第三章红外光谱讲课.ppt

红 外 光 谱 Infrared Spectroscopy 电磁波谱与分子结构 红外光的波谱范围 处于可见区域与微波之间 波长范围0.75~830 mm. 频率通常用波数（ cm-1 ）表示，频率范围13330~12 cm-1 分为三个区域： 近红外（0.75~2.5 mm，13330~4000 cm-1） 中红外（2.5~15.4 mm，4000 ~650 cm-1） 远红外（15.4~830 mm，650~12 cm-1） 双原子分子的振动 双原子分子只有一种振动形式—伸缩振动 双原子分子的红外吸收频率 式中：k — 化学键的力常数，单位为N.cm-1 μ — 折合质量，单位为 g 力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长↓(短)，k↑。 伸缩振动频率 红外活性 (IR-Active) 其它红外吸收频率 费米共振 红外吸收强度及表示方法 特征吸收频率 各种官能团的红外吸收位置 影响红外光谱吸收频率的因素 测定条件及样品物理状态的影响 诱导效应 共轭效应 由于邻近原子或基团的共轭效应使原来基团中双键性质减弱，从而使力常数减小，使吸收频率降低。 例如： 中介效应 即共振效应。最典型的例子是酰胺的羰基吸收频率均不超过1690cm-1 ，这是因为存在中介效应： 降低了羰基的双键性，因而吸收频率移向低波数。 环的张力 环状化合物环的大小不同影响键的力常数，使环内或环上基团的振动频率发生变化。 空间障碍 当共轭体系的共平面性被破坏，吸收频率将向较高波数移动。 氢键的影响 形成氢键后基团的吸收频率都会下降，但吸收强度增加。 例如：乙醇的自由羟基的伸缩振动频率是3640 cm-1，而其缔合物的振动频率是3350 cm-1。形成氢键还使振动谱带变宽。 质量效应 含氢基团的氢被氘取代后，基团的吸收频率会向低波数方向移动。 影响红外光谱吸收强度的因素 极性大的基团，吸收强度大，C=O 比 C=C 强， C?N 比 C ? C 强 使基团极性降低的诱导效应使吸收强度减小，使基团极性增大的诱导效应使吸收强度增加。 共轭效应使π电子离域程度增大，极化程度增大，吸收强度增加。 振动耦合使吸收增大，费米共振使倍频或组频的吸收强度显著增加。 形成氢键使振动吸收峰变强变宽。 能级跃迁的几率，v=0 ? v=2 比 v=0 ? v=1 能阶大，但几率小，吸收峰弱 红外光谱的分区 红外谱图按频率可分为六个区域 4000~2500 cm-1 ; 2500~2000 cm-1 ; 2000~1500 cm-1 ; 1500~1300 cm-1 ; 1300~910 cm-1 ; 910 cm-1 以下 4000~2500 cm-1 X―H的伸缩振动区域。X = C，N，S，O等。P、Si、B等低于2500 cm-1 应注意水的吸收峰 2500~2000 cm-1 三键和累积双键（─C≡C─、─C≡N─、─C═C═C─、─N═C═O、─N═C═S等）的伸缩振动区域。 应注意空气中二氧化碳的吸收 （~2365、2335 cm-1） 2000~1500 cm-1:双键的伸缩振动区域 羰基化合物在~1650 ─ 1900 cm-1 烯基氢面外弯曲振动的倍频~1600 ─ 2000 cm-1 苯环的骨架振动在~1500、~1580、~1600 cm-1 C═C的伸缩振动~1620 ─ 1680 cm-1 C═N的伸缩振动~1640 ─ 1690 cm-1 N═O的伸缩振动~1500 ─ 1600 cm-1 ─NO2有对称、不对称两种伸缩振动，不对称伸缩振动在此区域 1500~1300 cm-1主要提供了C─H的弯曲振动的信息 甲基在~1380、1460 cm-1同时有吸收，发生分叉时表示有偕二（三）甲基的存在。 ─NO2的对称伸缩振动在此区域。 1300~910 cm-1 所有单键的伸缩振动频率、分子骨架振动频率都在这个区域。 部分含氢基团的一些弯曲振动和一些含重原子的双键（P═O，P═S等）的伸缩振动频率也在这个区域。 这个区域的红外吸收频率信息十分丰富，但特征性不强 910 cm-1以下 苯环由于取代而产生的吸收（910~650 cm-1）是这个区域的重要内容。 是判断苯环取代位置的主要依据。 烯的碳氢弯曲振动频率处于本区及前一区，可用于判断双键的类型。 指纹区和官能团（特征）区 1 ~ 4区（4000 ~ 1300 cm-1）称为官能团（特征）区。 点：每一个红外吸收峰都和一定的官能团相对应。 5和6区称为指纹区。虽然在这个区域内