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1、关于红外分光光度法(4)1第1页，讲稿共106张，创作于星期三2第2页，讲稿共106张，创作于星期三3 红外光谱通常是指中红外吸收光谱红外光谱通常是指中红外吸收光谱,由振动能级由振动能级跃迁产生，同时伴随转动能级的变化。跃迁产生，同时伴随转动能级的变化。二、红外吸收光谱的表示方法图图6-1 聚苯乙聚苯乙烯烯薄膜的薄膜的红红外光外光栅栅光光谱谱（T-曲曲线线）第3页，讲稿共106张，创作于星期三4第4页，讲稿共106张，创作于星期三5 IR IR UVUV起源起源 分子振动能级伴随分子振动能级伴随 分子外层价电子能级分子外层价电子能级 转动能级跃迁转动能级跃迁 跃迁跃迁适用适用 所有有机化合物所
2、有有机化合物 具具n-n-*、-*跃迁跃迁 有机化合物有机化合物特征性特征性光谱复杂，光谱复杂，特征性强特征性强 光谱光谱简单、特征性不强简单、特征性不强用途用途 鉴定化合物类别鉴定化合物类别 定量定量 鉴定官能团鉴定官能团 推测有机化合物共轭骨架推测有机化合物共轭骨架 推测结构推测结构 三、三、IR与与UV的区别的区别第5页，讲稿共106张，创作于星期三6第二节第二节 基本原理基本原理一、振动能级与振动频率一、振动能级与振动频率双原子分子振动可以近似地看作为简谐振动双原子分子振动可以近似地看作为简谐振动1 1振动能级振动能级 第6页，讲稿共106张，创作于星期三7在振动过程中，位能和动能不断
3、转化，但总能量在振动过程中，位能和动能不断转化，但总能量不变不变,在在A A、B B两原子距离平衡位置最远时两原子距离平衡位置最远时,T=0,T=0，E EV V=U=U（最大）（最大）.第7页，讲稿共106张，创作于星期三8 双原子分子位能双原子分子位能(U=EV)曲线曲线a-a/谐振子谐振子 b-b/真实分子真实分子第8页，讲稿共106张，创作于星期三9应用量子力学理论，振动能量应用量子力学理论，振动能量 是分子振动频率，是分子振动频率，V V是振动量子数。是振动量子数。V=0,1,2,3V=0,1,2,3。当。当 V=0 V=0时，分子振动能级处于基态，时，分子振动能级处于基态，其振动能
4、量为零点能；当其振动能量为零点能；当V0V0时，分子的振动能级处时，分子的振动能级处于激发态。于激发态。分子吸收适当频率的红外辐射后，可以由振动基分子吸收适当频率的红外辐射后，可以由振动基态跃迁至振动激发态，其所吸收的光子能量必须等于态跃迁至振动激发态，其所吸收的光子能量必须等于分子振动能量之差，即分子振动能量之差，即第9页，讲稿共106张，创作于星期三10 当分子吸收某一频率的红外辐射后，由基态当分子吸收某一频率的红外辐射后，由基态（V=0V=0）跃迁到第一激发态（）跃迁到第一激发态（V=1V=1）时所产生的吸收）时所产生的吸收峰称为峰称为基频峰基频峰。基频峰的频率等于分子振动频率，是红外光
5、谱基频峰的频率等于分子振动频率，是红外光谱主要吸收峰。主要吸收峰。2.2.振动频率振动频率第10页，讲稿共106张，创作于星期三11振动频率振动频率 为化学键的振动频率；为化学键的振动频率；k k为化学键的力常数，为化学键的力常数，即两原子由平衡位置伸长即两原子由平衡位置伸长0.1nm0.1nm后的恢复力；后的恢复力；为双为双原子的折合质量，即原子的折合质量，即根据经典力学的虎克定律：根据经典力学的虎克定律：第11页，讲稿共106张，创作于星期三12 用原子用原子A A、B B的折合相对原子质量的折合相对原子质量 （简称原子（简称原子量）量）代替折合质量代替折合质量 双原子基团的基本振动频率（
6、波数双原子基团的基本振动频率（波数）取决于键两端）取决于键两端原子的折合原子量和键力常数，即取决于分子的结构特原子的折合原子量和键力常数，即取决于分子的结构特征征.第12页，讲稿共106张，创作于星期三13 化学键越强（即键的力常数化学键越强（即键的力常数k k越大）原子折合越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。现在高波数区。例例C=CC=C键的键的K K 为为9.69.6，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1652cm1652cm-1-1。第13页，讲稿共
7、106张，创作于星期三14 键键分子分子k键键分子分子k H-FHF9.7H-CCH2=CH25.1 H-ClHCl4.8C-ClCH3Cl3.4 H-BrHBr4.1C-C4.55.6 H-IHI3.2C=C9.59.9 H-OH2O7.8CC1517 H-SH2S4.3C-O5.05.8 H-NNH36.5C=01213 C-HCH3X4.7.0CN16表表6-2某些键的伸缩力常数某些键的伸缩力常数(N/cm)第14页，讲稿共106张，创作于星期三15C-C C=C C-C C=C C-C C=C C-C C=C CCCCCCCC 相同相同相同相同:1429 cm1429 cm1429 c
8、m1429 cm-1-1-1-11667 cm1667 cm1667 cm1667 cm-1-1-1-12222cm2222cm2222cm2222cm-1-1-1-1C-C C-N C-C C-N C-C C-N C-C C-N C-OC-OC-OC-O 1429 cm1429 cm1429 cm1429 cm-1-1-1-11330 cm1330 cm1330 cm1330 cm-1-1-1-11280cm1280cm1280cm1280cm-1-1-1-1k k相近相近:二、振动形式与振动自由度二、振动形式与振动自由度（一）振动形式（一）振动形式第15页，讲稿共106张，创作于星期三16
9、第16页，讲稿共106张，创作于星期三17AX2AX31、伸缩振动、伸缩振动（stretching vibration）对称伸缩振动对称伸缩振动 不对称伸缩振动不对称伸缩振动 （或或 ）（或或 ）第17页，讲稿共106张，创作于星期三182 2、弯曲振动、弯曲振动 bending vibration bending vibration 面内弯曲（面内弯曲（）面外弯曲（面外弯曲（）剪式剪式摇摆摇摆摇摆摇摆蜷曲蜷曲AX2第18页，讲稿共106张，创作于星期三19对称变形振动对称变形振动不对称变形振动不对称变形振动AX3(二）振动自由度二）振动自由度 自由度就是分子独立运动状态的数目自由度就是分子独
10、立运动状态的数目.振动振动自由度就是独立振动运动状态的数目。自由度就是独立振动运动状态的数目。第19页，讲稿共106张，创作于星期三20f总总f振振+f平平+f转转3N f振振3N f平平f转转 分子总自由度等于该分子中各原子在空间坐分子总自由度等于该分子中各原子在空间坐标的总和。在空间确定一原子的位置需三个坐标标的总和。在空间确定一原子的位置需三个坐标(x.y.z)(x.y.z)，故一原子有三个自由度，故一原子有三个自由度.含含N N个原子的分个原子的分子总自由度为子总自由度为3N,3N,而分子作为一个整体而分子作为一个整体,其运动状态其运动状态可分为平动、转动可分为平动、转动,、振动三类、
11、振动三类.分子总自由度应分子总自由度应该等于平动、转动和振动自由度的总和，即该等于平动、转动和振动自由度的总和，即:振动自由度振动自由度 基本振动数目基本振动数目 基频峰峰数基频峰峰数 第20页，讲稿共106张，创作于星期三21 对于对于线形分子线形分子,可绕可绕X,YX,Y轴转动，沿第三个轴轴转动，沿第三个轴(z(z轴轴)或者说绕键轴方向转动时或者说绕键轴方向转动时,原子空间位置不发原子空间位置不发生变化生变化,故不产生自由度故不产生自由度.即线形分子只有两个转动即线形分子只有两个转动自由度自由度.所以线形分子振动自由度所以线形分子振动自由度 f f振振 =3N=3N3 32 =3N2 =3
12、N5 5 对于对于非线形分子非线形分子，绕任一轴转动，其原子在空，绕任一轴转动，其原子在空间位置均有变化，故有三个转动自由度，所以非线间位置均有变化，故有三个转动自由度，所以非线形分子自由度形分子自由度 f f振振 =3N=3N3 33 =3N3 =3N6 6 无论是线形分子还是非线形分子其平动的自由无论是线形分子还是非线形分子其平动的自由度都等于度都等于3 3第21页，讲稿共106张，创作于星期三22水分子水分子非线性分子非线性分子第22页，讲稿共106张，创作于星期三23CO2分子分子 线性分子线性分子第23页，讲稿共106张，创作于星期三24 三、基频峰与泛频峰三、基频峰与泛频峰 1 1
13、、基频峰、基频峰 分子吸收一定频率的红外线，由振动基态分子吸收一定频率的红外线，由振动基态（V=0)V=0)跃迁到第一振动激发态（跃迁到第一振动激发态（V=1)V=1)产生的吸产生的吸收峰收峰。因为因为V=1V=1，所以，所以特点：强度较大，容易识别，主要的特征峰特点：强度较大，容易识别，主要的特征峰 伸缩振动基频峰的峰位，可用下式进行预测伸缩振动基频峰的峰位，可用下式进行预测 弯曲振动产生的基频峰不能用上式预测。弯曲振动产生的基频峰不能用上式预测。第24页，讲稿共106张，创作于星期三25基频峰分布图基频峰分布图第25页，讲稿共106张，创作于星期三262.2.泛频峰泛频峰倍频峰倍频峰：分子
14、的振动能级从基态跃迁至第二振动激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态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即（即V=0V=2V=0V=2，3-3-产生的吸收峰）产生的吸收峰）泛频峰强度较弱，难辨认，但增加了光谱特征性泛频峰强度较弱，难辨认，但增加了光谱特征性二倍频峰二倍频峰三倍频峰三倍频峰合频峰合频峰差频峰差频峰第26页，讲稿共106张，创作于星期三27四、特征峰与相关峰四、特征峰与相关峰（一）特征峰：（一）特征峰：由官能团振动吸收而产生，可用于鉴别官能团存在由官能团振动吸收而产生，可用于鉴别官能团存在 图6-7 正癸烷、正癸腈、正癸烯1的红
15、外吸收光谱第27页，讲稿共106张，创作于星期三28用一组相关峰确定一个官能团的存在，可靠性更高用一组相关峰确定一个官能团的存在，可靠性更高v（二）相关峰：（二）相关峰：v 由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的特征由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的特征峰，互称为相关峰。峰，互称为相关峰。第28页，讲稿共106张，创作于星期三291.1.红外吸收光谱产生的条件红外吸收光谱产生的条件 五、吸收峰峰数五、吸收峰峰数v红外活性振动红外活性振动：偶极矩发生变化的振动偶极矩发生变化的振动 产生红外吸收产生红外吸收v红外非活性振动红外非活性振动：偶极矩不发生变化的振动偶极矩不发生变化的振动 不产生
16、红外吸收不产生红外吸收 N N2 2、O O2 2、ClCl2 2、H H2 2 没有红外活性没有红外活性 。第29页，讲稿共106张，创作于星期三302.2.吸收峰峰数吸收峰峰数 实际观察到的红外吸收峰数目并不等于分子振动自由度即基实际观察到的红外吸收峰数目并不等于分子振动自由度即基本振动数，其主要原因是：本振动数，其主要原因是：泛频峰的出现与振动的偶合使峰数增加泛频峰的出现与振动的偶合使峰数增加 红外非活性振动使峰数减少红外非活性振动使峰数减少 吸收峰简并使峰数减少吸收峰简并使峰数减少 仪器的灵敏度和分辨率不够高使峰数减少仪器的灵敏度和分辨率不够高使峰数减少 仪器的测量波数范围不够宽仪器的
17、测量波数范围不够宽使峰数减少使峰数减少 CO2第30页，讲稿共106张，创作于星期三31六、吸收峰的峰位六、吸收峰的峰位 吸收峰（基频峰）的峰位决定于振动能级差，对于某吸收峰（基频峰）的峰位决定于振动能级差，对于某一基团，通常一基团，通常峰位顺序峰位顺序伸缩振动吸收峰峰位可由化学键两端的原子质量伸缩振动吸收峰峰位可由化学键两端的原子质量和化学键的键力常数来预测和化学键的键力常数来预测 （一）吸收峰的基本位置（一）吸收峰的基本位置第31页，讲稿共106张，创作于星期三32第32页，讲稿共106张，创作于星期三33（二）影响峰位的因素（二）影响峰位的因素1 1、内部结构因素、内部结构因素 （1 1
18、）诱导效应）诱导效应 吸电子基团的诱导效应，使吸收峰向高频方向移吸电子基团的诱导效应，使吸收峰向高频方向移动动羰基羰基 1715 cm 1715 cm-1-1 1735 cm 1735 cm-1-1 1780 cm 1780 cm-1-1 双键性增加，力常数增大双键性增加，力常数增大第33页，讲稿共106张，创作于星期三34不饱和基团的不饱和基团的共轭效应，共轭效应，使吸收峰向低频方向移动使吸收峰向低频方向移动羰基羰基 1715 cm-1 1690 cm-1 共轭使共轭使键离域，双键性减弱，伸缩振动力常数键离域，双键性减弱，伸缩振动力常数减小。减小。（2 2）共轭效应）共轭效应 第34页，讲稿
19、共106张，创作于星期三35 氢键的形成使键力常数氢键的形成使键力常数K K减小，吸收峰向低波数方向移动减小，吸收峰向低波数方向移动2-羟基羟基-4-甲氧基苯乙酮甲氧基苯乙酮羟基伸缩振动：羟基伸缩振动：2835 cm2835 cm-1-1（正常（正常3705-3200 cm3705-3200 cm-1-1）羰基伸缩振动：羰基伸缩振动：1623 cm1623 cm-1-1（正常（正常1700-1650 cm1700-1650 cm-1-1）分子内氢键不受浓度影响分子内氢键不受浓度影响（3 3 3 3）氢键氢键氢键氢键 第35页，讲稿共106张，创作于星期三36例：羧酸例：羧酸分子间氢键受浓度影响
20、分子间氢键受浓度影响空间因素对基团振动频率的影响空间因素对基团振动频率的影响空间因素对基团振动频率的影响空间因素对基团振动频率的影响 (4)(4)空间效应空间效应第36页，讲稿共106张，创作于星期三37环张力增大，环外双键环张力增大，环外双键增强，环内双键减弱。增强，环内双键减弱。空间位阻空间位阻C=OCH3C=OCH3CH3C=OCH3CH3CH3CH3vC=O1663 cm-11686 cm-11693 cm-1环张力环张力OOOvC=O1716 cm-11745 cm-11775 cm-1环外双键环外双键环内双键环内双键vC=C1639 cm-11623 cm-11566 cm-1SP
21、2杂化，杂化，120度，无张力度，无张力第37页，讲稿共106张，创作于星期三38(5)(5)杂化影响杂化影响 C C原子原子S S成分增加，键能增加，键长变短，成分增加，键能增加，键长变短，K K增大，增大，伸缩振动频率增加伸缩振动频率增加键键-C-H-C-H杂化杂化SPSP3 3-1S-1SSPSP2 2-1S-1SSP-1SSP-1S键长键长nmnm0.1120.1120.1100.1100.1080.108键能键能KJ/moLKJ/moL423423444444506506 CHCH（cmcm-1-1）290029003100310033003300(6)(6)振动偶合与振动偶合与Fe
22、rmiFermi共振共振第38页，讲稿共106张，创作于星期三39当两个相同的基团在分子中靠的很近或共用一个原当两个相同的基团在分子中靠的很近或共用一个原子时，子时，两种振动互相作用，两种振动互相作用，吸收峰发生分裂，这种现吸收峰发生分裂，这种现象称为振动偶合象称为振动偶合 两个基频羰基振动的偶合，使羰基分裂成双峰。两个基频羰基振动的偶合，使羰基分裂成双峰。第39页，讲稿共106张，创作于星期三40 当倍频峰位于某强的基频峰附近时，由于相互偶合，当倍频峰位于某强的基频峰附近时，由于相互偶合，弱的倍频峰强度增大，或谱峰发生分裂，这称现象为费米弱的倍频峰强度增大，或谱峰发生分裂，这称现象为费米（F
23、ermi Fermi）共振）共振2720（M）2820（M）（二）外部因素（二）外部因素1）物质状态及制样方法）物质状态及制样方法 通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。如如:丙酮丙酮 液态时：液态时：C=OC=O=1718cm=1718cm-1-1;气态时：气态时：C=OC=O=1742cm=1742cm-1-1，第40页，讲稿共106张，创作于星期三41正己酸在液态和气态的红外光谱正己酸在液态和气态的红外光谱a 蒸气（蒸气（134）b 液体（室温）液体（室温）第41页，讲稿共106张，创作于星期三422）溶剂效应）溶剂效应 极性基团的伸缩振动频
24、率通常随溶剂极性增加极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。而降低。如：如：羧酸中的羧酸中的C=O：气气 态：态：C=O=1780cm-1 非极性溶剂：非极性溶剂：C=O=1760cm-1 乙乙 醚醚 溶溶 剂：剂：C=O=1735cm-1 乙乙 醇醇 溶溶 剂：剂：C=O=1720cm-1 因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。第42页，讲稿共106张，创作于星期三43七、吸收峰强度七、吸收峰强度 1 1、吸收峰强的表示方法、吸收峰强的表示方法 2 2、影响峰强度的因素、影响峰强度的因素强峰强峰 =20100中强峰中强峰 =1020弱峰弱峰 =1
25、10极弱峰极弱峰 s s ,第45页，讲稿共106张，创作于星期三46一、脂肪烃类一、脂肪烃类一、脂肪烃类一、脂肪烃类（一）烷烃（一）烷烃 1.C-H伸缩振动 第三节 有机化合物典型光谱 3000cm-1 2.C-H弯曲振动第46页，讲稿共106张，创作于星期三47 异丙基异丙基 1380(M),1370(M)2 2个或个或3 3个个CHCH3 3同连一个同连一个C C时，时，分裂为双峰分裂为双峰叔丁基叔丁基 1395(M)，1370(S)第47页，讲稿共106张，创作于星期三48138014567253.C-C3.C-C3.C-C3.C-C骨架振动骨架振动骨架振动骨架振动第48页，讲稿共10
26、6张，创作于星期三49第49页，讲稿共106张，创作于星期三50（二）烯烃（二）烯烃1C-H振动两个强峰两个强峰:990 cm-1 910 cm-1:990 cm-1 910 cm-1700700附近有一个强峰附近有一个强峰970970附近有强吸收附近有强吸收第50页，讲稿共106张，创作于星期三512C=C骨架振动 顺式顺式 反式反式 取代基完全对称时，峰消失取代基完全对称时，峰消失共轭效应将使吸收峰位移向低波数区共轭效应将使吸收峰位移向低波数区共轭效应将使吸收峰位移向低波数区共轭效应将使吸收峰位移向低波数区1030cm-11030cm-11030cm-11030cm-1890890附近有强
27、峰附近有强峰815815附近有一中等强峰附近有一中等强峰第51页，讲稿共106张，创作于星期三52-CH=CH2 700第52页，讲稿共106张，创作于星期三53965 cm-1 反反-2-辛烯辛烯第53页，讲稿共106张，创作于星期三54（三）炔烃1C-H振动完全对称时，峰消失完全对称时，峰消失完全对称时，峰消失完全对称时，峰消失2 2CCCC骨架振动骨架振动 第54页，讲稿共106张，创作于星期三55末端炔末端炔末端炔末端炔 C-HC-H伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动3300cm3300cm-1-1 末端炔末端炔末端炔末端炔 C-HC-H面面面面外弯曲振动外弯曲振动外弯曲振动外弯曲振动6
28、25cm625cm-1-1 CCCC伸缩振伸缩振伸缩振伸缩振动动动动2100cm2100cm-1-1 -CH-CH3 3对称变形对称变形对称变形对称变形振动振动振动振动 1370cm1370cm-1-1n5n5720cm720cm-1-1面内摇摆面内摇摆面内摇摆面内摇摆-CH-CH2 2-剪式振动剪式振动剪式振动剪式振动 1470cm1470cm-1-1辛炔辛炔辛炔辛炔-1-1-1-1第55页，讲稿共106张，创作于星期三56第56页，讲稿共106张，创作于星期三57二、芳香烃类二、芳香烃类 1 1芳氢伸缩振动芳氢伸缩振动形成数个吸收峰形成数个吸收峰 2 2芳环骨架伸缩振动芳环骨架伸缩振动当芳
29、环与不饱和基团共轭或含当芳环与不饱和基团共轭或含n电子基团相连时，电子基团相连时，在在1600、1580，1500、1450出现出现24个峰（其中个峰（其中1450可能与甲基可能与甲基asas 和亚甲基和亚甲基重叠）重叠）3 3芳氢弯曲振动芳氢弯曲振动第57页，讲稿共106张，创作于星期三58-H峰常用来鉴别芳环的取代情况峰常用来鉴别芳环的取代情况 单取代单取代 710690 770 730 邻二取代邻二取代 770735 间二取代间二取代 710690 750810 860900（次要）（次要）对二取代对二取代 800860 4.4.泛频峰泛频峰 出现在出现在200020001667 cm-
30、11667 cm-1（WW）也是苯环的特征峰，峰形与取代基的位置、数也是苯环的特征峰，峰形与取代基的位置、数目相关目相关 第58页，讲稿共106张，创作于星期三59次要次要第59页，讲稿共106张，创作于星期三60第60页，讲稿共106张，创作于星期三61乙苯的红外光谱图乙苯的红外光谱图苯环的苯环的=C-H伸缩振动伸缩振动烷基烷基-C-H伸缩振动伸缩振动C-H弯曲振动弯曲振动750700第61页，讲稿共106张，创作于星期三62三、醇、酚、醚三、醇、酚、醚1 1O-HO-H伸缩振动：伸缩振动：2 2C-OC-O伸缩振动：伸缩振动：（一）醇、酚（一）醇、酚 第62页，讲稿共106张，创作于星期三
31、63（二）醚（二）醚1 1脂肪醚脂肪醚 醚不具有醚不具有OH峰，是与醇的主要区别。峰，是与醇的主要区别。注：酚还具有苯环特征注：酚还具有苯环特征3.3.面内弯曲面内弯曲 OHOH 1420 1420133013302 2芳醚芳醚第63页，讲稿共106张，创作于星期三64第64页，讲稿共106张，创作于星期三65（）OH：3330 cm1；（）CO：1220 cm1；（）OH（面内）：（面内）：1360cm1；()OH（面外）：（面外）：650 cm1第65页，讲稿共106张，创作于星期三66四、羰基化合物（一）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
32、低波数区低波数区 环酮：环张力环酮：环张力环酮：环张力环酮：环张力，吸收峰，吸收峰，吸收峰，吸收峰高波数区高波数区高波数区高波数区 共轭效应使吸收峰共轭效应使吸收峰低波数区低波数区（三）酰氯（二）醛 第66页，讲稿共106张，创作于星期三67第67页，讲稿共106张，创作于星期三68 羧酸在气态或在稀溶液中，以单体存在；在浓度较羧酸在气态或在稀溶液中，以单体存在；在浓度较高的溶液中，以二聚体存在或二聚体与多聚体并存。高的溶液中，以二聚体存在或二聚体与多聚体并存。（四）羧酸（四）羧酸游离单体游离单体二聚体二聚体2.c-o356035603500cm-1 3500cm-1 （强，尖）（强，尖）34
33、0034002500cm-1 2500cm-1（中心（中心3000,3000,强强,宽）宽）132013201200cm-1 1200cm-1 （中）（中）1.VOH第68页，讲稿共106张，创作于星期三69955955915Cm915Cm-1 -1 宽，中强宽，中强17601680 cm-1（强）形成氢键、共轭，向低波数移动形成氢键、共轭，向低波数移动单体脂肪酸：单体脂肪酸：17601760，二聚体：，二聚体：1710171017001700单体芳香酸：单体芳香酸：17451745，二聚体：，二聚体：1705170516851685系由二聚体产生，单体无此峰系由二聚体产生，单体无此峰（五）酯
34、（五）酯第69页，讲稿共106张，创作于星期三70（较弱）（较弱）（六）酸酐（六）酸酐第70页，讲稿共106张，创作于星期三71第71页，讲稿共106张，创作于星期三72（七）酰胺（七）酰胺 注注注注:共轭共轭共轭共轭 诱导诱导诱导诱导 波数波数波数波数 第72页，讲稿共106张，创作于星期三73第73页，讲稿共106张，创作于星期三74五、含氮有机化合物五、含氮有机化合物（一）胺（一）胺第74页，讲稿共106张，创作于星期三75第75页，讲稿共106张，创作于星期三76（二）硝基化合物（二）硝基化合物第76页，讲稿共106张，创作于星期三77（三）腈类化合物（三）腈类化合物第77页，讲稿共1
35、06张，创作于星期三78第四节第四节 红外分光光度计与制样红外分光光度计与制样v红外吸收光谱仪主要部件有：红外吸收光谱仪主要部件有：光源、样品池、单色器、光源、样品池、单色器、检测器、放大记录系统检测器、放大记录系统v根据红外吸收光谱仪的结构和工作原理不同可分为：根据红外吸收光谱仪的结构和工作原理不同可分为：色散型红外分光光度计色散型红外分光光度计 傅立叶变换红外分光光度计（傅立叶变换红外分光光度计（FI-IR）一、红外分光光度计一、红外分光光度计第78页，讲稿共106张，创作于星期三79（一）色散型红外吸收光谱仪（一）色散型红外吸收光谱仪滤波器 调制器 放大器可逆电机记录仪波长扫描电动机光栅
36、前置放大器相敏检波器光源衰减器样品池切光器切光器M1M2M3M5M4M6第79页，讲稿共106张，创作于星期三801.光源光源 能斯特灯能斯特灯由锆、钇、铈或钍的氧化物混合加压成型，由锆、钇、铈或钍的氧化物混合加压成型，工作温度工作温度18001800C C。特点：发射强度大，稳定性较好；机械强度较差，价格特点：发射强度大，稳定性较好；机械强度较差，价格较贵，寿命较短较贵，寿命较短 硅碳棒硅碳棒由碳化硅烧结而成，工作温度由碳化硅烧结而成，工作温度13001300C C。特点：坚固、寿命长，发光面积大，稳定性好，特点：坚固、寿命长，发光面积大，稳定性好，结构简单，用的较多结构简单，用的较多主要部
37、件主要部件主要部件主要部件第80页，讲稿共106张，创作于星期三812.2.吸收池吸收池 玻璃、石英等对红外光均有吸收玻璃、石英等对红外光均有吸收 红外吸收池窗口，一般用一些盐类的单晶制作：如红外吸收池窗口，一般用一些盐类的单晶制作：如KBr KBr 或或 NaCl NaCl 等（它们极易吸湿，吸湿后会引起吸收池等（它们极易吸湿，吸湿后会引起吸收池窗口模糊，要求恒湿环境）窗口模糊，要求恒湿环境）气体池：将气态样品注入抽成真空的气体样品池气体池：将气态样品注入抽成真空的气体样品池 液体池：液体样品可滴在可拆卸池两窗之间形成薄的液体池：液体样品可滴在可拆卸池两窗之间形成薄的 液膜，易挥发液体样品注
38、入固定池（密封池）液膜，易挥发液体样品注入固定池（密封池）中中 固态样品可与固态样品可与 KBr KBr 研磨混匀后研磨混匀后 压成压成 1mm 1mm 厚的薄片厚的薄片第81页，讲稿共106张，创作于星期三82 液体池液体池铅垫；铅垫；前窗片；前窗片；铅垫；铅垫；后窗片；后窗片；铅垫；铅垫；橡皮垫；橡皮垫；塞子；塞子；进样口；进样口；固定螺帽；固定螺帽；窗片框；窗片框；窗片架座窗片架座第82页，讲稿共106张，创作于星期三83 3.3.单色器单色器 多采用光栅多采用光栅 4.4.检测器检测器 常用的是常用的是真空热电偶真空热电偶，它是用半导体电热材料制成，装，它是用半导体电热材料制成，装在玻
39、璃与金属组成的外壳中，抽真空。真空热电偶的靶面在玻璃与金属组成的外壳中，抽真空。真空热电偶的靶面涂成金黑，当靶吸收红外光后温度升高，产生电位差。涂成金黑，当靶吸收红外光后温度升高，产生电位差。5.5.记录器记录器 计算机控制计算机控制,谱图谱图 记录处理显示等记录处理显示等第83页，讲稿共106张，创作于星期三84凹凹面面反反射射镜镜样品出口样品出口检测器检测器凹面反射镜凹面反射镜样品入口样品入口分光板分光板可移动镜可移动镜M1固固定定镜镜M2迈克逊干涉仪结构迈克逊干涉仪结构（二）（二）傅立叶变换红外吸收光谱仪（傅立叶变换红外吸收光谱仪（FI-IRFI-IR）检测器检测器检测器检测器迈克尔逊干
40、涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪吸收池吸收池吸收池吸收池数据处理数据处理数据处理数据处理仪器控制仪器控制仪器控制仪器控制光源光源光源光源傅里叶变换傅里叶变换傅里叶变换傅里叶变换干涉图干涉图干涉图干涉图红外吸收光谱红外吸收光谱红外吸收光谱红外吸收光谱图图图图第84页，讲稿共106张，创作于星期三85二、制样方法二、制样方法对试样的要求：对试样的要求：纯度大于纯度大于98%98%不含水分不含水分气体气体气体池气体池液体液体液膜法液膜法难挥发液体难挥发液体(b.p.80 C)溶液法溶液法液体池液体池溶剂：溶剂：CCl4，CS2常用。常用。固体固体石腊糊法石腊糊法KBr压片法压片法薄膜法
41、薄膜法第85页，讲稿共106张，创作于星期三86第五节第五节 结构分析结构分析一、样品来源与性质一、样品来源与性质 来源、纯度、杂质来源、纯度、杂质 物理化学常数：沸点、熔点、折光率、旋光度等物理化学常数：沸点、熔点、折光率、旋光度等二、特征区与指纹区二、特征区与指纹区1 1特征区：特征区：400040001300cm1300cm-1-1的的高高波波数数区区，包包含含各各种种单单键键、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变变形形振振动动吸吸收收峰峰，主主要要特特征征峰峰常常出出现现在特征区。在特征区。特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认分子式分子
42、式第86页，讲稿共106张，创作于星期三87 2 2指纹区指纹区 13001300400cm400cm-1-1的的低低波波数数区区，包包含含CXCX（X X：O O，N N）单单键键的的伸伸缩缩振振动动及及各各种种面面外外振振动动吸吸收收峰峰，相相关关峰峰常出现在指纹区常出现在指纹区 特特点点：吸吸收收峰峰密密集集、难难辨辨认认，能能反反映映分分子子结结构构的的细细微变化（指纹）微变化（指纹）第87页，讲稿共106张，创作于星期三88波数波数/cm/cm-1-1波波长长/m/m振振动类动类型型37503750300030002.72.73.33.3OH、NH33003300300030003.
43、03.03.43.4CH CHAr-Ar-H30003000270027003.33.33.73.7CH (-CH3,-CH2及及CH,-CHO)24002400210021004.24.24.94.9CC、CN19001900165016505.35.36.16.1CO (酸酸酐酐、酰氯酰氯、酯酯、醛醛、酮酮、羧羧酸、酸、酰酰胺胺)16751675150015005.95.96.26.2CC、CN14751475130013006.86.87.77.7CH、OH (各种面内弯曲或各种面内弯曲或变变形振形振动动)13001300100010007.77.710.010.0CO (酚、醇、酚、醇
44、、醚醚、酯酯、羧羧酸酸)1000100065065010.010.015.415.4 CH (不不饱饱和碳和碳氢氢面外弯曲振面外弯曲振动动)，OH红外光谱的九个重要区段红外光谱的九个重要区段第88页，讲稿共106张，创作于星期三89三、红外光谱解析三、红外光谱解析（一）光谱解析的一般程序（一）光谱解析的一般程序1 1、根据分子式计算不饱和度、根据分子式计算不饱和度不饱和度是表示有机分子中碳原子的不饱和程度不饱和度是表示有机分子中碳原子的不饱和程度,每缺每缺2 2个一个一价元素时，不饱和度为一个单位（价元素时，不饱和度为一个单位（U=1U=1）。）。第89页，讲稿共106张，创作于星期三90苯甲
45、醛（苯甲醛（C C7 7H H6 6OO）不饱和度的计算）不饱和度的计算 计算正丁腈（计算正丁腈（C C4 4H H7 7NN）的不饱和度。）的不饱和度。2 2图谱解析图谱解析 四先四后相关法：四先四后相关法：先特征后指纹，先强峰后弱峰先特征后指纹，先强峰后弱峰 先粗查后细找，先否定后肯定先粗查后细找，先否定后肯定 一组相关峰确认一个官能团一组相关峰确认一个官能团第90页，讲稿共106张，创作于星期三913.3.对照验证对照验证 对照标准光谱、标准品的红外光谱、物理化学常对照标准光谱、标准品的红外光谱、物理化学常数，进行验证。数，进行验证。（二）解析示例（二）解析示例下列化合物能否用下列化合物
46、能否用IRIR光谱区别？为什么光谱区别？为什么？第91页，讲稿共106张，创作于星期三92含有含有C C、H H和和O O的有机化合物红外光谱图，试问：的有机化合物红外光谱图，试问：（1 1）该化合物是脂肪族还是芳香族？该化合物是脂肪族还是芳香族？（2 2）是醇吗？是醇吗？（3 3）是醛、酮、羧酸吗？是醛、酮、羧酸吗？（4 4）是否含有碳碳双键或三键？是否含有碳碳双键或三键？第92页，讲稿共106张，创作于星期三93某一有机化合物的分子式为某一有机化合物的分子式为C C3 3H H6 6O O2 2，试根据，试根据IRIR光谱确光谱确定其分子结构式。定其分子结构式。3000第93页，讲稿共10
47、6张，创作于星期三94 1710 cm-1 1710 cm-1有强峰，有有强峰，有C=OC=O，证明羰基的存在；，证明羰基的存在；3000 3000 cm-1cm-1有宽强峰（以有宽强峰（以30003000为中心，示羧基的存在），说明分为中心，示羧基的存在），说明分子中有子中有OHOH，935Cm-1 第94页，讲稿共106张，创作于星期三95某化合物的分子式为某化合物的分子式为C7H9N，IR光谱图如下，推断结构。光谱图如下，推断结构。第95页，讲稿共106张，创作于星期三96第96页，讲稿共106张，创作于星期三97 某化合物某化合物C C9 9H H1010O O，其，其IRIR光谱主要
48、吸收峰位为光谱主要吸收峰位为30803080，30403040，29802980，29202920，16901690（s s），），16001600，15801580，15001500，13701370，12301230，750750，690690，试推断分子结构，试推断分子结构 第97页，讲稿共106张，创作于星期三98第98页，讲稿共106张，创作于星期三99（应指出谱峰的归属，加以肯定）（应指出谱峰的归属，加以肯定）第99页，讲稿共106张，创作于星期三100第100页，讲稿共106张，创作于星期三101第101页，讲稿共106张，创作于星期三102某有机液体，分子式为某有机液体，分子式
49、为C8H8C8H8，沸点为，沸点为145.5145.5，无，无色或淡黄色，有刺激性嗅味，其色或淡黄色，有刺激性嗅味，其IRIR光谱见图光谱见图6-216-21，试判断该化合物的结构。试判断该化合物的结构。第102页，讲稿共106张，创作于星期三103 可能有苯环。可能有苯环。c=c 1600 c=c 1600、15701570、15001500及及1450cm-1 1450cm-1，苯环的骨，苯环的骨架振动、共轭。架振动、共轭。-H 780-H 780及及690cm-1(690cm-1(双峰双峰)苯环单取代峰形苯环单取代峰形 1630 cm-11630 cm-1应是烯烃的应是烯烃的c=cc=c
50、，=CH=CH：990990及及905cm905cm-1-1是乙烯单是乙烯单取代的特征峰。取代的特征峰。查查SadtlerSadtler红外光谱图，与红外光谱图，与81K81K苯乙烯的标准红苯乙烯的标准红外光谱完全一致。外光谱完全一致。第103页，讲稿共106张，创作于星期三1042.推测推测C4H8O2的结构的结构解：解：1）=1-8/2+4=1 2）峰归属）峰归属 3）可能的结构）可能的结构第104页，讲稿共106张，创作于星期三105已知分子式已知分子式C8H7N，确定结构，确定结构解：解：1）=1-（1-7）/2+8=6 2）峰归属）峰归属 3）可能的结构）可能的结构第105页，讲稿共