红外谱图解析示例共36页

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(4) 碳骨架类型确定后, 再依据其他官能团, 如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定 化合物的官能团
(5) 解析时应注意把描述各官能团的相关峰联 系起来，以准确判定官能团的存在
如 2820，2720 和 1750~1700 cm1的三个峰 说明醛基的存在
4
5
6
7
8
例1 化合物C8H8O的红外谱图
§2.6 红外谱图解析 各官能团的特征吸收是解析谱图的基础 （1）首先依据谱图推出化合物碳架类型
（2）分析 3300 ~ 2800 cm1区域 C-H 伸缩振动吸收
1
以 3000 cm1为界: 高于 3000 cm1为不饱和碳 C-H 伸缩振动吸收
可能为烯, 炔, 芳香化合物 低于 3000 cm1 一般为饱和 C-H 伸缩振动吸收
3）1710 cm1，C=O，
2820，2720 cm1，醛基
1）不饱和度：(8228)2=5
大于4， 一般有苯环，C6H5
4）结合化合物的分子式 此化合物为间甲基苯甲醛
2）3000 cm1以上，不饱和 C-H 伸缩
CH3
可能为烯，炔，芳香化合物
1600，1580 cm1，含有苯环 指纹区780，690 cm1，间位取代苯
CHO
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§2.7 拉曼光谱仪简介
拉曼光谱来源于电磁辐射（光）场与分子诱导偶极 的相互作用，是由具有对称分布的键的对称振动引 起的。
而红外光谱来源于分子偶极矩变化，是由分子的不 对称振动引起。
两种技术包含的信息通常是互补的。当原子间的某 个键产生一个很强的红外信号时，对应的拉曼信号 则较弱甚至没有, 反之亦然。
CH C CH2OH
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例3 C7H8O 1) 不饱和度： (7228)2=4 可能含有苯环

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（三）从特征频率区中确定主要官能团取代基
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—— 基团特征频率（特征峰）；
例： 2800 3000 cm-1 —CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 —C=O 特征峰； 基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：
变形振动 亚甲基
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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
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对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
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二、解析红外光谱图
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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
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（二）计算不饱和度
定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如： 乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。 计算： 可按下式进行不饱和度的计算：
UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 – n1 ）/ 2 n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，……，一价元素数目。 作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的 数目，验证谱图解析的正确性。 例： C9H8O2 UN = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
由 (cm1)
104
(m)
可知，2.5~15.4μm波长范围对应于4000cm-
1~650cm-1。大多数有机化合物及许多无机化合物的化学键振动均

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
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一、认识红外光谱图
2019/10/4
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
2019/10/4
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。
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（一）了解样品来源及测试方法
要求样品纯度98%以上 尽可能地从下面几个方面详尽了解样品的情况： ①样品的来源——合成方法或从何种动、植物体中提取而来； ②样品的纯度、颜色、气味、沸点、熔点、折射率、样品物态、灼烧后 是否残留灰分等； ③样品的化学性质； ④元素分析结果，相对分子质量或质谱提供的分子离子峰，并由此求出 分子式； ⑤红外光谱测定条件和制样方法及所用仪器分辩率。
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
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（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的 不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计

07:35:40
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（二）计算不饱和度
定义： 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如： 乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。 计算： 可按下式进行不饱和度的计算：
UN= （2 + 4n6 + 3n5 + 2n4 + n3 – n1 ）/ 2 n6，n5， n4 ， n3 ， n1 分别为分子中六价，五价，……，一价元素数目。 作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的 数目，验证谱图解析的正确性。 例： C9H8O2 UN = （2 +29 – 8 ）/ 2 = 6
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2、 烯烃，炔烃
Байду номын сангаас
CH
CH 伸
CC 缩
CC 振
a)C-H 伸缩振动(> 3000 cm-1)
动
CH 变
形
振 动
H CH H C H C CH2
CH
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υ（C-H）
3080 cm-1 3030 cm-1
3080 cm-1 3030 cm-1 3300 cm-1
=C-H C-H CC C=C
O-H O-H（氢键） S-H P-H
C=O C-C，C-N，C-O N-O N-N C-F C-X
N-H
CN C=N
3500
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3000 2500 2000 特征区
C-H，N-H，O-H
1500
1000 500 指纹区
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三、各类化合物的红外光谱特征
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1、烷烃（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H )

谢谢！

红外谱图解析示例
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿

CH3-CO-CH3 CH2Cl-CO-CH3 CI-CO-CH3 Cl-COCl F-CO-F
υC=O 1715
1724
1806
1828 1928
第31页/共108页
(2)共轭效应（C效应）： 共轭效应要求共轭体系有共平面性。
共轭效应使共轭体系的电子云密度平均化，键长也平均 化，双键略有伸长，单键略有缩短。
如乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式结构，两者的吸收皆能 在红外谱图上找到，但烯醇式的υC=O较酮式υC=O弱，说 明稀醇式较少。
CH3-CO-CH2-COO-C2H5 υC=O 1738(s)，1717(s)
CH2-C(OH)=CH-COOC2H5 υC=O与υC=C在1650cm-1(w) υOH3000cm-1
C=C 1780
1646
CH2
1611
CH2
1566
CH2
1641 cm-1
1678
1657
1651 cm-1
第37页/共108页
（5）氢键的影响：氢键的形成，往往使伸缩振动频率移向 低波数，吸收强度增强，并变宽；形成分子内氢键时影响很 显著。
O OH
H OO
υC=O ( cm-1)
O
O
1676，1673； 1675，1622
第15页/共108页
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？
吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化
吸收峰强度 偶极矩的平方
偶极矩变化——结构对称性；
对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大
符号：S (strong)
M (medium) W (weak)
B (broad)
Sh (sharp)
红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；

可以缩小结构的推测范围。根据试样的元素分析值 及相对分子质量得出的分子式，可以计算不饱和度，进 而估计分子结构式中是否含有双键、三键及芳香环，并 可验证光谱解析结果的合理性。沸点、熔点等性质可作 为光谱分析的旁证。
不饱和度的计算：对于已知分子式的化合物，首先依据其
分子式，利用下面的公式计算分子的不饱和度：
n1--- 一价原子数，如 H，Cl原子 n3--- 三价原子数，如 N原子 n4--- 四价原子数，如 C原子 • U=0→链状饱和脂肪族
• U=1→一个双键/一个饱和环状结构
• U=2→一个叁键/两个双键/一个双键+一个脂环 • U=4→一个苯环 二价原子不参与 计算 ，如：O，S等
3. 根据样品的物态，选择适当的方法制样，记录红外吸 收光谱图。 4. 谱图解析 先特征，后指纹；
CN
内容选择：
第一节 红外基本原理
第二节 红外光谱仪器
第三节 红外光谱与分子结构
第四节 红外谱图解析
结束
先最强峰，后次强峰；
先粗查，后细找； 先否定，后肯定。
5. 与标准谱图对照，通过其它定性方法（UV-V is、MS、
NMR等）进一步确证。 1）被测物与标准谱图上的聚集态、制样方法应一致；
2）对指纹区要仔细对照。
二、红外谱图解析示例
例1 未知物分子式为C8H8O，测得红外谱图如图，确定结构。
解：(1)U=1+n4+1/2(n3-n1)=1+8+1/2(0-8)=5 一个苯环和一个双键 (2)1700 cm-1附近有强而清晰的吸收带，确定为 C=O峰，分子中只有一个氧，不可能酸、酯 。
sCH3 →饱和脂肪族

-C(CH3)3 C4H10O的红外光谱

在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅 根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征
振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变
得极弱。
（五）提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2பைடு நூலகம்CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
2021/8/3
编辑版pppt
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（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的 不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
2021/8/3
编辑版pppt
3000 cm-1 以上
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（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
在该区域出现的峰较少； ①RC CH （2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性
②RC N （2100 2140 cm-1 ）
度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应
把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的
性质以及红外光谱排除不合理的结构。
2021/8/3
编辑版pppt
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（六）确证解析结果 按以下几种方法验证 1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑 到样品的处理技术与测量条件是否相同。 2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱 图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确 证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强 度的顺序是不变的。 常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz 学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。

(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
第十五页，共69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
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。
第十三页，共69页。
（六）确证解析结果 按以下几种方法验证
1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑到样品的 处理技术与测量条件是否相同。
2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱图 上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确证。当 然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强度的顺序是 不变的。
2960 cm-1 反对称伸缩振动
2870 cm-1 对称伸缩振动 2930 cm-1 反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动 2890 cm-1 弱吸收
3000 cm-1 以下
③不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ） 苯环上的C—H 3030 cm-1 =C—H 3010 2260 cm-1
变形振动
甲基
对称δs(CH3)1380㎝-1
第七页，共69页。
不对称δas(CH3)1460㎝-1
二、解析红外光谱图
第八页，共69页。
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。