第二章第二章 红外光谱红外光谱(Infrared Spectrum )复习问题复习问题红外光谱的类别归属？分子的振动类型？决定峰强、峰位的影响因素？特征区、指纹区及相关峰的概念？红外光谱八大重要区域及相关振动类型？根据红外光谱吸收确定双键、苯环取代模式？红外光谱在解析结构中的应用？ 第二章第二章 红外光谱红外光谱(Infrared Spectrum )1、基本知识、基本知识红外光谱：红外线可引起分子振动能级和转动能级的跃迁, 所以又称振- 转光谱。红外光的三个区域：1）近红外区：125004000cm-1(0.82.5m)，主要用于研究分子中的O-H、N-H、C-H键的振动倍频与组频。2）中红外区：4000400cm-1(2.525m)，主要用于研究大部分有机化合物的振动基频。3）远红外区： 40025cm-1(251000m)，主要用于研究分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。2 多原子分子的振动类型和振动自由度多原子分子的振动类型和振动自由度1）振动类型）振动类型线形分子只有两个转动自由度线形分子只有两个转动自由度2）振动自由度与峰数）振动自由度与峰数振动自由度：基本振动的数目。分子自由度数（3N）= 平动自由度 + 转动自由度 + 振动自由度振动自由度=分子自由度数（3N）- (平动自由度 + 转动自由度) 理论上，每个振动自由度（基本振动数）在红外光谱区均产生一个吸收峰带CH2振动类型及自由度振动类型及自由度as s i o.o.p高频 低频 红外各种峰之间的关系红外各种峰之间的关系基频峰：1、2、 3、4、5倍频峰：2 1、22、 2 3、24 组组合频峰：1+2、 21+2、 1+22 频频 差频峰： 1-2、 21-2、 1-3 峰峰 峰数往往少于基本振动数目（振动自由度），峰数往往少于基本振动数目（振动自由度），原因有以下几点：原因有以下几点：CO2分子的基本振动形式及分子的基本振动形式及IR光谱光谱2349 cm-1667cm-1 3、分子偶极变化与峰强、分子偶极变化与峰强3.13.2 决定峰强的因素决定峰强的因素（1） 振动过程中偶极矩的变化：基频峰的强度主要取决于振振动过程中偶极矩的变化：基频峰的强度主要取决于振动过程中的偶极矩的变化。动过程中的偶极矩的变化。（2）能级的跃迁几率：倍频峰的强度主要取决于跃迁几率。）能级的跃迁几率：倍频峰的强度主要取决于跃迁几率。偶极矩的影响因素：偶极矩的影响因素：4 影响峰位、峰强的其它因素影响峰位、峰强的其它因素4.1 内部因素1)电子效应（1） 诱导效应（2） 共轭效应共轭与诱导效应共存时的情况共轭与诱导效应共存时的情况2). 空间效应(steric effect)(1) 场效应：通常只有在立体结构上互相靠近 的那些基团之间才能产生F效应。(2). 空间障碍（空间位阻）（3） 跨环效应1675cm-1（4）环张力：环外双键和环上羰基随着环的张力增加，其频率也相应增加。3). 氢键效应(1) 分子内氢键：使谱带大幅度向低频方向移动。乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响乙醇在不同浓度下分子间氢键的影响分子间氢键使分子间氢键使OH基的伸缩振动吸收发生位移基的伸缩振动吸收发生位移4). 互变异构5). 振动偶合效应 当两个相同基团在分子中靠得很近时，其相应的特征吸收峰常发生分裂，形成两个峰，这种现象叫振动偶合。6. 样品的物理状态的影响丙酮的羰基在气态下为1738cm-1， 而在液态下为1715cm-1。4.2 外部因素外部因素1.溶剂影响 极性基团的伸缩频率常常随溶剂的极性增大而降低。 以羧酸的羰基为例：2. 仪器的色散元件 棱镜：分辨率低 光栅：分辨率高第二节第二节 红外光谱中的重要区段红外光谱中的重要区段一 特征谱带区、指纹区及相关峰的概念特征谱带区：特征谱带区：红外区域的40001333cm-1（2.57.5m）指纹区：指纹区：1333 400 cm-1 （7.515 m ），谱带主要是C-X(X=C, N, O)单键的伸缩振动以及各种弯曲振动。相关峰：相关峰：一个基团常有数种振动形式，每种红外活性的振动通常都相应产生一个吸收峰。习惯上把这些相互依存而又相互可以佐证的吸收峰叫相关峰。如甲基（-CH3）相关峰有：C-H(as)2960cm-1, C-H(s)2870cm-1, C-H(as)1470cm-1, C-H(s)1380cm-1及 C-H(面外)720cm-1 。二、红外光谱中的八个重要区段二、红外光谱中的八个重要区段例例1. 下列（下列（A），（），（B），（），（C）三种化合物将分别在）三种化合物将分别在IR光谱中哪一段有吸收？各因什么振动类型引起？光谱中哪一段有吸收？各因什么振动类型引起？(B)(C)红外光谱八区域详细介绍红外光谱八区域详细介绍(一一) O-H、N-H伸缩振动区（伸缩振动区（37503000cm-1)顺式1，2-环戊二醇的CCl4稀溶液，在3000 3700cm-1有几个峰？3620及3455cm-1A与B两个化合物在3000 3700cm-1有何不同？(二二) 不饱和烃和芳烃不饱和烃和芳烃C-H伸缩振动区（伸缩振动区（33003000cm-1）下列化合物下列化合物(A)与（与（B)在在C-H伸缩区域中有何区别？伸缩区域中有何区别？(三）饱和烃的三）饱和烃的C-H和醛基和醛基C-H伸缩振动区（伸缩振动区（30002700cm-1)（四）三键对称伸缩区（四）三键对称伸缩区（24002100cm-1)下列化合物在红外区域内可能有那些吸收？下列化合物在红外区域内可能有那些吸收？(五）羰基的伸缩振动区（五）羰基的伸缩振动区（19001650 cm-1 ）(六）双键的对称伸缩振动区（六）双键的对称伸缩振动区（16801500 cm-1 ）(七）七）C-H弯曲振动区（面内）（弯曲振动区（面内）（14751300 cm-1 ）下列两化合物在下列两化合物在14751300cm-1区域内有何吸收？区域内有何吸收？例例2 化合物化合物s:1425cm-1, 1370cm-1 s:1386cm-1, 1367cm-1 （八）（八） C-H弯曲振动区（面外）（弯曲振动区（面外）（1000650cm-1)芳香族化合物的特征吸收芳香族化合物的特征吸收该化合物是芳香族还是脂肪族？是否为醇类？是该化合物是芳香族还是脂肪族？是否为醇类？是否为醛、酮、酸类？是否含有双键或三键？否为醛、酮、酸类？是否含有双键或三键？该化合物是芳香族还是脂肪族？在该化合物是芳香族还是脂肪族？在40001000 cm-1区域中，可能有那些基团？没有那些基团区域中，可能有那些基团？没有那些基团？第三节第三节 红外光谱在有机化合物结构分析中的应用红外光谱在有机化合物结构分析中的应用一、鉴定是否为某已知化合物一、鉴定是否为某已知化合物1，对照品与标准品在同一条件下测得的红外光谱。 完全一致则判定可能为同一种化合物。2，无标准品，但有标准图谱时，则可按名称、分子式 索引查找核对，但必须注意测定仪器与测定条件是否 一致。二二 鉴定未知结构的官能团鉴定未知结构的官能团1, 在确定特征官能团时,应尽量找到其相关峰CH3: 1380, 2960, 2870,14701430cm-12, 注意各基团的相互影响因素2, 立体构象的确定立体构象的确定 (有有3450cm-1)3, 分子的互变异构与同分异构的确定分子的互变异构与同分异构的确定1720cm-1 1656cm-11740cm-1 1618cm-1 34003200cm-11770cm-1 1750cm-1本章重点本章重点振动能级与红外光谱的关系分子的振动类型，吸收峰数目与分子自由度的关系决定峰强、峰位的影响因素特征区、指纹区及相关峰的概念红外光谱八大重要区域及相关振动类型根据红外光谱吸收确定双键、苯环取代模式红外光谱在解析结构中的应用