红外光谱 31.2近红外、中红外和远红外 3.1基本原理 波段名称波长口 波数(cm) 3.1.1波长和波数 近红外0.75一2.5 13300-4000 电磁波的波长（九）、颜率()、能量(E)之间的关系： 中红外2.5-25 4000-400 E=hy h:Plank常数 远红外 25-1000 400-10 c=Av c:光速 v=c/A=cy:波数(cml) 104 (cm-1)=a(um) 3.1.3红外光谱的表示方法 红外光谱是研究波数在4000-400cm1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： 坐标：波数)400一4000cm,表示吸收蜂的位 3.1.4分子振动与红外光谱 (2)弯曲振动： 1.分子的振动方式 ()伸缩振动： ●-0专 g00000000号 沿轴振动，只成变镜长，不放变镜角 值得注意的是，不是所有的振动都能引起红外吸收 只有偶极矩()发生变化的，才能有红外吸收。 H、O、N2电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 一C=C一R,其C=C(三键)振动 253m 也不能起红外吸收
3.1 3.1.1 v E 3.1.2 μ cm-1 0.75—2.5 13300 4000 2.5 25 4000 400 25 1000 400 10 % 100 % 0 = ´ I I T I I0 ( )400 4000 cm-1 T % T v 1 νs vas 2 + H2 O2 N2 H C C C C C C
振动方程式(Hooke定律) 1k 些常见化学键的力常数如下表所示 776459548.756121965445 力常数k:与长、有关：键能（大），健长 (短)，k1。 化长 力常数 被数卷围 C-C0.154 3473 45 700一12D0 C-H N.H0.H c=c134 610.9 96 1620160 2800-3000cm C=C 3000-3600cm 8368 56 2100-2600 结沟 分子振动颜率习惯以v(波数)表示： 产生红外光谱的必要条件是 1,红外辐射光的颜率与分子振动的颜率相 当，才能 足分学 动能级跃迁所需的能 由此可见：v()心kV()与严成反比 量，而产生吸收光谱 吸收峰的峰位：化学键的力常数越大，原子的折 2必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能 合质量越小，振动须率越大，服收峰将出现在高被数 产生红外吸收光谱。 区（短波长区）：反之，出现在低波数区（高波长区） 32各类有机化合物的红外特征吸收 羧酸：3300一2500cm,中心约3000cm谱带宽 3.2.1.第一峰区(4000-2500cm) 2.N-H 胺类：游高一3500一3300cm X一H伸缩振动吸收范围。X代表O、N、C、S, 合—吸收位置降低约100cm 对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、快烃、烯烃、芳烃 伯胺：3500,3400cm-1,(吸收强度比羟基弱) 及饱和烃类的O一H、N一H、C一H伸缩振动。 仲胺：3400cm1(吸收蜂比羟基要尖锐) 叔胺：无吸收 1.0-H 酰胺：伯酰胺：3350,3150cm附近出现双峰 醇与酚：游离态-一3640一3610cm,峰形尖锐 仲酰胺：3200cm附近出现一条谱带 舞合一一3300cm'附近，峰形宽而钝 叔酰胺：无吸收
2 Hooke p m n k 2 1 振 = 1 2 1 2 . m m m m + m = k — N cm-1 μ — g k nm KJ mol-1 k N.cm-1 cm-1 C C 0.154 347.3 4.5 700 1200 C C 0.134 610.9 9.6 1620 1680 C C 0.116 836.8 15.6 2100 2600 键 型 O H N H C H C H C H C N C C C O C C C O C C /N.cm -1 7.7 6.4 5.9 5.1 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5 (v)↑ 2800-3000cm -1 3000-3600cm -1 ( ) v ， (v) k v v v 1 2 k v c c n p m = = 2. 1. 3.2 3.2.1. 4000 2500cm-1 X H X O N C S O H N H C H 1. O H 3640 3610cm-1 3300cm-1 3300 2500cm-1 3000cm-1, 2 . N H ——3500 3300cm-1 —— 100cm-1 3500 3400cm-1 3400cm-1 3350 3150cm-1 3200cm-1
3.C-H 壁基：2850一2720cm,两个吸收蜂 经类：3300入2700cm-l范围，3000m是分界线， 不饱和碳（三链、双键及苯环）>3000cm 巯基：2600一2500cm,谱带尖锐，容易识别 饱和碳（除三元环外）<3000cm 3.2.2.第二峰区(2500一2000cm1) 炔：~3300cm,峰很尖锐 烯烃、芳烃：3100~3000cm 叁键、累积双键（一C■C一、一CN、 饱和羟基：3000270cm,四个蜂 -CH3:~2960(s)、~2870cm1(m) >C=C=C<、-N=C=0、-N=C=S) -CH2-:≈2925(s)、≈2850cml(s) 谱带为中等强度吸收或弱吸收。干扰少，容易识别 >CH-:~280cm 1.C=C 3.2.3.第三峰区(2000一1500cm) 2280~2100em 双键的伸缩振动区。 乙炔及全对称双取代快在红外光谱中观测不到 包括C=O、C=C,C=N、N=O,N-H 2.C=N 1.C=0 2250~2240cm1,谱带较C=C强。 1900~1650cm,峰尖锐或稍宽，其强度都牧大 C=N与苯环或双键共轭，谱带向低波数位移 基的吸收一般为录强峰或次强峰， 20~30cm-。 变化规律： RH>R>R> 酰卤：吸收位于最高波数增，特征，无干找。 ：在2850~2720cm范围有m或w吸收，出现1~2条谱 带，结合此峰，可判断餐基存在。 酸酐：两个援基振动偶合产生双峰，被长位移60一80cm. 酮：唯一的特征吸收带 酯：脂肪留-一~1735cm 不饱和酸酯或苯甲酸南一一低被数位移钓20cm 酰胺：1690~1630cm',缔合态钓1650cm 伯酰胺：~160cm(I),1640cm(I) 羧酸：~1720cmr1 仲酰胺：~1680cm(I),1530cm(Ⅱ)， 若在第一区钓3000cm出现强、宽吸收，可确认羧基 1260cmr() 存在。 叔酰胺：~1650cm1
3. C H 3300 2700 cm-1 3000 cm-1 3000 cm-1 3000 cm-1 3300 cm-1 3100 3000 cm-1 3000 2700 cm-1 CH3 2960 s 2870 cm-1 m CH2 2925 s 2850 cm-1 s CH 2890 cm-1 2850 2720 cm-1 2600 2500 cm-1 3.2.2. 2500 2000 cm-1 C≡C C≡N C C C N C O N C S 1. C≡C 2280 2100cm-1 2. C≡N 2250 2240cm-1 C≡C C≡N 20 30cm-1 3.2.3. 2000 1500cm-1 C O C C C N N O N H 1. C O 1900 1650cm-1 60 80 cm-1 1735 cm-1 20 cm-1 1720 cm-1 3000 cm-1 2850 2720 cm-1 m w 1 2 1690 1630 cm-1 1650 cm-1 1690 cm-1 ,1640 cm-1 1680 cm-1 1530 cm-1 1260 cm-1 1650 cm-1
2.C=C 硝基、亚硝基化合物：强吸收 1670-1600cm1,强度中等或较低 脂肪族：1580一1540cmr,1380~1340cm 芳香族：1550~1500cm-4,1360~1290cm 烯烃：1680一1610cm 亚明基：1600≈1500cm- 芳环骨架振动：〔拳环、吡啶环及其它芳环 胺类化合物：一NH2位于1640一1560cm 1650-1450cm范围 为或m吸收带。 苯：~1600,1580,1500,1450cm 吡啶：~1600,1570,1500,1435cm 呋喃：~1600,1500,1400cm1 隆啉：~1620,1596,1571,1470cm 3.2.4.第四峰区(1500~600cml) 烯烃 面内：1420~1300cm,不特征 指纹区 面外：1000~670cm',容易识别，可用于判断 X一C(XH)键的伸缩振动及各类弯曲振动 取代情况。 芳环： 1.C一H弯曲振动 面内：1250~950cm范围，应用价值小 烷烃： 面外：910~650cm-1,可判断取代基的相对位置 -CH,约1450cm'、1380cm -CH(CH)2 1380 cm 1370 cm- -C(CH1390cm、1370cm ≥CH-1340m(不#征) 苯—910~670cm1 醇、酚：12501000m,强吸收带 一取代一770~730cm-1,710690cm 酚：~120cm 二取代一邻：770~735cm 对：860~800cm 伯醇：1050cm 间：900~800cmr',810~750cmr, 仲醇：100cm 725~680cm 叔辟：1150cm 醚：C-0一C伸缩振动位于1250~1050cm1, 2.C-0伸缩振动 确定醚类存在的唯一谱带 1300~1000cm
2. C C 1670~1600 cm-1 1680 1610 cm-1 1650~1450 cm-1 1600 1580 1500 1450 cm-1 1600 1570 1500 1435 cm-1 1600 1500 1400 cm-1 1620 1596 1571 1470 cm-1 1580 1540 cm-1 1380 1340 cm-1 1550 1500 cm-1 1360 1290 cm-1 1600 1500 cm-1 NH2 1640 1560 cm-1 s m 3.2.4. 1500 600 cm-1 X C X≠H 1. C H CH3 1450 cm-1 1380 cm-1 CH(CH3)2 1380 cm-1 1370 cm-1 C(CH3)3 1390 cm-1 1370cm-1 CH 1340 cm-1 1420 1300 cm-1 1000 670 cm-1 1250 950 cm-1 910 650 cm-1 ——910 670 cm-1 ——770 730 cm-1 710 690 cm-1 —— 770 735 cm-1 860 800 cm-1 900 800 cm-1 810 750 cm-1 725 680 cm-1 2. C O 1300 1000 cm-1 1250 1000 cm-1 1200 cm-1 1050 cm-1 1100 cm-1 1150 cm-1 C O C 1250 1050 cm-1
酯：C-0-C伸缩振动位于1300一1050cm-1, C00H、C00-:约1420cm-1,13001200cm-, 2条谱带，强吸收 两条猩吸收带 酸酐：C-0一C伸缩振动吸收带位于1300一1050cm1 NH2:面内：16s0~1500cm- 强而宽 面外：900~650cm 3.其它键的振动 【CH2】。1350~1192cm1(间隔约20cm)的带 N02:对称伸缩振动位于1400~1300cm 800~700cm,弱吸收带 脂肪族：1380入1340cm 芳香族：1360~1284cm 3.3有机化合物基团的特征频率 331红外光谱的八个峰区 03 (-C=C-H. H,A一Hy 率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种 并有较高强度的吸收峰，称为 687.7 1450130 1000-60 ,AHC外 4000-1500cm区域又叫官能团区，该区域出现的吸 3.32重要官能团的红外特征吸收 收峰，较为稀疏，容易辨认 CH拉钟或伸缩 CH弯曲 1500-400cm区域又叫指纹区这一区域主要是： C一C、C一N、C一0等单键和各种弯曲振动的 CH、1460cm 吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。 2960-2830em 三级丁善，两个不等酒度的峰
C O C 1300 1050 cm-1 2 C O C 1300 1050 cm-1 3. NO2 1400 1300 cm-1 1380 1340 cm-1 1360 1284 cm-1 COOH COO 1420 cm-1 1300 1200 cm-1 NH2 1650 1500 cm-1 900 650 cm-1 CH2 n 1350 1192 cm-1 20 cm-1 800 700 cm-1 ( ) 3.3.1 4000-1500cm-1 . . 1500-400cm-1 . C C C N C O 3.3.2 C-H C-H 2960-2850cm-1 -CH2-, 1460cm-1 -CH3 , 1380cm-1