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波谱分析 第三章 03红外谱图解析

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红外光谱谱图解析课件

红外光谱谱图解析课件

第19页，幻灯片共70页
（3） 双键伸缩振动区（ 2000 1500 cm-1 ）
① RC=CR’ 1620 1680 cm-1
强度弱， R=R’（对称）时，无红外活性。
②单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ）
202222//11//1188
第20页，幻Βιβλιοθήκη 片共70页苯衍生物的C=C
(3)2000 1500 cm-1
双键伸缩振动区
(4)1500 670 cm-1
X—Y伸缩，
X—H变形振动区
202222//11//1188
第15页，幻灯片共70页
2、确定分子官能团和基团的吸收峰
（1） X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ） ① —O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸
a)由于支链的引入，使CH3的对称变形振动发生变化。
b)C—C骨架振动明显
H C C H3 C H3
C H3 C C H3
C H3 C C H3 C H 202222//11//1188
3
CH3 δs C—C骨架振动
1385-1380cm-1
第1页，幻灯片共70页
概述 introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
近红外区：低能电子跃 迁、含氢原子团伸缩 振动的合频吸收；稀 土、过渡金属
中红外区： 远红外区：纯转动能级跃 迁，变角、骨架振动；异 构体、金属有机物、氢键
2002222//11//1188
第2页，幻灯片共70页
一、认识红外光谱图
2002222//11//1188

成都中医药大学-波谱分析课件第三章NMR-3

成都中医药大学-波谱分析课件第三章NMR-3

CH2OH
4''''
2''''
3''
6''
4'' 10''
5''
CH3OOC1 HO
CH
2 9'
1'
O
8' 7'
2'''
2' 1'''
3'
OH
3'''
OH
4'''
5''' 6'''
6'
10'
5'
4'
OH O
OH
CH
1''
OH 1''''
O 2''
9''
8''
7''
CH2OH
3'''' 4'''' 2''''
❖ 6，推出结构单元，并进一步组合成若干可能的 结构式）（注意估算δ值）
❖ 7，对推出的结构进行指认归属验证 ❖ 8，当有氢谱时，应把氢谱和碳谱结合起来一起
分析
❖ 例3.9
❖ C8H10O2 ❖ 1，不饱和度 ❖ 2，对称性 ❖ 3，C的分区 ❖ 4，C的级数 ❖ 5，推出结构单元 ❖ 6，归属验证
❖ 13C-1H之间的偶合常数很大,且裂分数遵 守n+1规律。 1J ≈ 120－250Hz 2J ≈ 0-60Hz 3J ≈ 10Hz

红外光谱谱图解析完整版

红外光谱谱图解析完整版
双键伸缩振动区 (4)1500 670 cm-1
X—Y伸缩， X—H变形振动区
2020/4/1
2、确定分子官能团和基团的吸收峰
（1） X—H伸缩振动区（4000 2500 cm-1 ） ① —O—H 3650 3200 cm-1 确定 醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；
中红外区： 远红外区：纯转动能 级跃迁，变角、骨架 振动；异构体、金属 有机物、氢键
2020/4/1
一、认识红外光谱图
2020/4/1
1、红外光谱图
峰强：Vs（Very strong）： 很强；s（strong）：强； m（medium）：中强； w（weak）：弱。 峰形：表示形状的为宽峰、尖峰 、肩峰、双峰等类型
变形振动 亚甲基
2020/4/1
甲基的振动形式
伸缩振动 甲基：
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
变形振动 甲基
2020/4/1
对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
二、解析红外光谱图
2020/4/1
一个未知化合物仅用红外光谱解析结构是十分困难的。一般在光谱解析
前，要做未知物的初步分析 红外光谱谱图的解析更带有经验性、灵活性。 解析主要是在掌握影响振动频率的因素及各类化合物的红外特征吸收谱
带的基础上，按峰区分析，指认某谱带的可能归属，结合其他峰区的相关 峰，确定其归属。
在此基础上，再仔细归属指纹区的有关谱带，综合分析，提出化合物的 可能结构。
必要时查阅标图谱或与其他谱（1H NMR，13C NMR，MS）配合， 确证其结构。
2020/4/1

有机波谱解析-第三章_红外光谱

有机波谱解析-第三章_红外光谱

由于红外光谱吸收强度受狭缝宽度、温度和溶剂等因素影 响，故不易精确测定，在实际分析中，只是通过与羰基等强吸 收峰对比来定性研究。
谱带强度与振动时偶极矩变化有关,偶极矩变化愈 基团极性 大，谱带强度愈大；偶极矩不发生变化，谱带强度为0， 即为红外非活性。 电子效应
红外吸收强度 偶极距变化幅度 振动偶合
伸缩振动（
as
）两种形式。
弯曲振动：原子垂直于化学键方向的运动。又可以分
它们还可以细分为摇摆、卷曲等振动形式。
为面内弯曲振动（）和面外弯曲振动（ ）两种形式，
+和-表示垂直于纸面方向的前后振动。
亚甲基的振动形式
三、分子振动与红外吸收峰的关系
理论上具有特定频率的每一种振动都能吸收相应 频率的红外光，在光谱图对应位臵上出现一个吸收 峰。实际上，因种种原因分子振动的数目与谱图中
纵坐标为： 百分透过率（%） 横坐标为： 波长（µ m）或波 数（cm-1）。
环戊烷
也可用文字形式表示为：2955cm-1(s)为CH2的反对称伸缩振动 (υasCH2),2870cm-1(m)为CH2的对称伸缩振动(υsCH2) 1458cm-1(m) 为CH2的面内弯曲振动(δ面内CH2),895cm-1(m)为CH2的面外弯曲振动 (面外CH2)
诱导效应大于共轭效应， C＝O 蓝移至 1735 cm-1
三、空间效应
（1）空间位阻 破坏共轭体系的共平面性，使共
轭效应减弱，双键的振动频率蓝移（增大）。
CH(CH3)2 O O O
CH3 CH3
CH3 CH(CH3)2
CH3
1663cm-1
1686cm-1
1693cm-1
（2）环的张力：环的大小影响环上有关基 团的频率。

IR-1第三章红外光谱-波谱分析课程

IR-1第三章红外光谱-波谱分析课程
光栅型分辨率：0.2cm-1重现性好 扫描速度快（＜0.1s），可作快速反应动力学研究
， 并可与GC、LC联用。色散型:只能观测较窄的扫 描 一次需8、15、30s等。 杂散光不影响检测。 对温度湿度要求不高。 光学部件简单，不易磨损。
3.3 试样的处理和制备
3.3a 红外光谱法对试样的要求
薄膜法
高分子化合物可直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可 将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶 剂挥发后成膜测定。
4 基团频率和特征吸收
1. 基团频率区和指纹区 2. 红外光谱的区域划分 3. 影响基团频率的因素
4.1基团频率区和指纹区 指纹区：1300 cm-1-600 cm-1
基团频率区 (官能团区或 特征区)
试样：液体、固体或气体
1 试样
– 单一组份的纯物质:纯度>95%或符合商业规格，便于与 纯物质的标准光谱进行对照
– 多组份混合试样:测定前先用分馏、萃取、重结晶或色谱 法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断
A-2 试样中不应含水分： 水有红外吸收(3500及 1640cm-1），严重干扰谱图;腐蚀吸收池的盐窗。
转动能级
△ E电子 △ E振动 △ E转动 红外吸收光谱由分子振动-转动能级跃迁引起的
1.2 红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范 围约为 0.75 ~ 1000µm，
1.3 红外光谱的测定过程
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子 吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动 引起瞬时偶极矩的变化，产生分子振动和转动能 级从基态到激发态的跃迁,使相应吸收红外光区域 的透射光强度减弱。记录百分透射率与波数（或 波长）关系曲线，就得到红外光谱。

波谱解析 03 红外光谱(第7周)

波谱解析 03 红外光谱(第7周)
C-C伸缩振动：1253-800cm-1，对结构分析用途不大。
烷烃吸收峰
烷烃特征吸收位置
正己烷红外光谱图
甲基和亚甲基
烯烃
=C-H的面外弯曲振动 ——判断双键的取代类型
烯烃类型 R1CH=CH2 R1R2C=CH2 R1CH=CHR2(顺) R1CH=CHR2(反） R1R2C=CHR3
=CH面外弯曲振动吸收位置 （cm-1）
注意
• H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能产生红 外吸收。
• H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键） 振动也不能产生红外吸收。
练习1
在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是： A：乙炔分子中对称伸缩振动 B：乙醚分子中不对称伸缩振动 C：CO2分子中对称伸缩振动 D：H2O分子中对称伸缩振动 E：HCl分子中H－Cl键伸缩振动
小结
指纹区和官能团（特征）区
1-4区（4000 ~ 1300 cm-1）称为官能团（特征） 区。 点：每一个红外吸收峰都和一定的官能团相对应。
5和6区称为指纹区。虽然该区域的吸收也对应着 某些官能团，但大量的吸收峰仅表明化合物的红 外特征，犹如人的指纹。
指纹区和官能团（特征）区
作用：
官能团（特征）区可找出该化合物存在的官能团 指纹区的吸收则可用来与标准谱图（或已知物谱
二氧化碳的红外光谱（气相）
羰基弯曲振动 （666 cm-1）
羰基不对称伸缩振动 （~2360、2335 cm-1）
2000~1500 cm-1:双键的伸缩振动区域
羰基化合物在~1650 ─ 1900 cm-1 烯基氢面外弯曲振动的倍频~1600 ─ 2000 cm-1 苯环的骨架振动在~1500、~1580、~1600 cm-1 C═C的伸缩振动~1620 ─ 1680 cm-1 C═N的伸缩振动~1640 ─ 1690 cm-1 N═O的伸缩振动~1500 ─ 1600 cm-1 ─NO2有对称、不对称两种伸缩振动，不对称伸缩振

红外波谱分析

第一节：概述1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。

红外光的能量（△E=0.05-1.0ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。

2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。

红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。

红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。

3、红外光谱波长覆盖区域：0.76 mm ~ 1000mm.红外光按其波长的不同又划分为三个区段。

（1）近红外：波长在0.76-2.5mm之间（波数12820-4000cm-1）（2）中红外：波长在2.5-25mm（在4000-400 cm-1）通常所用的红外光谱是在这一段的（2.5-15mm，即4000-660 cm-1）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。

（3）远红外：波长在25~1000mm（在400-10 cm-1）转动光谱出现在远红外区。

4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。

5、红外光谱表示方法：（1）红外光谱图红外光谱图以透光率T ％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm) 或波数s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。

波数是频率的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数目）。

通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。

（2）将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)，1637cm-1(s)。

这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。

有机波谱分析-红外解析


与纯化合物的标准进行对照。多组分试样应在测定前尽量预
(2) 试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重
先用分馏、萃取、重结晶、区域熔融或色谱法进行分离提纯。
干扰样品谱，而且还会侵蚀吸收池的盐窗。
(3) 试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的 大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。
12
12＋16
2.多原子分子振动光谱 多原子基团有更多的振动形式，可以出现一个以上基频振 动吸收带,吸收带的数目与分子的自由度有关。 自由度的数目等于分子中所有原子在空间的位置所需要坐 标的总数。 3N = 平动 + 转动 + 振动 振动自由度 = 3N – 6 振动自由度 = 3N – 5 － 非线性分子 -- 线性分子
原理：光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通 过试样后，获得干涉谱图，其中包含的光信息需要由 计算机进行快速傅立叶变换，转变成可供解析的普通 红外谱图。
傅里叶变换红外光谱仪工作原理图
迈克尔干涉仪工作原理图
特点：(1) 扫描速度极快(1/60s)，信噪比高。
(2) 不需要分光，光通量大，灵敏度很高。
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。
1 2 K

m1 m2 m1 m2
K为双原子形成的化学键力常数
m1和m2分别为质量两个原子 相对原子量
振动频率
与
原子的质量
化学键强度
有关
键类型: 力常数: 峰位:
—CC — > —C =C — > —C — C — 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 4.5m 6.0 m 7.0 m
色散型红外光谱仪与紫外－可见光谱仪有什么区别？

有机波谱解析红外

RCH=CHR
1653（中） 顺 1650（中） 反 1675（弱）
895-885强 730-650弱且宽
980-965强
三取代
1680（中-弱）
840-790强
四取代 无
四取代
1670（弱-无）
无
共轭烯烃
与烯烃同
向低波数位移，变宽
与烯烃同
吸收峰 振 动
化合物
炔烃
C-H拉伸（或 伸缩）
3310-3300 较强
有机波谱解析红外
3.1.2 近红外、中红外和远红外
波段名称 近红外 中红外 远红外
波长 μ 0.75—2.5
2.5－25 25－1000
波数（cm-1） 13300－4000
4000－400 400－10
3.1.3 红外光谱的表示方法
红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同 波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波 长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。 透光度以下式表示：
1750-1680 2720
1770-1750（缔合时在1710） 气相在3550，液固缔合时在3000-2500 （宽峰）
1800 1860-1800 1800-1750 1735 1690-1650 3520，3380（游离）缔合降低100 2260-2210
说明
3.4 影响峰位置变化的因素
1500-400cm-1区域又叫指纹区. 这一区域主要是： C－C、C－N、C－O 等单键和各种弯曲振动的 吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。
3.3.2 重要官能团的红外特征吸收
吸收 振
峰
动
化合物
烷烃
C-H拉伸（或伸缩） 2960-2850cm-1

第三章 红外吸收光谱完整版本ppt课件


解析完后，进行验证，不饱和度与计 算值是否相符，性质与文献值是否一致， 与标准图谱进行验证
谱图对照应注意：所用的仪器在分辨 率和精确度一致；测定的条件一致；杂质 引进的吸收带应仅可能避免。
.
三、红外光谱解析实例C8H16
例一：未知物分子式为C8H16，其红外图谱如 下图所示，试推其结构。
.
解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1， 即该化合物具有一个烯基或一个环。
C C 2100
H 763 ，694（双峰）
CO 1638 C（C 芳环）1597 ，1495 ，1445
.
➢
解：
U
2
29
1
7
7
可能含有苯环
2
1638cm1强吸收 为 CO 3270cm1有吸收 NH 1132353123003300ccccmmmm（ （ 1111吸强 强收） ） C N含 含NHCCCH 13023608ccmm11 为CH H 1597 ，1495 和 1445cm（1 三峰） 为 C（C 芳环） 763 和 694cm（1 双峰） 为 H（单取代）
❖ 3387、3366 cm-1 ：NH2的伸缩振动； ❖ 1624 cm-1 ： NH2弯曲振动； ❖ 1274 cm-1 ：C-N伸缩振动；
❖综合上述信息及分子式，可知该化合物为：
邻苯二胺
.
图谱解析实例 例1 某化合物，测得分子式为C8H8O，其红外
光谱如下图所示，试推测其结构式。
C8H8O红外光谱图
1查找基团时先否定以逐步缩小范围2在解析特征吸收峰时要注意其它基团吸收峰的干扰3350和1640cm1处出现的吸收峰可能为样品中水的吸收3吸收峰往往不可能全部解析特别是指纹区4掌握主要基团的特征吸收
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C= C ： 16பைடு நூலகம்0～1450 cm-1区域吸收峰的强弱及个数与分子结 构有关，是判断苯环存在的主要依据。 有2－4个峰，峰数取决于取代基对苯环对称性破坏的程度
苯 甲苯 取代基与苯环共轭时 烷基存在时 1600 cm-1 无吸收 1500 、 1600 cm-1 有吸收 1580 cm-1 处出现强吸收 1450 cm-1 有吸收
烷烃
表3-4, (CH2)n结构 中亚甲基面内摇 摆振动
CH3 –CH – CH2 –CH – CH3 CH3
1168 1386 1468 1367
CH3
2,4 － 二甲基戊烷
78
2.烯烃
基团 = CH中C-H C＝C骨架
3080 2975 1680～1620
1000～800 （面外摇摆）
(1) = CH >3000 cm-1为不饱和碳上质子振动吸收，是与饱 和碳上质子的重要区别。 （2） C＝C的 位置及强度 与烯碳的取代情况及分子对称性 密切相关。 末端烯烃 C＝C吸收最强，双键移向碳链中心时结构对称 性增强， C＝C带减弱。顺式较反式强。 共轭双键中由于双键的相互作用出现两个 C＝C （1650、1600 cm-1 ）。 46
饱和环醚： 在 1260～780 cm-1 范围出现两条或两条以上的吸收带。 环张力增加as波数降低， s波数升高。 O 1071 913 O 983 1028
（3） CH（面外）最有用。 特点是： 不同类型的烯烃，有其独特的波数，且比较固定，不受 取代基的变化而发生很大的变化。 吸收强度特别强。 根据烯氢被取代的个数、取代位置及顺反异构的不同， 出峰的个数、位置及强度不同。
烯烃类型 R1CH=CH2 R1R2CH=CH2 R1CH=CHR2 （顺） R1CH=CHR2 （反） R1R2CH=CHR3 面外弯曲振动位置/cm-1 995 ～985, 910 ～905 895 ～ 885 730 ～ 650 980 ～ 965 840 ～ 790
= CH（面外）： 吸收峰的位置、个数及强度对判断苯环上 取代基个数及取代模式十分有效。 振动频率与附近取代基的类型无关，而与邻接氢的数目直 接有关。邻接氢的数目越少，频率越高。
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
= CH = 743 cm-1 = CH = 767 cm-1 = CH = 792 cm-1
第三章 红外吸收 光谱法
第三节
一、各类有机化合物基
团的特征吸收
二、红外光谱与分子结
构
三、红外谱图解析示例
红外谱图解析
一、各类有机化合物基团的特征吸收
1．烷烃
基团 － CH3中C-H － CH2中C-H C－C骨架
1385 （-CH（CH ） 振动偶合） 3 2 1375
1395 （-C（CH3 ）3 ）振动偶合） 1365
2CH（面外）：该区干扰较小，但吸收较弱。与CH（面外） 结合,对鉴定芳香化合物的取代形式十分有用。
5.醇和酚
含羟基化合物有三个特征吸收带：
振动形式 O-H （游离） O-H （氢键） C-O （醇） C-O （酚） OH （面内）
振动频率/ cm-1 3640～3610 3420～3200 1250～1000 1300～1200 1420～1260
（1）O-H： 游离峰尖，且>3600 cm-1 ， 缔合程度越大， 峰越宽，越移向低波数，<3600 cm-1 （2） OH（面内）: 位置与伯、仲、叔醇和酚的类别有关， 还与缔合状态及浓度有关。判断OH是否存在的佐证 （3） C-O ： 位置与伯、仲、叔醇和酚的类别有关。 醇和酚都属第一吸收。
51
丁醇红外谱图 C-O： 伯－1050 cm-1
仲－1100 cm-1
叔－ 1150 cm-1
6、醚
醚的特征是含C-O-C结构，有s和 as ，对称醚无s 。 醚与醇之间最明显的区别是醚在3600～3200 cm-1无吸收。 其特征谱带是 as 1250～1050 cm-1 ，强度大。 饱和脂肪醚： R－O－R’ ， as 1150～1060 cm-1 芳香醚和乙烯基醚 ： Ph－O－R Ph－O－Ph R－C=C－O －R ’ as 1275～1010 cm-1 s 1075～1020 cm-1 由于p-共轭，=C－O键强度增大， as 向高波数位移。
（面内摇摆）
2975 1460 2870 1380 2930 1460 2850 725～720 1170、1155 （异丙基） 1250、1210 （叔丁基）
正构烷只在3000及1400 cm-1附近出现吸收，n>4 时 720 cm-1有弱吸收； 异构烷除CH3、CH2还有CH的C-H，2890 cm-1强度弱，难辨 44 认。
1－己烯红外光谱图
对比
烯烃面外弯 曲振动鉴别顺 反异构体
730 — 665
980 — 960
3、炔烃
基团 = CH中C-H C C骨架 3340～3260 2975 2260～2100 700～610 （面外摇摆）
（1） CH 是鉴定炔基最好的谱带，谱峰尖锐，且强度中等， 很容易与-OH、-NH吸收峰区别开。 （2） C C 与 C＝C 类似，强度随分子对称性及共轭情况的 不同而变化。确切位置取决于 R1 C C R2 中R1和R2基团
2 = CH（面外） = CH （面外）
（1） = CH ： 使用高分辨率仪器时，在此区域内可出现三 个峰，低分辨率仪器只有一个峰。与烯烃接近，注意辨认。 （2） C= C ：与= CH同样是判断苯环是否存在的重要依据。 特点是峰形尖锐，且较多。 （3） 2CH（面外）： 泛频区或取代图像区，各种不同位 置的取代基，在此区域内存在不同的吸收图像。 （4） = CH（面外）： 吸收峰的位置、个数及强度对判断 苯环上取代基个数及取代模式十分有效。
R1 C C-H R1 C C -R2 R1＝ R2
强度强 频率低 强度变化大 频率高 分子对称无吸收
2140～2100 cm-1 2260～2190 cm-1
48
4、芳烃
振动频率/ cm-1 3100～3010 1650～1450 2000～1660 900～650
振动形式 = CH
苯环C＝C骨架振动