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1、关于红外分光光度法(3)第1页，讲稿共93张，创作于星期三2 红外分光光度法（红外分光光度法（IRIR）：基于物质对红外线辐射）：基于物质对红外线辐射的吸收光谱而建立起来的分析方法。的吸收光谱而建立起来的分析方法。用红外线照射样品，由于辐射能量不足以引起分子中用红外线照射样品，由于辐射能量不足以引起分子中电子能级的跃迁，只能被分子吸收，实现分子振动能级电子能级的跃迁，只能被分子吸收，实现分子振动能级和转动能级的跃迁。和转动能级的跃迁。根据红外吸收光谱中的吸收峰位置、强度和形状根据红外吸收光谱中的吸收峰位置、强度和形状可对有机化合物进行结构分析、定性鉴定和定量分可对有机化合物进行结构分析、定性鉴
2、定和定量分析。析。第2页，讲稿共93张，创作于星期三3红外光谱区的划分及主要应用范围波长范围(m）波数范围（cm-1）测定类型分析类型试样类型近红外0.762.5131584000漫反射吸收定量分析定量分析蛋白质、水分、淀粉、油、类脂、农产品中的纤维素气体混合物第3页，讲稿共93张，创作于星期三4中红外2.5254000400吸收反射发射定性分析定量分析与色谱联用定性分析纯气体、液体或固体物质复杂的气体，液体或固体混合物复杂的气体，液体或固体混合物纯固体或液体化合物大气样品远红外25100040010吸收 定性分析纯无机或有机金属化合物第4页，讲稿共93张，创作于星期三5红外光谱图的表示方法红
3、外光谱图的表示方法 以百分透光率以百分透光率T%T%或吸光度或吸光度A A为纵坐标，以红外光吸收为纵坐标，以红外光吸收波长波长（m m）或波数）或波数（cmcm-1-1)为横坐标。为横坐标。T(%)苯酚的红外光谱苯酚的红外光谱 2000cm2000cm-1-1低频区低频区“疏疏”，使密集的峰分开；，使密集的峰分开；2000cm2000cm-1-1高频区高频区较较“密密”，防止，防止T-T-曲线上的吸收峰过分扩张曲线上的吸收峰过分扩张。第5页，讲稿共93张，创作于星期三6一、分子振动能级和振动形式一、分子振动能级和振动形式红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生红
4、外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生分子的振动能级差远大于转动能级差分子的振动能级差远大于转动能级差分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁第一节第一节 红外吸收光谱法的基本原理红外吸收光谱法的基本原理（一）振动能级（一）振动能级（一）振动能级（一）振动能级第6页，讲稿共93张，创作于星期三7双原子分子双原子分子A-BA-BA-BA-B近似看作谐振子近似看作谐振子两原子间的伸缩振动两原子间的伸缩振动两原子间的伸缩振动两原子间的
5、伸缩振动近似看作简谐振动近似看作简谐振动近似看作简谐振动近似看作简谐振动 第7页，讲稿共93张，创作于星期三8第8页，讲稿共93张，创作于星期三9第9页，讲稿共93张，创作于星期三10（二）振动形式（多原子分子）（二）振动形式（多原子分子）1.1.伸缩振动伸缩振动(v)(v)指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动(1)(1)(1)(1)对对称称伸伸缩缩振振动动（s s s s）：键键长长沿沿键键轴轴方方向向的的运运动动同同时时发生发生 第10页，讲稿共93张，创作于星期三11(2)(2)(2)(2)反称伸缩振动反称伸缩振动（asas）：键长沿键轴方向的运：键长
6、沿键轴方向的运动交替发生动交替发生动交替发生动交替发生第11页，讲稿共93张，创作于星期三122.2.2.2.弯曲振动（变形振动，变角振动）：弯曲振动（变形振动，变角振动）：弯曲振动（变形振动，变角振动）：弯曲振动（变形振动，变角振动）：指键角发生周期性变化、而键长不变的振动指键角发生周期性变化、而键长不变的振动指键角发生周期性变化、而键长不变的振动指键角发生周期性变化、而键长不变的振动(1)(1)(1)(1)面内弯曲振动面内弯曲振动面内弯曲振动面内弯曲振动：弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内弯曲振动发生在由几个原子构成
7、的平面内 剪式振动剪式振动剪式振动剪式振动：振动中键角的变化类似剪刀的开闭：振动中键角的变化类似剪刀的开闭：振动中键角的变化类似剪刀的开闭：振动中键角的变化类似剪刀的开闭 面内摇摆面内摇摆面内摇摆面内摇摆：基团作为一个整体在平面内摇动：基团作为一个整体在平面内摇动：基团作为一个整体在平面内摇动：基团作为一个整体在平面内摇动 第12页，讲稿共93张，创作于星期三13（2 2 2 2）面外弯曲）面外弯曲）面外弯曲）面外弯曲：弯曲振动垂直几个原子构成的平面：弯曲振动垂直几个原子构成的平面：弯曲振动垂直几个原子构成的平面：弯曲振动垂直几个原子构成的平面 面外摇摆面外摇摆：两个：两个X X X X原子同
8、时向面下或面上的振动原子同时向面下或面上的振动 蜷曲蜷曲：一个：一个X X原子在面上，一个原子在面上，一个X X X X原子在面下的振动原子在面下的振动 第13页，讲稿共93张，创作于星期三143 3 3 3变形振动：变形振动：1 1）对称的变形振动）对称的变形振动s s s s：三个：三个AXAX键与轴线的夹角同时键与轴线的夹角同时 变大或变小变大或变小变大或变小变大或变小 2 2）不不对对称称的的变变形形振振动动asasasas：三三三三个个个个AXAXAXAX键键与与轴轴线线的的夹夹角角不不同同时变大或减小时变大或减小第14页，讲稿共93张，创作于星期三15第15页，讲稿共93张，创作于
9、星期三16(三三)振动的自由度振动的自由度 N N个个个个原原原原子子子子组组组组成成成成分分分分子子子子，每每每每个个个个原原原原子子子子在在在在空空空空间间间间具具具具三三三三个个个个自自自自由由由由度度度度，包包包包括括括括平动、转动、振动三种情况。平动、转动、振动三种情况。平动、转动、振动三种情况。平动、转动、振动三种情况。振动的自由度：分子中基本振动的数目振动的自由度：分子中基本振动的数目振动的自由度：分子中基本振动的数目振动的自由度：分子中基本振动的数目分子总的自由度：分子总的自由度：分子总的自由度：分子总的自由度：3N=平动自由度平动自由度+转动自由度转动自由度转动自由度转动自由
10、度+振动自由度振动自由度 振动自由度振动自由度=3N-=3N-（平动自由度（平动自由度+转动自由度）转动自由度）第16页，讲稿共93张，创作于星期三17 注：注：振振动动自自由由度度反反映映吸吸收收峰峰数数量量，并并非非每每个个振振动动都都产产生生基频峰，吸收峰数常少于振动自由度数。基频峰，吸收峰数常少于振动自由度数。第17页，讲稿共93张，创作于星期三18水分子水分子水分子水分子非线性分子非线性分子非线性分子非线性分子第18页，讲稿共93张，创作于星期三19COCO2 2分子分子分子分子 线性分子线性分子线性分子线性分子第19页，讲稿共93张，创作于星期三20 吸收峰数少于振动自由度的原因：
11、吸收峰数少于振动自由度的原因：（1 1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收，即）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收，即非红外活性。非红外活性。（2 2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；）相同频率的振动吸收重叠，即简并；（3 3）仪器不能区别那些频率十分相近的振动，或因）仪器不能区别那些频率十分相近的振动，或因吸收带很弱，仪器检测不出。吸收带很弱，仪器检测不出。（4 4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。）有些吸收带落在仪器检测范围之外。第20页，讲稿共93张，创作于星期三21vv红红红红外外外外活活活活性性性性振振振振动动动动：分分分分子子子子振振振振动动动动产产产产生生生生偶偶偶偶极极极极
12、矩矩矩矩的的的的变变变变化化化化，从而产生红外吸收的性质从而产生红外吸收的性质从而产生红外吸收的性质从而产生红外吸收的性质vv红红红红 外外外外 非非非非 活活活活 性性性性 振振振振 动动动动：分分分分 子子子子 振振振振 动动动动 不不不不 产产产产 生生生生 偶偶偶偶 极极极极 矩矩矩矩 的的的的 变变变变 化化化化，不产生红外吸收的性质不产生红外吸收的性质不产生红外吸收的性质不产生红外吸收的性质1 1 1 1红外辐射的频率必须等于分子振动频率整数倍红外辐射的频率必须等于分子振动频率整数倍红外辐射的频率必须等于分子振动频率整数倍红外辐射的频率必须等于分子振动频率整数倍2 2分子在振、转过
13、程中的偶极矩发生变化分子在振、转过程中的偶极矩发生变化分子在振、转过程中的偶极矩发生变化分子在振、转过程中的偶极矩发生变化 即分子产生红外活性振动即分子产生红外活性振动即分子产生红外活性振动即分子产生红外活性振动二、红外光谱产生条件和吸收峰强度：二、红外光谱产生条件和吸收峰强度：（一）红外光谱产生的条件（一）红外光谱产生的条件第21页，讲稿共93张，创作于星期三22（二）吸收峰的强度（二）吸收峰的强度 吸收峰的强度是指红外吸收光谱上吸收峰的相对强度。吸收峰的强度是指红外吸收光谱上吸收峰的相对强度。吸收峰的强度是指红外吸收光谱上吸收峰的相对强度。吸收峰的强度是指红外吸收光谱上吸收峰的相对强度。吸
14、收峰的强度主要由两个因素决定：吸收峰的强度主要由两个因素决定：振动过程中的偶极矩变化。振动过程中的偶极矩变化。振动能级的跃迁几率。振动能级的跃迁几率。振动能级的跃迁几率。振动能级的跃迁几率。峰强还与振动形式有关峰强还与振动形式有关第22页，讲稿共93张，创作于星期三23注：影响偶极矩大小的因素注：影响偶极矩大小的因素1 1）化学键连有原子电负性的大小）化学键连有原子电负性的大小）化学键连有原子电负性的大小）化学键连有原子电负性的大小 电负性差别电负性差别电负性差别电负性差别，峰，峰，峰，峰2 2）分子的对称性）分子的对称性）分子的对称性）分子的对称性 完全对称的结构，完全对称的结构，=0=0=
15、0=0，产生红外非活性振动，产生红外非活性振动，产生红外非活性振动，产生红外非活性振动 不对称的结构，不对称的结构，0000，产生红外活性振动，产生红外活性振动 第23页，讲稿共93张，创作于星期三24吸收峰的绝对强度，一般用摩尔吸光系数吸收峰的绝对强度，一般用摩尔吸光系数来描述。来描述。100100时，称为非常强峰（时，称为非常强峰（vsvs）；）；2020 100100为强蜂为强蜂(s)(s)；1010 2020为中等强度峰为中等强度峰(m)(m)；l l 1010为弱峰为弱峰(w)(w)；1 1为非常弱峰为非常弱峰(vw)(vw)。第24页，讲稿共93张，创作于星期三25（一）基本（一）
16、基本振动频率振动频率 三、吸收峰的位置三、吸收峰的位置第25页，讲稿共93张，创作于星期三26例：例：例：例：第26页，讲稿共93张，创作于星期三27 例例1 K1 KHClHCl=5.1N/cm=5.1N/cm，计算，计算HClHCl的振动频率。的振动频率。实际测得实际测得HClHCl的振动频率为的振动频率为2885.9cm2885.9cm-1-1练习：练习：K KCHCH=5N/cm=5N/cm，计算，计算C-HC-H的振动频率。的振动频率。第27页，讲稿共93张，创作于星期三28（二）基频峰与泛频峰（二）基频峰与泛频峰 1.1.1.1.基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基频峰：分
17、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态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰 （即（即V=0 1V=0 1V=0 1V=0 1产生的峰）产生的峰）产生的峰）产生的峰）n n基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰的峰位等于分子的振动频率n n基频峰强度大基频峰强度大基频峰强度大基频峰强度大红外主要吸收峰红外主要吸收峰 第28页，讲稿共93张，创作于星期三292 2）泛频峰）泛频峰倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激倍频峰：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所产生的吸收峰发
18、态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即（即V=1V=2V=1V=2V=1V=2V=1V=2，3-3-3-3-产生的峰）产生的峰）产生的峰）产生的峰）注：泛频峰强度较弱，难辨认注：泛频峰强度较弱，难辨认注：泛频峰强度较弱，难辨认注：泛频峰强度较弱，难辨认却增加了光谱特征性却增加了光谱特征性却增加了光谱特征性却增加了光谱特征性泛泛 倍频峰倍频峰 二倍频峰（二倍频峰（V=0V=2V=0V=2）频频 三倍频峰（三倍频峰（V=0V=3V=0V=3）峰峰 合频峰合频峰 差频峰（即差频峰（即V=1V=2V=1V=2，3-3-产生的峰）产生的峰）第29页，讲稿共93张，创作于星期三30（三）基频峰分布
19、规律（三）基频峰分布规律第30页，讲稿共93张，创作于星期三31讨论：讨论：n例：例：n例：例：第31页，讲稿共93张，创作于星期三32n例：例：n例：例：第32页，讲稿共93张，创作于星期三33（四）影响吸收峰位的因素（四）影响吸收峰位的因素1 1 1 1分子内部结构因素：分子内部结构因素：（1 1 1 1）电子效应）电子效应）电子效应）电子效应 诱导效应（吸电效应）：诱导效应（吸电效应）：诱导效应（吸电效应）：诱导效应（吸电效应）：使振动频率移向高波数区使振动频率移向高波数区第33页，讲稿共93张，创作于星期三34共轭效应：共轭效应：共轭效应：共轭效应：使振动频率移向低波数区使振动频率移向
20、低波数区第34页，讲稿共93张，创作于星期三35（2 2）空间效应）空间效应 环张力效应（键角效应）：当环有张力时，环内双环张力效应（键角效应）：当环有张力时，环内双键被削弱，其伸缩振动频率降低；而环外双键被增强，键被削弱，其伸缩振动频率降低；而环外双键被增强，其伸缩振动频率升高，峰强度也增强。其伸缩振动频率升高，峰强度也增强。第35页，讲稿共93张，创作于星期三36 空间位阻空间位阻空间位阻空间位阻(空间障碍空间障碍空间障碍空间障碍)使共轭体系受到影响或破坏时，吸收频率将移向较高使共轭体系受到影响或破坏时，吸收频率将移向较高使共轭体系受到影响或破坏时，吸收频率将移向较高使共轭体系受到影响或破
21、坏时，吸收频率将移向较高波数。波数。波数。波数。第36页，讲稿共93张，创作于星期三37（3 3）氢键效应：使伸缩频率降低）氢键效应：使伸缩频率降低）氢键效应：使伸缩频率降低）氢键效应：使伸缩频率降低 分子内氢键：对峰位的影响大分子内氢键：对峰位的影响大分子内氢键：对峰位的影响大分子内氢键：对峰位的影响大 不受浓度影响不受浓度影响第37页，讲稿共93张，创作于星期三38 分子间氢键：受浓度影响较大分子间氢键：受浓度影响较大 浓度稀释，吸收峰位发生变化浓度稀释，吸收峰位发生变化浓度稀释，吸收峰位发生变化浓度稀释，吸收峰位发生变化第38页，讲稿共93张，创作于星期三39（4 4）杂化的影响：）杂化
22、的影响：）杂化的影响：）杂化的影响：杂化轨道中杂化轨道中s s轨道成分轨道成分轨道成分轨道成分，键能，键能，键能，键能，键长，键长，键长，键长，第39页，讲稿共93张，创作于星期三40（5 5 5 5）分子互变结构）分子互变结构第40页，讲稿共93张，创作于星期三41（6 6）振动偶合：）振动偶合：）振动偶合：）振动偶合：指当两个化学键振动的频率相等或相近并具有一公共原子时，指当两个化学键振动的频率相等或相近并具有一公共原子时，指当两个化学键振动的频率相等或相近并具有一公共原子时，指当两个化学键振动的频率相等或相近并具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，由于一
23、个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个产生一个产生一个产生一个“微扰微扰微扰微扰”，从而形成了强烈的相互作用，这种相互，从而形成了强烈的相互作用，这种相互，从而形成了强烈的相互作用，这种相互，从而形成了强烈的相互作用，这种相互作用的结果，使振动频率发生变化，一个向高频移动，一个作用的结果，使振动频率发生变化，一个向高频移动，一个作用的结果，使振动频率发生变化，一个向高频移动，一个作用的结果，使振动频率发生变化，一个向高频移动，一个向低频移动。向低频移动。向低频移动。向低
24、频移动。第41页，讲稿共93张，创作于星期三42（7 7）费米共振：）费米共振：当弱的倍频当弱的倍频当弱的倍频当弱的倍频(或组合频或组合频)峰位于某强的基频吸收峰附近时，峰位于某强的基频吸收峰附近时，它们的吸收峰强度常常随之增加或发生谱峰分裂。这它们的吸收峰强度常常随之增加或发生谱峰分裂。这种倍频种倍频(或组合频或组合频或组合频或组合频)与基频之间的振动偶合，称为费米共振。与基频之间的振动偶合，称为费米共振。与基频之间的振动偶合，称为费米共振。与基频之间的振动偶合，称为费米共振。例如：大多数醛的红外光谱在例如：大多数醛的红外光谱在例如：大多数醛的红外光谱在例如：大多数醛的红外光谱在2820cm
25、2820cm2820cm2820cm-1-1-1-1和和2720cm2720cm-1-1出现两出现两出现两出现两个强度相近的谱带，这两条谱带是醛基的个强度相近的谱带，这两条谱带是醛基的个强度相近的谱带，这两条谱带是醛基的个强度相近的谱带，这两条谱带是醛基的C CH H H H伸缩振动和伸缩振动和伸缩振动和伸缩振动和其变形振动的倍频之间发生费米共振的结果其变形振动的倍频之间发生费米共振的结果其变形振动的倍频之间发生费米共振的结果其变形振动的倍频之间发生费米共振的结果.第42页，讲稿共93张，创作于星期三432 2 2 2外部因素：外部因素：（3 3 3 3）色散元件性能优劣影响相邻峰的分辨率）色
26、散元件性能优劣影响相邻峰的分辨率（1 1）物质的状态）物质的状态如：丙酮气态时如：丙酮气态时1738cm1738cm-1-1，液态时，液态时1715cm1715cm-1-1。（2 2）溶剂的影响：）溶剂的影响：溶剂极性溶剂极性，极性基团的伸缩振动频率，极性基团的伸缩振动频率；形成氢键能力越强，振动频率降低越多。形成氢键能力越强，振动频率降低越多。红外分光光度法尽可能选用非极性溶剂。红外分光光度法尽可能选用非极性溶剂。第43页，讲稿共93张，创作于星期三44（五）特征区与指纹区（五）特征区与指纹区（五）特征区与指纹区（五）特征区与指纹区1 1特征区（特征频谱区）：特征区（特征频谱区）：40004
27、0001300cm1300cm-1-1的高频区的高频区n包包含含H H的的各各种种单单键键、双双键键和和三三键键的的伸伸缩缩振振动动及及面面内内弯弯曲曲振振动动n特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认n注：特征峰常出现在特征区注：特征峰常出现在特征区2 2 2 2指纹区：指纹区：指纹区：指纹区：13001300400cm400cm-1-1-1-1的低频区的低频区的低频区的低频区n n包含包含C C C CX X（X X X X：O O，H H，N N）单键的伸缩振动及各种）单键的伸缩振动及各种）单键的伸缩振动及各种）单键的伸缩振动及各种 面内弯曲振动面内弯曲振动面内弯曲振
28、动面内弯曲振动n n特点：吸收峰密集、难辨认特点：吸收峰密集、难辨认指纹指纹n n注：相关峰常出现在指纹区注：相关峰常出现在指纹区注：相关峰常出现在指纹区注：相关峰常出现在指纹区第44页，讲稿共93张，创作于星期三45四、特征峰与相关峰四、特征峰与相关峰四、特征峰与相关峰四、特征峰与相关峰（一）特征峰：（一）特征峰：（一）特征峰：（一）特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰可用于鉴别官能团存在的吸收峰（二）相关峰（二）相关峰 由由一一个个官官能能团团引引起起的的一一组组具具有有相相互互依依存存关关系系的的 特征峰特征峰注：注：相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围有关相关峰的数目与基团的活
29、性振动及光谱的波数范围有关相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围有关相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围有关 用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在用一组相关峰才可以确定确定一个官能团的存在第45页，讲稿共93张，创作于星期三46第46页，讲稿共93张，创作于星期三47第二节第二节 有机化合物的典型光谱有机化合物的典型光谱一、脂肪烃类化合物二、芳香族化合物三、醇、酚、醚四、羰基化合物五、含氮化合物第47页，讲稿共93张，创作于星期三48一、脂肪烃类化合物一、脂肪烃类化合物（一）烷烃（一）烷烃（
30、一）烷烃（一）烷烃 1.C-H1.C-H伸缩振动伸缩振动第48页，讲稿共93张，创作于星期三49 3.C-C 3.C-C 3.C-C 3.C-C骨架振动骨架振动骨架振动骨架振动 2.C-H 2.C-H弯曲振动弯曲振动第49页，讲稿共93张，创作于星期三50（二）烯烃（二）烯烃1 1C-HC-HC-HC-H振动振动2 2C=CC=C骨架振动骨架振动n n 顺式顺式顺式顺式 反式反式反式反式n n 取代基完全对称时，峰消失取代基完全对称时，峰消失3 3发生发生发生发生-共轭或共轭或n-n-n-n-共轭共轭共轭共轭共轭效应将使共轭效应将使 吸收峰位移向低波数区吸收峰位移向低波数区吸收峰位移向低波数区
31、吸收峰位移向低波数区1010 30cm30cm-1-1第50页，讲稿共93张，创作于星期三51（三）炔烃（三）炔烃n n 取代基完全对称时，峰消失取代基完全对称时，峰消失1C-H振动2CC骨架振动 第51页，讲稿共93张，创作于星期三52第52页，讲稿共93张，创作于星期三53二、芳香族化合物二、芳香族化合物二、芳香族化合物二、芳香族化合物1芳氢伸缩振动3芳环骨架伸缩振动确定苯环存在2泛频峰 20001667cm-1（vw)4芳氢面内弯曲振动5芳氢面外弯曲振动第53页，讲稿共93张，创作于星期三54芳氢弯曲振动判断苯的取代形式单取代双取代邻取代对取代间取代多取代第54页，讲稿共93张，创作于星
32、期三551.单取代(含5个相邻H)第55页，讲稿共93张，创作于星期三562.2.双取代双取代双取代双取代n n邻取代（邻取代（邻取代（邻取代（4 4 4 4个相邻个相邻个相邻个相邻H H H H）间取代（间取代（间取代（间取代（3 3 3 3个相邻个相邻个相邻个相邻H H H H，1 1 1 1个孤立个孤立个孤立个孤立H H H H）n n对取代（对取代（对取代（对取代（2 2 2 2个相邻个相邻个相邻个相邻H H H H）第56页，讲稿共93张，创作于星期三573.3.多取代多取代第57页，讲稿共93张，创作于星期三58示例第58页，讲稿共93张，创作于星期三59三、醇、酚、醚三、醇、酚、
33、醚1 1 1 1O-HO-HO-HO-H伸缩振动：伸缩振动：（一）醇、酚（一）醇、酚 第59页，讲稿共93张，创作于星期三60n n注：酚还具有苯环特征注：酚还具有苯环特征2 2C-OC-OC-OC-O伸缩振动：伸缩振动：伸缩振动：伸缩振动：3 3 3 3羟基面内弯曲振动羟基面内弯曲振动第60页，讲稿共93张，创作于星期三611 1 1 1链醚和环醚链醚和环醚链醚和环醚链醚和环醚2 2烷基芳香醚烷基芳香醚（二）醚（二）醚3.3.3.3.乙烯基醚乙烯基醚乙烯基醚乙烯基醚第61页，讲稿共93张，创作于星期三62第62页，讲稿共93张，创作于星期三63四、羰基化合物四、羰基化合物四、羰基化合物四、羰
34、基化合物 峰位排序：峰位排序：酸酐酸酐酸酐酸酐 （v v v vasas1810cm1810cm1810cm1810cm-1-1）酰氯（酰氯（酰氯（酰氯（1800cm1800cm1800cm1800cm-1-1-1-1）酸酐（酸酐（v v v vs s1760cm1760cm1760cm1760cm-1-1）酯（酯（1735cm1735cm1735cm1735cm-1-1）醛（醛（醛（醛（1725cm1725cm1725cm1725cm-1-1）酮（酮（酮（酮（1715cm1715cm-1-1）羧酸（羧酸（1680cm1680cm-1-1-1-1）酰胺（酰胺（酰胺（酰胺（1680cm1680c
35、m1680cm1680cm-1-1-1-1）羧酸盐（羧酸盐（羧酸盐（羧酸盐（v vasas161016101550cm1550cm1550cm1550cm-1-1-1-1 ；v vs s s s14401440 1360cm1360cm-1-1）第63页，讲稿共93张，创作于星期三641 1酮酮共轭效应使吸收峰共轭效应使吸收峰共轭效应使吸收峰共轭效应使吸收峰低波数区低波数区低波数区低波数区环酮：环张力环酮：环张力，吸收峰，吸收峰高波数区高波数区，-不饱和酮不饱和酮168516851665cm1665cm-1-1（s s）-二酮二酮二酮二酮17301730173017301710cm1710cm
36、-1-1-二酮二酮二酮二酮16201620162016201600cm1600cm-1-1芳香酮的芳香酮的芳香酮的芳香酮的C=OC=O频率低于脂肪酮频率低于脂肪酮第64页，讲稿共93张，创作于星期三65n n共轭效应使吸收峰共轭效应使吸收峰低波数区低波数区n n双峰原因双峰原因双峰原因双峰原因费米共振费米共振费米共振费米共振n n诱导效应使吸收峰诱导效应使吸收峰诱导效应使吸收峰诱导效应使吸收峰高波数区高波数区高波数区高波数区 2 2 2 2醛醛醛醛 3 3酰氯酰氯第65页，讲稿共93张，创作于星期三66第66页，讲稿共93张，创作于星期三674 4羧酸及其盐羧酸及其盐羧酸盐：羧酸盐：as 16
37、101550cm-1（S）s 14401360cm-1（m）第67页，讲稿共93张，创作于星期三685 5 5 5酯酯酯酯6 6 6 6酸酐酸酐酸酐酸酐第68页，讲稿共93张，创作于星期三69示例第69页，讲稿共93张，创作于星期三707 7酰胺酰胺特征区分 n n 注注注注:共轭共轭 诱导诱导 波数波数第70页，讲稿共93张，创作于星期三71示例第71页，讲稿共93张，创作于星期三72五、含氮有机化合物五、含氮有机化合物（一）胺及其盐（一）胺及其盐缔合使两峰向低波数方向移动约缔合使两峰向低波数方向移动约100cm100cm100cm100cm-1-1-1-1缔合使缔合使缔合使缔合使v v v
38、 vNHNH峰移至峰移至33503350 3310cm3310cm-1-1-1-1第72页，讲稿共93张，创作于星期三73第73页，讲稿共93张，创作于星期三74示例第74页，讲稿共93张，创作于星期三75（二）硝基（二）硝基（二）硝基（二）硝基（三）腈（三）腈（三）腈（三）腈第75页，讲稿共93张，创作于星期三76第76页，讲稿共93张，创作于星期三77第三节红外光谱仪第三节红外光谱仪 红外光谱仪由辐射源、吸收池、单色器、检测红外光谱仪由辐射源、吸收池、单色器、检测器及记录仪等主要部件组成。器及记录仪等主要部件组成。目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外
39、光谱仪和仪和FourierFourier（傅立叶）变换红外光谱仪。（傅立叶）变换红外光谱仪。第77页，讲稿共93张，创作于星期三78一、光栅型红外光谱仪第78页，讲稿共93张，创作于星期三791.1.辐射（光）源辐射（光）源1 1）硅碳棒：工作温度一般为）硅碳棒：工作温度一般为12001200。工作前不。工作前不需预热。需预热。波数范围是：波数范围是：50005000400cm400cm-1-1。优点：坚固，寿命长，稳定性好、结构简优点：坚固，寿命长，稳定性好、结构简单、点燃容易。单、点燃容易。缺点：必须用变压器调压后才能使用缺点：必须用变压器调压后才能使用第79页，讲稿共93张，创作于星期三
40、80n n2 2）能斯特灯：工作温度一般在）能斯特灯：工作温度一般在18001800。n n 波数范围：波数范围：50005000400cm400cm-1-1。n n 优点：发光强度大，使用寿命较长，稳定性优点：发光强度大，使用寿命较长，稳定性好，在短波范围使用比硅碳棒有利。好，在短波范围使用比硅碳棒有利。n n 缺点：性脆易碎，易损坏且价格较贵，操作缺点：性脆易碎，易损坏且价格较贵，操作不如硅碳棒方便。不如硅碳棒方便。第80页，讲稿共93张，创作于星期三812.2.吸收池吸收池 红红外外吸吸收收池池使使用用可可透透过过红红外外的的材材料料制制成成窗窗片片；不不同同的的样样品品状状态态（固固、
41、液液、气气态态）使使用用不不同同的的样样品品池池，固固态态样品可与晶体混合压片制成。样品可与晶体混合压片制成。3.3.单色器单色器 多采用反射式平面光栅。多采用反射式平面光栅。第81页，讲稿共93张，创作于星期三824.4.检测器检测器5.5.显示器显示器 绘图纪录系统绘图纪录系统第82页，讲稿共93张，创作于星期三83二、博立叶变换红外光谱仪第83页，讲稿共93张，创作于星期三84第四节第四节 红外光谱分析红外光谱分析一、试样制备一、试样制备（一）对试样的要求（一）对试样的要求（1 1）试样应为）试样应为）试样应为）试样应为“纯物质纯物质”（98%98%），通常在分析前，），通常在分析前，）
42、，通常在分析前，），通常在分析前，样品需要纯化；对于样品需要纯化；对于样品需要纯化；对于样品需要纯化；对于GC-FTIRGC-FTIR则无此要求。则无此要求。（2 2 2 2）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；窗）；（3 3 3 3）试样浓度或厚度应适当，以使）试样浓度或厚度应适当，以使）试样浓度或厚度应适当，以使）试样浓度或厚度应适当，以使T T T T在合适范围。在合适范围。在合适范围。在合适范围。以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于15%15%15%15%70%70%范围内。范围内。第84页，讲
43、稿共93张，创作于星期三85（二）制样方法二）制样方法1 1液体或溶液试样液体或溶液试样（1 1）液体池法）液体池法 液体试样及有合适溶剂的固体样品。液体试样及有合适溶剂的固体样品。（2 2）夹片法及涂片法）夹片法及涂片法对于挥发性不大的液体试样可采用夹片法对于挥发性不大的液体试样可采用夹片法对于粘度大的液体样品可采用涂片法对于粘度大的液体样品可采用涂片法第85页，讲稿共93张，创作于星期三86 2 2固体试样固体试样（1 1）压压片片法法：1 12mg2mg样样+200mg 200mg KBrKBr干干燥燥处处理理研研细细（粒粒度度小小于于2 2 m m（散散射射小小）混混合合压成透明薄片压
44、成透明薄片直接测定；直接测定；（2 2）糊糊膏膏法法（浆浆糊糊法法）：试试样样磨磨细细与与液液体体石石蜡蜡混混合合夹夹于于盐盐片片间间；(石石蜡蜡为为高高碳碳数数饱饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃)。第86页，讲稿共93张，创作于星期三87（3 3）薄膜法：）薄膜法：高分子试样高分子试样加热熔融加热熔融涂制或压制成涂制或压制成膜；膜；高分子试样高分子试样溶于低沸点溶剂溶于低沸点溶剂涂渍于涂渍于盐片盐片挥发除溶剂挥发除溶剂 样品量少时，采用光束聚光器并配微量池。样品量少时，采用光束聚光器并配微量池。第87页，讲稿共93张，创作于星期三88二、二、IRIR光谱
45、解析方法光谱解析方法 测定红外吸收光谱应知：测定红外吸收光谱应知：1 1试样的来源和性质试样的来源和性质 来源可帮助估计试样来源可帮助估计试样及杂质范围，纯度可指导是否需要分离提纯，及杂质范围，纯度可指导是否需要分离提纯，有灰分则说明含无机物。有灰分则说明含无机物。2 2待测试样应充分除去溶剂，制样时要防待测试样应充分除去溶剂，制样时要防止所使用溶剂或液体分散介质与试样之间发生止所使用溶剂或液体分散介质与试样之间发生化学反应。化学反应。第88页，讲稿共93张，创作于星期三893 3试样的物理化学常数试样的物理化学常数(熔点、沸点、比旋度、熔点、沸点、比旋度、折光率、色谱保留值等折光率、色谱保留
46、值等)，可作为光谱解析的佐，可作为光谱解析的佐证。证。4 4分子式可用来计算不饱和度分子式可用来计算不饱和度(U)(U)用于估计化用于估计化合物是否含双键、叁键及芳环。合物是否含双键、叁键及芳环。5 5尽量调节好试样的浓度和厚度，使最强谱峰的尽量调节好试样的浓度和厚度，使最强谱峰的透光率在透光率在1 15 5、基线应调在透光率为、基线应调在透光率为90909595。第89页，讲稿共93张，创作于星期三901 1光谱解析方法光谱解析方法 红外光谱解析的一般原则1）解析红外光谱的三要素 是峰位、峰强及峰形。2）用一组相关峰确认一个官能团 3）红外光谱的解析顺序 应该是先观察解析特征区以确定化合物有何官能团，并归属其类别。然后再查看解析指纹区，依据该区域的指纹吸收，最后协助确认化合物的化学结构。4）官能团与特征频率的相关关系第90页，讲稿共93张，创作于星期三91二、IR光谱解析实例第91页，讲稿共93张，创作于星期三92第92页，讲稿共93张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第93页，讲稿共93张，创作于星期三