第十三章红外吸收光谱法PPT课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,上一内容,下一内容,回主目录,返回,红外吸收光谱法,分析化学,系列课件,贵阳医学院药学院,分析化学教研室,13.1,红外吸收光谱法概述,13.2,红外吸收光谱法的基本理论,13.3,典型红外吸收光谱,13.4,红外光谱仪,13.5,红外吸收光谱分析,第,13,章 红外吸收光谱法,13.1,红外吸收光谱法概述,13.1.1,红外光谱区域的划分,13.1.2,红外吸收光谱的特点及用途,13.1.3,红外吸收光谱的表示方式,13.1.4,IR,与,UV,的区别,13.1.1,红,外,光谱区域的划分,纯转动,40010,251000,远红外,分子振动,-,转动,（基本振动区）,4000400,2.525,中红外,OH,、,NH,、,CH,及,SH,倍频吸收区,13584000,0.762.5,近红外,能级跃迁类型,波数,(cm,-1,),波长,(m),区域,-,射线,X-,射线,紫外,可见,红 外,微波,无线电波,电子自旋共振,核磁共振,原子核转动,内层,电子跃迁,外层,电子跃迁,分子振动,分子转动,电磁转动,红外线,(,红外辐射,infrared ray),0.76,1000 m,近红外,中红外,远红,外,2.5,25 m,(4000,400cm,-1,),中红外吸收光谱,(mid-infrared absorption spectrum,Mid-IR,),13.1.2,红外吸收光谱的特点及用途,红外光谱是分子的,振,-,转光谱,；,主要用于,鉴别有机化合物的官能团,，是有机化合物结构分析中的,四大谱学,之一；,物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合,Lambert-Beer,定律,，据此可进行,定量分析,，,多用于,异构体的相对含量测定,。,13.1.3,红外吸收光谱的表示方法,波数：,单位厘米长度所通过波的数目。,纵坐标：,透光率,(,T,%),横坐标：,线性波长表示法：,T,-,曲线,(,波长等距,),线性波数表示法：,T,-,曲线,(,波数等距,),(1,m=10,-4,cm),T,-,曲线前疏后密,(m),(cm,-1,),T,-,曲线前密后疏,13.1.4 IR,与,UV,的区别,定性,鉴别及,结构,分析,定量,，推测共轭体系,光谱复杂，,特征性强,光谱简单，,特征性不强,有,红外吸收,化合物，应用广泛,含有共轭,*,、,n,*,跃迁的不饱和化合物,振,-,转光谱,，谱带较窄,电子光谱,，谱带宽,用途,表示方法,特征性,适用范围,起源,IR,UV,T,A,13.2,基本原理,13.2.1,分子的振动,13.2.2,红外吸收光谱产生的条件,13.2.3,红外吸收峰的强度,13.2.4,红外吸收峰的位置,13.2.5,特征峰与相关峰,13.2.1,分子的振动,13.2.1-1,振动能级,13.2.1-2,振动频率,13.2.1-3,振动形式,13.2.1-4,振动自由度,分子能级跃迁示意图,0,1,2,3,4,0,1,1,2,3,4,0,2,1,2,3,4,0,n=1,V,J,电子能级,振动能级,转动能级,E,n,=120eV,E,V,=0.051eV,E,J,=0.0050.05,eV,红外光谱,:,振,-,转光谱,同类原子,u,相同,K,不同原子,K,起主导作用,K,u,起主导作用,u,不同原子,K,相近,u,伸缩振动,弯曲振动,对称伸缩振动,s,不对称伸缩振动,as,面内弯曲振动,面外弯曲振动,变形振动,剪式,振动,面内摇摆振动,面外,摇摆振动,蜷曲振动,对称变形振动,s,不对称变形振动,as,13.2.1-3,振动形式,(mode of vibration),对称变形振动,不对称变形振动,正己烷的红外,光谱,13.2.1-4,振动自由度,分子振动自由度,=3N-(,平动自由度,+,转动自由度,),非线型分子：,3N-6,线型分子：,3N-5,自由度,=3N=,自由度,+,自由度,+,自由度,分子运动,振动 转动 平动,电子跃迁,=3N-(3 +),3(,非线型,),2(,线型,),非线型分子：,H,2,O,H,2,O,的红外光谱,as,OH,3756cm,-1,s,OH,3652cm,-1,OH,1595cm,-1,振动自由度,=3N-6=33-6=3,线型分子：,CO,2,CO,2,的红外光谱,as,C,=O,2349cm,-1,弯曲振动,666cm,-1,振动自由度,=3N-5=33-5=4,基本振动吸收峰数少于振动自由度的原因,(,谱带,),简并：,不同振动形式的振动频率相同，其吸收峰在红外吸收光谱的,同一位置,出现。,红外非活性振动：,不能引起偶极矩变化,(,=0,),，,不吸收红外线的振动。,偶极矩,：,=qr,红外活性振动：,能引起偶极矩变化,(,0,),而吸收红外线的振动。,13.2.2,红外吸收光谱产生的条件,红外辐射的能量必须与分子的振动能级差相等,E,L,=,V,h,or ,L,=,V,分子振动过程中其偶极矩必须发生变化,0,(,红外活性振动,),13.2.3,红外吸收峰的强度,13.2.3-1,吸收峰的强度,(intensity of absorption band),IR,谱带强度的划分,摩尔吸光系数,谱带强度,表示符号,100,非常强峰,vs,20100,强峰,s,1020,中等强度峰,m,110,弱峰,w,s,；,分子结构的对称性：,对称性,完全对称,=0,醋酸丙烯酯的红外光谱,C=O,1745cm,-1,C=C,1650cm,-1,极性较强,的分子或基团的红外吸收峰,强度较大,13.2.4,红外吸收峰的位置,13.2.4-1,基频峰与泛频峰,13.2.4-2,基频峰的分布规律,13.2.4-3,影响吸收峰位置的因素,13.2.4-4,特征区与指纹区,13.2.4-1,基频峰与泛频峰,基频峰：基态,(V=0),第一激发态,(V=1),基频峰数小于振动自由度的原因：简并；红外非活性振动,泛频峰：倍频峰、合频峰及差频峰的统称。,倍频峰：基态,(V=0),第二激发态,(V=2,，,二倍频峰,),或第三激发态,(V=3,，,三倍频峰,),合频峰与差频峰：由两个或多个基频峰频率的和或差所产生。,合频峰：,L,=,1,+,2,差频峰：,L,=,1,-,2,13.2.4-2,基频峰的分布规律,K,相同，,u,u,相同，,K,u,和,K,相同，,含,H,官能团的伸缩振动基频峰一般出现在红外光谱的高波数区,13.2.4-3,影响吸收峰位置的因素,内部因素,外部因素,电子效应,空间效应,氢键效应,杂化影响,互变异构,费米共振,溶剂,物态,晶型 仪器,电子效应,(electron effect),诱导效应,(inductive effect;,-I,),共轭效应,(conjugative effect;,+C,),孤立双键 共轭双键 苯,C=C,1650cm,-1,1630cm,-1,1600cm,-1,C=O,1715cm,-1,1685cm,-1,1667cm,-1,吸收峰向高频移动,吸收峰向低频移动,C=O,1715cm,-1,1800cm,-1,1828cm,-1,空间效应,(,steric,effect),-I+C,-I+C,位阻效应,吸收峰向高频移动,空间效应,(,steric,effect),环张力效应,(,键角效应,),环内双键,环外双键,氢键效应吸收峰向低频移动,C3000cm,-1,；,饱和氢,CH,as,CH2,2926cm,-1,(s),s,CH3,2872cm,-1,(vs),s,CH2,2853cm,-1,(s),as,CH3,+,CH2,13.3.1-2,烯烃,=C-H,31003000cm,-1,(m),C=C,16701620cm,-1,(w),=C-H,1000650cm,-1,(s),s,=CH2,2975cm,-1,，,as,=CH2,30953075cm,-1,3000cm,-1,(,不饱和,),2,4,4-,三甲基戊烯,-1(c),的红外光谱,=C-H,C=C,=C-H,确定取代位置及构型,单取代：,RHC=CH,2,CH995985cm,-1,(s),=CH,2,910905cm,-1,(s),双取代：,R,1,HC=CHR,2,反式,980965cm,-1,(s,，,尖,),顺式,730665cm,-1,(m),三取代：,R,1,R,2,C=CHR,3,850790cm,-1,(s),环状烯烃,C=C,环内双键：环张力低频位移,环外双键：与开链烯烃类似,13.3.1-3,炔烃,C-H,33333267cm,-1,(s,，,尖,),CC,22602100cm,-1,(w,尖,),己炔,-1(d),的红外光谱,C-H,C,C,单取代,RCCH,：,CC,21402100cm,-1,(w),双取代,R,1,CCR,2,：,CC,22602190cm,-1,(w),C-H,630cm,-1,(m);,C-H,1300cm,-1,(m),13.3.2,芳香烃类化合物,-H,3100,3000cm,-1,(wm,，,通常有几个峰,),C=C,1600cm,-1,1580cm,-1,(,双峰,),1500cm,-1,(s),1450cm,-1,鉴定有无芳环存在,-H,910665cm,-1,(s),，,确定芳环取代情况及鉴定芳环存在,-H,12501000cm,-1,(w),，,易受干扰,泛频峰：,20001667cm,-1,(vw),-H,的倍频峰和合频峰，,常与,-H,峰联用来鉴别芳环的取代情况,。,-H,C=C,1600,1500,-H,泛频峰,共轭：,1600cm,-1,1580cm,-1,1500cm,-1,1450cm,-1,C=C,(,双峰,),取代芳烃,H,与,C=C,两个取代基不同时有此峰,单取代,:5H770730,二取代,:4H900735,三取代,:3H890750,四取代,:2H860800,五取代,:1H900860cm,-1,环折叠振动,(ring puckering vibration),：,C=C,760665cm,-1,泛频峰,取代苯的泛频峰图示,单取代,双取代,邻,间,对,13.3.3,醇、酚、醚类化合物,13.3.3-1,醇与酚,都具有,OH,及,C-O,峰，酚具有苯环特征,O-H,伸缩振动：,OH,游离,36403610cm,-1,(s,，,尖,),二聚体,36003500cm,-1,(s,，,稍宽,),多聚体,35003200cm,-1,(s,，,宽,),C-O,伸缩振动：,C-O,12601000cm,-1,(s),饱和伯醇,10851050cm,-1,仲醇,11241087cm,-1,叔醇,12051124cm,-1,酚,(,固,),=C-O,12601170cm,-1,不具有,OH,峰，是醚与醇类的主要区别,特征吸收：,C-O-C,11501070cm,-1,(s),13.3.3-2,醚,OH,OH,C-O,C-O,C-O,CH,13.3.4,羰基化合物,13.3.4-1,酮,13.3.4-2,醛,13.3.4-3,酰氯,13.3.4-4,羧酸及其盐,13.3.4-5,酯,13.3.4-6,酸酐,13.3.4-7,酰胺,13.3.4-1,酮,甲乙酮的红外光谱,C=O,C=O,1715cm,-1,(s,，基准值,),Chapter13,Section13.3,13.3.4,羰基化合物,共轭效应：向低频位移,-,不饱和酮,16851665cm,-1,(s),环张力效应：环张力吸收峰向高频位移,C=O,(cm,-1,)1715 1685 1680 1665,C=O,(cm,-1,)1815 1780 1745 1715 1705,Chapter13,Section13.3,13.3.4,13.3.4-1,酮,13.3.4-2,醛,醛类化合物鉴别的特征峰：,CH(O),2820cm,-1,、,2720cm,-1,(,尖,),双峰,(Fermi,共振,),丙醛的红外,光谱,C=O,C=O,1725cm,-1,(s,，基准值,),CH(O),(,双峰,),Chapter13,Section13.3,13.3.4,羰基化合物,13.3.4-3,酰氯,丙酰氯的红外,光谱,C=O,C=O,1800cm,-1,(s,，基准值,),Chapter13,Section13.3,13.3.4,羰基化合物,13.3.4-4,羧酸及其盐,OH,34002500cm,-1,游离,OH,3550cm,-1,(,尖锐,),缔合,OH,34002500cm,-1,(,宽散,),，中心在,3000cm,-1,C=O,17401650cm,-1,羧酸的羰基峰强度比酮大得多，且峰形较钝,OH,955915cm,-1,(,二聚体,),确认,-COOH,Chapter13,Section13.3,13.3.4,羰基化合物,硬脂酸,(a),和苯甲酸,(b),的红外光谱,OH,OH,C-H,H,C-O,与,OH,的合频峰,27002600cm,-1,C-O,的,2,倍频峰,26002500cm,-1,C=O,C=O,OH,OH,羧酸盐：,as,16101550cm,-1,(s);,s,14401360cm,-1,(m),苯甲酸钠的红外光谱,Chapter13,Section13.3,13.3.4,13.3.4-4,羧酸及其盐,13.3.4-5,酯,C=O,1735cm,-1,(s,，基准值,),Chapter13,Section13.3,13.3.4,羰基化合物,as,C-O-C,13001150cm,-1,(s,，,宽,),s,C-O-C,11501000cm,-1,(w),乙酸乙酯的红外光谱,as,C,-O-C,C=O,s,C,-O-C,13.3.4-6,酸酐,丁酸酐的红外光谱,C=O,(,双,峰,),Chapter13,Section13.3,13.3.4,羰基化合物,13.3.4-7,酰胺,NH,35003100cm,-1,(s),C=O,16801630cm,-1,(s),（,酰胺谱带,）,NH,16701510cm,-1,（,酰胺谱带,）,苯甲酰胺的红外光谱,NH,(,伯酰胺双峰,),C=O,NH,Chapter13,Section13.3,13.3.4,羰基化合物,13.3.5,含氮有机化合物,13.3.5-1,胺及其盐,13.3.5-2,硝基化合物,13.3.5-3,腈类化合物,Chapter13,Section13.3,典型光谱,13.3.5-1,胺及其盐,C-N,13601020cm,-1,(m),NH,900650cm,-1,(ms,，,宽,),NH,16501510cm,-1,(ms),胺,盐：,NH,3,+,33002200cm,-1,(s,，,宽,),合频振动谱带,28002000cm,-1,(wm,宽,精细结构,),NH,3,+,16301500cm,-1,(ms),；,C-N,14001300cm,-1,(m),NH,35003300cm,-1,(m),Chapter13,Section13.3,13.3.5,含氮有机化合物,正己胺,(a),及其盐酸盐,(b),的红外光谱,NH,(,伯胺双峰,),NH,3,+,(,宽,),as,NH,3,+,s,NH,3,+,NH,C-N,C-N,NH,CH,3,as,CH3,s,CH3,13.3.5-2,硝基化合物,as,NO2,15901500cm,-1,(vs),s,NO2,13901330cm,-1,(vs),对硝基苯甲醛的红外光谱,C=O,as,NO2,s,NO2,CH(O),(,双峰,),-H,C=C,Chapter13,Section13.3,13.3.5,含氮有机化合物,13.3.5-3,腈类化合物,对甲基苯甲腈的红外光谱,CN,2260 2215cm,-1,(wm),CN,-H,C=C,-H,CH3,CH3,(R-CN),Chapter13,Section13.3,13.3.5,含氮有机化合物,C=C,常见有机化合物的重要红外光谱数据,C-H,以,3000cm,-1,为界，大于为不饱和,H,，小于为饱和,H,烯烃,C=C,16701620cm,-1,(w),=CH,1000650cm,-1,(,烯烃取代,),炔烃,C-H,33333267cm,-1,(s,，,尖,),CC,22602100cm,-1,(w,尖,),芳烃,C=C,1600cm,-1,、,1580cm,-1,、,1500cm,-1,、,1450cm,-1,-H,910665cm,-1,(s),和泛频峰,20001667cm,-1,(vw),(,鉴别芳环及其取代情况,),C=O,1700cm,-1,(s),，,C=C,1600cm,-1,(w),Chapter13,Section13.3,典型光谱,OH,游离：,36403610cm,-1,(s,，,尖,),，,缔合：,36003200cm,-1,(s,，,宽,),NH,酰胺：,35003100cm,-1,(s),胺类：,35003300cm,-1,(m,，,尖,),伯,(,双峰,),、仲,(,尖锐单峰,),、叔,(,无,),as,NO2,15901500cm,-1,(vs);,s,NO2,13901330cm,-1,(vs),CN,2260 2215cm,-1,(wm),Chapter13,Section13.3,典型光谱,13.4,红外光谱仪,13.4.1,光栅型红外光谱仪,13.4.2,傅立叶变换红外光谱仪,13.4.3,红外光谱仪的性能,Chapter13,红外吸收光谱法,红外光谱仪的发展,发展阶段,单色器,特 点,第一代,岩盐棱镜,易吸潮损坏,分辨率低,第二代,衍射光栅,扫描速度慢,灵敏度较低,第三代,Michelson,干涉仪,分辨率高,扫描速度极快,Chapter13,Section13.4,红外光谱仪,13.4.1,光栅型红外光谱仪,Chapter13,Section13.4,红外光谱仪,硅碳棒,(,Golbar,),能斯特灯,(,Nernst,glower),陶瓷棒,(,Penkin-Elemr,),衍射光栅,真空热电偶,温差电位差,辐射源,(,光源,),色散元件,检测器,吸收池,气体池,液体池,13.4.2,傅立叶变换红外光谱仪,辐射源,单色器,检测器,计算机系统,Chapter13,Section13.4,红外光谱仪,(,Forurier,transform infrared,spectrophotometor,;FT-IR),硅碳棒,能斯特灯,迈克尔逊,(Michelson),干涉仪,热电型,(,如,TGS),光电导型,(,如,MCT),傅立叶转换计算,干涉图红外光谱图,13.4.3,红外光谱仪的性能,分辨率,波数的准确度,波数的重复性,透光率或吸光度的准确度与重复性,Chapter13,Section13.4,红外光谱仪,仪器所测波数与文献值之差,仪器多次重复测量同一样品,所得最大峰位与最小峰位值之差,13.5,红外吸收光谱分析,13.5.1,试样的制备,13.5.2,红外光谱解析方法,Chapter13,红外吸收光谱法,13.5.1,试样的制备,13.5.1-1,样品制备要求,Chapter13,Section13.5,红外吸收光谱分析,样品纯度,98%,样品应不含水分,薄膜法,糊膏法,(,浆糊法,),压片法,液体池法,夹片法及涂片法,13.5.1-2,固体试样的制备,13.5.1-3,液体试样的制备,13.5.2,红外光谱解析方法,13.5.2-1,样品的来源及性质,Chapter13,Section13.5,红外吸收光谱分析,13.5.2-2,红外光谱定性鉴别方法,来源、纯度、灰分,物理化学常数,分子式：计算,不饱和度,已知化合物,标准品对照,标准光谱对照,2.,新化合物综合解析,不,饱和度,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,Chapter13,Section13.5,13.5.2,红外光谱解析方法,例,1,苯甲酰胺,(C,7,H,7,NO),U=,2+27+1-7,2,=5,例,2,樟脑,(C,10,H,16,O),U=,2+210-16,2,=3,例,3,正丁腈,(C,4,H,7,N),U=,2+24+1-7,2,=2,Chapter13,Section13.5,13.5.2,红外光谱解析方法,13.5.2-3,红外光谱解析方法,解析红外光谱三要素：峰位、峰强及峰形,官能团与特征频率的相关关系,遵循用一组相关峰确认一个官能团的原则,解析程序：四先、四后、相关法,先查特征区，后查指纹区,先最强峰，后次强峰,先粗查，后细找,先否定，后肯定,5.,不是所有的吸收峰都能找到其归属,Chapter13,Section13.5,13.5.2,红外光谱解析方法,C,4,H,10,O,的红外光谱,U=,2+24-10,2,=0,饱和脂肪族,as,CH3,s,CH3,as,CH3,s,CH3,C-C,OH,、,NH,C-O,(,叔醇,),不饱和度,2.,特征区第一强峰,OH,(,缔合,),3.,特征区第二强峰,-C(CH,3,),3,C,10,H,10,O,4,的红外光谱,U=,2+210-10,2,=6,一个,芳环,+,一个,叁键,/,两个,双键,C=C,-H,-H,s,CH3,as,CH3,C=O,as,C,-O-C,s,C,-O-C,as,CH3,不饱和度,2.,特征区第一强峰,3.,指纹区第一强峰,(,邻位二取代,),课后,练习,简述红,外,吸收光谱与紫外吸收光谱的区别。,什么叫分子的振动自由度？如何计算？,基频峰数少于振动自由度的原因何在？,红外吸收光谱产生的条件是什么？,名词解释：基频峰、异丙基分裂,红外吸收光谱法,红外吸收光谱法的特点,红外吸收光谱法的基本理论,有机化合物的典型红外吸收光谱,红外吸收光谱仪器,红外吸收光谱分析,infrared absorption spectrum;,IR,红外,吸收光谱法概述,红外吸收光谱法的概念,红外光谱区域的划分,红外吸收光谱的特点及用途,红外吸收光谱的表示方式,红外吸收光谱与紫外吸收光谱的区别,红外吸收光谱法,(,IR,),红外分光光度法,(infrared,spectrophotometry,),红外,光谱区域的划分,纯转动,40010,251000,远红外,分子振动,-,转动（基本振动区）,4000400,2.525,中红外,OH,、,NH,、,CH,及,SH,倍频吸收区,13584000,0.762.5,近红外,能级跃迁类型,波数,(cm,-1,),波长,(m),区域,红外线,(,红外辐射,infrared ray),0.76,1000 m,-,射线,X-,射线,紫外,可见,红 外,微波,无线电波,电子自旋共振,核磁共振,原子核转动,内层,电子跃迁,外层,电子跃迁,分子振动,分子转动,电磁转动,2.5,25 m,(4000,400cm,-1,),中红外吸收光谱,(mid-infrared absorption spectrum,Mid-IR,),红外,光谱区域的划分（续前）,中红外,近红外,远红,外,红外吸收光谱的特点及用途,红外光谱由分子的,振动,-,转动能级跃迁,引起，是分子的,振,-,转光谱,；,主要用于,鉴别有机化合物的官能团,，是有机化合物结构分析中的四大谱学之一；,物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合,Lambert-Beer,定律,，据此可进行定量分析；,红外分析所需试样用量少且不破坏试样组成，分析速度快，应用广泛。,红外吸收光谱的表示方法,波数：,单位厘米长度所通过波的数目。,(1,m=10,-4,cm),纵坐标：,透光率,(,T,%),横坐标：,线性波长表示法：,T,-,曲线,(,波长等距,),线性波数表示法：,T,-,曲线,(,波数等距,),苯酚的红外光谱,T,-,曲线前密后疏,OH,T,-,曲线前疏后密,C=C,CH,C-O,(m),(cm,-1,),IR,与,UV,的区别,用途,表示方法,特征性,适用范围,起源,IR,UV,电子能级,跃迁，谱带宽,含有共轭,*,、,n,*,跃迁的不饱和化合物,光谱简单，,特征性不强,A,定量,，推测共轭体系,振,-,转能级,跃迁，谱带较窄,有,红外吸收,化合物,光谱复杂，,特征性强,T,定性,鉴别及,结构,分析,红外,吸收光谱法的基本原理,分子的振动,红外吸收光谱产生的条件,红外吸收峰及其影响因素,分子能级跃迁示意图,0,1,2,3,4,0,1,1,2,3,4,0,2,1,2,3,4,0,n=1,V,J,电子能级,振动能级,转动能级,E,n,=120eV,E,V,=0.051eV,E,J,=0.0050.05,eV,C=C,C-C,不同原子,K,起主导作用,K,u,起主导作用,u,例如：,CC,C-C,C-O,伸缩振动,(,),：,键长沿键轴方向发生周期性的变化，键角无变化。,振动形式,(mode of vibration),伸缩振动,(stretching vibration),弯曲振动,(bending vibration),对称伸缩振动,(symmetrical stretching vibration,s,),：,两个键同时伸长或缩短,不对称伸缩振动,(asymmetrical stretching vibration,as,),：,两个键交替伸长或缩短。,振动形式：伸缩振动（续前）,化学键或官能团,s,(cm,-1,),as,(cm,-1,),NH,2,3300,3400,NO,2,1350,1550,SO,2,10501200,12001375,醋酐,(C=O),1760,1800,羧酸酯,(C-O),1150,1200,振动形式：弯曲振动,弯曲振动：,键角发生周期性变化，键长无变化。,面内弯曲振动,(in-plane bending vibration;,),：,弯曲振动在由几个原子所构成的平面内进行。,面内弯曲振动,(in-plane bending vibration;,),：,弯曲振动在由几个原子所构成的平面内进行。,剪式振动,(scissoring vibration;,),：,键角变化形似剪刀“开”、“闭”。,面内摇摆振动,(rocking vibration;,),：,键角无变化，基团作为一个整体，相对于分子其余部分在平面内摇摆。,振动形式：弯曲振动（续前）,面外弯曲振动,(out-of-plane bending vibration;,),：,弯曲振动垂直于由几个原子所构成的平面进行。,面外摇摆振动,(wagging vibration;,),：,两个化学键端原子同时向面上或面下振动。,蜷曲振动,(twisting vibration;,),：,两个化学键端原子同时分别向面上和面下振动。,振动形式：弯曲振动（续前）,对称变形振动,(symmetrical deformation vibration;,s,),：,多个化学键与分子轴线构成的夹角,同时缩小或增大，形似花瓣的“开”、“闭”。,不对称变形振动,(asymmetrical deformation vibration;,as,),：,多个化学键与分子轴线构成的夹角,交替缩小或增大。,变形振动,(deformation vibration;,),：,分子中多个化学键端的原子相对于分子其余部分的弯曲振动。,正己烷的红外,光谱,振动形式小结,伸缩振动,弯曲振动,对称伸缩振动,s,不对称伸缩振动,as,面内弯曲振动,面外弯曲振动,变形振动,剪式,振动,面内摇摆振动,面外,摇摆振动,蜷曲振动,对称变形振动,s,不对称变形振动,as,振动自由度：,分子的基本振动数目或分子的独立振动数。,分子运动自由度,=,平动自由度,+,振动自由度,+,转动自由度,=3N,分子振动自由度,=3N-(,平动自由度,+,转动自由度,),非线型分子：,3N-6,线型分子：,3N-5,非线型分子：,H,2,O,振动自由度（实例）,H,2,O,的红外光谱,as,OH,3756cm,-1,s,OH,3652cm,-1,OH,1595cm,-1,振动自由度,=3N-6=33-6=3,线型分子：,CO,2,振动自由度（实例）,CO,2,的红外光谱,as,C,=O,2349cm,-1,弯曲振动,666cm,-1,振动自由度,=3N-5=33-5=4,基本振动吸收峰数少于振动自由度的原因,(,谱带,),简并：,不同振动形式的振动频率相同，其吸收峰在红外吸收光谱的,同一位置,出现。,红外非活性振动：,不能引起偶极矩变化,(,=0,),，,不吸收红外线的振动。,偶极矩,：,=qr,红外活性振动：,能引起偶极矩变化,(,0,),而吸收红外线的振动。,红外吸收光谱产生的条件,红外辐射的能量必须与分子的振动能级差相等,L,=,V,分子振动过程中其偶极矩必须发生变化,0,(,红外活性振动,),IR,谱带强度的划分,摩尔吸光系数,谱带强度,表示符号,100,非常强峰,vs,20100,强峰,s,1020,中等强度峰,m,110,弱峰,w,s,；,分子结构的对称性：,对称性,完全对称,=0,醋酸丙烯酯的红外光谱,C=O,1745cm,-1,C=C,1650cm,-1,基频峰与泛频峰,基频峰：,基态,(V=0),第一激发态,(V=1),L,=,V,，,V=1,L,=,基频峰强度较大，峰位规律性较强,红外光谱中最主要、最易识别的一类吸收峰,基频峰数小于振动自由度的原因：简并；红外非活性振动,泛频峰：倍频峰、合频峰及差频峰的统称。,倍频峰：,基态,(V=0),第二激发态,(V=2,，,二倍频峰,),或第三激发态,(V=3,，,三倍频峰,),倍频峰的频率并非是基频峰的整数倍而略小些,合频峰与差频峰：,由两个或多个基频峰频率的和或差产生,基频峰与泛,频峰（续前）,取代苯：,2000cm,-1,1667cm,-1,(56,m),的泛频峰,=CH,的倍频峰和合频峰苯环取代位置与数目,合频峰：,L,=,1,+,2,差频峰：,L,=,1,-,2,泛频峰多为弱峰，不易识别,红外光谱复杂特征性,基频峰分布略图,基频峰的分布规律,u,u,相同，,K,u,相同的基团，,影响吸收峰位置的因素,内部因素：,分子结构因素,电子效应,(electron effect),诱导效应,(inductive effect;,-I,),吸收峰向高频移动,吸电性,-IC=O,双键性,K,C=O,共轭效应,(conjugative effect;,+C,或,+M,),吸收峰向低频移动,孤立双键 共轭双键 苯,C=C,1650cm,-1,1630cm,-1,1600cm,-1,影响峰位的因素：电子效应之共轭效应,C=O,1715cm,-1,1685cm,-1,1667cm,-1,+C,电子离域作用电子云密度平均化，双键性,K,C=C,，,C=O,空间效应,(,steric,effect),环张力效应,(,键角效应,),影响峰位的因素：电子效应（续前）,-I+C,-I+C,环内双键,环外双键,，峰强,影响峰位的因素：空间效应之环张力效应（续前）,影响峰位的因素：空间效应之位阻效应与互变异构,位阻效应：,影响或破坏共轭体系,吸收峰向高频移动,C=O,1663,cm,-1,1686,cm,-1,1700,cm,-1,互变异构,氢键效应吸收峰向低频移动,分子内氢键：,缔合作用，对谱带位置有明显影响，但,不受浓度影响,，有助于结构分析。,影响峰位的因素：氢键效应之分子内氢键,分子间氢键：受浓度影响大,影响峰位的因素：氢键效应之分子间氢键,C3000cm,-1,；,饱和氢,CH,as,CH2,2926cm,-1,(s),s,CH3,2872cm,-1,(vs),s,CH2,2853cm,-1,(s),CH,2890cm,-1,(m),特征性不强,环烷烃：环丙烷,C-H,30603040cm,-1,五元环以上：与开链烃相同,2,4-,二甲基戊烷,(a),、,2,4,4-,三甲基戊烷,(b),的红外光谱,C-H,30002850cm,-1,(s),C-H,弯曲振动：,孤立甲基,as,CH3,1450cm,-1,(m),及,s,CH3,1375cm,-1,(ms),异丙基分裂：,有相邻甲基存在时，,s,CH3,分裂为双峰,，且随相邻甲基数的增多，裂距增大的现象。,CH,3,F CH,3,Cl CH,3,Br,s,CH3,1475cm,-1,1355cm,-1,1305cm,-1,CH2,146520cm,-1,as,CH3,+,CH2,CH2,722cm,-1,，,-(CH,2,),n,-,，,n4,，,n,峰位,C-C,骨架振动：,C-C,1250800cm,-1,(wm),甲基与芳环或杂原子相联,诱导效应：吸电性使峰位向高频移动；,斥电性使峰位向低频移动。,烯烃,C-H,伸缩振动：,=C-H,31003000cm,-1,(m),s,=CH2,2975cm,-1,，,as,=CH2,30953075cm,-1,C=C,伸缩振动：,C=C,16701620cm,-1,(w),取代效应：,双键上取代基数目高频位移,50cm,-1,；,分子对称 峰强；顺式,反式。,共轭效应：,强度增加并向低频移动,1030cm,-1,；,共轭双烯若无对称中心双键相互偶合双峰,=C-H,C=C,=C-H,2,4,4-,三甲基戊烯,-1(c),的红外光谱,C-H,弯曲振动：,=C-H,1000650cm,-1,(s),确定取代位置及构型,单取代：,RHC=CH,2,反式,CH995985cm,-1,(s),=CH,2,910905cm,-1,(s),双取代：,R,1,HC=CHR,2,反式,980965cm,-1,(s,，,尖,),顺式,730665cm,-1,(m),三取代：,R,1,R,2,C=CHR,3,850790cm,-1,(s),环状烯烃,C=C,：,环内双键：环张力低频位移,环外双键：与开链烯烃类似,炔烃,C-H,伸缩振动：,C-H,33333267cm,-1,(s,，,尖,),CC,伸缩振动：,CC,22602100cm,-1,(w),单取代,RCCH,：,CC,21402100cm,-1,(w),双取代,R,1,CCR,2,：,CC,22602190cm,-1,(w),C-H,弯曲振动：,C-H,1300cm,-1,(m),C-H,630cm,-1,(m),己炔,-1(d),的红外光谱,C-H,C,C,庚,烷、庚烯,-1,及庚炔,-1,的红外光谱,芳香烃类化合物,芳氢,-H,伸缩振动：,-H,3100,3000cm,-1,(wm,，,通常有几个峰,),芳烃,C=C,骨架振动：,单核芳烃,C=C,1600cm,-1,(w),及,1500cm,-1,(s),，,这是鉴定有无芳核存在的重要标志之一。,共轭：,1600cm,-1,1580cm,-1,1500cm,-1,1450cm,-1,芳氢,-H,弯曲振动：,-H,12501000cm,-1,(w),，,易受干扰；,-H,910665cm,-1,(s),，,是确定芳环取代情况及鉴定芳环存在的重要特征峰。,乙基苯的红外,光谱,-H,C=C,1600,1500,双峰,-H,泛频峰,取代芳烃,H,与,C=C,两个取代基不同时有此峰,相邻氢数目,-H,峰位向高频移动,：,5H770730,、,4H770735,、,3H810750,、,2H860800,、,孤立,H900860cm,-1,环折叠振动,(ring puckering,vibration),：,芳环骨架面外弯曲振动,C=C,720665cm,-1,泛频峰：,20001667cm,-1,(vw),，,-H,的倍频峰和合频峰，也是芳环取代位置的高度特征峰，,常与,-H,峰联用来鉴别芳环的取代情况。,取代苯的泛频峰图示,泛频峰,邻、间及对位二甲苯红外光谱,醇、酚和醚类化合物,醇与酚：都具有,OH,