中药化学成分波谱解析课件.ppt

1、 是利用波谱学知识解析化合物结构的一门课程。涉及紫外、红外、核磁共振波谱、质谱等，是当今中药化学领域必不可缺少的一门专业基础课程。中药化学成分波谱解析中药化学成分波谱解析中药化学成分波谱解析中药化学成分波谱解析第一章第一章 紫外光谱紫外光谱( (Ultraviolet Spectra) )第二章第二章 红外光谱红外光谱( (Infrared Spectra) )第三章第三章 核磁共振波谱核磁共振波谱 ( (Spectra of Nuclear Magnetic Resonance) 一一 1H-NMR(PMR) 二二 13C-NMR(CMR) 三三 2D-NMR第四章第四章 质谱质谱( (Ma

2、ss Spectra) )第五章第五章 综合解析综合解析第一章第一章 紫外光谱紫外光谱 紫外光谱涉及电子在分子轨道上的跃迁及各种跃迁对应的吸收带与化合物结构之间的依赖关系。虽然紫外光谱的吸收带数目少，对结构的敏感性差，但作为辅助手段可用于推断共轭体系及发色团的存在，或用于验证用其它方法推演的结构。第一节第一节 基础知识基础知识 当物质吸收电磁波的能量后，从低能级跃迁至高能级。通过测量被吸收的电磁波的频率（波长）和强度，可得到被测物质的特征波谱，其中特征波谱的波长反映了物质的结构，可用作定性分析，波谱的强度与物质含量有关，可用于定量分析一、电磁波的基本性质与分类一、电磁波的基本性质与分类 电磁波

3、: 在空间传播的周期性变化的电磁场、无线电波、光线、X射线、射线等都是波长不同的电磁波，又称电波，电磁辐射。 光是电磁波或叫电磁辐射。具有微粒性及波动性的双重特性1.基本性质光是电磁波或叫电磁辐射电磁辐射具有微粒性和波动性波动性：c/ 波长，长度单位/周 振动频率，Hz或周/秒微粒性：E= h h 普朗克常数在讨论光与原子、分子相互作用讨论光与原子、分子相互作用时，可把光看成是一种从光源射出的能量子流或者高速移动的粒子，这种能量子也叫光量子或光子。光子能量(E)与光的频率()成正比:E=h = h.C/式中h为普朗克(Plank)常数(6.6310-34J.s).根据电磁波波长的不同可分成无线

4、电波，微波、红外、紫外及X-射线几个区域。2.分类uX-射线 波长范围 0.1410nmu紫外 4400nmu可见 400760nmu红外 0.761000mu微波 0.1100cmu无线电波二、吸收光谱与能级跃二、吸收光谱与能级跃迁迁一个原子或分子吸收一定的电磁辐射能（）时，就由一种稳定的状态（基态）跃迁到另一种状态（激发态），从而产生吸收光谱。三、原子或分子的能量组成与分子轨道三、原子或分子的能量组成与分子轨道（一）原子或分子的能量E分子=E移动 + E转动 + E振动 + E电子 E移动 E转动 E振动 E电子 移动能级排列紧密，能级跃迁只需较少能量，跃迁产生的吸收光谱看不到。我们所讨论

5、的吸收光谱是光或电磁波与原子及分子相互作用后，原子或分子吸收一定能量的电磁辐射能而产生的振动、转动吸收光谱和电子吸收光谱。分子能级图分子能级图（二） 分子轨道 分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。分子成键轨道; 分子反键轨道 分子轨道的种类分子轨道的种类 n轨道也叫未成键轨道，在构成分子轨道时，该原子轨道不参与分子轨道的形成，可按在原子中的能量画出。4、紫外光谱与电子跃迁、紫外光谱与电子跃迁（一）紫外光谱紫外光谱：是由于分子中价电子的跃迁而产生的。分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱称紫外光谱紫外吸收光谱的波长范

6、围是4-400nm, 其中4-200nm 为远紫外区，200-400nm为近紫外区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。 （二）电子跃迁及类型：n有机分子中的可以发生跃迁的电子有：形成单键的电子；形成双键的电子及未成键的n电子。n各类电子跃迁的能量大小见下图：各类电子跃迁的能量大小见下图：分子中电子跃迁类型：1. * 跃迁u电子从轨道跃迁到* 轨道称为 * 跃迁u特征：跃迁需要能量最大，吸收波长最短，最大吸收谱带出现在远紫外区。u化合物类型：饱和烃类2. *跃迁p电子从轨道跃迁到*轨道，称为 *跃迁。p特征：跃迁所需能量较小，吸收强度大。p化合物类型：不饱和烃类化合物，含有 C=C，CC，C=N等基

7、团； 孤立双键吸收峰的波长在200nm附近； 具有共轭双键， *跃迁能量降低，吸收峰波长向长波方向移动3. n *跃迁|电子从n轨道跃迁到*轨道，称为n *跃迁。|特征：跃迁需要的能量较小，吸收强度弱 吸收峰的波长在近紫外区，有时在可见 光区。|化合物类型：当不饱和键上连有杂原子（如C=O、-N2O）时，杂原子上的未共享电子（n电子）跃迁到*轨道。如丙酮、4-甲基-3-戊烯酮。4. n * 跃迁v电子从n轨道跃迁到* 轨道，称为n * 跃迁。v特征：跃迁需要能量较低，吸收峰的波长约在200nm附近。v化合物类型：具有未共享电子对的一些取代基，如-OH，-NH2， -X，-S等杂原子的饱和化合物

8、。不同类型化合物产生的电子跃迁类型不同类型化合物产生的电子跃迁类型五、五、 紫外光谱的紫外光谱的 max及其主要影响因素及其主要影响因素紫外吸收光谱的表示方法及常用术语紫外吸收光谱的表示方法及常用术语 紫外吸收光谱的表示方法紫外吸收光谱的表示方法 是以波长为横坐标，以吸光度A或吸光系数为纵坐标所描绘的曲线。 吸收峰：吸收峰：吸收度为纵坐标，曲线的峰称吸收峰，其对应的波长称为最大吸收波长（ max） 吸收谷：吸收谷：吸收曲线的谷对应的波长称为最小吸收波长 肩峰：肩峰：峰旁边的小的曲折称肩峰 末端吸收末端吸收短波区的吸收曲线吸收强，不形成峰，称末端吸收 强带强带： 104；弱带： 103 表示方法

9、：表示方法： ：237nm(104)或 ：237nm(lg4.0)溶剂max溶剂max紫外吸收光谱中的一些常见术语紫外吸收光谱中的一些常见术语 发色团发色团：分子结构含有电子的基团。 助色团助色团：含有非成键n电子的杂原子饱和基团。 红移（长移）红移（长移）：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向长波方向移动的现象。 蓝（紫）移蓝（紫）移：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向短波方向移动的现象。 增色效应和减色效应增色效应和减色效应：由于取代或溶剂等的改变，导致吸收峰位位移的同时，其吸收强度发生变化，增强的称增色（浓色）效应，减弱的称减色（淡色）效应。（一）（一） 电子跃迁类型对电子跃迁类型对 ma

10、xmax的的影响影响*跃迁峰位：150nm左右n*跃迁峰位: 200nm左右*跃迁峰位: 200nm(孤立双键), 强度最强（跃迁 时产生的分子极化强度高）n*跃迁峰位: 200400nm（二）发色团与助色团对（二）发色团与助色团对 maxmax的影响的影响紫外吸收光谱主要由 *及n*跃迁贡献的。（三）样品溶液的浓度对（三）样品溶液的浓度对 maxmax的影响的影响在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光线的吸收遵守Lambert-Beers定律，即吸光度（A）与溶液的浓度（C）和吸收池的厚度（l）成正比 A=lC 为摩尔吸光系数max=500010000 强吸收max=2005000 中强吸收

11、max s i o.o.p高频 低频线形分子只有两个自由度线形分子只有两个自由度 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 六、决定吸收峰强度的因素两个因素：振动过程中偶极矩的变化 能级跃迁几率基频峰的强度由振动过程中的偶极矩变化决定，

12、瞬间偶极矩越大，吸收峰越强影响瞬间偶极矩因素（1）原子的电负性，电负性相差越大，吸收峰越强（2）振动形式：VasVs；V（3）分子的对称性：（4）其它因素七、影响峰位、峰强度其它因素（一）内部因素1.电子效应（electronic effect）电子效应是通过成键电子起作用。诱导效应和共轭效应都会引起分子中成键电子云分布发生变化。在同一分子中，诱导效应和共轭效应往往同时存在，在讨论其对吸收频率的影响时，由效应较强者决定。该影响主要表现在CO伸缩振动。 诱导效应诱导效应(inductive effect)：诱导效应：诱导效应沿分子中化学键沿分子中化学键( 键、键、 键键)而传递，与而传递，与分子

13、的几何状态无关。和电负性取代分子的几何状态无关。和电负性取代基相连的极性共价键，如基相连的极性共价键，如COX，随着随着X基电负性增大，诱导效应增强，基电负性增大，诱导效应增强，C=O的伸缩振动向高波数方向移动。的伸缩振动向高波数方向移动。 共轭效应共轭效应(conjugative effect):共轭效应共轭效应常引起常引起C=O双键的极性增强，双键性降双键的极性增强，双键性降低，伸缩振动频率向低波数位移。低，伸缩振动频率向低波数位移。 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（field effect）：通过空间起作用，在立

14、体结构上相互靠近的基团发生作用OBrOH3CCH3BrVc=o 1716cm-1(A)Vc=o 1728cm-1(B) 通电荷相斥（2）空间障碍（3）跨环效应CH3OCh3H3CCH3CH3OVc=o 1663 cm-1Vc=o 1693cm-1(A)（B）（4）环张力（键角张力作用）环外双键（Vc=o）和环上羰基（Vc=o），随着环的张力增加，其频率也相应增加。3.氢键效应（hydrogen bond effect）（1）分子内氢键（与浓度无关）：分子内氢键使谱带移向低频OOOHOOOH（形成分子内氢键）Vc=o（缔合）1622cm-1 （游离） 1675cm-1VOH （缔合）2843cm

15、-1 （未形成分子氢键） Vc=o（游离）1676cm-1 1673cm-1 VOH（游离）36153605cm-1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（2）分子间氢键（与浓度有关）醇和酚的羟基：稀溶液呈游离状态，3650 3600cm-1 浓度增加，形成氢键，VOH移动至3515cm-1羧酸：稀溶液，VC=O（游离）在1760cm-1附近 液态或固态，VC=O（缔合）在1710cm-1出现强峰，VOH在32002500cm-1区间，呈宽而散的吸收峰。4.互变异构分子发生互变异构，吸收峰也将发生位移，在红外光谱上出现各异构体的峰带5.振动偶合效应当两个相同的基团在分

16、子中靠很近时，相应的特征吸收峰发生分裂，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（二）（二） 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 仪器介绍及实验技仪器介绍及实验技术术 1 .红外光谱仪结构及工作原理红外光谱仪结构及工作原理色散型双光束红外分光光度计结构简图示于图色散型双光束红外分光光度计结构简图示于图17。包括红外光源、单色器、检测器、放大。包括红外光源、单色器、检测器、放大器和记录仪五

17、大部分。器和记录仪五大部分。 2. Fourier变换红外光谱仪变换红外光谱仪70年代研制的年代研制的Fourier变换红外光谱变换红外光谱,简称简称(FTIR)主要由光学检测和计算机两大系统组成光学检主要由光学检测和计算机两大系统组成光学检测系统的主要元件是测系统的主要元件是Michelson干涉仪。干涉仪。通过样品通过样品(S)到达检测器到达检测器(D)的干涉光的强度的干涉光的强度I将作将作为两束光的光程差为两束光的光程差S的函数的函数I(S)记录下来，经过记录下来，经过傅里叶变换傅里叶变换(计算机处理计算机处理)，将干涉谱，将干涉谱I(S)变成我变成我们熟悉的光谱们熟悉的光谱I( )。除

18、常规红外光谱测试外，除常规红外光谱测试外，FTIR的优点在于：的优点在于：扫描过程的每一瞬间测量都包括了分子振动的扫描过程的每一瞬间测量都包括了分子振动的全部信息，检测时间大大缩短，利于动态过程全部信息，检测时间大大缩短，利于动态过程和瞬间变化的研究。和瞬间变化的研究。利用计算机储存，多次累加大大提高信噪比，利用计算机储存，多次累加大大提高信噪比，与气相色谱联用解决了痕量分析问题。与气相色谱联用解决了痕量分析问题。分辨率高且测量范围宽分辨率高且测量范围宽(104-10cm-1)。 3.实验技术实验技术（1）.样品池红外光谱测试所需的样品池窗片一定要红外透明，一般是NaCl、KBr等盐晶制成.。

19、（2）.红外样品制备气体样品：在真空的气体（样品）池中测定液体样品：纯液体样品液体样品池测定 样品溶液CS2或CCl4作溶剂（稀溶液）固体样品：研糊法样品用液体石蜡研磨成糊状物 溴化钾压片法1mg样品与约100mg干燥溴化钾混合压片 液膜法样品溶于易挥发溶剂中，滴在玻板上，溶剂挥发后成薄膜。第三节第三节 各类有机化合物的红外特征吸收各类有机化合物的红外特征吸收 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

20、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、红外光谱中特征吸收带二、红外光谱中特征吸收带u第一峰区第一峰区(3700-2500 cm-1)为为X-H的伸缩振的伸缩振动；动；u第二峰区第二峰区(2500-1900 cm-1)为叁键和累积双为叁键和累积双键的伸缩振动；键的伸缩振动；u第三峰

21、区第三峰区(1900-1500 cm-1)为双键的伸缩振为双键的伸缩振动及动及O-H、N-H的弯曲振动；的弯曲振动；u第四峰区第四峰区(1500-600cm-1)，除氢外的单键，除氢外的单键(X-Y)伸缩振动及各类弯曲振动。又称指纹伸缩振动及各类弯曲振动。又称指纹区。区。 例1. 下列（A），（B），（C）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？(B)(C)1、第一峰区、第一峰区(37002500 cm-1) 此峰区为此峰区为XH伸缩振动吸收范围。伸缩振动吸收范围。X代表代表O、N、C，对应于醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、，对应于醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃

22、及饱和烃类的烯烃、芳烃及饱和烃类的OH，NH，CH伸缩振动。伸缩振动。 （1） OH伸缩振动伸缩振动n醇与酚：醇与酚以游离态存在时，醇与酚：醇与酚以游离态存在时， O-H 在在3650-3590 cm-1范围内中等强度吸收。范围内中等强度吸收。n多聚态的醇或酚多聚态的醇或酚OH伸缩振动约于伸缩振动约于3350cm-1出出现强、宽吸收带现强、宽吸收带2-丁醇的红外光谱图丁醇的红外光谱图 2-溴苯酚的红外光谱图溴苯酚的红外光谱图 羧酸羧酸3000-2500 cm-1范围的宽、散谱带为二聚范围的宽、散谱带为二聚体羧基中体羧基中O-H伸缩振动的特征谱带伸缩振动的特征谱带. 2-氯苯甲酸氯苯甲酸（2）N

23、-H伸缩振动伸缩振动 含有含有N-H键的胺、酰胺及铵盐类在此峰区均出键的胺、酰胺及铵盐类在此峰区均出现现N-H伸缩振动。胺或酰胺中伸缩振动。胺或酰胺中N-H伸缩振动出伸缩振动出现在现在3500-3150 cm-1范围，弱或中等强度吸收范围，弱或中等强度吸收带，较带，较 O-H 谱带弱、尖。谱带弱、尖。 胺类胺类：伯胺在此范围出现二条谱带约：伯胺在此范围出现二条谱带约3500、3400 cm-1，对应于，对应于NH2的不对称伸缩振动和对的不对称伸缩振动和对称伸缩振动，有时于较低波数处出现第三条谱称伸缩振动，有时于较低波数处出现第三条谱带。为缔合态带。为缔合态N-H伸缩振动。仲胺于约伸缩振动。仲胺

24、于约3400 cm-1出现一条谱带，叔胺无此带。出现一条谱带，叔胺无此带。 苯胺的红外光谱图苯胺的红外光谱图 N-己基甲胺的红外光谱图己基甲胺的红外光谱图NH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？（3）C-H伸缩振动伸缩振动 烃类化合物的烃类化合物的C-H伸缩振动在伸缩振动在3300-2700 cm-1范围，不饱和烃范围，不饱和烃 C-H位于高频端，饱位于高频端，饱和烃和烃 C-H位于低频端。通常炔氢，烯氢及位于低频端。通常炔氢，烯氢及芳氢的芳氢的C-H伸缩振动大于伸缩振动大于

25、3000 cm-1，饱，饱和和C-H伸缩振动小于伸缩振动小于3000 cm-1。 炔烃炔烃：炔氢的：炔氢的 C-H 约为约为3300 cm-1(m)。比。比缔合态的缔合态的 O-H 吸收弱，比吸收弱，比 N-H吸收强。谱吸收强。谱带尖锐。带尖锐。1-己炔的红外光谱见图己炔的红外光谱见图 1-1-己炔的红外光谱图己炔的红外光谱图 烯烃烯烃：烯烃及芳烃的：烯烃及芳烃的C-H伸缩振动位于伸缩振动位于3000-3100 cm-1范围。范围。 -蒎烯的红外光谱图蒎烯的红外光谱图 芳烃芳烃：芳烃：芳烃C-H伸缩振动吸收带出现在伸缩振动吸收带出现在3030 cm-1及及3080 cm-1附近，均为苯环附近，

26、均为苯环C-H伸缩振动。伸缩振动。 乙苯的红外光谱图乙苯的红外光谱图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？ 饱和烃基饱和烃基：-CH3, -CH2-，CH- 这类饱和烃这类饱和烃基的基的C-H伸缩振动位于伸缩振动位于30002800 cm-1。 CH3： as 2960 ， s 2870 cm-1(m) CH2： as 2926 ， s 2850 cm-1(s) CH- 2890 cm-1 以癸烷癸烷为例：为例： 醛基醛基(-CHO)：醛基中：醛基中 C-H位于位于2850-2720 cm-1范围。是醛基中范围。是醛基中C-H伸缩振动和伸缩振动

27、和C-H弯曲振动弯曲振动(约约1390 cm-1)的倍频之间的倍频之间Fermi共振的贡献。表现为双谱带，是共振的贡献。表现为双谱带，是醛基的特征吸收谱带。高波数端的频带醛基的特征吸收谱带。高波数端的频带有时仅以饱和有时仅以饱和C-H伸缩振动强吸收带的伸缩振动强吸收带的肩峰出现或被掩盖。肩峰出现或被掩盖。 丙烯醛的红外光谱图丙烯醛的红外光谱图 2-甲基丁醛的红外光谱图甲基丁醛的红外光谱图2、第二峰区、第二峰区(25001900 cm-1) 叁键、累积双键及叁键、累积双键及B-H、P-H、I-H、As-H、Si-H等键的伸缩振动吸收谱带位于此等键的伸缩振动吸收谱带位于此峰区。谱带为中等强度吸收或

28、弱吸收。峰区。谱带为中等强度吸收或弱吸收。此峰区干扰小，谱带容易识别。此峰区干扰小，谱带容易识别。 （1）C C伸缩振动伸缩振动 炔烃炔烃C C伸缩振动位于伸缩振动位于22802100 cm-1范围。范围。 1-1-己炔的红外光谱图己炔的红外光谱图(2) C N伸缩振动伸缩振动 腈基化合物中腈基化合物中C N伸缩振动谱带在伸缩振动谱带在22502240 cm-1范围。范围。C N键极性较键极性较C C键强，其谱带强度也较键强，其谱带强度也较 C C 谱带强。谱带强。C N与苯环或双键共轭与苯环或双键共轭, 谱带向低波数位谱带向低波数位移移2030 cm-1。 丙烯腈的红外光谱图丙烯腈的红外光谱

29、图3 .第三峰区第三峰区(19001500 cm-1) 双键双键(包括包括C=O，C=C，C=N，N=O等等)的伸缩振动谱带位于此峰区，利用该峰的伸缩振动谱带位于此峰区，利用该峰区的吸收带，对判断双键的存在及双键区的吸收带，对判断双键的存在及双键的类型极为有用。另外，的类型极为有用。另外，N-H弯曲振动弯曲振动也位于此峰区。也位于此峰区。（1）C=O伸缩振动伸缩振动 C=O伸缩振动位于此峰区的高频端，均伸缩振动位于此峰区的高频端，均为强吸收带。为强吸收带。 由于受各种因素影响，不同类型羰基化由于受各种因素影响，不同类型羰基化合物的：合物的： C=O吸收不同，且有规律地改吸收不同，且有规律地改变

30、。其变化规律为：变。其变化规律为：(从大到小从大到小) RCOFRCOClRCOORRCOOHRCOHRCORC6H5CORC6H4CORRCONH2-RO4 - 酰卤酰卤：酰卤中：酰卤中 C=O 吸收位于高波数端，吸收位于高波数端，特征，无干扰，特征，无干扰，(乙酰氯乙酰氯1805 cm-1)。 酸酐酸酐：酸酐中两个羰基振动偶合产生双峰，：酸酐中两个羰基振动偶合产生双峰，约约60-80 cm-1，开链酸酐，开链酸酐(约约1830，1760 cm-1)高高波数谱带强度较大。波数谱带强度较大。 ， -不饱和酸酯或苯甲不饱和酸酯或苯甲酸酯，低波数位移酸酯，低波数位移(约约20 cm-1)。 丙酸酐

31、丙酸酐 羧酸羧酸：羧酸以二聚体的形式存在，：羧酸以二聚体的形式存在， C=O 约约1720 cm-1。游离态游离态 C=O (约约1760 cm-1) 。若在第一峰区约。若在第一峰区约3000 cm-1出现强、宽吸收，可确认羧基存在。出现强、宽吸收，可确认羧基存在。 2-氯苯甲酸氯苯甲酸 醛醛：羰基在：羰基在1700 cm-1以上。以上。 2-甲基丁醛甲基丁醛 丙烯醛丙烯醛 2-甲基丁醛甲基丁醛 丙烯醛丙烯醛 酮：酮：酮类化合物酮类化合物 C=O 吸收是其唯一特征吸收是其唯一特征吸收带。在吸收带。在1700 cm-1以上。以上。如：2-己酮 C=O与与C=O共轭，共轭， C=O 低波数位移，低

32、波数位移， C=C 吸吸收强度增大收强度增大 。如：如：3-氯苯甲酮氯苯甲酮 酰胺酰胺： C=O 吸收在吸收在1690-1630 cm-1范围，缔合范围，缔合态及叔酰胺态及叔酰胺 C=O 约约1650 cm-1。 如如丙酰胺丙酰胺（2）C=C伸缩振动伸缩振动 烯烃：烯烃：C=C伸缩振动位于伸缩振动位于16801610 cm-1范围。范围。随着双键上随着双键上R取代基增多，其吸收强度减弱，取代基增多，其吸收强度减弱，双键与氧相连时。吸收强度显著增大双键与氧相连时。吸收强度显著增大 。 -蒎烯蒎烯 双键与双键与C=O共轭，共轭， C=C 吸收向低波数位移，强吸收向低波数位移，强度增大。如度增大。如

33、2-甲基甲基-2-环戊烯酮：环戊烯酮： （3）芳环骨架振动）芳环骨架振动 苯环、吡啶环及其它杂芳环的骨架伸缩振动位于苯环、吡啶环及其它杂芳环的骨架伸缩振动位于1600-1450 cm-1范围。于范围。于1600，1580，1500，1450 cm-1出现出现3-4条谱带。条谱带。 苯胺苯胺：1600，1500 cm-1 乙苯4、第四峰区、第四峰区(1500-600 cm-1) 主要有主要有-键伸缩振动及各类弯曲振动键伸缩振动及各类弯曲振动 （1）C-H弯曲振动弯曲振动 烷烃烷烃：-CH3 as约约1450 cm-1(m)， s约约1380 cm-1(w)。-CH(CH3)2振动偶合使对称弯曲振

34、动裂分振动偶合使对称弯曲振动裂分为强度相近的两条谱带为强度相近的两条谱带(约在约在1380和和1370cm-1)，C(CH3)3振动偶合使对称弯曲振动裂分为强度差振动偶合使对称弯曲振动裂分为强度差别较大的两条谱带别较大的两条谱带(在在1390和和1370 cm-1附近附近)，低，低频带强度较大。频带强度较大。 CH2剪式振动约为剪式振动约为1450 cm-1(m)。 CH-约为约为1340 cm-1(w)，不特征。，不特征。 癸烷癸烷 2,3,4-三甲基戊烷 2，2-二甲基戊烷 2,3,4-三甲基戊烷 2，2-二甲基戊烷 烯烃烯烃：烯烃的：烯烃的C-H面内弯曲振动位于面内弯曲振动位于1420-

35、1300 cm-1范围，范围，m或或w吸收带吸收带,干扰干扰大大,不特征。烯烃的面外弯曲振动位于不特征。烯烃的面外弯曲振动位于1000-670 cm-1范围，范围，s或或m吸收带，容易吸收带，容易识别，可用于判断烯烃的取代情况识别，可用于判断烯烃的取代情况 反式烯氢反式烯氢990 cm-1 同碳烯氢同碳烯氢900 cm-1 顺式烯氢顺式烯氢700 cm-1 丙烯醛 芳烃：芳环芳烃：芳环C-H面外弯曲振动位于面外弯曲振动位于900650 cm-1范围。谱带位置及数目与苯环的取代情况范围。谱带位置及数目与苯环的取代情况有关，利用此范围的吸收带可判断苯环上取代有关，利用此范围的吸收带可判断苯环上取代

36、基的相对位置。基的相对位置。 单取代：单取代：750 cm-1，700 cm-1两强峰两强峰乙苯乙苯 邻二取代：邻二取代：770-735 cm-1强峰强峰 2-氯苯甲酸氯苯甲酸 间二取代：间二取代：780 cm-1 ，690 cm-1两强峰两强峰 2-溴苯甲酮溴苯甲酮 对二取代：对二取代：860 - 800cm-1 强峰强峰 4-氯苯甲酮氯苯甲酮（2）C-O伸缩振动伸缩振动 含氧化合物含氧化合物C-O键的伸缩振动位于键的伸缩振动位于13001000 cm-1范围。范围。 不饱和碳不饱和碳-氧常大于氧常大于1200 cm-1 2-氯苯甲醚氯苯甲醚 饱和碳饱和碳-氧常小于氧常小于1200 cm-1

37、 2-丁醇 CH2n: CH2平面摇摆振动位于平面摇摆振动位于800-700 cm-1，弱吸收带。对于无其它谱带干扰的烃类化合物，弱吸收带。对于无其它谱带干扰的烃类化合物，可用此范围的谱带判断可用此范围的谱带判断n的数目。的数目。 癸烷癸烷725 cm-1 N 1 2 3 4 cm-1 785-770 743-734 729-726 725-722 2，2-二甲基戊烷二甲基戊烷740 cm-1第四节第四节 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（鉴别化合物真伪）一、鉴定是否为某已知化合物（鉴别化合物真伪）1、与标准品的红外光谱对照 对

38、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、与标准图谱对照无标准品，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三、其他方面的而应用1、几何构型的区别C CMeMeHHC CMeHHMe顺式（cis）反式（trans）红外光谱中1000650cm-1区域有明显不同，顺式面外在690cm-1（s）,反式在970cm-1（vs)2、立体

39、构象的确定(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第五节第五节 红外光谱解析及应用红外光谱解析及应用1 红外光谱解析一般程序红外光谱解析一般程序 (1)了解样品来源及测试方法了解样品来源及测试方法 痕量的水会在痕量的水会在3500 cm-1和和1630 cm-1附近附近(OH无无此带此带)出现吸收带。出现吸收带。 (2)求分子式与不饱和数求分子式与不饱和数 UN = （n + 1） + a/2 - b/2 (3)分析红外

40、光谱图第一至三峰区分析红外光谱图第一至三峰区(4) 确认某种基团的存在确认某种基团的存在(5)分析红外光谱图的第四峰区分析红外光谱图的第四峰区(6)提出化合物的可能结构提出化合物的可能结构 2.红外光谱解析实例红外光谱解析实例例例1 分子式分子式C6H14，红外光谱如下，推导其结构。，红外光谱如下，推导其结构。(1461, 1380, 988, 775 cm-1) 1380 cm-1为为 sCH3,该谱带无裂分，表明无同碳该谱带无裂分，表明无同碳二甲基或同碳三甲基存在。二甲基或同碳三甲基存在。 775 cm-1(n = 1)表明该化合物无表明该化合物无n1的长链烷基的长链烷基存在，只有存在，只

41、有CH3CH2基存在基存在 例例2 分子分子C8H7N，红外光谱如下，推导其结构。，红外光谱如下，推导其结构。(3030,2217,1607,1508,1450,1380,817) 3500-3100 cm-1，无，无，无，无N-H， C-H存在存在 3030 cm-1 (w)为为=C-H或苯氢的伸缩振动，结合或苯氢的伸缩振动，结合第三峰区的相关峰第三峰区的相关峰1607 cm-1(m)，1508 cm-1(m)的苯环的骨架伸缩振动，确认苯基的存在。的苯环的骨架伸缩振动，确认苯基的存在。 817 cm-1(s)苯环上相邻两个氢的面外弯曲振动，苯环上相邻两个氢的面外弯曲振动，表明是对位取代苯表明

42、是对位取代苯(860-800 cm-1)， 2217 cm-1(m，尖，尖)，从谱带的强度及峰位判断，从谱带的强度及峰位判断为为C N伸缩振动，且与苯基相连（伸缩振动，且与苯基相连（2260-2210 cm-1）。）。 2920 cm-11450 cm-1及及1380 cm-1为为 CH3。 例例3 分子式分子式C4H6O2，红外光谱如下，推导其结构。，红外光谱如下，推导其结构。3090, 1760, 1650, 1370, 1230, 1140, 955, 880 cm-1 可能结构如下：可能结构如下： A结构结构C=C与与C=O共轭，共轭， C=O 低波数位移低波数位移(约约1700 cm-1)与谱图不符，排除。与谱图不符，排除。B结构双结构双键与极性基氧相连，键与极性基氧相连， C=O 吸收强度增大，吸收强度增大，氧原子对氧原子对C=O的诱导效应增强，的诱导效应增强， C=O 高波高波数位移，与谱图相符，故数位移，与谱图相符，故B结构合理。结构合理。 H2CCHCOOCH3A:H2CCHOCCH3OB: