（4）CH弯曲振动区 1500~1300 cm-1
甲基CH3，1375 cm-1和1450 cm-1，后者一般会与亚甲基CH2的剪式弯 曲振动峰（1465 cm-1）重合在一起 连在同一个碳原子上的多个甲基
异丙基(CH3)2CH-，1385~1380 cm-1和1370~1365 cm-1，强度相当的峰 叔丁基(CH3)3C-，1395~1385 cm-1和1370 cm-1，后者强度大于前者
吸收峰的位置、强度和形状，不仅要关注峰位，也要关 注峰的强度和形状
(1) C=O，最强或次强峰，如果1760~1690 cm-1有弱吸收峰，说
明样品不含羰基，只是样品中含有少量羰基化合物
(2)
缔合-OH
峰较宽
缔合-NH2 峰有分叉
≡C-H 峰较尖锐
只有当官能团在各个区的特征吸收频率均存在时，才 能判断某个官能团是否存在
液态，分子间相互作用大，红外光谱中将不会出现转动结构，而且液态 时如果发生氢键作用，会导致吸收峰的频率、数目和强度发生重大变化
溶剂
溶剂与样品发生缔合作用，影响样品分子化学键的力常数 样品分子含极性基团时，极性溶剂就会严重影响红外吸收频率
6.3 红外光谱的测量
6.3.1 红外光谱仪的基本组成
（1）红外光源
NH 3500~3300 cm-1 中等强度的尖峰 伯氨基(2个NH键)，2个吸收峰；仲氨基，1个吸收峰；叔氨基，无
（2）三键和累积双键伸缩振动区 2500~2000 cm-1
C≡C，2280~2100 cm-1，强度较弱 C≡N，2260 ~2240 cm-1，强度中等 累积双键有丙二烯类（-C=C=C-）、烯酮类（-C=C=O）、异氰 酸脂类（-N=C=O）等 二氧化碳（O=C=O），2350 cm-1附近，弱吸收带 一些XH伸缩振动，当X的原子质量较大时，比如：B、P、Si等， 也会出现在该区
的主要手段
6.1.1 红外光谱概述
聚苯乙烯薄膜的红外吸收光谱
1 c
红外光谱波段的划分
THz的频率、波长、波数？ 与物质的什么运动相关？
Teraherz spectrum
1THz: 4 meV, 0.1-10 THz，远红外和微波之间 半导体激子束缚能，光学声子，超导能隙，磁场作用下 Landau能级间隔，生物大分子振动能级，凝聚态和液体 中载流子的响应
6.1.3 分子振动方式
伸缩振动 v
A
键
B
vs
vas
弯曲振动




振动频率大小 vas vs
6.1.3 分子振动方式(Cont.)
N个原子的分子，分子振动模式数？
6.1.4 振动选律（红外活性）
引起电偶极距发生变化的振动才能产生红外吸收 何谓电偶极距？
空间中的两个电荷
-CHO基团 CH伸缩振动基频 2830~2695 cm-1 CH弯曲振动倍频 在2780 cm-1 费米共振形成2820 和2720 cm-1两个吸 收峰，而且倍频峰 的强度显著提高
（8）外部因素
态效应
气态，分子间相互作用小，低压下可以获得光谱的精细结构，如转动能 级，增大气压，碰撞作用导致吸收谱带变宽，损失部分精细结构
（3）固体样品
压片法
固体样品
固体分散介质 KBr, NaCl
1:100~200 混合
研细
压片
测光谱
易潮解，会受游离OH键吸收峰影响，利用参比减小干扰
糊状法，样品粉末与糊剂（重烃油或六氯丁二烯）研磨成糊状，用组 合窗片组装后测量。
重烃油，长链烷烃，3000~2850 cm-1的CH伸缩振动、1456 cm-1和1379 cm-1的CH变形振动以及720 cm-1的CH2平面摇摆振动
六氯丁二烯，1700~600 cm-1有多个吸收峰
（3）固体样品（Cont.）
薄膜法，一般用于聚合物（很难研磨成细粉）
聚合物
溶解于易挥发 有机溶剂
滴于红外窗片上 溶剂挥发 薄膜
溶液法，将固体溶于溶剂，再按液体方式测量光谱
（4）特殊红外光谱测量法
6.4 红外光谱解析
6.4.1 红外光谱的特征要素
C=O 1760→1700
气体正己酸 液体正己酸
（6）耦合效应
两个频率相近的基团相邻并共用一个原子连接时会发生耦 合效应，会产生两个吸收峰，分别高于和低于单个基团相连时 的振动频率
N=O伸缩振动 1530和1360 cm-1
（7）费米共振
当某一振动的倍频出现在同一对称类型的另一振动基频附 近，会发生振动的强耦合，导致出现高于和低于未混合的倍频 和基频的两个频率，并且倍频的强度会显著增加
6.1.2 振动频率
(1)分子振动能级
E


n

1 2

h
2
k

m1m2
m1 m2
(2)振动选律：相邻振动能级之间的跃迁是允许的 n 1
(3)振动基频 1 k 2c
键力常数，与原子间的作 用力大小相关
(4)非简谐振动下，能级跃迁可以为 n 2,3,... 即倍频或合频也是允许的
6.4.3 红外光谱解析实例——例1：C6H14
解答：
6.4.3 红外光谱解析实例——例2：C4H5N
解答：
6.4.3 红外光谱解析实例——例3：C7H9N
解答：
课堂练习
1．乙烯中C-H键的力常数为5.008 N/cm，则其C-H键伸缩 振动的红外吸收波数为多少？（氢原子质量为，1.67×10-27 kg）
CH 3000 cm-1附近 饱和CH（环除外）<3000 cm-1，不饱和CH>3000 cm-1，三键的CH
峰在约3300 cm-1处，双键和苯环的CH峰在3100~3010 cm-1 甲基CH3，特征吸收峰2962 cm-1和2872 cm-1 亚甲基CH2，2926 cm-1和2853 cm-1
（5）单键伸缩振动区 1300~910 cm-1
C-O单键伸缩振动，1300~1050 cm-1 醇、酚、醚、羧酸、酯等，强吸收峰 醇，1100~1050 cm-1 酚，1250~1100 cm-1 酯，1240~1160 cm-1和1160~1050 cm-1
C-C和C-X（卤素）伸缩振动也在该区有峰。
烯烃CH面外弯曲振动，
6.2.2 影响振动吸收频率的因素
（1）质量效应
1 k 2c
（2）诱导效应
电效应之一，基团相互作用 → 电子云密度 → 键力常数 给电子诱导（烷基）和吸电子诱导（卤素）
（3）共轭效应
双键之间以1个单键间隔，使键力常数减小，频率降低，但强度增加
（4）空间效应
空间阻碍，基团破坏共面性，降低共轭效果，向高波数移动
环张力，随环减小而增大，削弱环内键的作用，移向低波数 增强环外键的作用，移向高波数
（5）氢键作用
假设形成氢键X—H---Y（H与Y之间为氢键作用），那么原先位于 高波数的尖锐的X-H伸缩振动峰，会移向低波数，并且峰会变宽变强
H-O 3200~2500 宽且强
n=0时，振动能？
双原子分子振动能级的能量是量子化的，双原 子分子振动在 n = 0 时能量最低，即在绝对零 度 时，振动能量为 1/2hν，该能量也被称为零 点能。
零点能的存在表明即使在绝对零度的条件下， 分子还是不断地进行振动。当入射红外线的能 量与振动能级差相同 时， 分子吸收红外线跃 迁到高能级
C的不同形态?
思考1：不同分子，不同形态本质的不同？
电子数目？ 元素种类？ 原子与原子之间链接方式？
思考2：红外光谱和Raman光谱的基本原理？
画图解释
6.1 红外光谱的基本原理
1800年，英国天文学家赫歇尔首次发现红外光 来源于分子振动能级间的跃迁 振-转光谱：振动能级间的跃迁通常会伴随转动能级 红外光谱已经成为物质鉴别、化合物结构分析
6.4.2 红外光谱解析的一般步骤
在获得分子式后，红外光谱解析可按如下步骤进行， (1) 计算不饱和度
U n t m 1 22
n — 四价元素数 t — 三价元素数 m — 一价元素数
6.4.2 红外光谱解析的一般步骤（Cont.）
(2) 确定碳链骨架，由高波数到低波数区，CH伸缩振动→不饱和碳 碳伸缩振动→CH面外弯曲振动
2、如果C-C，C-N和C-O键的力常数相等，那么它们伸缩 振动的红外吸收频率大小关系如何？
3、一种溴甲苯C7H7Br在801 cm-1有一个单吸收峰，试写出 其分子结构。
4、下列两个化合物在红外光谱上主要差别是什么？
附录：溴甲苯C7H7Br的红外光谱
1000 900
第6章 红外光谱与拉曼光谱
6.1 红外光谱的基本原理 6.2 红外光谱与分子结构 6.3 红外光谱的测量 6.4 红外光谱解析 6.5 拉曼光谱
你知道什么有机物名称及分子式？
（请六人一组，写出尽可能多的有机物名字和分子式）
目前人类已知的有机物达 8000 多万种
烷烃，烯烃，炔烃，环烷烃，芳香烃，杂环 化合物，醇，芳香醇，酚，醚，醛，羧酸， 羧酸衍生物（酰卤，酰胺，酸酐），酯，胺， 腈，氨基酸，肽，蛋白质，糖类…
（6）<910 cm-1
苯环面外弯曲振动，强吸收峰，可判断有无芳香族化合物
（6）<910 cm-1 （Cont.）
亚甲基（CH2）的面内摇摆振动，780~720 cm-1 4个以上的亚甲基连成直线，吸收在722 cm-1，随着相连的甲基
数目减少，吸收峰会向高波数移动，以此可以推测分子链的长短
指纹区 1300~600 cm-1 不含氢 Nhomakorabea键，弯曲振动