第四章红外光谱分析和拉曼光谱讲义课件.ppt

1、2022年12月16日星期五1第四章第四章第四章第四章第四章第四章红外吸收光红外吸收光红外吸收光红外吸收光红外吸收光红外吸收光谱分析法谱分析法谱分析法谱分析法谱分析法谱分析法infrared absorption spectroscopy，IR第一节第一节 红外光谱分析基红外光谱分析基本原理本原理第二节第二节 红外光谱与分子红外光谱与分子结构结构第三节第三节 红外分光光度计红外分光光度计第四节第四节 红外谱图解析红外谱图解析第五节第五节 激光拉曼光谱分激光拉曼光谱分析法析法2022年12月16日星期五2一、概述一、概述introduction二、红外吸收光谱产生二、红外吸收光谱产生的条件的条件

2、condition of Infrared absorption spectroscopy三、分子中基团的基本三、分子中基团的基本振动形式振动形式basic vibration of the group in molecular四、红外吸收峰强度四、红外吸收峰强度intensity of infrared absorption bend 第一节第一节 红外光谱分红外光谱分析基本原理析基本原理 principle of IR2022年12月16日星期五3分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱转光谱一、概述一、概述一、概述一、概述一、概述一、概述 in

3、troductionintroductionintroduction辐射辐射分子振动能级跃迁分子振动能级跃迁红外光谱红外光谱官能团官能团分子结构分子结构近红外区近红外区中红外区中红外区远红外区远红外区原因：测定原因：测定IR光时光时，所用的仪器不同，所用的仪器不同且各个区域所得到且各个区域所得到的信息各不相同。的信息各不相同。2022年12月16日星期五4右两图上为谐振子的势能曲线，下图为右两图上为谐振子的势能曲线，下图为HCl的势能曲线；两图中横坐标代表核的势能曲线；两图中横坐标代表核心间距心间距r，纵坐标表示势能，表达式如上纵坐标表示势能，表达式如上，由上式可见，势能曲线为抛物线；由，由上

4、式可见，势能曲线为抛物线；由两图可见，两条曲线在振幅较小、相互两图可见，两条曲线在振幅较小、相互较靠近、核间距为较靠近、核间距为re时势能值最小；当时势能值最小；当振幅增大时振幅增大时HCl分子的实际势能随着原分子的实际势能随着原子核间距的增大而增大，核间距增大到子核间距的增大而增大，核间距增大到一定值以后，核间引力不复存在，分子一定值以后，核间引力不复存在，分子发生解离，此时势能值为常数。发生解离，此时势能值为常数。2121)(krcmE2022年12月16日星期五5红外光谱图：红外光谱图：纵坐标为吸收强度，纵坐标为吸收强度，横坐标为波长横坐标为波长（m）和波数和波数1/单位：单位：cm-1

5、可以用峰数，峰位，可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。峰形，峰强来描述。应用：有机化合物的结构解析。应用：有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度；定量：特征峰的强度；红外光谱与有机化合物结构红外光谱与有机化合物结构红外光谱与有机化合物结构红外光谱与有机化合物结构红外光谱与有机化合物结构红外光谱与有机化合物结构2022年12月16日星期五6二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件 condition of icondition

6、of icondition of infrared absorption spectroscopynfrared absorption spectroscopynfrared absorption spectroscopy 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；(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。对称分子：没有偶极矩，辐对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。射不能引起共振，无红外活性。如：如：N2、O2、Cl2 等。等。非对称分子：有偶极矩，红非对称分子：有偶

7、极矩，红外活性。外活性。偶极子在交变电场中的作用示偶极子在交变电场中的作用示意图意图2022年12月16日星期五7分子振动方程式分子振动方程式分子振动方程式分子振动方程式分子振动方程式分子振动方程式分子的振动能级（量子化）：分子的振动能级（量子化）：E振振=（V+1/2）h V：化学键的振动频率；化学键的振动频率；：振动量子数，即体系的振动频率。振动量子数，即体系的振动频率。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2022年12月16日星期五8 任意两个相邻的能级间的能量差为：任意两个相邻的能级间的能量差为

8、：k化学键的力常数，与键能和键长有关，化学键的力常数，与键能和键长有关，为双原子的折合质量为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）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和键的力常数，即取决于分子的结构特征。折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。kckhhch2112kkcvkhhvE130721122022年12月16日星期五9表表 某些键的伸缩力常数（毫达因某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）埃）键类型键类型 C C C=C C C 力常数力常数 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位峰位 4.5 m 6.0

9、 m 7.0 m 化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力常数k越大）原子折合质量越越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。1N=105dyn(cmgs-2)2022年12月16日星期五10分子振动方程式各参数的单位换算：分子振动方程式各参数的单位换算：键力常数键力常数k单位常用毫达因单位常用毫达因/埃（埃（mdyn/A），也常用），也常用达因达因/厘米（厘米（dyn/cm）：）：1 mdyn/A=105 dyn/cm若用右边公式，则若用右边公式，则 按按 =m1m2/（m1+m2）计算计算k值值，如习

10、题如习题12-4计算为计算为18.9 mdyn/A。kv1307若用左边公式，则若用左边公式，则 按按 =m1m2/(m1+m2)6.021023计算，计算，c=31010 cm/s，此时，此时k的应为的应为dyn/cm。如习题如习题12-4计算计算k值为值为1.91 106 dyn/cm=19.1 mdyn/A。kcv212022年12月16日星期五11 例题例题:由表中查知由表中查知C=C键的键的k=9.5 9.9,令其为令其为9.6,计算波数值。两种方法计算如下：计算波数值。两种方法计算如下：正己烯中正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1123510

11、16501002.6)1212/(1212106.91032121cmkcv11650)1212/(12126.913071307cmkv2022年12月16日星期五12三、分子中基团的基本振动形式三、分子中基团的基本振动形式三、分子中基团的基本振动形式三、分子中基团的基本振动形式三、分子中基团的基本振动形式三、分子中基团的基本振动形式 basic vibration of the group in molecularbasic vibration of the group in molecularbasic vibration of the group in molecular1 1两类基本

12、振动形式两类基本振动形式伸缩振动伸缩振动 亚甲基：亚甲基：变形振动变形振动 亚甲基亚甲基2022年12月16日星期五13甲基的振动形式甲基的振动形式甲基的振动形式甲基的振动形式甲基的振动形式甲基的振动形式伸缩振动伸缩振动 甲基：甲基：变形振动变形振动 甲基甲基对称对称s s(CH(CH3 3)1380)1380-1-1 不不对称对称asas(CH(CH3 3)1460)1460-1-1对称对称 不对称不对称s s(CH(CH3 3)asas(CH(CH3 3)2870 2870-1-1 2960 2960-1-12022年12月16日星期五14例水分子例水分子（非对称分子）（非对称分子）峰位、

13、峰数与峰强峰位、峰数与峰强（1）峰位）峰位 化学键的力常数化学键的力常数k越大，原子折合质量越小，越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。反之，出现在低波数区（高波长区）。（2）峰数）峰数 峰数与分子自由度（注）有关。无瞬间偶峰数与分子自由度（注）有关。无瞬间偶极矩变化时，无红外吸收。极矩变化时，无红外吸收。2022年12月16日星期五15分子自由度：自由度是在学习相律时学过的一个分子自由度：自由度是在学习相律时学过的一个概念。它是指能不改变系统内所含有的相数而可概念。

14、它是指能不改变系统内所含有的相数而可以独立变动的强度性质（温度、压力、组成等）以独立变动的强度性质（温度、压力、组成等）的数目。分子自由度是指不改变分子的特性（指的数目。分子自由度是指不改变分子的特性（指超过弹性限度的振动）而可以独立振动的数目。超过弹性限度的振动）而可以独立振动的数目。非线形分子振动自由度为非线形分子振动自由度为3N-6个（个（N是分子中含是分子中含有原子的个数），既红外光谱中应出现的基频峰有原子的个数），既红外光谱中应出现的基频峰的数目。的数目。线形分子振动自由度为线形分子振动自由度为3N-5个。个。2022年12月16日星期五16峰位、峰数与峰强峰位、峰数与峰强例例2CO

15、2分子分子（有一种振动无红外（有一种振动无红外活性）活性）（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；频峰；（5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个比基频峰弱）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个比基频峰弱的吸收峰，二倍频峰；的吸收峰，二倍频峰；（3）瞬间偶极距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相）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；差越大（极性越大），吸收峰越强；2022年12月16日星期五17（6）由基态直接跃迁到第三激发态，产生一）由基态直接跃迁到第三激发态，产生一个比二倍频峰弱的吸

16、收峰，三倍频峰；个比二倍频峰弱的吸收峰，三倍频峰；（7）三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般）三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般都很弱常常观测不到，各倍频峰的波数并非正都很弱常常观测不到，各倍频峰的波数并非正好是基频峰波数的整数倍，而是略小一些；好是基频峰波数的整数倍，而是略小一些；（8）还有合频峰、差频峰等，这些峰多数很）还有合频峰、差频峰等，这些峰多数很弱，一般不易辨认。倍频峰、合频峰、差频峰弱，一般不易辨认。倍频峰、合频峰、差频峰统称为泛频峰。统称为泛频峰。2022年12月16日星期五18 （CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。（CH3）2930 cm-1，2850cm-1。C

17、2H4O1730cm-11165cm-12720cm-1HHHHOCC2022年12月16日星期五19四、红外吸收峰强度四、红外吸收峰强度四、红外吸收峰强度四、红外吸收峰强度四、红外吸收峰强度四、红外吸收峰强度 intensity of iintensity of iintensity of infrared absorption nfrared absorption nfrared absorption bendbendbend 问题：问题：C=O 强；强；C=C 弱；为什么？弱；为什么？吸收峰强度吸收峰强度跃迁几率跃迁几率偶极矩变化偶极矩变化吸收峰强度吸收峰强度 偶极矩的平方偶极矩的平方偶

18、极矩变化偶极矩变化结构对称性；结构对称性；对称性差对称性差偶极矩变化大偶极矩变化大吸收峰强度大吸收峰强度大符号：符号：s(强强)；m(中中)；w(弱弱)红外吸收峰强度比紫外吸收峰小红外吸收峰强度比紫外吸收峰小23个数量级；通常：个数量级；通常：100 Lmol-1cm-1非常强峰（非常强峰（vs）20 Lmol-1cm-1 100 Lmol-1cm-1强峰（强峰（s）10 Lmol-1cm-1 20 Lmol-1cm-1中强峰（中强峰（m）1 Lmol-1cm-1 10 Lmol-1cm-1弱峰（弱峰（w）2022年12月16日星期五20一、红外光谱的基团频率一、红外光谱的基团频率group

19、frequency in IR二、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰molecular structure and absorption peaks三、影响峰位移的因素三、影响峰位移的因素factors influenced peak shift 四、不饱和度四、不饱和度degree of unsaturation第二节第二节 红外光谱与红外光谱与分子结构分子结构infrared spectroscopy and molecular structure 2022年12月16日星期五21一、红外吸收光谱的特征性一、红外吸收光谱的特征性一、红外吸收光谱的特征性一、红外吸收光谱的特征性一、红外吸收

20、光谱的特征性一、红外吸收光谱的特征性 group frequency in IRgroup frequency in IRgroup frequency in IR 与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率振动频率基团特征频率（特征峰）基团特征频率（特征峰）；例：例：2800 3000 cm-1 CH3 特征峰特征峰；1600 1850 cm-1 C=O 特征峰特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2COO 1735 cm-1 酯酯

21、CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺2022年12月16日星期五22红外光谱信息区红外光谱信息区红外光谱信息区红外光谱信息区红外光谱信息区红外光谱信息区常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：依据基团的振动形式，分为四个区：(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区(4)1200 670 cm-1 XY伸缩，伸

22、缩，XH变形振动区变形振动区2022年12月16日星期五23二、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰 molecular structure and absorption peaksmolecular structure and absorption peaksmolecular structure and absorption peaks1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（4000 2500 cm-1）（1）OH 3650 3200 cm-1 确定确定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形

23、尖锐，强在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用（羟基是强极性基团，容吸收；当浓度较大时，发生缔合作用（羟基是强极性基团，容易形成氢健等），峰形较宽。易形成氢健等），峰形较宽。注意区分注意区分NH伸缩振动：伸缩振动：3500 3100 cm-1 2022年12月16日星期五24（3）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的=CH（CH）苯环上的苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1（2 2 2）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的C C CHH

24、 H3000 cm-1 以上以上 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2022年12月16日星期五252 叁键（叁键（C C）伸缩振动区伸缩振动区（2500 1900 cm-1）在该区域出现的峰较少；在该区域出现的峰较少；（1）RC CH （2100 2140 cm-1）RC CR （2190 2260 cm-1）R=R 时，无红外活性（对称，无偶极矩）时，无

25、红外活性（对称，无偶极矩）（2）RC N （2100 2140 cm-1）非共轭非共轭 2240 2260 cm-1 共轭共轭 2220 2230 cm-1 仅含仅含C、H、N时：峰较强、尖锐；时：峰较强、尖锐；有有O原子存在时；原子存在时；O越靠近越靠近C N，峰越弱；峰越弱；2022年12月16日星期五263 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（1900 1200 cm-1）（1）RC=CR 1620 1680 cm-1 强度弱，强度弱，R=R（对称对称）时，时，无红外活性。无红外活性。（2）单核芳烃）单核芳烃 的的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1626 1650 cm-1）2022年12月1

26、6日星期五27苯衍生物的苯衍生物的C=C 苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现出现 C-H和和C=C键的面内键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。200016002022年12月16日星期五28（3）C=O（1850 1600 cm-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。饱和醛饱和醛(酮酮)1740-1720 cm-1；强、尖；不饱和向低波数移动；强、尖；不饱和向低波数移动；醛、酮的区分？醛、酮的区分？2022年12月16日星期五29醛和酮的醛和酮的C=O伸缩振动吸收

27、位置是差不多的伸缩振动吸收位置是差不多的，虽然醛的羰基吸收位置要比相应的酮高，虽然醛的羰基吸收位置要比相应的酮高10 15 cm-1，但不易根据这一差异来区分醛、，但不易根据这一差异来区分醛、酮。然而，用酮。然而，用C-H伸缩振动吸收区却很容易伸缩振动吸收区却很容易区别它们。在区别它们。在C-H伸缩振动的低频侧，醛有伸缩振动的低频侧，醛有两个中等强度的特征吸收峰，分别位于两个中等强度的特征吸收峰，分别位于2820 cm-1和和2720 cm-1附近，后者较尖锐，和其它附近，后者较尖锐，和其它C-H伸缩振动吸收不相混淆，极易识别。因伸缩振动吸收不相混淆，极易识别。因此根据此根据C=O伸缩振动吸收

28、以及伸缩振动吸收以及2720 cm-1峰就峰就可判断是醛或酮。可判断是醛或酮。2022年12月16日星期五30酸酐的酸酐的C=O（如羧酸酐，如羧酸酐，(RCO)2O）双吸收峰：双吸收峰：18201750 cm-1，两个羰基振，两个羰基振动偶合裂分；动偶合裂分；线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰线性酸酐：两吸收峰高度接近，高波数峰稍强；稍强；环形结构：低波数峰强；环形结构：低波数峰强；羧酸的羧酸的C=O 18201750 cm-1（单峰），（单峰），氢键，二分子缔合体；氢键，二分子缔合体；2022年12月16日星期五314.XY，XH 变形振动区变形振动区 80 C）溶液法溶液法液体池液体池溶

29、剂：溶剂：CCl4，CS2常用。常用。3)固体固体:研糊法（液体石腊法）研糊法（液体石腊法）KBr压片法压片法薄膜法（高分子材料应用较多）薄膜法（高分子材料应用较多）2022年12月16日星期五49三、联用技术三、联用技术三、联用技术三、联用技术三、联用技术三、联用技术 hyphenated technologyhyphenated technologyhyphenated technologyGC/FTIR（气相色谱红外光谱联用）气相色谱红外光谱联用）LC/FTIR（液相色谱红外光谱联用）液相色谱红外光谱联用）PAS/FTIR（光声红外光谱）光声红外光谱）MIC/FTIR（显微红外光谱）显微

30、红外光谱）微量及微区分析微量及微区分析2022年12月16日星期五50一、红外谱图解析一、红外谱图解析analysis of infrared spectrograph二、未知物结构确定二、未知物结构确定structure determination of compounds第四节第四节 红外谱图解析红外谱图解析 analysis of infrared spectrograph2022年12月16日星期五51一一一一一一、红外谱图解析、红外谱图解析、红外谱图解析、红外谱图解析、红外谱图解析、红外谱图解析 analysis of analysis of analysis of infrared

31、 spectrographinfrared spectrographinfrared spectrograph1 1烷烃（注意烷烃（注意4 4点）点）（CH3，CH2，CH）(CC,CH)-（CH2）n-n-n n asas1460 cm1460 cm-1-1 s s1380 cm1380 cm-1-1CH3 CH2 s s1465 cm1465 cm-1-1CH2 r r 720 cm720 cm-1-1（水平摇摆）水平摇摆）重重叠叠 CH2 对称伸缩对称伸缩2853cmcm-1-11010CH3 对称伸缩对称伸缩2872cmcm-1-11010 CH2不对称伸缩不对称伸缩2926cmcm-

32、1-11010 CH3不对称伸缩不对称伸缩2962cmcm-1-11010 3000cmcm-1-1 2022年12月16日星期五52HC1385-1380cm-11372-1368cm-1CH3CH3CH3 s s C CC C骨架振动骨架振动 1:1 1:111551155cmcm-1-111701170cmcm-1-1CCH3CH31391-1381cm-11368-1366cm-14:5 4:5 1195 1195 cmcm-1-1 CCH3CH3CH31405-1385cm-11372-1365cm-11:21:21250 1250 cmcm-1-1a)由于支链的引入，使由于支链的引

33、入，使CH3的对称变形振动发生变化。的对称变形振动发生变化。b)Cb)CC C骨架振动明显骨架振动明显2022年12月16日星期五53c)CH2面外变形振动面外变形振动(CH2)n n，证明长碳链的存在。证明长碳链的存在。n=1 770785 cmcm-1-1 （中中）n=2 740 750 cmcm-1-1（中中）n=3 730 740 cmcm-1-1（中中）n n 722 cmcm-1-1 （中强中强）d)CH2和和CH3的相对含量也可以由的相对含量也可以由1460 cmcm-1-1和和1380 1380 cmcm-1-1的峰的峰 强度估算强度估算cmcm-1-115001400 130

34、0正二十八正二十八烷烷cmcm-1-1150014001300正十二正十二烷烷cmcm-1-11500 1400 1300正庚烷正庚烷2022年12月16日星期五542022年12月16日星期五552.2.烯烃，炔烃（烯烃，炔烃（3 3点）点）HCC HC CCC伸缩伸缩振动振动C H变形变形振动振动a)C-H 伸缩振动伸缩振动(3000 cmcm-1-1)HCC HHCHC CH2H3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3300 cmcm-1-1 （C-HC-H）3080-3030 cmcm-1-1 2900-2800

35、 cmcm-1-1 3000 cmcm-1-1 2022年12月16日星期五56b)C=C 伸缩振动伸缩振动(1680-1630 cmcm-1-1)1660cmcm-1-1 分界线分界线C CR1HHR2C CR1R2R3HC CR1R2R3R4（C=CC=C）反式烯反式烯三取代烯三取代烯四取代烯四取代烯1680-1665 cmcm-1-1 弱，尖弱，尖C CR1HHR2C CR1HHHC CR1R2HH顺式烯顺式烯乙烯基烯乙烯基烯亚乙烯基烯亚乙烯基烯1660-1630cmcm-1-1 中强，尖中强，尖2022年12月16日星期五57顺式烯顺式烯和和反式烯反式烯的分界线的分界线1660cmcm

36、-1-1 顺强，反弱顺强，反弱 四取代（不与四取代（不与O，N等相连）无等相连）无（C=CC=C）峰峰 端烯的强度强端烯的强度强 共轭使共轭使（C=CC=C）下降下降20-30 cmcm-1-1 CCRHCCR2R1C CC C 2140-2100cmcm-1-1 （弱）（弱）2260-2190 cmcm-1-1 （弱）（弱）总结总结2022年12月16日星期五58c)C-H 变形振动变形振动(1000-700 cmcm-1-1 )面内变形面内变形（=C-H）1400-1420 cmcm-1-1 （弱）弱）面外变形面外变形（=C-H）1000-700 cmcm-1-1 （有价值）有价值）C C

37、CCR1HHR2C CR1R2R3HC CR1R2R3R4RH（=C-H）970 cmcm-1-1（强）强）790-840 cmcm-1-1 （820 cmcm-1-1）610-700 cmcm-1-1（强）强）2：1375-1225 cmcm-1-1（弱）弱）（=C-H）C CR1HHR2C CR1HHHC CR1R2HHCCR2R1800-650 cmcm-1-1（690 690 cm-cm-1 1）990 cmcm-1-1910 910 cmcm-1-1（强）强）2：1850-1780 cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（强）强）2：1800-1780 cmcm-1-1 2022

38、年12月16日星期五59谱图谱图谱图谱图谱图谱图2022年12月16日星期五602022年12月16日星期五61对比对比对比对比对比对比烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体2022年12月16日星期五623.醇（醇（OH）OH，COa)-OH 伸缩振动伸缩振动(3600 cmcm-1-1)b)碳氧伸缩振动碳氧伸缩振动(1100 cmcm-1-1)CCCCCOHCC游游离离醇，醇，酚酚伯伯-OH 3640cmcm-1-1仲仲-OH 3630cmcm-1-1叔叔-OH 3620cmcm-1-1酚酚-OH 3610cmcm-1-1（OH）（C-OC-O）1050 cmcm-1-11100 cmcm-1-11

39、150 cmcm-1-11200 cmcm-1-1支化：支化：-15-15 cmcm-1-1不饱和：不饱和：-30-30 cmcm-1-12022年12月16日星期五63OH基团特性基团特性 双分子缔合（二聚体）双分子缔合（二聚体）3550-3450 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1分子内氢键：分子内氢键：分子间氢键：分子间氢键：多元醇（如多元醇（如1，2-二醇二醇）3600-3500 cmcm-1-1螯合键（和螯合键（和C=O，NO2等）等）3200-3500 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）多分子缔合（多聚体）3400-320

40、0 cmcm-1-1 分子间氢键随浓度而变，分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而变。而分子内氢键不随浓度而变。水（溶液）水（溶液）3710 cmcm-1-1水（固体）水（固体）33003300cm-1cm-1结晶水结晶水 3600-3450 3600-3450 cmcm-1-12022年12月16日星期五643515cm-10 00101M M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图2950cm-12895 cm-12022年12月16日星期五652022年12月16日星期五662022年12月16日星期五67脂

41、族和环的脂族和环的C-O-C asas 1150-1070cmcm-1-1 芳族和乙烯基的芳族和乙烯基的=C-O-Casas 1275-1200cmcm-1-1（1250cmcm-1-1）s s 1075-1020cmcm-1-14.醚（醚（COC）脂族脂族 R-OCH3 s s(CH3)2830-2815cmcm-1-1 芳族芳族 Ar-OCH3 s s(CH3)2850cmcm-1-1 2022年12月16日星期五685醛、酮醛、酮2022年12月16日星期五69醛醛2022年12月16日星期五702022年12月16日星期五716 6羧酸及其衍羧酸及其衍生物生物羧酸的红外光谱图羧酸的红外

42、光谱图2022年12月16日星期五72酰胺的红外光谱图酰胺的红外光谱图2022年12月16日星期五73不同酰胺吸收峰数据不同酰胺吸收峰数据2022年12月16日星期五74酸酐和酸酐和酰氯的酰氯的红外光红外光谱图谱图2022年12月16日星期五75氰基化合物氰基化合物的红外光谱的红外光谱图图CNCN=2275-2220cm=2275-2220cm-1-1-(CH2)n-水平摇摆水平摇摆2022年12月16日星期五76硝基化合物的硝基化合物的红外光谱图红外光谱图AS AS（N=ON=O）=1565-1545cm=1565-1545cm-1-1S S（N=ON=O）=1385-1350cm=1385

43、-1350cm-1-1脂肪族脂肪族芳香族芳香族S S（N=ON=O）=1365-1290cm=1365-1290cm-1-1AS AS（N=ON=O）=1550-1500cm=1550-1500cm-1-12022年12月16日星期五77二、未知物结构确定二、未知物结构确定二、未知物结构确定二、未知物结构确定二、未知物结构确定二、未知物结构确定structure determination of compoundsstructure determination of compoundsstructure determination of compounds1.未知物2022年12月16日星期五

44、782.推测推测C4H8O2的结构的结构H C O CH2CH2CH3OH3C C O CH2CH3OH3CH2C C O CH3O118012401160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2022年12月16日星期五793.推测推测C8H8纯液体的结构纯液体的结构解：解：1）=1-8/2+8=52）峰归属峰归属 3）可能的结构）可能的结构 HC CH22022年12月16日星期五804.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H3CCN2022年12月16日星期五81谱图解析

45、谱图解析（峰归属峰归属）：）：红外光谱中，红外光谱中，3030 cm-1的吸收峰是苯环上的的吸收峰是苯环上的=C-H伸缩振动引起的。伸缩振动引起的。1607 cm-1、1508 cm-1的吸收峰是苯环骨架的吸收峰是苯环骨架C=C伸缩振动引起的。伸缩振动引起的。817 cm-1说明苯说明苯环上发生了对位取代。可初步推测是一个芳香族化合物，其基本结构单元环上发生了对位取代。可初步推测是一个芳香族化合物，其基本结构单元为为 。结合不饱和度为结合不饱和度为6，并考虑到分子式为，并考虑到分子式为C8H7N，不难看出除苯环外（不饱，不难看出除苯环外（不饱和度等于和度等于6），只可能再含有一个），只可能再含

46、有一个CN叁键。叁键。2217 cm-1吸收峰，位于叁键和累积双键的特征吸收区。从该峰的强度看吸收峰，位于叁键和累积双键的特征吸收区。从该峰的强度看，是一强峰，它不可能是，是一强峰，它不可能是C C的伸缩振动吸收，因为的伸缩振动吸收，因为C C的吸收一般的吸收一般较弱；从它的位置看，不可能是丙二烯基较弱；从它的位置看，不可能是丙二烯基C=C=C和异氰的和异氰的-N+C-基等的基等的吸收，因为它们的吸收峰位置应低于吸收，因为它们的吸收峰位置应低于2217 cm-1。但有可能是氰基。但有可能是氰基-CN（2240 cm-1左右）或异氰酸酯的左右）或异氰酸酯的-N=C=O基团，从分子式看否定了后者基

47、团，从分子式看否定了后者。所以。所以2217 cm-1处的吸收峰是由于处的吸收峰是由于-CN基和苯环共轭，其伸缩振动吸收基和苯环共轭，其伸缩振动吸收向低波数方向移动的结果。向低波数方向移动的结果。2920 cm-1处有一中等强度吸收峰，是分子中具有饱和碳原子的证明，处有一中等强度吸收峰，是分子中具有饱和碳原子的证明，1450 cm-1、1177 cm-1处的吸收峰，表明分子中含有处的吸收峰，表明分子中含有-CH3基。而基。而785 720 cm-1区区无小峰，说明分子中无无小峰，说明分子中无-CH2-。综上所述，该化合物可能为对甲基苯甲氰。综上所述，该化合物可能为对甲基苯甲氰。当然，要明确该化

48、合物为甲基苯甲氰，必须与标准红外谱图核对。当然，要明确该化合物为甲基苯甲氰，必须与标准红外谱图核对。2022年12月16日星期五82一、拉曼光谱基本原一、拉曼光谱基本原理理principle of Raman spectroscopy二、拉曼光谱的应用二、拉曼光谱的应用applications of Raman spectroscopy 三、激光拉曼光谱仪三、激光拉曼光谱仪laser Raman spectroscopy第五节第五节 激光拉曼光激光拉曼光谱分析法谱分析法laser Raman spectroscopy2022年12月16日星期五83一、激光拉曼光谱基本原理一、激光拉曼光谱基本原

49、理一、激光拉曼光谱基本原理一、激光拉曼光谱基本原理一、激光拉曼光谱基本原理一、激光拉曼光谱基本原理principle of Raman principle of Raman principle of Raman spectroscopyspectroscopyspectroscopy 在光照产生的分子振动中，有些振动由于偶极矩的在光照产生的分子振动中，有些振动由于偶极矩的变化表现了红外活性，产生了红外吸收光谱。当光通变化表现了红外活性，产生了红外吸收光谱。当光通过透明溶液时，有一部分光被散射（亦是分子振动的过透明溶液时，有一部分光被散射（亦是分子振动的结果），其频率与入射光不同，并且与发生散射

50、的分结果），其频率与入射光不同，并且与发生散射的分子结构有关，这种散射即为拉曼子结构有关，这种散射即为拉曼(Raman)散射。由拉散射。由拉曼散射产生的拉曼光谱与红外光谱一样，源于分子的曼散射产生的拉曼光谱与红外光谱一样，源于分子的振动和转动能级跃迁，属于分子振动振动和转动能级跃迁，属于分子振动-转动光谱，可转动光谱，可以获得分子结构的直接信息。以获得分子结构的直接信息。2022年12月16日星期五84 拉曼效应在拉曼效应在1928年由印度物理学家年由印度物理学家Raman C V 发现发现并提出，因此获得并提出，因此获得1930年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。1960年年开始，由于激