红外光谱必备知识Word文件下载.docx

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当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收

能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，

就得到红外光谱图。

5、红外光谱表示方法：

（1）红外光谱图

红外光谱图以透光率T%为纵坐标，表示吸收强度，以波长l（mm）或波数s（cm-1）为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。

波数是频率的一种表示方法（表示每

厘米长的光波中波的数目）。

通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。

（2）将吸收峰以文字形式表示：

如下图可表示为，3525cm-1（m）,3097cm-1（m）,1637cm-1（s）。

这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。

第二节各类化合物的红外光谱特征

有机化合物的数目非常大，但组成有机化合物的常见元素只有10种左右，组成有机

化合物的结构单元即称为基团的原子组合数目约有几十种。

根据上述讨论，基团的振动频率

主要取决于组成基团原子质量（即原子种类）和化学键力常数（即化学键的种类）。

一般来

说，组成分子的各种基团如C-H、C-N、C=C、C=O、C-X等都有特定的红外吸收区域

（特征吸收峰），根据特征吸收峰可以推断物质的结构。

所以，有必要对各类有机化合物的光谱特征加以总结。

一、烷烃

烷烃中只有C-H键组成的C-H,CH2,CH3基团，纯烷烃的吸收峰只有C-H的伸缩、

弯曲振动和C-C骨架振动。

1、VC-H烷烃的C-H伸缩振动频率

一般不超过3000cm-1,甲基和亚甲基的C-H伸缩分别有对称和不对称振动相应出现四个吸收峰，甲基的C-H伸缩振动，对称的出现在2872cm-1，不对称的出现在2962cm-1;

亚甲基的对称出现在2853cm-1，不对称的出现在2926cm-1。

一般不对称的吸收强度稍强，在高分辨的红外仪（光栅型），可以在2853-2962cm-1处，清楚地观察到这四个峰，而在低分辨的仪器中，两两重叠只能看到两个峰。

如下图：

注意：

环丙烷的VC-H移向高频，出现在3080-3040cm-1（S）

叔C-H的伸缩吸收很弱，（2890cm-1左右）通常消失在其它脂肪族的C-H吸收中，对于鉴定分析用途不大。

2、SC-H:

C-H弯曲振动

在1460cm-1和1380cm-1处有特征吸收，前者归于甲基及次甲基的不对称SC-H，后者

归于甲基的SS1380cm-1峰对结构非常敏感，对于识别甲基很有用。

（1）孤立甲基在1380cm-1附近出现单峰，其强度对分子中甲基数目的增多而增强，

（2）偕二甲基-CH（CH3）2此峰变为双峰（1391-1380cm-1（S）和1372-1365cm-1（S））,而且两个峰的强度大约相等。

1380cm-1附近出现双峰是验证分子中有偕二甲基的根据，（必须注意：

环己烷醇、甾体和二萜类含有的乙酰氧基-00C-CH3，其中甲基在1380-1365cm-1出现双峰，不要误认为分子中有异丙基）。

（3）叔丁基1380cm-1的峰也分裂为双峰，但这两个峰一强一弱（1380cm-1为弱峰，1365cm-1峰为强峰），足以与偕二甲基区分。

（4）当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2面内摇摆），它在鉴别上是有用的。

3、C-C骨架振动在1250-800cm-1范围，因特征性不强用途不大。

总结：

dC-H1460,1380cm-1

孤立的甲基－CH31380单峰

C（CH3）21380双峰，强度1:

1（1391-1380cm-1,1372-1365cm-1）

—C（CH3）31380双峰，强度1:

2（低频率为高频率峰强度的2倍）（1380cm-1

为弱峰，1365cm-1峰为强峰）

当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2以内摇摆），它在鉴别上是有用的。

二、烯烃

烯烃分子有三类特征吸收峰（v=C-H、vC=C、S=C-H）

1、v=C-H

（包括苯环的C-H、环丙烷的C-H）在3000cm-1以上，苯出现在3010-3100cm-1的范围内，在甲基及亚甲基伸缩振动大峰左侧出现一个小峰，这是识别不饱和化合物的一个有效特征吸收。

2、vC=C

孤立烯烃双键的伸缩振动吸收位置在1680-1600cm-1，其强度和位置决定于双键碳原子取代基数目及其性质。

分子对称性越高，吸收峰越弱。

如果有四个取代烷基时，常常不能看到它的吸收峰，一元取代烯RCH=CH2和偏二取代烯R2C=CH2的vC=C强于三元取

代烯R2C=CHR和四元取代烯R2C=CH2；

顺式强于反式，末端双键强于链中双键。

（1）C5以上无张力环烯的vC=C与开链烯的频率相同，环张力愈大，vC=C环内愈低，但环外双键vC=C愈高。

（2）在共轭体系中，由于共轭使键趋于平均化，而使C=C的力常数降低，伸缩振动向低波移，例如C=C-C=C中，C=C吸收移至1600cm-1区域，由于两个C=C的振动偶合.在1650cm-1有时还能看到另一个峰，但1600cm-1的峰是鉴定共轭双键的特征峰。

3SC-H

面内变形振动在1500-1000cm-1，结构不敏感，也不特征，用途不大。

面外弯曲振动在

1000-700cm-1，对结构敏感，对不同类型的烯烃有其特征吸收，而且比较固定，可以借以判断双键取代情况和构型很有用，如：

在四氯化碳溶液中位于3320-3310cm-1，强峰，固体或液体时在3300-3250cm-1。

峰形较窄，易于OH和NH区别开。

2、S三C-H

三C-H的面外弯曲振动通常在900-610cm-1出现一宽的谱带，有时在1375-1225cm-1处，出现它的倍频峰，此峰也很宽，但很弱。

3、vC=C

碳碳叁键的力常数比碳碳双键的高得多，所以C-C的伸缩振动出现在高波数区域。

一

般一元取代炔烃RC三CH的vC三C在2140-2100cm-1,二元取代炔烃在RC三CR1的vC三C在2260-2190cm-1，乙炔和二取代乙炔因分子对称，没有VC三C的吸收峰。

所以看不

到vC三C的谱带，不一定表示没有C三C。

四、芳香烃的红外光谱

芳香族化合物有三种特征吸收带：

即苯环上的芳氢伸缩振动，面外弯曲振动和骨架振动。

1、芳环上的vC-H

3010-3080cm-1（m）

2、芳环的骨架伸缩振动vC-C

1650-1450cm-1（m）出现2〜4个吸收峰，由于芳环为一共轭体系，其C=C伸缩振动频

率位于双键区的低频一端，往往1500cm-1附近的吸收峰比1600cm-1强。

3、芳环的面外弯曲振动（g=C-H）

在650-900cm-1，这一区域的吸收峰位置与芳环上取代基性质无关,而与芳环上相连H的

个数有关，相连H越多,g=C-H振动频率愈低,吸收强度越大.

五、醇和酚

羟基化合物有三个特征吸收带，即vO-H，vC-O，SO-H。

1、vO-H

游离的醇和酚的vO-H在3700-3500cm-1以内（峰尖、强），缔和的羟基在3500-3200cm-1以内峰形强而宽。

大部分是以氢键缔和的形式存在，只有在气相和非极性溶剂中，很稀的溶液内减少分子间氢键，出现游离的vO-H吸收带，分子间氢键与溶液浓度有关，形成分子内氢键的与浓度无关，但频率更低，例如水杨醛、邻硝基苯酚、邻羟基苯乙酮等。

它们VO-H

出现在3200-2500cm-1。

2、SO-H

醇和酚的SO-H（面内弯曲振动）吸收带在1500~1300cm-1附近。

3、vC-O

位于1250~1000cm-1附近，通常是谱图中最强吸收峰之一，可根据这个区域的吸收峰确定伯醇、仲醇和叔醇。

各种醇的SO-H和vC-O的吸收如下：

范围

SO-H（面内）cm-1

VC-Ocm-1

伯醇

1350-1260

1050

仲醇

1100

叔醇

1410-1310

1150

酚

1300-1200

六、醚

醚的特征吸收谱带是C-O-C不对称伸缩振动谱带，各种醚的不对称VC-O-C为：

1、脂肪醚：

1150-1060cm-1（s）

2、芳香醚两个C-O伸缩振动吸收

1270~1230cm-1（为Ar-O伸缩）

1050~1000cm-1（为R-O伸缩

3、乙烯醚：

1225-1200cm-1（s）

醇、酯和内酯在此区域附近也有吸收，但光谱中同时存在-OH和C=O其它

特征峰时。

4、六元环中的C-O-C基团与无环醚中的此基团的吸收具有相同的频率当环变小时，不对称C-O-C伸缩振动逐渐向低波移。

5、在环氧乙烷类中有三条特征谱带可作为这种基团的存在的标志：

1280-1240cm-1（S-m）环的不对称伸缩振动

950-810cm-1（S-m）环的对称伸缩振动?

840-750cm-1（S）

七、羰基化合物（包括醛、酮、羧酸、酯、酸酐和酰胺等）

羰基吸收峰是在1900-1600cm-1区域出现强的C=O伸缩吸收谱带，这个谱带由于其位置的相对恒、强度高、受干扰小，已成为红外光谱图中最容易辨别的谱带之一。

此吸收峰最常出现在1755-1670cm-1，但不同类别的化合物C=O吸收峰也各不相同。

关于C=O化合物的红外吸收规律在前面已叙述过，一般吸电子的诱导效应使C=O的吸收向高波移，共轭效应使其向低波移，环张力增加向高波数移，氢键一般向低波数移。

下面我们将分类对各类羰基化合物进行讨论。

1、酮

一般饱和脂肪酮C=O伸缩振动在1725-1705cm-1,a、3-不饱和酮和芳香酮，由于共

轭作用使吸收向低波数移，使之低于1700cm-1，但是由于空间效应使之共轭减弱时，吸收

频率下降不显著。

中的甲酮基受邻位两个甲基的空间阻碍作用，使羰基与苯环不能共平面，共轭效应减弱，所以VC=O在1700cm-1。

羰基的a-碳上连有负性取代基时，由于-I诱导效应的结果，吸收向高频率移动。

例如a

氯化酮比一般的酮要高出20cm-1。

在环酮类中VC=O将随环中张力增大而波数增加。

2、醛

醛的C=O比酮的力常数大，故吸收位置较高，一般在1740-1720cm-1（s）,但不易区别。

但是-CHO中的C-H键的伸缩振动在2720-2820区域出现两个强度相等的吸收峰，此峰比较特征，借以可用来区别是否有-CHO存在。

各种因素对醛中羰基吸收频率的影响同酮相同。

3、羧酸羧酸的最特征的吸收峰是：

VO-H和VC=O

（1）VO-H

羧酸的VO-H只有在气相或极稀的非极性溶剂溶液中，才能看到游离的O-H伸缩

振动吸收峰在3550cm-1区域。

但由于羧酸易形成氢键，所以一般液体及固体羧酸均以二缔和体存在，使VO-H向低波数移动，常在3200-2500cm-1区出现一宽而散的峰。

这个峰

通常在2700-2500cm-1出现一系列连续的小峰，羧酸的这一谱带是它的特征峰，特别是与羧基的C=O伸缩振动吸收联合考虑，特征性更强.缔合的醇,酚在何处?

（2）nC=O

C=O的伸缩振动由于受氢键的影响，羧基中的C=O吸收向低波移。

例如：

单体二缔合体

当羧基的a-氢为卤素或其它吸电子基团取代后，使vC=O向高波移。

分子内氢键将羧基的VC=O波数降低程度比分子间氢键更甚.

（2）VC-O

羧酸的VC-O伸缩振动带在1250cm-1附近，是一强峰，

（3）SO-H

羧酸的SO-H出现在1400cm-1和920cm-1区域有两个强而宽的吸收峰。

（4）羧酸盐

当羧酸的酸性质子被不同的阳离子取代，生成羧酸盐时，就会产生羧酸的羧基消失

的特征谱带。

因为离子化产生的R-COO-基团，使得羧酸基的1710cm-1附近的吸收带就消失，代之出现的是1580cm-1和1400cm-1之间的两个谱带，这两个带对应于结构的反对称和对称的伸缩振动。

4、酯（VC=OH和VC-O-C）

（1）VC=O

大多数饱和脂肪酸酯的强的VC=O伸缩振动发生在比酮的正常频率为高的

1740cm-1处（甲酸甲酯除外，在1725-1720cm-1）。

C=C-COOR或ArCOOR勺vC=O吸收，由于共轭作用移向低波数，在1730-1715cm-1。

O=C-O-C=C或RCOOA结构的VC=O吸收，则移向高波区。

a-卤代羧酸酯的vC=O吸收频率也升高，如：

三氯乙酸酯在1770cm-1。

六元环状内酯羰基吸收与正常酯的相

同，当环变小时，其吸收位置将移向高波区。

（2）VC-O-C

酯的vC-O-C伸缩振动吸收带在1330-1030区域有两个吸收带，其一是vasC-O在1300-1000cm-1,此带有吸收强度大和较宽的特征，用处较大。

另一个是vsC-O在

1140-1030cm-1，此带吸收强度小，参考价值不大，但是内酯此带吸收强度较大。

（其中1250-1230cm-1处的宽而强的谱带是乙酸烷基酯的特征吸收带。

）

5、

酸酐

（1）nC=O

酸酐的C=Of申缩振动在1860-1800cm-1和1800-1750cm-1出现两个强的吸收峰，前者

是反对称伸缩振动，后者是对称伸缩振动。

这两个峰相距约60cm-1,开链酸酐高波数峰稍

强于低波数峰，而环状酸酐则高波数峰弱于低波数峰，以此可区别这两类酸酐。

共轭的酸酐则使羰基吸收向低波数移，在靠近1775cm-1和1720cm-1处出现吸收。

环状酸酐中，随着环的张力变大，吸收峰向高波移动。

五元酸酐VC=O1871cm-11793cm-1

六元酸酐VC=O1822cm-11780cm-1

（2）nC-O-C

酸酐的C-O伸缩振动产生强的吸收峰，开链的在1180-1045cm-1，而环状酸酐在

1310-1200cm-1，利用此峰也可以区别这两种酸酐。

6、酰胺:

兼有胺和羰基化合物的特点.

酰胺的主要特征峰有三个，即vC=O伸缩振动（称为酰胺I带）；

vN-H伸缩振动

及3N-H弯曲振动（称为酰胺II带），酰胺还有C-N吸收带（酰胺III带），

（1）vN-H

在稀溶液中，伯酰胺出现两个中等强度的峰，分别在3500cm-1和3400cm-1附近，相应于N-H的反对称伸缩振动。

在浓溶液和固体中由于有氢键发生，将移向3350-3180cm-1

低频区。

随着二缔和和三缔和体的存在将在此区域出现多重峰。

仲酰胺在很稀溶液中，在3460-3420cm-1处只出现一个谱带，浓溶液中或固体中缔和体出现在3330cm-1，在

3110-3060出现一个弱吸收带，是3N-H（1550cm-1）的倍频峰。

叔酰胺由于N上没有H而

没此吸收带，因此利用此吸收带可以识别伯、仲、叔酰胺。

（3）3N-H弯曲振动（酰胺II带）

伯酰胺在vC=O吸收区较低一些的地方出现尖峰，其强度相当于vC=O峰的1/3-1/2。

游离态在1600cm-1处，缔合态在1650-1620处,易被I带覆盖.仲酰胺游离态在1550-1510处；

缔和体在1570-1515处,I带和II带能够分开.利用此特点区分伯,仲酰胺.叔酰胺和内酰胺没有此吸收带。

内酰胺含有N-H键也不含有3N-H谱带。

（4）酰胺还有C-N吸收带（酰胺III带），它们的吸收位置如下：

八、胺和胺盐

1胺：

胺有三个特征吸收带即：

nNHSN-H和nC-N吸收带，其中nNH吸收带用处较大

（3550-3250cm-1）。

nNH

游离一级胺的nN-H伸缩振动在3400-3490（中）处，有两个吸收峰，相应于N-H的对称和反对称伸缩振动，另外，脂肪族伯胺在nNH（S）吸收带的低一侧有肩峰；

而芳香伯胺有

一个尖锐独立的小峰，它们是SN-H2（s）的倍频和nNH2（s）共振的结果。

缔和的nN-H

伸缩振动向低波数方向移动，但位移程度不及O-H吸收峰的情况，位移一般不大于100cm-1，并且吸收峰较弱、较尖锐。

二级胺的稀溶液在3310-3350cm-1区域只有一个吸收峰。

三级胺没有N-H,故没有N-H伸缩振动吸收峰。

SN-H

一级胺的面内SN-H弯曲（剪式）振动吸收在1540-1650cm-1（中、强）区域，可用于鉴

定（与芳环的骨架振动吸收重叠），一级胺的非平面（面外）摇摆振动吸收在650-900cm-1

（宽）区域，而脂肪一级胺则在750-850cm-1（宽、中）区域，非常特征。

二级胺的N-H弯曲振动吸收很弱，不能用于鉴定，二级胺的N-H非平面摇摆振动在700-750cm-1区域有

强的吸收.

VC-N位于指纹区与VC-C重叠,难以辨别.

2、铵盐

成盐之后，伯胺和仲胺的vNHvNH3+伯胺盐在3000-2800cm-1之间出现强和宽的吸收带，由NH3+基中不对称和对称伸缩振动引起的。

伯胺盐的SNH3+出现在1600-1575cm-1和1550-1504cm-1处两个吸收带，这相应于不对称和对称弯曲振动吸收带。

仲胺盐的vNH2+出现在2700-2250cm-1区域，是一个强的宽带或是一组较尖锐的谱带。

SNH2+出现在1620-1560cm-1区域是一个中等强度的谱带。

叔胺盐的vNH+在2700-2250cm-1区域出现一个强的宽带或一组较尖的谱带。

叔胺盐的SNH1+谱带很弱，没有实用价值。

确定样品是否为胺的最好办法是将样品用无机酸处理，然后观察3000-2200cm-1范

围出现宽而强的“铵谱带”。

然后再根据各类胺盐的吸收特征，确定是哪类胺。

九、硝基化合物

硝基化和物主要有VNO2的反对称和对称伸缩吸收带，它们分别在1650-1500cm-1

和1370-1250cm-1，很容易认出。

脂肪族硝基化和物的两个峰分别在1565-1545cm-1；

1380-1350cm-1。

芳香族硝基化和物和共轭的脂肪族硝基化和物由于共轭使vN02频率降低，如芳香族

硝基化和物vas（N021525±

15cm-1;

vs（N021345±

cm-1，另外，芳香硝基化和物在870cm-1附近出现C—N伸缩振动带。

十、腈类-C三N

饱和脂肪腈在2260-2240cm-1有尖而强的v-C三N伸缩振动吸收带，当与不饱和键和芳环共轭时，该带位移到2240-2220cm-1区间，且强度增加。

一般说来，共轭的v-C=N

伸缩振动吸收带位移要比非共轭的低约30cm-1。

十一、其它各类化合物

主要对含有卤素、硫、磷、硅等元素的有机化合物的特征吸收作简单介绍。

1、有机卤化合物：

在有机卤化合物中C-X键的伸缩振动吸收很强，随着卤原子量的增大，吸收带的位置向低波数移动。

当两个以上卤原子连接在同一碳原子上时，有对称伸缩振动和不对称伸缩振动两种吸收带。

2、有机硫化合物

以S-0键伸缩振动吸收最强（900-700cm-1）较易识别，其它以S-H键

（2600-2550cm-1很弱）；

S-C（700-590cm-1此键的吸收很弱，位置易变，难以利用），亚砜的S=0键伸缩振动吸收位于（1060-1040cm-1）是强吸收；

砜的-SO2-基在（1340-1290cm-1）和（1160-1135cm-1）区，分别为不对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收带。

磺酸卤RSO2C啲-SO2-基在（1385-1340cm-1强）和（1185-1160cm-1强）区，分别为不对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收带。

磺酸RSO3啲1385-1340cm-1中等）区，分别为不对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收带，

S-0伸缩振动吸收带在（700-810cm-1强）。

磺酸酯RSO2OR的（SO2-基在（1390-1290cm-1强）和（1190-1120cm-1强）

3、有机磷化合物

显示特征的吸收带有：

P-H、P=O、P-C的伸缩振动吸收带。

P-H的伸缩振动吸收在（2425-2325cm-1）峰形尖，位置恒定，受分子其余部分结构影响较小，具有中等强度。

P=O的伸缩振动吸收在（1300-1140cm-1），也是一个强吸收带。

P-C的伸缩振动吸收：

Ph-P出现在（1450-1420cm-1）;

P-CH3出现在（1320-1280cm-1）。

4、有机硅化合物：

较为典型的特征吸收带为：

Si-H,Si-O,Si-C等的伸缩振动吸收带。

Si-H的伸缩振动吸收在（2230-2150cm-1