优选第三节有机化合物红外光谱谱图的基本特征

红外光谱的四大特征
红外光谱的四大特征包括谱带的数目、谱带的位置、谱带的强度以及谱带的形状。

这四大特征可以帮助科学家们在鉴定化合物时确定化合物的类型。

具体来说，
1. 谱带的数目：不同的化合物在红外光谱中表现出不同数量的吸收谱带。

2. 谱带的位置：每个基团都有其特征振动频率，在红外光谱中表现出特定的吸收谱带位置，通常用波数表示。

在鉴定化合物时，谱带位置是最重要的参数之一。

3. 谱带的强度：谱带的强度可以反映化合物中相关基团的含量，也可以反映基团间的相互作用。

4. 谱带的形状：如果所分析的化合物较纯，其谱带较尖锐、对称性好；若是混合物，有时会出现谱带的重叠、加宽，对称性被破坏。

对于晶体固态物质，其结晶的完整性程度也影响谱带形状。

实验三有机化合物红外光谱的测绘及结构分析一、目的要求1．掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法；2．了解傅立叶变换红外光谱仪的基本原理，学习和掌握美国PE公司Spectrum Two型红外光谱仪的使用方法；3．初步学会红外吸收光谱图的解析方法。

二、实验原理1. 红外吸收光谱法当物质的分子对红外线进行选择性吸收时，其结构若使得振动能级及转动能级发生跃迁，就会形成具有特征性的红外吸收光谱。

红外吸收光谱是物质分子结构的客观反映，谱图中吸收峰都对应着分子中各基团的振动形式，其位置和形状也是分子结构的特征性数据。

因此，根据红外吸收光谱中各吸收峰的位置、强度、形状及数目的多少，可以判断物质中可能存在的某些官能团，进而对未知物的结构进行鉴定。

即首先对红外吸收光谱进行谱图解析，然后推断未知物的结构。

最后还需将未知物的红外吸收光谱通过与未知物相同条件下得到的标准样品的谱图或标准谱图集中的标准光谱进行对照，以进一步证实其分析结果。

2. 傅立叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）是20世纪70年代出现的新一代红外光谱测量技术和仪器。

这种新技术具有采样速度快、分辨率和波数精度高、光谱范围宽、灵敏度高等优点，因而发展迅速，将逐步取代色散型红外光谱仪。

傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）是根据光的相干性原理设计而成的一种干涉型光谱仪。

它主要由光源、干涉仪（迈克尔逊)、吸收池（样品室）、检测器、计算机和记录系统等组成（图1）。

其工作原理：由光源发出的光经过干涉仪转变成干涉光，干涉光中包含了光源发出的所有波长光的信息。

当干涉光通过试样时某一些特定波长的光被试样吸收，所以检测器检测到的是含有试样信息的干涉光，通过模数转换送入计算机得到试样的干涉图，在经过计算机快速傅里叶变换后得到吸光度或透光率随频率或波长变化的红外光谱图。

图1傅里叶变换红外光谱仪结构框图三、仪器与试剂1．仪器美国PE公司Spectrum Two型红外光谱仪；压片机；玛瑙研钵；2. 试剂无水乙醇（A.R）；苯甲酸（A.R）；溴化钾（光谱纯或分析纯）130 ℃下干燥24 h，存于干燥器中，备用。

手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。

辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。

3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。

图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。

N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。

为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。

U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。

泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。

特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。

各类化合物的红外光谱特征红外光谱是一种常用的分析技术，可以用于识别和表征不同化合物的结构和功能团。

不同类型的化合物在红外光谱中显示出特定的吸收峰，这些峰对应于特定的振动模式和化学键。

有机化合物的红外光谱特征：1. 烷烃：烷烃的红外光谱特征主要包括C-H伸缩振动峰和C-H弯曲振动峰。

在3000-2850 cm-1区域，烷烃显示出强的C-H伸缩振动峰。

在1450-1375 cm-1区域，烷烃显示出C-H弯曲振动峰。

2. 卤代烃：卤代烃的红外光谱特征主要包括C-X伸缩振动峰和C-H弯曲振动峰。

在3000-2850 cm-1区域，卤代烃显示出C-H伸缩振动峰。

在700-600 cm-1区域，卤代烃会显示出C-X伸缩振动峰（X表示卤素）。

3. 醇：醇的红外光谱特征主要包括O-H伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。

在3650-3200 cm-1区域，醇显示出非常强的O-H伸缩振动峰。

在1050-1000 cm-1区域，醇会显示出C-O伸缩振动峰。

4. 酸：酸的红外光谱特征主要包括O-H伸缩振动峰和C=O伸缩振动峰。

在3650-3200 cm-1区域，酸显示出非常强的O-H伸缩振动峰。

在1750-1690 cm-1区域，酸会显示出C=O伸缩振动峰。

5. 醛和酮：醛和酮的红外光谱特征主要包括C=O伸缩振动峰和C-H伸缩振动峰。

在1750-1690 cm-1区域，醛和酮会显示出强的C=O伸缩振动峰。

在3000-2850 cm-1区域，醛和酮显示出C-H伸缩振动峰。

6. 酯：酯的红外光谱特征主要是C=O伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。

在1750-1690 cm-1区域，酯显示出强的C=O伸缩振动峰。

在1250-1100 cm-1区域，酯会显示出C-O伸缩振动峰。

7. 醚：醚的红外光谱特征主要是C-O伸缩振动峰。

在1250-1100cm-1区域，醚会显示出C-O伸缩振动峰。

8. 腈：腈的红外光谱特征主要是C≡N伸缩振动峰。

在2250-2100cm-1区域，腈会显示出C≡N伸缩振动峰。

各类化合物的红外光谱特征讲解红外光谱是一种重要的分析技术，可以用于确定化合物的结构和化学键的类型。

在红外光谱图中，横坐标表示波数（单位为cm⁻¹），纵坐标表示吸收强度或透射率。

有机化合物：1. 烷烃：烷烃的红外光谱图通常没有明显的峰。

C-H键的拉伸振动一般在3000-2900 cm⁻¹范围内，C-H键的弯曲振动通常在1450 cm⁻¹附近。

2. 烯烃：烯烃的红外光谱图中通常有一个称为"C=C"伸缩振动的特征峰，在1650-1600 cm⁻¹范围内。

C-H键的拉伸振动和弯曲振动与烷烃类似。

3. 芳香烃：芳香烃的红外光谱图中通常有一个称为"C=C"伸缩振动的特征峰，在1600-1475 cm⁻¹范围内。

C-H键的拉伸和弯曲振动在3100-3000 cm⁻¹和1500-1000 cm⁻¹范围内。

4. 醇和酚：醇和酚的红外光谱图中通常有一个称为-OH伸缩振动的特征峰，在3500-3200 cm⁻¹范围内。

C-O键的拉伸振动通常在1300-1000 cm⁻¹范围内。

5. 酮：酮的红外光谱图中通常有一个称为"C=O"伸缩振动的特征峰，在1750-1650 cm⁻¹范围内。

C-C和C-H键的伸缩振动可以在3000-2850cm⁻¹范围内观察到。

6. 醛：醛的红外光谱图中通常有一个称为"C=O"伸缩振动的特征峰，在1750-1650 cm⁻¹范围内。

C-H键的拉伸振动通常在2850-2700 cm⁻¹范围内。

7. 酸：酸的红外光谱图中通常有一个称为-OH伸缩振动的特征峰，在3500-2500 cm⁻¹范围内。

C=O伸缩振动通常在1800-1600 cm⁻¹范围内。

9. 酯：酯的红外光谱图中通常有一个称为C=O伸缩振动的特征峰，在1750-1735 cm⁻¹范围内。

有机化合物的红外光谱分析有机化合物的红外光谱分析系别：化学物理系学号：PB09206108姓名：倪宇飞有机化合物的红外光谱分析⼀、实验⽬的（1）初步掌握两种基本样品制备技术及傅⽴叶变换红外光谱仪的简单操作。

（2）通过谱图解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的⼀般过程。

⼆、实验原理（1）原理概述物质分⼦中的各种不同基团，在有选择的吸收不同频率的红外辐射后，发⽣振动能级之间的跃迁，形成各⾃独特的红外吸收光谱。

据此，可对物质进⾏定性和定量的分析。

特别是对化合物结构的分析，应⽤更为⼴泛。

（2）对试样的要求A.试样应该是单⼀组分的纯物质，纯度应⼤于98%，便于与纯化合物的标准进⾏对照，多组分试样应尽量在测试前预先⽤分馏、萃取、重结晶、区域熔融和⾊谱法进⾏分离提纯；B.试样中不应含有游离⽔。

本⾝⽔有红外吸收，会严重⼲扰样品的谱图，⽽且会侵蚀吸收池的盐窗，游离⽔的吸收为⽌约为3400cm-1以及1630cm-1；C.试样的浓度和测试厚度应该选择适当，以使光谱图中的⼤多数吸收峰透射⽐处于10%～80%范围内。

（3）制样⽅法本次实验中的提供了固体和液体两种未知待测样品，因此有针对性的采⽤了两种制样⽅法A.液膜法对于沸点较⾼的的液体，直接将样品滴在两块NaCl盐窗之间，形成没有⽓泡的⽑细厚度液膜，之后⽤夹具固定，放⼊仪器的光路中进⾏测试。

本实验中由于液体的流动性较差，故只⽤⼀⽚盐窗即可；B.KBr压⽚法，将1～2mg固体试样与200mg纯KBr研细混合，研磨⾄粒径⼩于2微⽶，在油压机上压成透明薄⽚即可⽤于测定。

（4）仪器⼯作原理傅⽴叶变换红外光谱仪主要由光源（硅碳棒、⾼压汞灯）、Michelson⼲涉仪、检测器、计算机和记录仪组成FTIR仪器⼯作原理图Michelson⼲涉仪光学⽰意及原理图测试样品时时，由于样品对某些频率的红外光有吸收，使检测器的⼲涉强度发⽣变化，从⽽得到不同的⼲涉图。

红外光是复合光，检测器接收到的信号是所有频率的⼲涉图的加和。

各类化合物的红外光谱特征有机化合物的数目非常大，但组成有机化合物的常见元素只有10种左右，组成有机化合物的结构单元即称为基团的原子组合数目约有几十种。

根据上述讨论，基团的振动频率主要取决于组成基团原子质量（即原子种类）和化学键力常数（即化学键的种类）。

一般来说，组成分子的各种基团如C-H、C-N 、C=C、C=O 、C-X等都有特定的红外吸收区域（特征吸收峰），根据特征吸收峰可以推断物质的结构。

所以，有必要对各类有机化合物的光谱特征加以总结。

一、烷烃1. νC-H 3000~2840 C-H伸缩振动频率2. δC-H 1460 和1380 C-H弯曲振动频率3.C-C 1250-800当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2以内摇摆），它在鉴别上是有用的。

二、烯烃1. ν＝C-H 3010-31002.νC=C1680-16003. δC-H1000-700三、炔烃1. ν≡C-H 3300-3250 峰形较窄，易于OH和NH区别开。

2. δ≡C-H 900-610 宽的谱带3. ν C≡C2140-2100 一元取代炔烃RC≡CH|| 2260-2190 二元取代炔烃四、芳香烃1.νC-H 3080-30102.νC-C 1650-1450 2～4个吸收峰3. 面外弯曲振动(g=C-H ) 900-650五、醇和酚羟基化合物1. νO-H 3700-3500（游离的醇和酚，峰尖、强）|| 3500-3200（缔和的羟基，峰形强而宽）2. δO-H 1500~13003. νC-O 1250~1000六、醚1.脂肪醚1150-10602.芳香醚1270 ~ 1230（为Ar-O 伸缩）1050 ~ 1000 cm-1（为R-O 伸缩）3.乙烯醚：1225-12005、在环氧乙烷类中有三条特征谱带可作为这种基团的存在的标志：1280-1240 环的不对称伸缩振动|| 950-810cm-1 环的对称伸缩振动|| 840-750cm-1七、羰基化合物（包括醛、酮、羧酸、酯、酸酐和酰胺等）1.酮1725-17052.醛1740-1720 2820-2720出现两个强度相等的吸收峰3.羧酸（1）νO-H 3200-2500（液体及固体羧酸）|| 3550（在气相或极稀的非极性溶剂溶液中）（2）nC=O 1730-1700（2）νC-O 1250附近（强峰）（3）δO-H 1400cm-1和920cm-1区域有两个强而宽的吸收峰（4）羧酸盐1580cm-1 和1400cm-1 之间的两个谱带4.酯(1) νC=O1750-1735(2) νC-O-C 1330-10305.酸酐（1）n C=O 在1860-1800cm-1和1800-1750cm-1出现两个强的吸收峰(2) n C-O-C 开链的在1180-1045cm-1，而环状酸酐在1310-1200cm-16.酰胺: 兼有胺和羰基化合物的特点（1)νN-H稀溶液中伯酰胺出现两个中等强度的峰，分别在3500cm-1和3400cm-1附近，浓溶液和固体中由于有氢键发生，将移向3350-3180cm-1低频区仲酰胺在很稀溶液中，在3460-3420cm-1处只出现一个谱带，浓溶液中或固体中缔和体出现在3330cm-1(3)δN-H弯曲振动(酰胺II带）伯酰胺游离态在1600cm-1处，缔合态在1650-1620处,仲酰胺游离态在1550-1510处；缔和体在1570-1515处（4）酰胺还有C-N吸收带（酰胺III带），它们的吸收位置如下：伯酰胺1420-1400cm-1（中）；仲酰胺1305-1200cm-1（中）叔酰胺700-620cm-1（中）八、胺和胺盐1.胺：胺有三个特征吸收带即：nNH、δ N-H和nC-N吸收带（1）nNH 3550-3250（2）δ N-H 1650-15402.铵盐伯胺和仲胺的νNH νNH3+ 伯胺盐在3000-2800cm-1之间出现强和宽的吸收带伯胺盐的δNH3+出现在1600-1575cm-1和1550-1504cm-1处两个吸收带仲胺盐的νNH2+ 出现在2700-2250cm-1 区域；δ NH2+ 出现在1620-1560cm-1区域叔胺盐的νNH+ 在2700-2250cm-1 区域出现一个强的宽带或一组较尖的谱带。