1、第第2章章 红外光谱红外光谱(IR)2.1引言引言2.1.1红外光谱的发展红外光谱的发展红外光谱（Infrared Spectroscopy,简称IR）拉曼光谱（Raman）表1-1 电磁波与光谱辐射区域 波长 分子运动 光谱类型X射线 0.110nm 内层电子跃迁 X射线谱真空紫外 10200nm 外层电子跃迁 电子光谱紫外 200400nm 外层电子跃迁 电子光谱可见 400800nm 外层电子跃迁 电子光谱红外 0.81000m 振动与转动跃迁 红外光谱微波 0.1100cm 跃迁、自旋跃迁 微波谱、顺磁共振无线电波 11000m 核自旋跃迁 核磁共振 在十九世纪初就发现了红外线在十九世
2、纪初就发现了红外线,到到1892年有人利用岩盐棱年有人利用岩盐棱镜和测热幅射计镜和测热幅射计(电阻温度计电阻温度计)测定了测定了20多种有机化合物的多种有机化合物的红外光谱。红外光谱。1905年科伯伦茨发表了年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的红外种有机和无机化合物的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。到到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红外光年前后，随着量子理论的提出和发展，红外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且依据测得的大量物谱的研究得到了全面深入的开展，并且依据测得的大量物质的红外光谱。质的红外光谱。1947年
3、第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光度计。度计。到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的第二代红外分光光度计仍在应用。第二代红外分光光度计仍在应用。七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。投入了使用，这就
4、是第三代红外分光光度计。近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。2.1.2红外光谱法的特点红外光谱法的特点（1）红外光谱是依据样品）红外光谱是依据样品 吸收谱带的吸收谱带的位置、强度、形状、位置、强度、形状、个数个数，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，确定化合物结构。邻近基
5、团，确定化合物结构。（2）红外光谱红外光谱不破坏不破坏样品，并且对任何样品的存在状态样品，并且对任何样品的存在状态都适用，如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都都适用，如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。测定方便，制样简单。可以分析。测定方便，制样简单。（3）红外光谱）红外光谱特征性高特征性高。由于红外光谱信息多，可以对。由于红外光谱信息多，可以对不同结构的化合物给出特征性的谱图，从不同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区指纹区”就可就可以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫“分子分子指纹指纹光谱光谱”。（5）所需样品用
6、量少，且可以回收。红外光谱分析一次）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量约用样量约15mg，有时甚至可以只用几十微克。，有时甚至可以只用几十微克。(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在1030分钟分钟内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的可完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的工具。工具。2.1.3红外光谱谱图红外光谱谱图邻二甲苯的红外光谱图邻二甲苯的红外光谱图 纵坐标纵坐标是是百分透过率百分透过率T%。百分透过率的定
7、义是幅射光透过样品物质的百分率，即百分透过率的定义是幅射光透过样品物质的百分率，即 T%=I/I0100%，I 是透过强度，是透过强度，Io为入射强度。为入射强度。横坐标横坐标：上方的横坐标是波长：上方的横坐标是波长，单位，单位m;下方的横坐下方的横坐标是标是波数波数（用（用 表示，波数大，频率也大），表示，波数大，频率也大），单位是单位是cm-1。_在在2.5m处，对应的波数值为：处，对应的波数值为：=104/2.5(cm-1)=4000cm-1 (cm-1)=1/(cm)=104/(m)波数即波长的倒数，表示单位波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的长度光中所含光波的数目。数
8、目。波长或波数可以按下式互换：波长或波数可以按下式互换：_一般扫描范围在一般扫描范围在4000400cm-1。波长在波长在2.525m，叫中红外区。，叫中红外区。波长波长07525m叫近红外区。叫近红外区。波长在波长在25100m叫远红外区。叫远红外区。2.2 红外光谱基本原理红外光谱基本原理2.2.1 化学键的振动与频率化学键的振动与频率 双原子分子双原子分子中化学键的振动可按中化学键的振动可按谐振子谐振子处理。处理。=12 若用波数取代振动频率若用波数取代振动频率,则有下式则有下式:m1m2 用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的
9、关系：的关系：12c=K为为键力常数键力常数，其含义是两个原子由平衡位置伸长，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.1nm(lA0)后的回复力，单位是后的回复力，单位是 dyn/cm。为为折合质量折合质量。=m1m2/（m1+m2）(m为原子质量为原子质量)原子质量用相对原子量代替原子质量用相对原子量代替:m1=M1/N,m2=M2/N。M1、M2为原子量，为原子量，N为阿佛加德罗常数。为阿佛加德罗常数。将将、c和和N的数值代入的数值代入(2)式，并指定将键力常数式，并指定将键力常数(见见p 61 表表3-1)中中的的105代入。代入。cN21051307 1307(cm-1)=cN2105Cm-
10、1 (2)为折合原子量为折合原子量M MMM1212=表表3-1 化学键的力常数化学键的力常数键键分子分子K K（10105 5dyn/cmdyn/cm）键键分子分子K K（10105 5dyn/cmdyn/cm）H-FH-FHFHF9.79.7H-CH-CCHCH2 2=CH=CH2 25.15.1H-ClH-Cl HClHCl4.84.8H-CH-CCHCHCHCH5.95.9H-BrH-Br HBrHBr4.14.1C-CC-C4.5-5.64.5-5.6H-IH-IHIHI3.23.2C=CC=C9.5-9.99.5-9.9H-OH-OH H2 2O O7.87.8CCCC15-171
11、5-17H-OH-O游离游离7.127.12C-OC-O5.0-5.85.0-5.8H-SH-SH H2 2S S4.34.3C=OC=O12-1312-13H-NH-NNHNH3 36.56.5C-ClC-ClCHCH3 3ClCl3.43.4H-CH-CCHCH3 3X X4.7-5.04.7-5.0CNCN16-1816-18例例:已知羰基已知羰基C=O的键力常数的键力常数K=l2l05dyn/cm，求，求 C=O解解:=1307 =1725(cm-1)1212161216势 能r/A0V=0V=1V=2双 原 子 分 子 势 能 曲 线 常温下分子处于最低振动能级，此时叫基态，常温下分
12、子处于最低振动能级，此时叫基态，V=O。从基态从基态V0跃迁到第一激发态跃迁到第一激发态V=1，V0V1产生的吸收带产生的吸收带较强，叫较强，叫基频或基峰基频或基峰。也有从基态跃迁到第二激发态甚至第三激发态，也有从基态跃迁到第二激发态甚至第三激发态，V0V2或或V0V3的跃迁产生的吸收带依次减弱，叫的跃迁产生的吸收带依次减弱，叫倍频倍频吸收，用吸收，用2 1等表示。等表示。分子的振动分为分子的振动分为伸缩振动伸缩振动和和变形振动变形振动两类。两类。伸缩振动是沿原子核之间的轴线作振动，伸缩振动是沿原子核之间的轴线作振动，键长有变化键长有变化而键角不变而键角不变，用字母，用字母来表示。来表示。变形
13、振动是变形振动是键长不变而键角改变键长不变而键角改变的振动方式，用字母的振动方式，用字母表示。表示。伸缩振动分为不对称伸缩振动伸缩振动分为不对称伸缩振动as和对称伸缩振动和对称伸缩振动s。亚甲基的振动伸缩振动对称伸缩振动不对称伸缩振动变形振动面内变形振动面外变形振动面内摇摆剪式振动面外摇摆扭曲振动Sass面内面外 跃迁时能级变化的大小为：跃迁时能级变化的大小为：。能级变化大的出峰在高频区，即波数值大；能级变化小能级变化大的出峰在高频区，即波数值大；能级变化小的出峰在低频区，即波数值小。的出峰在低频区，即波数值小。ass 谱带的谱带的位置位置(波数波数)由由能级变化能级变化的大小确定。的大小确定
14、。谱带的谱带的位置位置(波数波数)也就是振动时吸收红外线的波数。也就是振动时吸收红外线的波数。谱带的谱带的强度强度主要由两个因素决定：主要由两个因素决定：一是一是跃迁的几率跃迁的几率，跃迁的几率大，吸收峰也就强。，跃迁的几率大，吸收峰也就强。二是振动中二是振动中偶极矩变化的程度偶极矩变化的程度。瞬间偶极矩变化越大，。瞬间偶极矩变化越大，吸收峰越强。吸收峰越强。跃迁的几率与振动方式有关跃迁的几率与振动方式有关:基频基频(V0V1)跃迁几率大，所以吸收较强；跃迁几率大，所以吸收较强；倍频倍频(V0V2)虽然偶极矩变化大，但跃率几率很低，使虽然偶极矩变化大，但跃率几率很低，使峰反而很弱。峰反而很弱。
15、2.4 试样的调制试样的调制3.4.1 制样时要注意的问题制样时要注意的问题 （1）首先要了解样品纯度。一般要求样品纯。对含水份）首先要了解样品纯度。一般要求样品纯。对含水份和溶剂的样品要作干燥处理。和溶剂的样品要作干燥处理。（2）根据样品的物态和理化性质选择制样方法。如果样）根据样品的物态和理化性质选择制样方法。如果样品不稳定，则应避免使用压片法。品不稳定，则应避免使用压片法。（3）制样过程要注意避免空气中水份、）制样过程要注意避免空气中水份、CO2等污染物混等污染物混入样品。入样品。适用于可以研细的固体样品。适用于可以研细的固体样品。但对不稳定的化合物，如发生分解、异构化、升华等变但对不稳
16、定的化合物，如发生分解、异构化、升华等变化的化合物则不宜使用压片法。化的化合物则不宜使用压片法。压片法测试后的样品可以压片法测试后的样品可以回收回收。由于由于KBr易吸收水份，所以制样过程要尽量避免水份的易吸收水份，所以制样过程要尽量避免水份的影响。影响。（2）糊状法糊状法：选用出峰少且不干扰样品吸收谱带的液体：选用出峰少且不干扰样品吸收谱带的液体混合研磨成糊状，通常选用的有石蜡油、六氯丁二烯及氟混合研磨成糊状，通常选用的有石蜡油、六氯丁二烯及氟化煤油。研磨后的糊状物夹在两个窗片之作测试。化煤油。研磨后的糊状物夹在两个窗片之作测试。2.4.2 固体样品的制样方法固体样品的制样方法:（1）压片法
17、压片法：取：取13mg试样，加试样，加100300mg处理过的处理过的KBr研细，使粒度小于研细，使粒度小于25 m，形成一个薄片，外观上透明。，形成一个薄片，外观上透明。（3）溶液法溶液法：将固体样品溶解在溶剂中，注入液体池测：将固体样品溶解在溶剂中，注入液体池测定。定。在溶剂吸收特别强的区域光能几乎被溶剂全部吸收，形在溶剂吸收特别强的区域光能几乎被溶剂全部吸收，形成了所谓的成了所谓的“死区死区”，谱线在此区域为平坦的曲线。，谱线在此区域为平坦的曲线。几种常用溶剂的强吸收峰位置如下：几种常用溶剂的强吸收峰位置如下：氯仿：氯仿：30102990,12401200,815650cm-1 二硫化碳
18、：二硫化碳：22202120,16301420cm-1 四氯化碳：四氯化碳：820725cm-12.4.3 液体样品的制样法液体样品的制样法（1）溶液法：）溶液法：（2）液膜法：在两个窗片之间，滴上）液膜法：在两个窗片之间，滴上12滴液体试样，形滴液体试样，形成一层薄的液膜用于测定。此方法只适用于高沸点液体化成一层薄的液膜用于测定。此方法只适用于高沸点液体化合物。合物。3.4.4气体样品：气体样品：气体样品一般使用气体池进行测定。气体样品一般使用气体池进行测定。3.5 有机化合物基团的特征吸收有机化合物基团的特征吸收 化合物红外光谱是化合物红外光谱是各种基团各种基团红外吸收的红外吸收的叠加叠加
19、。各种基团在红外光谱的各种基团在红外光谱的特定区域特定区域会出现对应的吸收带，会出现对应的吸收带，其位置其位置大致固定大致固定。受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生受化学结构和外部条件的影响，吸收带会发生位移位移，但，但综合吸收综合吸收峰位置峰位置、谱带强度、谱带形状及相关峰的谱带强度、谱带形状及相关峰的存在，存在，可以从谱带信息中反映出各种基团的存在与否。可以从谱带信息中反映出各种基团的存在与否。中红外区中红外区(4000400cm-1)分成两部分分成两部分:官能团区官能团区(37001333cm-1);指纹区指纹区(1333650cm-1)。官能团的特征吸收大多出现在官能团区。官能团的
20、特征吸收大多出现在官能团区。而有关的分子精细结构特征，如取代类型、几何异而有关的分子精细结构特征，如取代类型、几何异构、同分异构在指纹区可以观察到。构、同分异构在指纹区可以观察到。2.5.1 烷烃烷烃(a)CH的伸缩振动：基本在的伸缩振动：基本在29752845cm-1之间，包括甲之间，包括甲基、亚甲基和次甲基的对称及不对称伸缩振动。基、亚甲基和次甲基的对称及不对称伸缩振动。(b)CH的变形振动：在的变形振动：在1460附近、附近、1380附近及附近及 720810cm-1会出现有关吸收。会出现有关吸收。(c)C-C环的骨架振动环的骨架振动,在在7201250cm-1。(1)甲基甲基(CH3)
21、:(a)甲基主要具有下列吸收甲基主要具有下列吸收 2960士士15cm-1 (s),2870士士l0cm-1 (sm)1465士士l0cm-1 (m),1380cm-1左右左右 CHasCHsCHasCHs(b)当当CH3连接于不同基团上后，其吸收带发生位移，强度连接于不同基团上后，其吸收带发生位移，强度也会有变化。也会有变化。(2)亚甲基亚甲基(CH2)(a)亚甲基主要有如下吸收亚甲基主要有如下吸收 2925士士10cm-1 (s),2850士士10cm-1 (s),CH 1465士士20cm-1(b)-(CH2)n-结构中，结构中，CH2的面内摇摆在的面内摇摆在720810 cm-1之间之
22、间变化，其数值与变化，其数值与n的数值有关。的数值有关。CHasCHs（c）无）无1380的峰。的峰。(3)次甲基次甲基(CH)次甲基在两处有弱的吸收，并常被其他吸收所掩盖。次甲基在两处有弱的吸收，并常被其他吸收所掩盖。2890士士l0 cm-1 (w),1340cm-1 CH (w)CHs 表表3-4 （CH2）n 结构中亚甲基面内摇摆振动结构中亚甲基面内摇摆振动 结构结构 谱带谱带(cm-1)结构结构 谱带谱带(cm-1)C-CH2-CH3 770 C-CH2-C 810C-(CH2)2-CH3 750-740 C-(CH2)2-C 754C-(CH2)3-CH3 740-730 C-(C
23、H2)3-C 740C-(CH2)4-CH3 730-725 C-(CH2)4-C 725C-(CH2)n-CH3(n 4)722 C-(CH2)n-C(n 4)722CH3CHCH2CHCH3CH3CH3的红外光谱的红外光谱 庚烷庚烷CH3(CH2)5CH3的红外光谱图的红外光谱图2.5.2 烯烃烯烃（1）烯烃有三个特征吸）烯烃有三个特征吸 区区 (a)31003000cm-1，=CH (b)16801620cm-1，C=C (a)、(b)用于判断烯键的存在用于判断烯键的存在与否。与否。(c)l000650cm-1，烯碳上质子的面外摇摆振动，烯碳上质子的面外摇摆振动=CH，用于判断烯碳上取代
24、类型及顺反异构。用于判断烯碳上取代类型及顺反异构。=CH 3000cm-1，这是不饱和碳上质子与饱和碳上质子，这是不饱和碳上质子与饱和碳上质子的的重要区别重要区别，饱和碳上质子，饱和碳上质子 CH 3000cm-1。在在6501000cm-1区域，根据烯氢被取代的个数、取代位区域，根据烯氢被取代的个数、取代位置及顺反异构的不同，出峰个数、吸收峰波数及强度有区置及顺反异构的不同，出峰个数、吸收峰波数及强度有区别，可用于判别烯碳上的取代情况及顺反异构。别，可用于判别烯碳上的取代情况及顺反异构。（2）不同类型烯烃的特征频率见下表）不同类型烯烃的特征频率见下表3-5。表表3-5 不同类型烯烃特征频率表
25、不同类型烯烃特征频率表(cm-1)取代烯烃取代烯烃RCH=CH2 3095 2975 3040 1645 915 995 1840 3075 3010 1640 905(s)985(s)1805(w)R1R2C=CH2 3095 2975 /1660 897 /1800 3050 1640 885(s)1780(w)R1R2C=CR3H 3040 1690 830 3020 1670 810(s)R1HC=CR2H 3040 1665 730（顺式）（顺式）3010 1635 665(s)R1HC=CR2H（反式）（反式）3040 1675 980 3010 1665 960(s)R1R2C=
26、CR3R4 w或无或无asCH 2sCH 2CHC C2CHCH2=CH21-己烯的红外光谱图己烯的红外光谱图 1642 cm-1是是 C=C，910cm-1=CH2，993cm-1是是=CH，1821cm-1的小峰为的小峰为910cm-1的倍频。的倍频。=CH在在3080cm-1。C=CC=C在在1666 1666 cmcm-1-1。808cmcm-1-1=CHCH，30333033cmcm-1-1为为=CHCH，小于小于30003000cmcm-1-1那一组峰为那一组峰为 CHCH。13841384和和13731373cmcm-1-1是偕二甲基是偕二甲基 。14601460cmcm-1-1
27、吸收为甲基和亚甲基的吸收为甲基和亚甲基的 。CHasCHs(3)环状烯烃中，环变小时，环状烯烃中，环变小时，C=C向低频移动，而烯碳上质向低频移动，而烯碳上质子的子的=CH则向高频移动。则向高频移动。C=C(cm-1)1646 1611 1566 1541=CH(cm-1)3017 3045 3060 3076(4)环外双键，环变小，张力增大，烯烃的双键特性增强，环外双键，环变小，张力增大，烯烃的双键特性增强，C=C移向高频。移向高频。C=C(cm-1)1651 1657 1678 17302.5.3 炔烃炔烃（1）炔烃有三个特征吸收带：）炔烃有三个特征吸收带：CH 33403260cm-1(
28、S，尖，尖)C C 22602100cm-1(mW)700610cm-1(S、宽、宽)面外三CH(2)CH与与 OH及及 NH有重叠，有重叠，CH 比后两者尖。比后两者尖。(3)C C与与 C=C类似，类似，强度随分子对称性及共轭情况强度随分子对称性及共轭情况的不的不同而变化。分子有中心对称时，同而变化。分子有中心对称时，C C看不到。分子与其他看不到。分子与其他基团共轭时，基团共轭时，C C 强度大大增强强度大大增强。（4）X Y类化合物与类化合物与 C C有重叠的吸收。如：有重叠的吸收。如：C N 22602210cm-1(s),3.5.4 芳香烃芳香烃(1)苯环在四个区有其特征吸收：苯环
29、在四个区有其特征吸收：31003000、20001650、16251450及及900650cm-1.(2）=CH出现在出现在31003000cm-1，常常在，常常在3030cm-1附近。附近。(3)苯环的骨架振动：在苯环的骨架振动：在16251450cm-1之间，可能有几个之间，可能有几个吸收，强弱及个数皆与结构有关。吸收，强弱及个数皆与结构有关。其中以其中以1600cm-1和和1500cm-1两个吸收为主。两个吸收为主。（4）面外变形振动）面外变形振动=CH在在900650cm-1，按其位置、吸收，按其位置、吸收峰个数及强度可以用来判断苯环上峰个数及强度可以用来判断苯环上取代基个数及取代模式
30、。取代基个数及取代模式。苯：苯：900650 cm-1 一取代：一取代：770730 cm-1，710690 cm-1 二取代：二取代：邻：邻：770735 cm-1 对：对：860790 cm-1 间：间：900800 cm-1，810750 cm-1，725680 cm-1=CH在在3018cm-1，骨架振动在，骨架振动在1606、1495及及1466cm-1，四，四个邻接氢的吸收在个邻接氢的吸收在742cm-1。3.5.5 醇和酚醇和酚（1）醇和酚都含有羟基，有三个特征吸收带：）醇和酚都含有羟基，有三个特征吸收带：OH,OH和和 C-O。（2）羟基的伸缩振动）羟基的伸缩振动 OH在在36
31、703230cm-1(S)。游离的羟基游离的羟基 OH尖尖,且大于且大于3600cm-1；缔合羟基移向低波数，峰加宽，小于缔合羟基移向低波数，峰加宽，小于3600cm-1。缔合程度越大，峰越宽，越移向低波数处。缔合程度越大，峰越宽，越移向低波数处。水和水和NH在此有吸收。在此有吸收。（3）在在14201260cm-1。C-O在在12501000cm-1。吸收位置与伯、仲、叔醇和酚的类别有关。吸收位置与伯、仲、叔醇和酚的类别有关。OH面内 表表3-6 醇酚的醇酚的 OH和和 C-O吸收带吸收带 化合物化合物 C-O 伯醇伯醇 13501260 10701000 仲醇仲醇 13501260 112
32、01030 叔醇叔醇 14101310 11701100 酚酚 14101310 12301140OH面内羟基为游离态羟基为游离态OH3600cm-1；当浓度增加时，羟基逐渐形成聚合状态，游离态当浓度增加时，羟基逐渐形成聚合状态，游离态羟基逐渐减少甚至消失，羟基逐渐减少甚至消失，OH逐渐移向低波数。这些缔合态羟基逐渐移向低波数。这些缔合态羟基OH3600cm-1。1-辛醇的红外光谱图 OH在在3338cm-1,C-O在在1059cm-1,苯酚的红外光谱图苯酚的红外光谱图 OH在在3229cm-1，是一宽峰；，是一宽峰；OH在在1372cm-1，C-O在在1234cm-1 3.5.6 醚醚（1）
33、醚的特征吸收为碳氧碳键的伸缩振动）醚的特征吸收为碳氧碳键的伸缩振动 和和 。C O CasC O Cs (a)脂肪族醚脂肪族醚(R-O-R)：脂肪族醚中脂肪族醚中 弱。弱。在在 11501050cm-1(S)C O CasC O Cs (b)芳香族醚和乙烯基醚：芳香族醚和乙烯基醚：Ph-O-R、Ph-O-Ph和和R-C=C-O-R 13101020cm-1为为 的强吸收，的强吸收，10751020cm-1处为处为 强度较弱。强度较弱。C O CasC O Cs（2）一般情况下，只用）一般情况下，只用IR来判别醚是困难的。因其他一来判别醚是困难的。因其他一些含氧化合物，如醇、羧酸、酯类都会在些含
34、氧化合物，如醇、羧酸、酯类都会在11001250cm-1范围有强的范围有强的 C-O吸收。吸收。3.5.7 酮酮 基本上在基本上在19001650cm-1范围内，常常是第一强峰。范围内，常常是第一强峰。C=O对化学环境比较敏感。对化学环境比较敏感。（1）酮的特征吸收为）酮的特征吸收为 C=O，常是第一强峰。饱和脂肪酮，常是第一强峰。饱和脂肪酮的的 C=O在在17251705cm-1。（2）-C上有吸电子基团将使上有吸电子基团将使 C=O升高。升高。R-CO-R，(R,R，为烷基为烷基)C=O 17251705cm-1 R-CHCl-CO-R，C=O 17451725cm-1 R-CHCl-CO
35、-CHCl-R，C=O 17651745cm-1(3)羰基与苯环、烯键或炔键共轭后，使羰基的双键性减羰基与苯环、烯键或炔键共轭后，使羰基的双键性减小小,力常数减小，使力常数减小，使 C=O移向低波数移向低波数。R-CO-CH=CH-R，C=O16951665cm-1 Ph-CO-R，C=O 16801665cm-1(4)环酮中环酮中 C=O随张力的增大波数增大。随张力的增大波数增大。环己酮中环己酮中 C=O1718cm-1；环戊酮中环戊酮中 C=O1751cm-1；环丁酮中环丁酮中 C=O1775cm-1。3-戊酮的红外光谱图戊酮的红外光谱图 苯乙酮的红外光谱图苯乙酮的红外光谱图在苯乙酮中羰基
36、因为与苯环共轭，所以在苯乙酮中羰基因为与苯环共轭，所以 C=O在在1680cm-1。3.5.8 醛醛(R-CHO)（1）醛有）醛有 C=O和醛基质子的和醛基质子的 CH两个特征吸收带。两个特征吸收带。(2)醛的醛的 C=O高于酮。高于酮。饱和脂肪醛饱和脂肪醛(R-CHO)C=O：17401715cm-1 -不饱和脂肪醛不饱和脂肪醛 C=O：l7051685cm-1 芳香醛芳香醛 C=O：17101695cm-1（3）醛基质子的伸缩振动）醛基质子的伸缩振动 醛基的醛基的 CH在在28802650cm-1出现两个强度相近的中强吸出现两个强度相近的中强吸收峰收峰，一般这两个峰在，一般这两个峰在282
37、0cm-1和和27402720cm-1出现，出现，后者较尖。后者较尖。苯甲醛的红外光谱图苯甲醛的红外光谱图2820、2738cm-1为醛基的为醛基的C-H伸缩振动，伸缩振动，1703cm-1是是 C=O3.5.9 羧酸羧酸(RCOOH)羧酸在液体和固体状态，一般以羧酸在液体和固体状态，一般以二聚二聚体形式存在：体形式存在：羧酸分子中既有羟基又有羰基，两者的吸收皆有。羧酸分子中既有羟基又有羰基，两者的吸收皆有。R-COHOOHOC-R（1）羧酸）羧酸 C=O高于酮的高于酮的 C=O。这是这是OH的作用结果。的作用结果。单体脂肪酸单体脂肪酸 C=O 1760cm-1；单体芳香酸单体芳香酸 C=O
38、1745cm-1 二聚脂肪酸二聚脂肪酸 C=O 17251700cm-1；二聚芳香酸二聚芳香酸 C=O 17051685cm-1(2)OH 二聚体二聚体 OH在在32002500cm-1一个较大的范围内，以一个较大的范围内，以 3000cm-1为中心有一个宽而散的峰。为中心有一个宽而散的峰。此吸收在此吸收在27002500cm-1常有几个小峰。常有几个小峰。苯甲酸的红外光谱图苯甲酸的红外光谱图 25003300cm-1为为 OH，1689cm-1为为 C=O，1294cm-1为为 C-O943为为OHO=O=,COO（5）羧酸盐）羧酸盐 羧酸根羧酸根-COO-无无 C=O吸收。吸收。COO-是
39、一个共轭体系是一个共轭体系,两个两个 振动偶合，在两个地振动偶合，在两个地方出现其强吸收，反对称伸缩振动在方出现其强吸收，反对称伸缩振动在16101560cm-1；对；对称伸缩振动在称伸缩振动在14401360cm-1，强度弱于反对称伸缩振动，强度弱于反对称伸缩振动吸收吸收.C O苯甲酸钠的苯甲酸钠的IR谱图谱图COO在在1563、1413cm-13.5.10 酯酯(RCOOR)（1）酯有两个特征吸收，即）酯有两个特征吸收，即C=O和和C-O-C。（2）酯羰基的伸缩振动）酯羰基的伸缩振动C=O：R-CO-OR(RR为烷基为烷基)17501735cm-1(S)Ph-CO-OR 、C=C-CO-O
40、R 17301717cm-1(S)R-CO-O-C=C、R-CO-OPh 18001765cm-1(S)(3)C-O-C 在在13301050cm-1有两个吸收带，即有两个吸收带，即 和和 。其中其中 在在13301150cm-1，峰强度大而且宽，常为第，峰强度大而且宽，常为第一强峰。一强峰。cocascocscocas 乙酸乙酯的红外光谱图乙酸乙酯的红外光谱图 1743为为 C=O，1243为为 是第一强峰。是第一强峰。cocas(4)内酯的内酯的C=O与环的大小及共轭基团和吸电子取代基团的与环的大小及共轭基团和吸电子取代基团的连接位置有关。连接位置有关。C=O(cm-1)1818 1770
41、 1735 1727OOOOOOOO3.5.11 酸酐酸酐(R-CO-O-CO-R)(1)酸酐的特征吸收为酸酐的特征吸收为C=O和和C-O。(2)C=O 有有两个两个C=O吸收，相差约几十吸收，相差约几十cm-1，两个两个C=O分别在分别在18601800cm-1和和18001750cm-1。开链酸酐的开链酸酐的C=O中高波数吸收带强，而环状酸酐中低中高波数吸收带强，而环状酸酐中低波数的波数的C=O强。强。（3）C-O吸收吸收 饱和的脂肪酸酐在饱和的脂肪酸酐在11801045Cm-1有一强吸收，环状酸有一强吸收，环状酸酐在酐在13001200cm-1，有一强吸收。各类酸酐在，有一强吸收。各类酸
42、酐在1250cm-1都有一中强吸收都有一中强吸收。乙酸酐的红外光谱图乙酸酐的红外光谱图 1827、1755为为 C=O，1825强；强；1124为为 C-OCCOOO的红外光谱的红外光谱 3.5.12 酰卤酰卤(R-CO-X)(l)C=O 卤素原子的吸电子效应，使卤素原子的吸电子效应，使C=O移向高波数。移向高波数。液体脂肪族酰卤在液体脂肪族酰卤在18101795cm-1有一强吸收带。有一强吸收带。芳香族酰卤或芳香族酰卤或、不饱和酰卤在不饱和酰卤在17801750cm-1。（2）C-C(O)的伸缩振动的伸缩振动 脂肪酰卤在脂肪酰卤在965920cm-1，芳香酰卤在，芳香酰卤在890850cm-
43、1。芳。芳香酰卤在香酰卤在1200cm-1还有一吸收。还有一吸收。3.5.13 酰胺酰胺（R-CO-NR2）（1）伯酰胺）伯酰胺(RCONH2)(a)NH：NH2在在35403170cm-1有两个尖的吸收带。有两个尖的吸收带。(b)C=O：即酰胺：即酰胺I带。出现在带。出现在16901630cm-1。（c)NH2面内变形振动：即酰胺面内变形振动：即酰胺带。此吸收较弱，并靠带。此吸收较弱，并靠近近C=O。一般在。一般在16551590cm-1。（d)C-N谱带：在谱带：在14201400cm-1(s)苯甲酰胺的红外光谱图苯甲酰胺的红外光谱图3177,3369的双峰为的双峰为NH吸收，吸收，166
44、1为为 C=O即酰胺即酰胺I带带,1626即酰胺即酰胺带。带。（2）仲酰胺）仲酰胺(R-C O-NHR)(a)NH吸收：在吸收：在34603200cm-1有一很尖的吸收。有一很尖的吸收。(b)C=O：即酰胺：即酰胺I带。在带。在16801630cm-1。(c)NH和和C-N之间偶合造成酰胺之间偶合造成酰胺带和酰胺带和酰胺带。酰胺带。酰胺带在带在15701510cm-1。酰胺。酰胺带在带在13351200cm-1。（3）叔酰胺）叔酰胺(R-CO-NR2)：叔酰胺的氮原子上没有质子，其唯一特征的谱带是叔酰胺的氮原子上没有质子，其唯一特征的谱带是C=O，在在16801630cm-1。苯甲酰苯胺苯甲酰
45、苯胺(Ph-CO-NH-Ph)Ph-CO-NH-Ph)的红外光谱的红外光谱NHNH在在33463346cmcm-1-1，一个峰，为仲酰胺。酰胺一个峰，为仲酰胺。酰胺I I带带C=OC=O在在16571657cmcm-1-1;酰胺酰胺带在带在15381538cmcm-1-1，酰胺酰胺带在带在13231323cmcm-1-1。表表3-9 酰胺的特征吸收带酰胺的特征吸收带酰胺酰胺吸收带吸收带游离态游离态（cm-1）缔合态缔合态（cm-1）R-CO-NH2NH二个吸收带二个吸收带3540 33803360 3180C=O酰胺酰胺带带1690 16701665 1630NH酰胺酰胺带带1620 1590
46、1655 1610R-CO-NHRNH一个或多个吸收带一个或多个吸收带3500 34003330 3060（多个带）（多个带）C=O酰胺酰胺带带1680 16701655 1630NH与与C-N 酰胺酰胺带带偶合产生偶合产生 酰胺酰胺带带1550 15101570 1515 12901335 1200R-CO-NRR”C=O1680 16301680 16303.5.14 胺与胺盐胺与胺盐胺有胺有NH、NH和和C-N特征吸收带特征吸收带。（1）伯胺的吸收带）伯胺的吸收带(a)NH 35003250cm-1(m)，有二个吸收带，有时因缔合，有二个吸收带，有时因缔合形成多个形成多个 吸收带。吸收带
47、。(b)16501570cm-1(ms)(c)900650cm-1（d)C-N 脂肪族胺在脂肪族胺在12501020cm-1(mw)，芳香胺在芳香胺在13601250cm-1(S)NH面内NH面外 正丙胺的红外光谱图正丙胺的红外光谱图3369、3291为为NH，1072是是C-N,1607是是NH面内（2）仲胺的吸收带）仲胺的吸收带(a)NH 35003300cm-1(m)一个吸收带。一个吸收带。(b)165015l5cm-1(wm)，常看不到此吸收。，常看不到此吸收。(c)750700cm-1(ms)(d)C-N同伯胺。同伯胺。NH面内NH面外3）叔胺）叔胺:无无NH基团吸收，基团吸收，只有
48、只有C-N吸收。吸收。Ph-CH Ph-CH2 2NH-PhNH-Ph的红外光谱的红外光谱 NHNH在在34193419cmcm-1-1,C-N C-N 1329cm1329cm-1-1 3.5.15 硝基硝基化合物化合物(1)有两个很强的吸收带，分别为有两个很强的吸收带，分别为 和和 。NOas2NOs2脂肪族中，脂肪族中，15651545cm-1；13851350cm-1芳香族中芳香族中:15501500cm-1，13651290cm-1NOas2asNO2NOs2NOs2（2）受共轭基团的影响较大，对位有给电子取代受共轭基团的影响较大，对位有给电子取代基的芳香族硝基化合物的基的芳香族硝基化合物的 较低。较低。如如p-NH2-Ph-NO2中中 1475cm-1，1310cm-1。asNO2asNO2asNO2NOs2 间二硝基苯的红外光谱间二硝基苯的红外光谱 1535为为 ,1355为为 NOas2NOs2
