傅里叶红外光谱（FT-IR）（二）一e测试

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傅里叶红外光谱（FT-IR）（二）

2021-10-19 15:30:30 0 1080

一、光谱峰位，峰数和峰强

1.峰位化学键的力常数K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)反之，出现在低波数区(高波长区)。

2.峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。

3.峰强 瞬间偶基距变化大，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;

由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰;

由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰;

峰强补充问题

问题:C=O强;C=C 弱;为什么?

吸收峰强度→跃迁几率→偶极矩变化

吸收峰强度∝偶极矩的平方

偶极矩变化--结构对称性;

对称性差→偶极矩变化大→吸收峰强度大

符号:s(强);m(中);w(弱)

红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2~3个数量级;

二、红外光谱吸收的特征性

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--基团特征频率(特征峰);

1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850 cm^-1）C-H弯曲振动（1465-1340 cm^-1）一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm^-1以下，接近3000 cm^-1的频率吸收。

2.烯烃：烯烃C-H伸缩（3100~3010 cm^-1），C=C伸缩（1675~1640 cm^-1），烯烃C-H面外弯曲振动（1000~675 cm^-1）。

3.炔烃：炔烃C-H伸缩振动（3300 cm^-1附近），三键伸缩振动（2250~2100 cm^-1）。

4.腈：三键伸缩振动区域，有弱到中等的吸收脂肪族腈 2260-2240cm^-1 芳香族腈 2240-2222 cm^-1。

仅含C、H、N时:峰较强、尖锐;有O原子存在时;O越靠C≡N，峰越弱;

5.芳烃：芳环上C-H伸缩振动3100~3000 cm^-1，C=C 骨架振动1600~1450 cm^-1， C-H面外弯曲振动880~680 cm^-1。

芳烃重要特征：在1600，1580，1500和1450 cm^-1可能出现强度不等的4个峰。C-H面外弯曲振动吸收880~680 cm^-1，依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化，在芳香化合物红外谱图分析中，常用判别异构体。

6.醇和酚：主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收，自由羟基O-H的伸缩振动：3650~3600 cm^-1，为尖锐的吸收峰，分子间氢键O-H伸缩振动：3500~3200 cm^-1，为宽的吸收峰；C-O 伸缩振动：1300~1000 cm^-1，O-H 面外弯曲：769-659 cm^-1。

注意区分

N-H伸缩振动：3500~ 3100 cm^-1

^胺：^{N-H 伸缩振动吸收3500~3100 cm^-1；C-N 伸缩振动吸收1350~1000 cm^-1；N-H变形振动相当于CH₂的剪式振动吸收：1640~1560 cm^-1；面外弯曲振动吸收900~650 cm^-1。}

7.醚特征吸收：1300~1000 cm^-1 的伸缩振动，脂肪醚：1150~1060 cm^-1 一个强的吸收峰芳香醚：1270~1230 cm^-1（为Ar-O伸缩），1050~1000 cm^-1（为R-O伸缩）。

8.醛和酮：醛的特征吸收:C=O伸缩，2820，2720 cm^-1（醛基C-H伸缩）脂肪酮：1715 cm^-1，强的C=O伸缩振动吸收，如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低。C=O(1850~1600 cm^-1)碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。

饱和醛(酮)1740-1720 cm^-1;强、尖;不饱和向低波移动;

醛，酮的区分?

酸酐的C=O

双吸收峰:1820~1750 cm^-1，两个羰基振动偶合裂分;线性酸酐:两吸收峰高度接近，高波数峰稍强;环形结构:低波数峰强;

羧酸的C=O

1820~1750 cm^-1

氢键，二分子缔合体:

9.羧酸：羧酸二聚体：3300~2500 cm^-1 宽而强的O-H伸缩吸收 1720~1706 cm^-1 C=O伸缩吸收 1320~1210 cm^-1 C-O伸缩吸收， 920 cm^-1 成键的O-H键的面外弯曲振动。

10.酯：饱和脂肪酸酯（除甲酸酯外）的C=O 吸收谱带：1750~1735 cm^-1区域饱和酯C-O谱带：1210~1163 cm^-1 区域为强吸收。

11.酰胺：3500-3100 cm^-1 N-H伸缩振动，1680-1630 cm^-1 C=O 伸缩振动，1655-1590 cm^-1 N-H弯曲振动1420-1400 cm^-1 C-N伸缩

12.有机卤化物：脂肪族C-X 伸缩: C-F 1400-730 cm^-1，C-Cl 850-550 cm^-1，C-Br 690-515 cm^-1，C-I 600-500 cm^-1

三、影响峰位变化的因素

1.内部效应

a.诱导效应:吸电子基团使吸收峰向高频方向移动(蓝移)

b.共轭效应

2.空间效应

3.氢键效应

(分子内氢;分子间氢键):对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动.

4.不饱和度

定义:不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如:乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。

根据分子式计算不饱和度公式：不饱和度 Ω=n4+1+(n3-n1)/2 其中：n4：化合价为4价的原子个数（主要是C原子）， n3：化合价为3价的原子个数（主要是N原子）， n1：化合价为1价的原子个数（主要是H，X原子）。

作用:由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。

四、图谱解析

1.分析3300~2800 cm-1

区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界：高于3000 cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物；而低于3000 cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。

2.若在稍高于3000 cm-1有吸收，则应在 2250~1450 cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中炔：2200~2100 cm-1，烯：1680~1640 cm-1 芳环：1600、1580、1500、1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650 cm-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺、反，邻、间、对）。

3.碳骨架类型确定后，再依据官能团特征吸收，判定化合物的官能团。

4.解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在，如2820，2720和1750~1700 cm-1的三个峰，说明醛基的存在。

五、红外识谱歌

红外可分远中近，中红特征指纹区，1300来分界，注意横轴划分异。看图要知红外仪，弄清物态固液气。样品来源制样法，物化性能多联系。

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