自然科学红外光谱.pptx

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1、1第一部分第一部分 波谱分析表征技术波谱分析表征技术第一章第一章 红外光谱红外光谱第1页/共119页2 1.1 概述概述 红外光谱具有测定方法简便、迅速、所需试样量少，得到的信息量大的优点，而且仪器价格比核磁共振谱和质谱便宜，因此红外光谱在结构分析中得到广泛的应用。红外光谱主要用于有机和无机物的定性和定量分析，其应用领域十分广泛：如石油化工、高聚物(塑料、橡胶、合成纤维)、纺织、农药、医药、环境监测、矿物甚至司法鉴定等。第2页/共119页31.1.1 1.1.1 红外光谱的功能 1.鉴定有机物官能团 根据特征吸收峰的位置和强度可鉴定有机物分子所含的化学键和官能团，推断化合物属于饱和或不饱和，是

2、脂肪族还是芳香族,是否含有双键、叁键、羟基(0H)、氨基(NH、NH2)或羰基(C=O)等。2.推断分子结构 根据存在的化学键和官能团以及其他结构信息，通过与标准谱图的对比推断分子结构，进行定性分析。第3页/共119页43.定量分析 红外光谱适用于一些异构体和特殊体系的定量分析，它们的红外光谱尤其是指纹区的光谱各有特征，因此可利用各自特征吸收峰的强度定量。4.鉴定无机化合物 不要认为红外光谱只能鉴定有机物，它也是鉴定无机物很好的手段之一，例如络合物的研究，地矿科学的研究也普遍采用红外光谱。第4页/共119页5 1.1.2 1.1.2 红外光谱基本知识1.各种光谱区域 红外光是一种波长大于可见光

3、的电磁波。第5页/共119页6红外光区可分三个区域 近红外区（波长范围0.7-2.5m0.7-2.5m）(15000-(15000-4000cm4000cm-1)低能量的电子跃迁及X-HX-H的伸缩与弯曲振动的倍频与组合频都在此区，与基频相比强度较弱.相差约两个数量级之多，测定时需要加大样品的浓度。可用于定性定量分析。中红外区（波长范围2.5-25m2.5-25m）(4000-400cm(4000-400cm-1)分子中原子振动的基频谱带在此区。所谓基频是分子从基态跃迁到第一激发态的共振吸收频率。此区适用于有机化合物的结构分析和定量分析。远红外区（波长范围25251000m1000m）(400

4、-10cm(400-10cm-1)主要是分子的骨架弯曲振动及无机化合物重原子之间的振动，金属有机化合物、金属络合物的伸缩和变角振动等，主要用于研究分子结构及气体的纯转动光谱。各类化合物在远红外区的吸收规律不如中红外区成熟。第6页/共119页72.2.波动的基本关系式 光具有波粒二象性，光是电磁波可用频率和波长来描述：=C=C (1-1)(1-1)式中：波长(m)；频率(s-1)或(Hz)；C 光速 310-10(cms-1)。光又具有微粒性，光量子的能量为 E=h=hE=h=hc/c/(1-2)(1-2)式中 E光量子的能量(J).h普朗克常数6.6210-34Js。第7页/共119页83.3

5、.红外光谱的产生 物质分子运动近似可分为平动、转动、振动和分子内电子相对于原子核的运动。与产生红外光谱有关的运动方式是原子的振动和分子的转动。用红外光照射化合物分子，分子吸收红外光的能量使其振动能级和转动能级产生跃迁。分子吸收能量后在振动运动状态发生改变的同时必然伴随着若干转动能量的变化，故红外光谱亦称为振-转光谱。只有当外来电磁辐射的能量恰好等于基态与某一激发态的能量之差时(=h)，这个能量才能被分子吸收产生红外光谱，或者说只有当外来电磁辐射的频率恰好等于从基态跃迁到某一激发态的频率时，则产生共振吸收产生红外光谱。第8页/共119页94.4.红外光谱的基本概念(1)谱带的位置特征频率 各种基

6、团和化学键的特征频率与化学结构有关，出现的位置是有规律的。第9页/共119页10 基团与化学键的频率范围：370037002500cm2500cm-1 X一H(XC、0、N、S)的伸缩振动23002300200Ocm200Ocm-1 CX(XC、N)的伸缩振动190019001500cm1500cm-1 CX(XC、0、N)的伸缩振动13001300800cm800cm-1 C一X(XC、O、N)的伸缩振动1650-650cm1650-650cm-1 X一H(XC、0、N)的变形振动 由于不同分子化学结构不同，其能级分布不同，因此从基态跃迁至激发态所需的能量不同(=E1一E0=h)，特征频率也

7、不同。第10页/共119页11(2)谱带的强度 红外光谱谱带的强度与跃迁几率成正比。通常从基态到第一激发态的跃迁几率最大，故基频峰最强。跃迁到其他激发态的几率就较小，所以倍频是弱峰。而跃迁几率又与分子的偶极矩有关，极性分子或基团的基频谱带都是强峰，同核双原子分子没有红外光谱。第11页/共119页12(3)简正振动的数目 所谓简正振动的数目即一个化合物分子的红外光谱可以出现多少个吸收峰。对于一个原子而言，它具有X，Y、Z三个自由度。含N个原子的分子其自由度为3N个。非线性分子的振动自由度(简正振动的数目)=分子自由度-(平动自由度+转动自由度)=3N-6；线性分子只有两个转动自由度，故线性分子振

8、动自由度=3N-5。以HCl和CO为例，它们简正振动的数目为：32-5=1，各出现一个强吸收峰(亦称谱带)。第12页/共119页13 苯的简正振动的数目：312-6=30，应有30个吸收谱带。但实际上出现的基频谱带要少于这个数目。其原因是：分子的对称性，使某些基频简并；在振动过程中无偶极矩的改变，故无红外活性；强度太低，峰不出现；分辨率差而与其他吸收峰重叠；吸收谱带出现在测试的波数范围以外。也有某些振动如倍频和组合频又增加了简正振动的数目，所以实际出现的吸收峰韵数目并不等于3N-6，多数情况下少于3N-6。第13页/共119页14 1.2 分子振动与基团特征频率1.2.1 1.2.1 双原子分

9、子的振动 双原子分子中原子是通过化学键联结起来的，可以把两个原子看成是两个小球，把化学键看作质量可以忽略不计的弹簧，如图1-3所示。它们在平衡位置附近作简谐振动。图1 13 3 双原子分子振动示意图 A A平衡状态；B B伸展状态 第14页/共119页15根据虎克定律双原子分子的频率公式为：基团和化学键的特征频率取决于化学键的强弱和化学键所连接的两个原子的质量。第15页/共119页16 波数()是波长的倒数=1/=1/=/c/c，单位为cmcm-1，把双原子分子频率公式(1.3)(1.3)改写成用波数表示的式子：通常所指的基团特征频率实际指的是波数。常见双原子基团的K K，和值，如表1-21-

10、2和表1-31-3所示。第16页/共119页17第17页/共119页181.2.2 1.2.2 多原子分子的振动 多原子分子的振动主要有两种形式：伸缩振动和变形振动伸缩振动：沿键轴伸展和收缩，振动时键长发生变化，键角不变。伸缩振动又可分为对称伸缩(s s)和不对称伸缩(a a)。一般不对称伸缩频率比对称伸缩高。变形振动：振动时键长不变，键角改变。变形振动又可细分为：剪式振动()；平面摇摆振动(或 r)r)；非平面摇摆振动()；卷曲振动(或t)t)亚甲基(CH(CH2 2)的伸缩振动和变形振动如图1-41-4所示。第18页/共119页19第19页/共119页20 亚甲基(CHCH2 2)主要有六

11、种基本振动方式，每一种红外活性振动都对应一个吸收峰。CHCH2 2基团的存在不能从单一特征峰来确定，必须考虑一组相关峰，对亚甲基而言其主要相关峰是它的a a=2925cm=2925cm-1(s),(s),a a=2850cm=2850cm-1(s),(s),=1470cm=1470cm-1(m)(m)，只要当这三个峰同时存在方能确认CHCH2 2的存在。另外从=720cm=720cm-1峰的位置和强度判断相邻CHCH2 2基团数目的多少，其非平面摇摆及卷曲振动吸收峰强度较弱价值不大。第20页/共119页21CO2分子 对称伸缩，无红外活性非对称伸缩，2330 cm-1面外弯曲面内弯曲667 c

12、m-1 第21页/共119页22非线性三原子分子对称伸缩 3650 cm-1非对称伸缩 3760 cm-1剪式弯曲 1595 cm-1第22页/共119页23官能团区指纹区 1500 cm-1 3000 cm-1饱和CH OArOAr ClCl OCHOCH3 3 OROR BrBr ArAr SArSAr SRSR H H CHCH3 3 R R 电负性比H H大的基团产生吸电子诱导，电负性比H H小的基团产生斥电子诱导。酰氯结构中C=0C=0基的氧原子有吸电子形成C C+-O-O-的趋势。当吸电子基(-C1)(-C1)与C=0C=0基邻接时，ClCl原子拉电子 减小了C C+-O-O-结构

13、的趋势，使C=OC=O基团双键性增强，故酰氯C=0C=0比酮的高。第35页/共119页36 表1-181-18列出不同电负性取代基的羰基化合物的C0C0值，邻接的电负性基团越多，C=0C=0高移也越大。第36页/共119页371.3.2 1.3.2 共轭效应 共轭效应使基团特征频率往低波数位移。C=OC=O与C=CC=C共轭时形成了C=C-C=OC=C-C=O共轭体系，通过丌键传递引起电子云密度平均化的特性就是共轭效应。即使键长平均化，双键特性减弱导致C=OC=O和C=CC=C都往低波数位移。如共轭酮与非共轭酮的比较：第37页/共119页38 通常共轭效应与诱导效应是同时存在的，只是一种效应占

14、主导而已。例如：1.3.3 1.3.3 场效应(偶极场效应)场效应会引起基团特征频率往高波数位移。诱导和共轭效应都是通过化学键起作用的。场效应是分子内相互作用的两部分通过空间传递的电子作用，只有相互靠得很近的偶极子之间才能产生偶极场效应。第38页/共119页39例如：4,4-4,4-二甲基-2-2-溴环己酮的C0 C0 1728cm1728cm-1比4,4-4,4-二甲基环己酮的C0 C0 1712cm1712cm-1值高。其原因是C-BrC-Br键在横键上，在竖键上会受到4-4-位上甲基的空间位阻而不稳定(它不能在竖键上)。这样C=OC=O基与横键上的C-BrC-Br基产生场效应，即C-Br

15、C-Br和 C=C=O O两个偶极子之间发生了排斥作用，排斥的结果使C=OC=O键缩短，双键性增强，C=0C=0值增高。第39页/共119页401.3.4 1.3.4 氢键效应 氢键效应使伸缩振动频率往低波数位移，使变形振动频率往高波数位移。分子间氢键 NH2NH2(游离)3500)3500，3400cm3400cm-1缔合时低移约100cm100cm-1。C=0C=0(游离伯酰胺)1690cm)1690cm-1。缔合时低移到1650cm1650cm-1，NH2NH2(游离伯酰胺)1620)16201590cm1590cm-1,缔合时高移至165016501620cm1620cm-1。不同种分

16、子的分子间氢键 伸缩振动频率OHOH和C=0C=0都发生低移，对C=0C=0影响小些。分子内氢键 分子内氢键大多数发生在具有环状结构的相邻基团之间。邻羟基乙酰苯氢键时呈六元环状结构，OHOH和C=0C=0都低移。第40页/共119页411.3.5 1.3.5 空间效应 分子中或分子间的基团之间直接的物理相互作用引起的取代基效应，主要表现为环张力和空间位阻。环张力在小环中分子内部固有的张力是由环的键角决定的，不论是饱和或不饱和环状化合物都有环张力的影响。环丙烷由于环张力的影响使饱和CH2CH2增大至超过30003000cmcm-1-1达到30603060cmcm-1-1。空间位阻 空间位阻的大小

17、与邻近相互作用基团的大小、形状密切相关。化合物I I由于酮羰基与烯基共轭使酮羰基C=0C=0低移至1663cm1663cm-1，化合物和在C=OC=O基团邻位引入了甲基，其空间位阻使C=OC=O基团不能与环己烯中的双键共平面，阻碍了共轭，C=0C=0往高波数位移。随着邻位引入的甲基数目的增多，空间位阻增强，C=CC=C与C=OC=O基团的共面性更差，使C=0C=0向高波数位移更多。第41页/共119页421.3.6 1.3.6 振动的偶合 当两个化学键或基团的振动频率相近或相等且在分子中直接相连或相接近时，一个基团振动时会引起其他原子的位移，振动不再是孤立的而是相互偶合的，相互作用使原来的谱带

18、裂分成双峰，出现对称与不对称两种偶合振动方式。这称为振动的偶合。H H2 2C=C=CHC=C=CH2 2 a,a,C=CC=C 1960cm1960cm-1，s,s,C=CC=C 1070cm1070cm-1，在丙二烯中两个C=CC=C共用一个碳原子，使C=CC=C偶合裂分成双峰。a,a,C=CC=C 1825cm1825cm-1，s,s,C=CC=C 1748cm 1748cm-1结构中两个 C=OC=O被氧隔开，它们的振动偶合减弱。振动偶合是随着两个基团或化学键距离的增大而减弱，两个基团相距远时就不发生偶合，只有一个特征峰。振动偶合的主要类型：伸缩振动-伸缩振动的偶合；变形振动-变形振动

19、的偶合 伸缩振动-变形振动的偶合；倍频-基频的偶合（费米共振）第42页/共119页431.4 主要化合物(基团)的红外光谱 化合物(基团)的特征频率(实际上是指波数值，习惯用表示)是红外光谱用以定性的基础。第43页/共119页441.4.1 1.4.1 饱和烃(CH(CH3 3、CHCH2 2)(1)(1)饱和烃的特征频率（CHCH、CHCH）30003000cmcm-1-1是区分饱和与不饱和C CH H伸缩振动频率的一个分界线，饱和烃的CHCH小于3000cm3000cm-1，只有环丙烷的不对称伸缩振动a a=3060=30603040cm3040cm-1，及卤代烷是例外。第44页/共119

20、页45烷烃的特征吸收谱带如表1-51-5所示：第45页/共119页46第46页/共119页47(2)(2)由饱和烃特征频率所得的结构信息区分饱和与不饱和化合物 在 小 于 3000cm-1 (2900,2800cm-1)有强 吸 收 峰 是 饱 和 烃（CH3、CH2）的 特 征。光栅光谱能将CH3、CH2的伸缩振动分辨为四个吸收峰,如图1-5。第47页/共119页48提供异构化的信息 甲基对称变形振动(s)1380cm-1的裂分提供了烷烃异构化的信息：裂分双峰的强度相等时表明有异丙基；双峰强度为1:5/4时表明存在偕二甲基；双峰强度比为1:2时表明存在叔丁基。实际上异丙基和偕二甲基往往不易区

21、分，但可借助骨架振动的频率来区分它们，异丙基骨架振动频率为1170，1155cm-1，而偕二甲基骨架振动频率为1215，1195cm-1。当然最好采用核磁共振谱来区分确定。第48页/共119页49 提供碳链长短的信息 CH3、CH2的相对含量可由1380和1460cm-1吸收峰的相对强度来判断。正构的C7、C13、C29烷都有两个甲基，故1380cm-1(s,CH3)吸收峰的强度相近，而1460cm-1亚甲基的CH2强度却相差很多，碳链越长1460cm-1吸收峰越强。长碳链的存在还可以从CH2 720cm-1吸收峰的位置和强度来判断(表1-5)，CH2值随碳链的增长低波数位移，趋近于720cm

22、-1，且强度随n增大而增强。第49页/共119页50羰基(C(C=0)0)对CHCH3 3、CHCH2 2特征频率的影响 当红外光谱图中甲基伸缩振动谱带相对较弱时应考虑到除结构中甲基很少以外,甲基是否与羰基相邻接，从而进一步考察它的变形振动吸收峰是否低移，强度是否增强。第50页/共119页51 CHCH3 3与杂原子相连的影响 当CHCH3 3与杂原子相连时(X-CH(X-CH3 3)，CHCH3 3对称变形振动谱带1380cm1380cm-1的位置发生明显的改变：系指质量散、系指电负性 这些谱带的位置是由与甲基相连的杂原子的电负性和质量效应决定的。其规律是：相连杂原子电负性增大则s,CH3s

23、,CH3值增大，质量增大时s,CH3s,CH3值减小。第51页/共119页52a.两个质量相近的元素电负性大者s,CH3值大 31P2.1和32S2.5质量数相近，而S的电负性大，故P-P-CHCH3 3 =1295cm=1295cm-1 s-CHs-CH3 3 =1310cm=1310cm-1。b.两个电负性相同的元素质量大者CH3值小 35.5Cl3.0和14N3.0电负性相同，而Cl的质量大，故Cl-Cl-CHCH3 3 =1335cm=1335cm-1 CH2 CH2 a,CH3a,CH3 ；CC CC C C=C C C C-C C 以上频率值的低移都是由于共轭所致，第65页/共11

24、9页66第66页/共119页671.4.4 1.4.4 芳烃芳烃 芳烃的主要特征谱带有：ArAr-H H伸缩振动、C=C伸缩振动、ArAr-H H变形振动(弯曲振动)和ArAr-H H变形振动的倍频。(1)ArAr-H H伸缩振动 Ar-H Ar-H 在310031003000cm3000cm-1(w)(w)，与烯烃 =CH=CH 相重叠，在光栅光谱中ArAr-H H出现在30703070、3030cm3030cm-1(弱-中，尖)两个峰，分辨率高的仪器常可观察到1 15 5个吸收峰。结构对称的1,3,5-1,3,5-三甲基苯的ArAr-H H只有3050cm3050cm-1一个谱带，因为三个

25、孤立氢是等价的。(2)C=C(2)C=C伸缩振动(或称骨架振动)C=CC=C 在16001600、15801580cmcm-1-1、15001500、14501450cmcm-1-1出现1 14 4个峰。15801580cmcm-1-1(w)(w)是16001600cmcm-1-1谱带的一个肩部，只有当苯环上有取代基时才出现这一对峰，强度是变化的；15001500cmcm-1-1谱带常常比16001600cmcm-1-1峰强；14501450cmcm-1-1(s)(s)与甲基不对称变形振动、亚甲基剪式振动谱带相重叠成宽峰；在苯分子中1500,1450cm1500,1450cm-1这一对峰简并成

26、1485cm1485cm-1。第67页/共119页68(3)Ar-H变形振动(弯曲振动)Ar-HAr-H面外弯曲振动在900900650cm650cm-1-1范围内非常特征，见表1-101-10，可凭借它来判断苯环上基团的取代位置。第68页/共119页69(4)Ar-H弯曲振动的倍频和合频区(20001650cm-1-1)倍频区谱带常由2 26 6个小峰组成，也是苯环取代类型的特征峰，在倍频区谱带的图形比峰位更重要。第69页/共119页70第70页/共119页71(5)稠环及氮杂芳环的红外光谱 稠环及氮杂芳环化合物的特征吸收与苯系化合物相似。稠环化合物：以2-2-甲基萘为例，3051cm305

27、1cm-1是ArAr-H H的特征，16011601、1509cm1509cm-1是芳环CCCC的特征峰，它具有孤立1 1个H H、相邻2 2个H H和相邻4 4个H H的ArAr-H H面外弯曲振动的特征峰(849(849、811811和740cm740cm-1的强峰)。第71页/共119页72氮杂芳环化合物一氮苯吡啶：吡啶环伸缩振动特征吸收有：15991599、15831583、14821482和1441cm1441cm-1二氮苯嘧啶(间二氮苯)：嘧啶环伸缩振动特征吸收有16101610、15691569、14611461和1400cm1400cm-1。三氮苯1,3,5-1,3,5-三嗪：

28、环振动特征吸收有15601560、15041504、14491449和1410cm1410cm-1。四氮苯均四嗪衍生物：环的特征吸收在13911391、1408cm1408cm-1-1，其频率值受取代基电负性的影响。稠环和杂芳环化合物的取代位置的确定也和芳环一样，要根据它们的ArAr-H H面外变形振动的频率值来确定。例如，吡啶具有5 5个相邻的H H原子，相当于单取代苯的情况，它在750750、710cm710cm-1附近有两个谱带；呋喃有4 4个相邻的H H原子，相当于苯环邻位二取代的情况，它在770cm770cm-1有一个吸收带；a-a-甲基萘出现相当于1,21,2-二取代(4(4个相邻

29、H H原子)和1,2,3-1,2,3-三取代(3(3个相邻 H H原子)的综合谱图。第72页/共119页731.4.5 1.4.5 羟基羟基(OH)(OH)羟基的特征频率有：OHOH伸缩振动、C C-O O伸缩振动和OHOH变形振动。(1)(1)羟基(OH)(OH)伸缩振动(OHOH)a.a.游离OHOH基：伯醇OH OH 3640cm3640cm-1，仲醇OH OH 3630cm3630cm-1、叔醇OH OH 3620cm3620cm-1，它们都是中强尖峰，酚OH OH 3610cm3610cm-1。在非极性溶剂极稀的溶液中或分子结构中存在着强的空间位阻时才存在游离羟基谱带。b.b.双分子

30、缔合：有链状二聚体和环状二聚体，OHOH在3550355034503450cm-1范围内是宽峰。c.c.多分子缔合：形成链状多聚体，OHOH在340034003200cm3200cm-1是强宽峰d.d.水OHOH基OHOH在3300cm3300cm-1(它还在164016401615cm1615cm-1出现HOHHOH峰)结晶水的OHOH在360036003200cm3200cm-1，峰形略窄；溶液受潮时含少量水的OHOH在3710cm3710cm-1。水峰对羟基峰的观察有干扰。第73页/共119页74e.e.氢键对羟基OHOH频率及峰形的影响 在四氯化碳溶剂中不同浓度的乙醇溶液的红外光谱图：

31、在非极性溶剂中，乙醇浓度0.01mol/L17151715cm-1 苯基酯 ,乙烯酯 也是诱导效应占优势，使 COCO基团的双键性增强c=oc=o升高。第85页/共119页86氢键效应：羰基与羟基形成氢键C0C0往低波数位移如：邻位有羟基取代的蒽醌，C=OC=O与-OH-OH基形成分子内氢键缔合，缔合的c=oc=o值往低波数位移至16301630cmcm-1-1。键角效应(环张力)：在环酮、内酯及内酰胺中随着键角的变小，环张力增加，羰基的C0C0往高波数位移。如环酮：七元环酮 ，六元环酮 17151715cmcm-1-1，五元环酮 ，四元环酮 17751775cmcm-1-1，三元环酮 。第8

32、6页/共119页87(3)(3)相关峰 虽然各类羰基C0C0分别在较窄的波数范围内很特征，但是仅依靠羰基频率C=0C=0来鉴定酮、醛、羧酸、酯等化合物是不够的。因为各类羰基由于化学环境的改变其C0C0值也发生相应的改变，因此还必须依靠其他特征吸收-相关峰作为佐证。酮的相关峰 酮 的 C=0C=01715cm1715cm-1是 强 峰，它 没 有 其 他 较 特 征 的 相 关 峰。C-C-(CO)-C(CO)-C的C-CC-C脂肪族的相关峰在1100cm1100cm-1，常受指纹区其他峰干扰。大多数芳香酮的该谱带1300cm1300cm-1，通常在1260cm1260cm-1可作为芳酮的佐证。

33、醛的相关峰 醛羰基的C=0C=01725cm1725cm-1是强峰；在27202720、2820cm2820cm-1是较强的一对峰。它们来自C-HC-H伸缩与变形振动倍频的费米共振峰，可用于醛类的鉴定。酯类的相关峰 酯类的C=0 C=0 1735cm1735cm-1(强)，在130013001030cm1030cm-1范围内有两个强吸收峰，是C-O-CC-O-C不对称及对称伸缩振动。C-O-CC-O-C的不对称伸缩振动谱带较稳定，与酯的类型有关，很特征：甲酸酯1180cm1180cm-1，乙酸酯1240cm1240cm-1，丙酸以上的酯1190cm1190cm-1，甲酯1165cm1165cm

34、-1。羧酸的相关峰 羧酸的C=0 C=0 1760cm1760cm-1(单体)，1710cm1710cm-1(二聚体)。OH,CH3,CH2OH,CH3,CH2在330033002500cm2500cm-1-1整个范围的高低不平的宽峰，这组峰最高频率处的谱带(3300cm3300cm-1)归属于缔合羟基峰，其他则是合频。C-OC-O伸缩振动与OHOH变形振动的偶合峰（C C一 O O,OHOH)，在1420cm1420cm-1(弱)，130013001200cm1200cm-1(强)，前者易与C CH2H2相重叠。还有羧酸二聚体OHOH基面外弯曲振动OHOH920cm920cm-1中等强度的特

35、征峰。第87页/共119页88第88页/共119页89第89页/共119页90第90页/共119页91(4)(4)酰胺的特征频率 酰胺结构中既有羰基又有氨基。酰胺的特征频率主要包括：N-HN-H伸缩振动，C=OC=O伸缩振动，N-HN-H面内变形振动，C-NC-N伸缩振动和N-HN-H面外变形振动等。N-HN-H伸缩振动与胺类相近。仲酰胺中N-HN-H基团的NHNH3450cm3450cm-1，无论是游离态或缔合态往往出现顺式和反式结构(C=0(C=0与NHNH基团在分子链的同侧或异侧)的两个吸收带。酰胺C0C0 游离伯酰胺C0C01690cm1690cm-1；缔合伯酰胺C0C0移至1650c

36、m1650cm-1 游离仲酰胺C0C01680cm1680cm-1-1；缔合仲酰胺C0C0移至168016801630cm1630cm-1 叔酰胺C0C0最低在167016701630cm1630cm-1酰胺N-HN-H面内变形振动（NHNH）游离伯酰胺NH NH 162016201590cm1590cm-1；缔合伯酰胺NH NH 165016501620cm1620cm-1 游离仲酰胺NH NH l550l5501510cm1510cm-1；缔合后高移至157015701515cm1515cm-1(强峰)固态缔合伯酰胺NH2NH2常与酰胺C0C0谱带相重叠而变成宽峰。酰胺C-NC-N伸缩振动

37、（C-NC-N）伯酰胺C C一N N 1400cm1400cm-1；仲酰胺C C一N N 1290cm1290cm-1酰胺N-HN-H面外变形振动 通常在700cm700cm-1-1处，峰强而宽。第91页/共119页92第92页/共119页93第93页/共119页941.4.8 1.4.8 醚醚(C(C一一O O一一C)C)脂肪族醚类C-O-CC-O-C不对称伸缩振动,C-O-CC-O-C=1150=11501050cm1050cm-1，是它的唯一的强宽峰；醚的C-O-CC-O-C对称伸缩振动由于局部对称性通常是弱峰。当C-O-CC-O-C与双键相连时形成含有=C-O-C=C-O-C基团的烯醚

38、或芳醚。由于p-p-共轭使醚键具有一些双键性，使C-O-CC-O-C值往高波 数 位 移,C-O-CC-O-C=1275=1275 1150cm1150cm-1，常 出 现 在1250cm1250cm-1，s,s,C-O-CC-O-C=1075=10751020cm1020cm-1，前者是强峰。环醚中,C-O-CC-O-C和s,s,C-O-CC-O-C值与环的几何大小有关(见表1-1-13)13)：六元环醚的不对称伸缩振动与开链醚的频率差不多，四元和三元环醚的 3000cm1.3000cm-1没有吸收峰，15001500、1600cm1600cm-1也无峰，表明该化合物不存在OHOH和N-HN

39、-H，也不是芳香族化合物。在2961cm2961cm-1有强峰是脂肪族化合物，与不饱和度计算一致。第114页/共119页115 2.1743cm2.1743cm-1强峰是COCO，1244cm1244cm-1强峰是酯谱带的特征，而且是乙酸酯的特征。初步判定该化合物是个乙酸酯 C C5 5H Hllll烷基的异构体很多，可根据1380cm1380cm-1-1裂分成双峰来判断，只有在结构中存在叔丁基、偕二甲基或异丙基才能使1380cm1380cm-1-1裂分成双峰，故R R基的可能结构有四种：(1)R(1)R1 1=-=-CHCH2 2C(CHC(CH3 3)3 3 1380cm 1380cm-1

40、-1双峰，低频侧峰是高频侧峰强度的两倍(2)(2)a,CH3a,CH3双峰强度比为1 1：5 54 4，还应考虑端甲基的影响。(3)(3)a,a,CH3CH3双峰是等强度的。(4)(4)a,a,CH3CH3双峰是等强度的，还应考虑支链甲基的影响。乙酸酯具有甲基酮的特征，它的a,a,CH3CH31360cm1360cm-1也有贡献，因此从红外光谱直接判定R R的结构比较困难。第115页/共119页116 通过标准谱图对照确定，是属于R R3 3结构。R R3 3具有异丙基结构，其1380cm1380cm-1裂分的双峰应该是等强度的，而光谱图中并不是等强度的，这是由于 结构中的甲基s,s,CH3C

41、H3使1367cm1367cm-1明显增高所致。最终推定结构为：第116页/共119页117例3 3：分子式是 C C3 3H H7 7NONO，其红外光谱如图1-471-47所示：不饱和度u=1+3+(1-7)/2=1u=1+3+(1-7)/2=1，是一个脂肪族化合物,可能存在C=OC=O或C=CC=C或一个脂环。谱带归属：1.3300cm1.3300cm-1强峰可有三种归属：(1)(1)可能存在C CCHCH，由于不饱和度u=lu=l，故此结构可以否定(2)(2)可能存在NHNH，是仲胺而不是伯胺，因为伯胺在此范围内应当出现双峰。(3)3)也有可能存在OHOH，但谱图中不存在醇的C C一O

42、 O(1000(10001200cm1200cm-1)的强峰，可否定羟基的存在。初步推断存在仲胺基团。3300cm3300cm-1强度反常的高，是因为此峰不仅是仲胺NHNH所贡献，而且C=OC=O伸缩振动C=OC=O1670cm1670cm-1的倍频也出现在此处。第117页/共119页1182.2.31003100-1峰可有两种归属：(1)(1)Ar-HAr-H是个弱尖峰；(2)(2)=CH=CH也是弱尖峰。u=1u=1，可以否定芳环结构；若是=CH=CH此峰又显得太宽。它实际上是仲胺基团NHNHl560cml560cm-1的倍频峰。3.30003.30002800cm2800cm-1是饱和C

43、-HC-H伸缩振动，表明分子中碳链不长或存在 结构。4.1670cm4.1670cm-1强峰是C=0C=0，频率值较低，不是共轭酮C=OC=O，因为u=1u=1。应该是酰胺羰基C=0C=0，因为在3300cm3300cm-1有仲胺的特征吸收。5.1560cm5.1560cm-1是仲胺N N-H H的NHNH，此峰通常较难以鉴定，但是在仲酰胺中此峰却很强，很特征。6.720cm6.720cm-1有一个中等强度的宽峰，这不是一(CHCH2 2)n n一的骨架振动，而是N NH H基团的面外变形振动。7.1370cm7.1370cm-1是CHCH3 3-C-OC-O结构中甲基的CH3CH3 (甲基酮的特征)。8.1425cm8.1425cm-1是N N-CHCH3 3的s,s,CH3CH3。推定其结构：第118页/共119页119感谢您的观看！第119页/共119页