《第八章红外光谱分析法PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章红外光谱分析法PPT讲稿.ppt（95页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第八章红外光谱分析法第八章红外光谱分析法1第1页，共95页，编辑于2022年，星期三 概述概述 原理原理 红外光谱仪器红外光谱仪器 样品处理样品处理 分析应用分析应用红外吸收光谱法红外吸收光谱法第2页，共95页，编辑于2022年，星期三概概 述述 红外光谱的历史红外光谱的历史18001800年英国科学家赫谢尔发现红外线年英国科学家赫谢尔发现红外线19361936年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制成年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制成19461946年制成双光束红外光谱仪年制成双光束红外光谱仪6060年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱仪年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱仪70
2、70年代末，出现了激光红外光谱仪，共聚焦显微红外光年代末，出现了激光红外光谱仪，共聚焦显微红外光谱仪等谱仪等7070年代制成傅立叶变换红外光谱仪，使扫描速度大大提高年代制成傅立叶变换红外光谱仪，使扫描速度大大提高第3页，共95页，编辑于2022年，星期三概概 述述 红外吸收光谱法红外吸收光谱法 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸
3、收区域的透射光强度减弱。记录跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系的曲线，就得到红外光的百分透射比与波数或波长关系的曲线，就得到红外光谱。红外光谱。振动转动光谱振动转动光谱第4页，共95页，编辑于2022年，星期三概概 述述红外光区的划分红外光区的划分第5页，共95页，编辑于2022年，星期三概概 述述红外区红外区波长波长（m m）波数波数（cm-1）对应能级对应能级近近0.78-2.50.78-2.512800-400012800-4000弱电子跃迁弱电子跃迁中中2.5-502.5-504000-2004000-200分子振动分子振动远远50-10
4、0050-1000200-10200-10分子转动分子转动常用常用2.5-154000-670分子振动、分子振动、转动转动红外光区的划分红外光区的划分第6页，共95页，编辑于2022年，星期三概概 述述红外光谱法的特点红外光谱法的特点几乎每种化合物均有红外吸收，有机化合物的红外光谱能提几乎每种化合物均有红外吸收，有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息供丰富的结构信息任何气态、液态和固态样品均可进行红外光谱测定，任何气态、液态和固态样品均可进行红外光谱测定，这是其它仪器分析方法难以做到的这是其它仪器分析方法难以做到的样品用量少，可达微克量级样品用量少，可达微克量级第7页，共95页，编辑于202
5、2年，星期三原原 理理峰强峰强峰数峰数峰位峰位第8页，共95页，编辑于2022年，星期三原原 理理2 2辐射与物质间有相互偶合作用。辐射与物质间有相互偶合作用。峰位峰位振动能级差振动能级差峰数峰数分子振动自由度数目分子振动自由度数目峰强峰强偶极矩变化及能级跃迁几率偶极矩变化及能级跃迁几率满足两个条件：满足两个条件：1 1辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量第9页，共95页，编辑于2022年，星期三原原 理理峰位峰位1 1双原子分子的简谐振动及其频率双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
6、K K-力常数，力常数，-折合质量折合质量第10页，共95页，编辑于2022年，星期三振振动动的的量量子子化化 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量折合质量和键的和键的力常数力常数，即取决于分子的结构特征。，即取决于分子的结构特征。原原 理理第11页，共95页，编辑于2022年，星期三C C C C键键单键单键双键双键叁键叁键力常数顺力常数顺序序小小大大峰位置峰位置（cmcm-1-1)142914291667166722222222 （折合质量）相同（折合质量）相同原原 理理第12页，共95页，编辑于2022年，星期三C C
7、C CC C O O折合质量折合质量顺顺序序小小大大峰位置峰位置（cmcm-1-1)1430143013301330K K(力常数力常数)基本相同基本相同原原 理理第13页，共95页，编辑于2022年，星期三例题例题:已知已知C=C键的键的K=9.5 9.9,令其为令其为9.6,计算波数值计算波数值正己烯中正己烯中C=CC=C键伸缩振动频率实测值为键伸缩振动频率实测值为1652 1652 cmcm-1-1原原 理理第14页，共95页，编辑于2022年，星期三峰数峰数多原子分子的振动多原子分子的振动简正振动简正振动 分子质心保持不变，整体不转分子质心保持不变，整体不转动，振动频率和相位相同，振幅
8、不同动，振动频率和相位相同，振幅不同基本振动形式基本振动形式伸缩振动伸缩振动 键长变化键角不变键长变化键角不变变形振动变形振动键角变化键长不变键角变化键长不变原原 理理第15页，共95页，编辑于2022年，星期三伸伸缩缩振振动动 亚甲基亚甲基变变形形振振动动 原原 理理第16页，共95页，编辑于2022年，星期三分子具有分子具有3N3N个自由度个自由度简正振动数目简正振动数目振动自由度振动自由度 基频吸收峰数基频吸收峰数分子内原子间振动自由度分子内原子间振动自由度=3N-6=3N-6线性分子振动自由度线性分子振动自由度=3N-5=3N-5原原 理理第17页，共95页，编辑于2022年，星期三基
9、频吸收峰数基频吸收峰数 振动自由度振动自由度对称振动，偶极矩无变化对称振动，偶极矩无变化简并现象，振动频率相同或几乎相等简并现象，振动频率相同或几乎相等吸收峰强度太弱，仪器无法检测吸收峰强度太弱，仪器无法检测吸收峰频率不在仪器测量范围内吸收峰频率不在仪器测量范围内原原 理理第18页，共95页，编辑于2022年，星期三峰强峰强 瞬间偶极距变化大，吸收峰强；键两端原子电瞬间偶极距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强负性相差越大（极性越大），吸收峰越强。偶极矩变化率偶极矩变化率CO2分子分子原原 理理第19页，共95页，编辑于2022年，星期三由基态跃迁到第一激发态，产
10、生一个强由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；的吸收峰，基频峰；由基态直接跃迁到第二激发态，产生一由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰。个弱的吸收峰，倍频峰。跃迁几率跃迁几率原原 理理第20页，共95页，编辑于2022年，星期三红外的范围：红外的范围：4000 670 cm-1官能团区：官能团区：4000 4000 1330 cm 1330 cm-1-1 伸缩振动伸缩振动指纹区：指纹区：1330 1330 670 cm 670 cm-1-1 伸缩振动伸缩振动+变形振动变形振动按按吸吸收收的的特特性性原原 理理第21页，共95页，编辑于2022年，星期三按按化化学
11、学键键性性质质22500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动三键，累积双键伸缩振动区区分为四个区：分为四个区：14000 2500 cm-1 XH伸缩振动区伸缩振动区（X=O，N，C，S）31900 1200 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区41200 670 cm-1 XY伸缩伸缩 XH变形振动区变形振动区原原 理理第22页，共95页，编辑于2022年，星期三有机化合物分子中常见基团吸收峰有机化合物分子中常见基团吸收峰(1）醇、酚、酸的）醇、酚、酸的OH 3650 3200 cm-11 XHXH伸缩振动区：伸缩振动区：4000 2500 cm-1第23页，共95页，编辑于202
12、2年，星期三（2）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的CH CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动 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 以下以下有机化合物分子中常见基团吸收峰有机化合物分子中常见基团吸收峰1 XHXH伸缩振动区：伸缩振动区：4000 2500 cm-1第24页，共95页，编辑于2022年，星期三 苯苯 环上的环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1
13、 3000 cm-1 以上以上（3 3）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的=CH=CH（CHCH ）有机化合物分子中常见基团吸收峰有机化合物分子中常见基团吸收峰1 XHXH伸缩振动区：伸缩振动区：4000 2500 cm-1第25页，共95页，编辑于2022年，星期三2 双键伸缩振动区：双键伸缩振动区：1200 1900 cm-1（1 1）RC=CR 1620 RC=CR 1620 1680 cm 1680 cm-1 -1 强度弱，强度弱，R=RR=R（对称（对称）时，时，无红外活性。无红外活性。（3 3）C=O C=O（1850 1850 1600 cm 1600 cm-1-1）碳氧双键的特
14、征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。有机化合物分子中常见基团吸收峰有机化合物分子中常见基团吸收峰（2 2）单核芳烃）单核芳烃 的的C=CC=C键伸缩振动（键伸缩振动（1626 1626 1650 1650 cmcm-1-1）第26页，共95页，编辑于2022年，星期三有机化合物分子中常见基团吸收峰有机化合物分子中常见基团吸收峰（3 3）C=O C=O（1850 1850 1600 cm 1600 cm-1-1）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。第27页，共95页，编辑于2022年，星期三3叁键（叁键（C C）伸缩振动区：）伸缩振动区：250
15、0 1900 cm-1 （1 1）RC RC CH CH （2100 2100 2140 cm 2140 cm-1-1）RC RC CR CR （2190 2190 2260 cm 2260 cm-1-1）R=R=R R 时，无红外活性时，无红外活性（2 2）RC RC N N （2100 2100 2140 cm 2140 cm-1-1）非共轭非共轭 2240 2240 2260 cm 2260 cm-1-1 共轭共轭 2220 2220 2230 cm 2230 cm-1-1 有机化合物分子中常见基团吸收峰有机化合物分子中常见基团吸收峰第28页，共95页，编辑于2022年，星期三 指纹区指
16、纹区(1350(1350 650 cm 650 cm-1-1),),较复杂。较复杂。C-HC-H，N-HN-H的变形振动；的变形振动；C-OC-O，C-XC-X的伸缩振动；的伸缩振动；C-CC-C骨架振动等。精细结构的区分。骨架振动等。精细结构的区分。4.XY，XH 变形振动区：变形振动区：98%)(98%)不含游离水不含游离水浓度和测试厚度适当浓度和测试厚度适当第51页，共95页，编辑于2022年，星期三1）气体气体 气体池气体池(10 cm；10m、20m、50m)2）液体液体液膜法液膜法难挥发液体难挥发液体溶液法溶液法液体池液体池溶剂：溶剂：CCl4，CS2常用常用3)固体固体研糊法（液
17、体石腊法）研糊法（液体石腊法）KBr压片法（压片法（1：100）薄膜法薄膜法制样方法制样方法第52页，共95页，编辑于2022年，星期三甲基甲基(CH3)(CH3)296015cm-1(CH),287010cm-1(CH),146510cm-1(CH),1380 cm-1(CH,)异丙基异丙基 分裂为强度相等的两个峰分裂为强度相等的两个峰:1385-1380,1370-1365cm-1叔丁基叔丁基分裂为强度不等的两个峰分裂为强度不等的两个峰:1395-1385,1370-1365cm-1低频处峰强约为高频处低频处峰强约为高频处2 2倍倍烷烃的红外谱图烷烃的红外谱图第53页，共95页，编辑于20
18、22年，星期三亚甲基亚甲基(CH(CH2 2)292510 cm-1(CH),285010 cm-1(CH),146520 cm-1(CH)-(CH2)n 面内摇摆面内摇摆 720-810 cm-1,与与n n有关有关n n大于大于4 4时稳定在时稳定在725-720 cm-1烷烃的红外谱图烷烃的红外谱图第54页，共95页，编辑于2022年，星期三烷烃的主要特征吸收烷烃的主要特征吸收1）一般饱和烃的一般饱和烃的CH伸缩振动吸收不超过伸缩振动吸收不超过3000cm-1，当分子，当分子中同时存在中同时存在CH3和和CH2时，在高分辨光谱中，时，在高分辨光谱中，CH伸缩伸缩振动在振动在3000280
19、0 cm-1区有四个吸收峰，但在分辨率不高的棱区有四个吸收峰，但在分辨率不高的棱镜光谱中，在镜光谱中，在30002800cm-1区往往只观察到两个吸收峰。区往往只观察到两个吸收峰。3000cm-1 第55页，共95页，编辑于2022年，星期三 2）CH3，CH2的弯曲振动吸收频率均低于的弯曲振动吸收频率均低于1500cm-1。CH3的弯曲振动在的弯曲振动在13801370cm-1区。当分子中出现异区。当分子中出现异丙基时，甲基的丙基时，甲基的1380cm-1峰分裂为峰分裂为1385，1375cm-1两个两个强度接近相等的吸收峰，并且在强度接近相等的吸收峰，并且在11701140cm-1有弱有弱
20、的骨架振动吸收。当分子中有叔丁基时，和异丙基相的骨架振动吸收。当分子中有叔丁基时，和异丙基相似，也使似，也使1380cm-1峰发生裂分，分别在峰发生裂分，分别在1395，1370cm-1附近出现两个强度不等的吸收峰，后者强度差不多是前者附近出现两个强度不等的吸收峰，后者强度差不多是前者的两倍，并且分别的在的两倍，并且分别的在1250，1200cm-1附近出现两个中附近出现两个中等强度的骨架振动。等强度的骨架振动。烷烃的主要特征吸收烷烃的主要特征吸收第56页，共95页，编辑于2022年，星期三第57页，共95页，编辑于2022年，星期三烯烃的红外谱图烯烃的红外谱图 烯烃烯烃3100 3000 c
21、m-1(=CH),1680-1620 cm-1(C=C),判断烯键判断烯键 1000 650cm-1(CH(=CH)判断取代类型判断取代类型及顺反异构及顺反异构第58页，共95页，编辑于2022年，星期三烯烃类化合物的特征基团频率烯烃类化合物的特征基团频率基团基团振动形式振动形式吸收峰位置吸收峰位置/cm-1强度强度备注备注 v c=c=CH烯烃的烯烃的=CH RCH=CH2RCH=CHR(顺式顺式)RCH=CHR(反式反式)R2C=CH2R2C=CHR v c=c v=CH=CH=CH=CH=CH=CH=CH 17001600309530001000660990910730760100095
22、0890840790mmsmsssss很特征很特征 第59页，共95页，编辑于2022年，星期三烯烃的主要特征吸收烯烃的主要特征吸收 (1)双键本身双键本身C=C伸缩振动，在伸缩振动，在17001600cm-1附近出现中附近出现中等强度的吸收峰。当双键与苯核或另一双键共轭时，则吸收频率往等强度的吸收峰。当双键与苯核或另一双键共轭时，则吸收频率往低频处移动。当低频处移动。当C=C与与C=O共轭时，吸收位于共轭时，吸收位于1600cm-1附近，强度均附近，强度均增强。增强。(2)双键旁的双键旁的CH伸缩振动，在伸缩振动，在30953300cm-1出现中强吸收出现中强吸收峰。而烷烃的皆小于峰。而烷烃
23、的皆小于3000cm-1，这是判断化合物是饱和抑或不饱和，这是判断化合物是饱和抑或不饱和的重要依据。的重要依据。(3)双键旁双键旁C-H的面外弯曲振动，在的面外弯曲振动，在1000650cm-1区出现强区出现强峰，是检定烯烃取代物的最特征的峰。峰，是检定烯烃取代物的最特征的峰。第60页，共95页，编辑于2022年，星期三烯烃类化合物红外谱图烯烃类化合物红外谱图第61页，共95页，编辑于2022年，星期三基团基团振动形式振动形式吸收峰位置吸收峰位置/cm/cm-1-1强度强度备注备注 2300210033003200wm尖细峰尖细峰特征特征 炔烃类有叁键本身伸缩振动，在炔烃类有叁键本身伸缩振动，
24、在23002100cm-1附近较附近较为弱的尖细峰和叁键旁为弱的尖细峰和叁键旁CH伸缩振动，在伸缩振动，在33003200cm-1附近，中强吸收峰。附近，中强吸收峰。炔烃的红外谱图炔烃的红外谱图第62页，共95页，编辑于2022年，星期三炔烃类化合物红外谱图炔烃类化合物红外谱图第63页，共95页，编辑于2022年，星期三 芳烃类化合物的特征基团频率芳烃类化合物的特征基团频率基团基团振动形式振动形式吸收峰位置吸收峰位置/cm-1强度强度备注备注骨架振动骨架振动 v v16501450m-s最特征最特征:一般有二至一般有二至 四个峰四个峰 v v31003000w一般有三个峰一般有三个峰倍频和组频
25、倍频和组频 CH20001600w有一系列较弱峰有一系列较弱峰取代苯的取代苯的CH CH1000650s可判断芳烃取代形式可判断芳烃取代形式邻接六个邻接六个H(苯苯)CH675s邻接五个邻接五个H(单取代单取代)CH 710690770730ss邻接四个邻接四个H(1,2邻位取代邻位取代)CH770730s邻接三个邻接三个H(1,3间位取代间位取代)CH810750725680sm邻接两个邻接两个H(对位取代对位取代)CH860800s第64页，共95页，编辑于2022年，星期三芳烃的主要特征吸收芳烃的主要特征吸收 (1)(1)苯环骨架苯环骨架苯环骨架苯环骨架VVC=CC=C振动在振动在振动在
26、振动在16501450cm16501450cm-1-1区出现二至四个中到区出现二至四个中到区出现二至四个中到区出现二至四个中到强的吸收峰，可利用以检定芳香族化合物。强的吸收峰，可利用以检定芳香族化合物。强的吸收峰，可利用以检定芳香族化合物。强的吸收峰，可利用以检定芳香族化合物。(2)(2)双键旁双键旁双键旁双键旁C-HC-H伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动VV-CH-CH在在在在31003000cm31003000cm-1-1附近有较弱的三个附近有较弱的三个附近有较弱的三个附近有较弱的三个峰，和烯烃的峰，和烯烃的峰，和烯烃的峰，和烯烃的VV-CH-CH只一个峰的区别。只一个峰的区别。只一个峰的
27、区别。只一个峰的区别。(3)(3)倍频和组频弯曲振动倍频和组频弯曲振动倍频和组频弯曲振动倍频和组频弯曲振动-CH-CH在在在在20001600cm20001600cm-1-1区有一系列较弱峰，区有一系列较弱峰，区有一系列较弱峰，区有一系列较弱峰，根据峰形可判断芳烃取代形式。根据峰形可判断芳烃取代形式。根据峰形可判断芳烃取代形式。根据峰形可判断芳烃取代形式。(4)(4)双键双键双键双键C-HC-H面外弯曲振动面外弯曲振动面外弯曲振动面外弯曲振动-CH-CH在指纹区在指纹区在指纹区在指纹区1000650cm1000650cm-1-1有强的吸收有强的吸收有强的吸收有强的吸收峰，对判断芳烃取代形式，芳
28、提干内取代位置和取代数目很有峰，对判断芳烃取代形式，芳提干内取代位置和取代数目很有峰，对判断芳烃取代形式，芳提干内取代位置和取代数目很有峰，对判断芳烃取代形式，芳提干内取代位置和取代数目很有用。用。用。用。第65页，共95页，编辑于2022年，星期三芳烃类化合物红外谱图芳烃类化合物红外谱图第66页，共95页，编辑于2022年，星期三芳烃类化合物红外谱图芳烃类化合物红外谱图第67页，共95页，编辑于2022年，星期三羰基化合物羰基化合物 羰基化合物包含酮，醛，羧酸，酸酐，酰胺。它们的主要特征吸收羰基化合物包含酮，醛，羧酸，酸酐，酰胺。它们的主要特征吸收见下表见下表 在羰基化合物中，由于羰基所处的
29、环境不同，它们各自有自己的在羰基化合物中，由于羰基所处的环境不同，它们各自有自己的特征频率。例如主要几类脂肪族羰基化合物的特征频率。例如主要几类脂肪族羰基化合物的VC=O频率为：频率为：酮类酮类 醛类醛类 酯类酯类 1710cm-1 1810cm-1 1690cm-1 羧酸羧酸 酸酐酸酐 酰胺酰胺 1710cm-1 1810cm-1 1690cm-1 1760cm-1第68页，共95页，编辑于2022年，星期三A 酮类酮类 酮类的酮类的VC=O吸收峰非常强，几乎是酮类唯一的特征峰典型脂吸收峰非常强，几乎是酮类唯一的特征峰典型脂肪酮的肪酮的 VC=O在在1715cm1715cm-1-1附近，芳酮
30、及附近，芳酮及-,-,-不饱和酮分别比饱不饱和酮分别比饱和酮低和酮低2040cm2040cm-1-1左右。左右。第69页，共95页，编辑于2022年，星期三B 醛类醛类 醛羰基的伸缩振动在醛羰基的伸缩振动在1725cm1725cm-1-1附近有一强吸收峰，此附近有一强吸收峰，此外醛基中的外醛基中的C-HC-H伸缩振动在伸缩振动在290029002700cm2700cm-1-1区有两个吸收峰区有两个吸收峰,这是区别醛及酮的特征峰。这是区别醛及酮的特征峰。第70页，共95页，编辑于2022年，星期三酮酮与与醛醛红红外外谱谱图图第71页，共95页，编辑于2022年，星期三C 酯类酯类 酯的特征吸收峰
31、是酯基酯的特征吸收峰是酯基()()中中 VC=O及及 VC-O-C吸收。酯吸收。酯羰基的伸缩振动频率高于相应的酮类，也是强吸收峰。另外羰基的伸缩振动频率高于相应的酮类，也是强吸收峰。另外在在3450cm3450cm-1-1附近还经常可以观察到较弱的附近还经常可以观察到较弱的-C=O -C=O 伸缩振动伸缩振动的倍频吸收。在的倍频吸收。在13001000cm13001000cm-1-1区有两个峰，分别为区有两个峰，分别为c-o-cc-o-c的对的对称伸缩振动（称伸缩振动（11401030cm11401030cm-1-1附近较弱峰）及不对称伸缩振动附近较弱峰）及不对称伸缩振动（13001150cm
32、13001150cm-1-1附近强峰）。此两个峰与酯羰基吸收峰配附近强峰）。此两个峰与酯羰基吸收峰配合观察，在酯类结构的判断中很重要。合观察，在酯类结构的判断中很重要。第72页，共95页，编辑于2022年，星期三酯类化合物红外谱图酯类化合物红外谱图第73页，共95页，编辑于2022年，星期三D 羧酸羧酸 在羧酸中，羧基（在羧酸中，羧基（-COOH）中的）中的c=o的伸缩振动，的伸缩振动，O-H伸缩振动伸缩振动及及O-H面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个重要特征频率。羧酸面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用，使具有强的缔合作用，使c=o的伸缩振动频率比游离
33、态低。未取代的饱和的伸缩振动频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的脂肪酸的Vc=o 在在1760cm-1附近，而缔合态则降到附近，而缔合态则降到1720cm-1附近。同附近。同时，缔合作用使时，缔合作用使O-H的伸缩振动频率降低，一般在的伸缩振动频率降低，一般在33002600cm-1区区可见到宽而强的吸收峰。在指纹区可见到宽而强的吸收峰。在指纹区955915cm-1 区的区的O-H弯曲振弯曲振动的强吸收峰也是比较特征的。动的强吸收峰也是比较特征的。第74页，共95页，编辑于2022年，星期三羧酸化合物红外谱图羧酸化合物红外谱图第75页，共95页，编辑于2022年，星期三羧酸化合物红外谱图羧酸化
34、合物红外谱图第76页，共95页，编辑于2022年，星期三E 酸酐酸酐 酸酐羰基伸缩振动有对称和不对称两种方式，都产生强吸酸酐羰基伸缩振动有对称和不对称两种方式，都产生强吸收。所以在收。所以在1810cm-1 及及1760cm-1附近可以看到有很强的双峰。附近可以看到有很强的双峰。链状链状酸酐的两峰强度接近相等，高波数峰稍强于低波数峰，但环酸酐的两峰强度接近相等，高波数峰稍强于低波数峰，但环状酸酐的低波数却较高波数峰强。根据这两个峰的相对强度来判状酸酐的低波数却较高波数峰强。根据这两个峰的相对强度来判断酸酐是线形的还是环状的。指纹区有酸酐的断酸酐是线形的还是环状的。指纹区有酸酐的C-O-C伸缩振
35、动吸伸缩振动吸收，链状酸酐的收，链状酸酐的 C-O-C在在11701050cm-1区产生强而宽的吸收峰，区产生强而宽的吸收峰，而环状酸酐往往在而环状酸酐往往在13101210cm-1及及950910cm-1区出现双峰。区出现双峰。第77页，共95页，编辑于2022年，星期三酸酐化合物红外谱图酸酐化合物红外谱图第78页，共95页，编辑于2022年，星期三醇和酚的红外谱图醇和酚的红外谱图 羟基化合物有三个特征吸收区：羟基化合物有三个特征吸收区：O-HO-H伸缩振动吸收区，伸缩振动吸收区，C-OC-O伸缩振动吸收区和伸缩振动吸收区和O-HO-H弯曲振动吸收区。其特征吸收峰弯曲振动吸收区。其特征吸收峰
36、位置列于下表：位置列于下表：基团基团振动形式振动形式吸收峰位置吸收峰位置/cm-1强度强度备注备注v v OHOHv vC-O-H 37003200 醇醇 14001250 酚酚 13001165 醇醇 11001000 酚酚1260swss 宽峰宽峰第79页，共95页，编辑于2022年，星期三醇类化合物红外谱图醇类化合物红外谱图第80页，共95页，编辑于2022年，星期三酚类化合物红外谱图酚类化合物红外谱图第81页，共95页，编辑于2022年，星期三 醚类的特征是含有醚类的特征是含有C-O-CC-O-C的结构，有对称和反对称两种伸缩振动的结构，有对称和反对称两种伸缩振动吸收。由于氧的质量和碳
37、的很接近，使醚键的吸收。由于氧的质量和碳的很接近，使醚键的C-OC-O伸缩振动吸收位置伸缩振动吸收位置和和C-CC-C的类似，位于的类似，位于C-CC-C伸缩振动的指纹区，但伸缩振动的指纹区，但C-OC-O振动时偶极矩变振动时偶极矩变化较大，有利于与化较大，有利于与C-CC-C键的区别，但任何含有键的区别，但任何含有C-OC-O键的分子（例如醇，键的分子（例如醇，酚，酯，酸等）都对醚键的特征吸收产生干扰，因此要由红外光谱酚，酯，酸等）都对醚键的特征吸收产生干扰，因此要由红外光谱来单独确定醚键的存在与否是比较困难的。来单独确定醚键的存在与否是比较困难的。醚类化合物红外谱图醚类化合物红外谱图第82
38、页，共95页，编辑于2022年，星期三醚类化合物红外谱图醚类化合物红外谱图第83页，共95页，编辑于2022年，星期三第84页，共95页，编辑于2022年，星期三红外光谱法应用定量分析红外光谱法应用定量分析定量分析定量分析定量依据定量依据朗伯朗伯-比耳定律比耳定律条件选择条件选择谱带、溶剂谱带、溶剂定量方法定量方法工作曲线法、比例法、内标法工作曲线法、比例法、内标法第85页，共95页，编辑于2022年，星期三谱图解析步骤谱图解析步骤1 1、分子式确定、分子式确定2 2、不饱和度计算、不饱和度计算3 3、确定分子中所含基团的类型、确定分子中所含基团的类型4 4、推测分子结构推测分子结构5 5、验
39、证分子结构、验证分子结构标准物质、标准物质、SadtlerSadtler谱图谱图红外光谱法应用定性分析红外光谱法应用定性分析第86页，共95页，编辑于2022年，星期三 已知分子式已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱和度即是计算不饱和度：所谓不饱和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的饱和烃比较，每缺少当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。二个氢为一个不饱和度。不饱和度的计算公式不饱和度的计算公式第87页，共95页，编辑于2022年，星期三不饱和度的意义不饱和度的意义第88页，共95页，编辑于2022年，星期三谱图解析应注意以下问题谱图解析应
40、注意以下问题 （1 1）观观察察谱谱图图的的高高频频区区，确确定定可可能能存存在在的的官官能能团团，再再根根据据指指纹区确定结构。纹区确定结构。（2 2）如如果果有有元元素素分分析析和和质质谱谱的的结结果果，可可根根据据分分子子的的化化学学式式计计算算分分子子的的不不饱饱和和度度，根根据据不不饱饱和和度度的的结结果果推推断断分分子子 中中可可能能存存在在的的官官能能团团。例例如如，当当分分子子的的不不饱饱和和度度为为1 1 时时，分分子子中中可可能能存存在在一一个个双双键键或或一一个个环环状状结结构构，不不饱饱 和和度度大大于于4 4时时，推推断断分分子子结结构构中中可可能含有苯环，再根能含有
41、苯环，再根 据红外光谱图验证推测的正确性。据红外光谱图验证推测的正确性。第89页，共95页，编辑于2022年，星期三(3)(3)当怀疑样品中有杂质时，在谱图中有许多中等强度的当怀疑样品中有杂质时，在谱图中有许多中等强度的谱峰或强尖峰，应当将化合物提纯，再用类似方法进行谱峰或强尖峰，应当将化合物提纯，再用类似方法进行光谱测试。光谱测试。(4)(4)了解样品的来源、用途、外观及样品的一些物理性质了解样品的来源、用途、外观及样品的一些物理性质数据和元素分析数据，以缩小考虑的范围。数据和元素分析数据，以缩小考虑的范围。先特征、后指纹；先强峰，后次强峰；先粗查，先特征、后指纹；先强峰，后次强峰；先粗查，
42、后细找；先否定，后肯定后细找；先否定，后肯定;寻找有关一组相关峰寻找有关一组相关峰佐佐证证谱图解析应注意以下问题谱图解析应注意以下问题第90页，共95页，编辑于2022年，星期三 例例1 1试推测化合物试推测化合物C8H8O1的分子结构。的分子结构。解：计算不饱和度解：计算不饱和度 U U（82822 28 8）2 25 5 不不饱饱和和度度大大于于4 4，分分子子中中可可能能有有苯苯环环存存在在，由由于于仅仅含含8 8个个碳碳，因因此此该分子应含一个苯环一个双键。该分子应含一个苯环一个双键。1610cm1610cm-1-1、1580cm1580cm-1-1、1520cm1520cm-1-1、
43、1430cm1430cm-1-1：苯苯环环的的骨骨架架振振动动（1600cm1600cm-1-1、1585cm1585cm-1-1、500cm500cm-1-1、1450cm1450cm-1-1）。证明苯环的存在。）。证明苯环的存在。应用示例应用示例1第91页，共95页，编辑于2022年，星期三应用示例应用示例1第92页，共95页，编辑于2022年，星期三 825cm825cm-1-1：对位取代苯（对位取代苯（833833810 cm810 cm-1-1）。）。1690 cm1690 cm-1-1：C=O伸缩振动吸收（伸缩振动吸收（1735 cm1735 cm-1-11715 cm1715 c
44、m-1-1 ）2820 cm2820 cm-1-1和和2730 cm2730 cm-1-1：醛基的：醛基的C-HC-H伸缩振动（伸缩振动（2820 cm2820 cm-1-1 和和2720 cm2720 cm-1-1）。）。1465 cm1465 cm-1-1和和1395 cm1395 cm-1-1：甲基的弯曲振动（：甲基的弯曲振动（1460 cm1460 cm-1-1和和 1380 cm 1380 cm-1-1）。）。1260 cm1260 cm-1-1和和1030 cm1030 cm-1-1：C-O-CC-O-C反对称和对称伸缩振动反对称和对称伸缩振动 应用示例应用示例1第93页，共95页
45、，编辑于2022年，星期三 例例1 1试推测化合物试推测化合物C9H10O2的分子结构。的分子结构。解：计算不饱和度解：计算不饱和度 U U（92922 21010）2 25 5 不不饱饱和和度度大大于于4 4，分分子子中中可可能能有有苯苯环环存存在在，因因此此该该分分子子应应含含一一个个苯苯环一个双键。环一个双键。1610cm1610cm-1-1、1580cm1580cm-1-1、1520cm1520cm-1-1、1430cm1430cm-1-1：苯苯环环的的骨骨架架振振动动（1600cm1600cm-1-1、1585cm1585cm-1-1、500cm500cm-1-1、1450cm1450cm-1-1）。证证明明苯苯环环的的存在。存在。应用示例应用示例2第94页，共95页，编辑于2022年，星期三应用示例应用示例2第95页，共95页，编辑于2022年，星期三