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1、红外光谱与分子结构本讲稿第一页，共二十五页2023/1/25第三节第三节 IR光谱与分子结构光谱与分子结构一、基团的特征频率一、基团的特征频率 group frequency in IR 与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键的振动频率与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键的振动频率基团特征频率（特征峰）；基团特征频率（特征峰）；例：例：2800 3000 cm-1 CH3 特征峰；特征峰；1600 1850 cm-1 C=O 特征峰；特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2
2、COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺本讲稿第二页，共二十五页2023/1/251 1内部因素内部因素（1）诱导效应）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）二、影响基团特征频率的因素二、影响基团特征频率的因素化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。R-COR C=0 1715cm-1 ;R-CH O C=0 1730cm-1；R-COCl C=0 1802cm-1 ;R-COF C=0 1920cm-1 ;F-COF C=0 1928cm-1 ;本讲稿第三页，共二十五页202
3、3/1/25(1)诱导效应诱导效应常见取代基的电负性次序：常见取代基的电负性次序：F OAr Cl OCH3 OR Br Ar SAr SR H CH3 R本讲稿第四页，共二十五页2023/1/25（2）共轭效应）共轭效应cm-1cm-1cm-1cm-1R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;本讲稿第五页，共二十五页2023/1/25（3）空间效应）空间效应C H3060-3030 cm-12900-2800 cm-1C HC HC HC H1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222 环张力（ring strai
4、n）；空间位阻（steric inhibition）；本讲稿第六页，共二十五页2023/1/25HC1385cm-11370 0cm-1CH3CH3CH3 s s CCCC骨架振动骨架振动 1:11:11155cm1155cm-1-11170cm1170cm-1-1CCH3CH3CH31395cm-11365cm-11:21:21250 cm1250 cm-1-1(4)振动的偶合（vibrational coupling）当两个振动频率相同或相近的基团连接在同一个原子上时，其当两个振动频率相同或相近的基团连接在同一个原子上时，其振动频率相互作用，其结果是分裂为两个峰，振动频率相互作用，其结果是
5、分裂为两个峰，一个高于原频率，一个高于原频率，一个低于原频率。一个低于原频率。本讲稿第七页，共二十五页2023/1/25酸酐的酸酐的C=O 双吸收峰：双吸收峰：18201750 cm-1 ，两个羰基振动偶合，两个羰基振动偶合裂分；裂分；线性酸酐线性酸酐：两吸收峰：两吸收峰高度接近高度接近，高高波数峰波数峰稍稍强强；环形结构环形结构：低低波数峰波数峰强强；本讲稿第八页，共二十五页2023/1/25衣糠酸酐本讲稿第九页，共二十五页2023/1/25丙酸酐的红外光谱图丙酸酐的红外光谱图本讲稿第十页，共二十五页2023/1/25（5 5）氢键效应（）氢键效应（hydrogen bondinghydro
6、gen bonding）(分子内氢键；分子间氢键分子内氢键；分子间氢键)：对：对峰位峰位，峰强，峰形峰强，峰形产生极产生极明显影响，明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动，弯使伸缩振动频率向低波数方向移动，弯曲振动向高波数方向移动，曲振动向高波数方向移动，峰形变宽。峰形变宽。cm-1 cm-1 cm-1 cm-1本讲稿第十一页，共二十五页2023/1/25羧酸羧酸羧酸的羧酸的C=O 游离态游离态 18201750 cm-1，氢键，二分子缔合体氢键，二分子缔合体 1700 cm-1 本讲稿第十二页，共二十五页2023/1/25衣糠酸本讲稿第十三页，共二十五页2023/1/253515cm-10
7、 001M01M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图2950cm-12895 cm-1羟基受氢键的影响本讲稿第十四页，共二十五页2023/1/252.外部因素（1）试样的状态）试样的状态w对同一种物质，其吸收频率：气态对同一种物质，其吸收频率：气态 液液态态固态固态（2）溶剂的极性（相当与氢键的影响）溶剂的极性（相当与氢键的影响）w对同一种物质，其吸收频率：在非极性对同一种物质，其吸收频率：在非极性溶剂中溶剂中 极性溶剂极性溶剂本讲稿第十五页，共二十五页2023/1/25三、三、特征基团频率特征基团频率的划分的划分
8、常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 400cm-1依据谱带反映的信息，又将其分为依据谱带反映的信息，又将其分为(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区 官能团区官能团区4000-1200 cm-1（functional group region）指纹区指纹区1200-400 cm-1（fingerprint region）便于记忆，依据基团的振动形式，又分为四个区：便于记忆，依据基团的振动形式，又分为四个区：(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)2500 1900 cm-1
9、 三键，累积双键三键，累积双键伸缩振动区伸缩振动区(4)1650(4)1650 400 cm400 cm-1 -1 XY XY伸缩，伸缩，XHXH变形振动区变形振动区本讲稿第十六页，共二十五页2023/1/251 XH伸缩振动区（伸缩振动区（4000 2500 cm-1）（1）OH 3650 3200 cm-1 确定确定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；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。当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。注意区分注意区分NH伸缩振动：伸缩振动：3500 3100 cm-
10、1 本讲稿第十七页，共二十五页2023/1/25 CH 3300 cm-1 苯环上的苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 3100 cm-1 （2）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的=CH（CH）3000 cm-1 以上以上 CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动 2 2870 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸收弱吸收3000 cm-1 以下以下3000 cm-1（3）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的CH本讲稿第十八页，共二十五
11、页2023/1/252叁键及累积双键伸缩振动区叁键及累积双键伸缩振动区（2500 1900 cm-1）（1）三键）三键 RC CH （2100 2140 cm-1）RC CR （2190 2260 cm-1）R=R 时，无红外活性时，无红外活性非共轭非共轭 2240 2260 cm-1 共轭共轭 2210 2230 cm-1RC N （2260 2200 cm-1）（2）累积双键）累积双键 N=C=O（2240-2275 cm-1），），N=C=S（2085 cm-1）C=C=C（1915-2000 cm-1），），N=C=N（2120-2155 cm-1）本讲稿第十九页，共二十五页2023/
12、1/253 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（1900 1200 cm-1）（1）RC=CR 1620 1680 cm-1 强度弱，强度弱，R=R（对称）时，对称）时，无红外活性。无红外活性。（2）单核芳烃）单核芳烃 的的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1600、1500 cm-1）本讲稿第二十页，共二十五页2023/1/25苯衍生物的苯衍生物的C=C 苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现出现 C-H和和C=C键的面内变形振键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。20001600本讲稿第二十一页，共二十五页202
13、3/1/25（3）C=O（1850 1600 cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。饱和醛饱和醛(酮酮)1740-1720 cm-1；强、尖；不饱和向低波移动；强、尖；不饱和向低波移动；醛，酮的区分？（费米共振）醛，酮的区分？（费米共振）本讲稿第二十二页，共二十五页2023/1/254.XY伸缩振动，伸缩振动，XH 变形振动区变形振动区 1650 cm-1 （a）C-H，N-H的变形振动；的变形振动；（b）C-O，C-X的伸缩振动；的伸缩振动；C-C骨架振动等。骨架振动等。（c）顺、反结构区分；顺、反结构区分；（d）精细结构的区分）精细结构的区分（指纹特
14、征）（指纹特征）。例如，苯环取代类型的判断，见书例如，苯环取代类型的判断，见书P299，303本讲稿第二十三页，共二十五页2023/1/25（a）C-H 变形振动变形振动(1000-700 cmcm-1-1 )面外变形面外变形（=C-H）1000-700 cmcm-1-1 （有价值）有价值）（=C-H）970 cmcm-1-1（强）强）790-850 cmcm-1-1 （820 cmcm-1-1）610-700 cmcm-1-1（强）强）2：1375-1225 cmcm-1-1弱）弱）（=C-H）800-650 cmcm-1-1（690 690 cm-cm-1 1）990 cmcm-1-1910910 cmcm-1-1 （强）强）2：1850-1780 cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（强）强）2：1800-1780 cmcm-1-1 本讲稿第二十四页，共二十五页2023/1/25常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收带特征（官能团）区特征（官能团）区指纹区指纹区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H（氢键）氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C本讲稿第二十五页，共二十五页2023/1/25