910910 cmcm-1-1 （强）强） 2：1850-1780 cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（强）强） 2：1800-1780 cmcm-1-1 3:16:06基团吸收基团吸收基团吸收基团吸收基团吸收基团吸收带数据带数据带数据带数据带数据带数据基基团团吸吸收收带带数数据据r，