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远程红外光谱


IR用于定性时,其强度常指相对强度,用s、 m、w 表示。
影响吸收峰强度的主要因素:P50
一、偶极距的变化是决定吸收峰强度的主要因素。 瞬间偶极距越大,吸收峰越强。
1)原子的电负性差异 2)振动形式
越大越强 伸缩>弯曲
不对称>对称 越差越强
3)分子的对称性 4)其他
费米共振 氢键
二、能级的跃迁几率:几率增加,峰强度增加。 同一样品不同浓度,峰强不同。
炔烃 3300cm-1
芳烃 ν=C-H 3030cm-1
烯烃 3040-3010cm-1
3.饱和烃C-H和醛基C-H伸缩振动区 (3000-2700cm-1)
特别要注意:醛基C-H 2720-2750cm-1
4.三键的伸缩振动区 (2400-2100cm-1)
C≡C键伸缩振动峰
碳-碳三键(C≡C)是sp杂化键,与 sp2杂化的双 键相比,s电子成分较多。所以三键伸缩振动波数大 于双键。峰形均较尖锐,强度是中到弱,位于2100 cm-1附近。 除了空气中的二氧化碳以宽矮的吸收峰出现在稍 高于C≡C键的 2350cm-1处外,该区很少有其他峰干扰, 故其特征性较强。
的骨架振动
νC=C
孤立双键 1680-1620cm-1 在开链烯中,双键取代基的类型,即双键的对称 程度,取代基的质量,电性和共轭等均引起波数 变化
对称性:
随着峰对称性下降,峰强度升高

Cl C C Cl
Cl Cl
H C C tBu
CH3 CH3
CH3 C C tBu
H H
强度比
0
0.35
b.共轭效应
1)π-π共轭: 不饱和键(烯、炔、芳环等)可与相邻的双键共轭,
引起双键的力常数下降,向低波数方向移动。
O R' C R O R' HC CH C R 1685 1680 O C R O C 1660
ν C=O(cm-1)
1720
2)p-π共轭:
含孤对电子的原子,如:氧、氮、硫、卤素等,与双
(五)、影响红外光谱峰位、峰强的因素 1、电性效应
a.诱导效应:
吸电子基团(-I),它使基团的力常数增加,使吸 收峰向高波数方向移动。给电子基团(+I)相反。
O CH3C OC2H5 vC=O 1733cm-1 O CH3CH2C OC2H5 1728cm-1 O NCC OC2H5 1751cm-1
5、振动偶合效应
当分子中两个类同的基因彼此靠得较近时,它
们的振动频率发生干扰,蜕变为距离较大的两 个吸收峰,这种现象称为振动偶合。
6、样品物理状态 同一样品在测定时若物理状态不同,吸收峰会发生不 同程度的差异。 固态样品晶型不同,其谱图常有较大差异。 7、溶剂及温度 溶剂极性增加,极性基团的伸缩振动频率常降低。 温度上升,带形变宽,带数减少。温度下降,谱带窄 而尖。
叔丁基
异丙基
8.C-H面外弯曲振动
1000-650cm-1
判断烯取代基及芳香环取代基的多少及位臵
双取代烯顺、反式的区别
双取代烯顺、反式的主要区分是=CH面外弯曲振动峰 反式 δ: 965cm-1, 特点:位臵变化范围窄,峰的强度与分子量成反比。
顺式 δ: 690-720cm-1
特点:位臵变化比反式大,峰的相对强度弱。
不饱和酮νC=C在1647~1600cm-1。
芳环骨架振动(1600-1450cm-1)
典型的芳环骨架振动在此区域有二组吸收峰
第一组主峰:1625- 1575cm-1(主要在1600±5cm-1)
副峰: 1585cm-1(1600-1560)特点:较主峰弱
第二组主峰: 1500cm-1 副峰: 1450cm-1
1. 3750~3000cm-1
1).O-H 3700-3200cm-1,
OH、NH伸缩振动区
强峰
固态、液态和浓溶液中,羟基常以缔合羟基为主, 游离羟基仅在非极性稀溶液或气态中出现。 特点:游离型,瘦、尖,稀释后不变。 缔合型,宽(胖),稀释后向高波数移。
酚、醇、羧酸羟基
酚羟基ν~3600cm-1,略低于游离羟基 3650cm-1 羧酸羟基,常以二聚、多聚体存在,在3000 ~
c.相关峰
一种基团由于有数种振动形式,可产生多个吸收峰, 它们间相互依存,相互佐证,故叫相关峰。
CH3 νCH(as) ~2960cm-1 νCH(s) ~2870cm-1
δCH(面内as) ~1470cm-1
δCH(面外) ~720cm-1
δCH(面内s) ~1380cm-1
二、八个重要区段及特征

红外区处于UV-可见和微波区之间,是波长为0.5μm1000μm范围内的电磁辐射,可分为: a.近红外区:12500~4000cm-1,主要用于研究O-H、 N-H、C-N键的振动培频与组频。 b.中红外区:4000~400cm-1,主要用于大部分有机 分子的振动基频,即常见的光谱。 c.远红外区:400~25cm-1,转动光谱及重原子成键 的振动
4~6105
v cm-1
力常数/g.s-2
2200~21001Fra bibliotek~18105力常数表示了化学键的强度,其大小与键能、键长有关。 键能大,键长短,K值大,振动吸收频率移向高波数; 键能小,键长长,K值小,振动吸收频率移向低波数。
(四)、吸收峰的强度
吸收峰的强度常用百分透光率(T)表示: T%=I/I0×100%
(二)、振动类型
(三)吸收频率
双原子分子红外吸收的频率决定于: 折合质量和键力常数。
v
~
= —— 2C
1
K M
m1 m2 M= m1 + m2

cm-1
C-H
3000
C-C
1200
C-O
1100
C-Cl
800
C-Br
550
C-I
500
C C
C=C 1680~1620
8~12105
C C 1200~700
苯甲腈
5.羰基(C=O)的伸缩振动区(1900-1650cm-1)
含羰基的化合物伸缩振动的位臵受周围环境影响而 不同,主要是电性与立体因素
a.电性效应(诱导,共轭)
诱导: Cl>O>N
共轭: N>O>Cl
6.双键的对称伸缩振动1680-1500cm-1
在此区域主要是C=C、N=N、C=N的伸缩振动和芳环
第二章 红外光谱
特点:
A.任何固态、液态、气态样品均可进行IR测定,
这是NMR、MS、UV等方法所不及的。 B.每种化合物切有红外吸收,可获得丰富的信 息,特别是官能团区的吸收,显示了化合物中 官能团的存在。指纹区的吸收为结构鉴定提供 了可靠依据。 C.样品用量少。 D.仪器价廉。
第一节 基本知识
2)环的张力对环外双键的影响 正好相反,因为环的键角越小,环外双键碳的 S轨成分越多,键变短,使双键伸缩振动波数 增高,见下列化合物
3、质量效应
由质量不同的原子构成的化学键,其振动波数不同。
同族元素,随着质量增大,波数变小。
4、氢键效应
由于形成氢键之后,基团的键力常数变小,因此
有氢键的基团伸缩振动频率减少。氢键每增加千 克卡,基团的振动频率就往低波数移 35cm-1。 形成氢键的X-H键的伸缩振动波数降低,吸收强 度增加,峰变宽。峰移动的幅度以O-H最大(~ 100cm-1),N-H次之,S-H和P-H最小。
第二节 红外光谱的重要区段
一、特征谱带区、指纹区及相关峰
a.特征谱带区:4000~1333cm-1 多数有机分子的主要官能团在此区域有特征吸 收,故又称该官能团的特征峰。
b.指纹区(1333~400cm-1)
碳-杂单键的伸缩振动区及各种弯曲振动区。该区 谱带特别密集,犹如人的指纹,故叫指纹区,该区 各峰带出现的区域相近,互相影响大,但反映了化 合物结构上的微小差异,因此,在核对、确认有机 物时用处很大。
1
反式异构体对称性>顺式 ,峰弱
取代基电性 杂原子与烯相连时,双键π电子不定域,因而趋 向单键,波数下降,相对强度增加.F取代例外. 例:X-CH=CH2 X=C νC=C 1645
X=O
X=S
共轭双键 波数下降30cm-1
1615
1585
双键与羰基共轭后,νC=C波数也降低。如 α, β-
腈类化合物
腈类化合物的C≡N键由一个sp轨道和二个p轨道的电
子构成,红外光谱的特征峰出现在2300~2220cm-1, 比C≡C键的波数略高,同时吸收峰较强。
但它与炔的区分较难,除非具有炔氢C≡CH。 芳香腈CN的范围同不饱和腈相似,CN与双键共轭后,
向低频移至 2235~2215厘米-1,峰加强。吸收峰强 度随化学结构不同,变动较大。
2500cm-1处出现一个强而宽的峰,常与C-H峰重叠; 但羧酸盐在此区段无吸收峰。
N-H
3500-3300cm-1, 较O-H弱
伯胺:有as,s两种伸缩振动方式,有二个尖而中强的峰
仲胺:只有一种伸缩振动方式一个吸收峰,
叔胺没有吸收峰
NH与OH的区别
νOH波数比νNH稍高,缔合OH易与NH重叠,但峰变宽而
C≡C基处于分子末端时,如-C≡CH,由于对称性差, 吸收峰较强,波数偏低(2100cm-1附近)。当炔基 向链中央移动,增加分子的对称性后,吸收变弱, 波数升高至2200cm-1附近。当分子完全对称时,不 再有吸收峰。因此在2100cm-1附近见不到吸收峰时, 并不能肯定分子中就没有炔键存在的可能性。
键相连,产生p-π共轭;同时存在吸电子诱导和给 电子共轭效应。由于不同原子的两种效应强弱不同, 引起力常数的变化,从而引起吸收峰位的改变。
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