❖ 对于伸缩振动来说，氢键越强，谱带越宽，吸收强度越 大，而且向低波数方向位移也越大。
❖ 对于弯曲振动来说，氢键则引起谱带变窄，同时向高波 数方向位移。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
❖ 2.3 基团振动与红外光谱区域
❖ 能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带 称为基团频率，其所在的位置一般又称为特 征吸收峰。
❖ 特征区（ 4000 1300 cm-1 ）
❖ 指纹区(＜1300 cm-1 )
⑴ O-H 、N-H 4000~3300 cm-1
确定醇、酚、酸；伯胺、仲胺、叔胺
在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强
v：化学键的振动频率； V ：振动量子数(0、1、2……) 。
任意两个相邻的能级间的能量差为：
E hv h k
2
v振
1
2
k
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的 折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长 ↓(短)，k↑。
化学 键 C―C
吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。
OH游离
3650~3600 cm-1 强、尖吸收峰
OH缔合(氢键) 3500~3200 cm-1 强、宽吸收峰
（2）C-H伸缩振动 3300~2700 cm-1
① 不饱和碳原子上的=C-H（ C-H ）
苯环上的-H
3100 3000 cm-1
1395～1385（m） 1370～1365（s）
1460±20（m）
δC-H（面外）
m≥4 725～720 m≤3 770～735
CH
2890±10
1340
(2) 烯烃
R1 C
R2
CH2 3095~3075 2975
R1
3040~3010
C CH2 2975
H
R1
C
R3 3040~3010
C
R2
❖
一取代：2150～2100cm-1
❖ C≡C伸缩振动
❖
二取代：2270～2150cm-1
（4）芳烃
❖ vC-H：3100～3000cm-1 ❖ γC-H：面外弯曲振动在900～650cm-1，反映苯环上取
代基类型很特征，常用来鉴定苯衍生物。
❖ vC=C：苯环骨架伸缩振动在1600～1450cm-1范围内 通常以双峰 (1600、1500cm-1) 出现（低强高弱）。 芳环与不饱和基或孤对电子共轭时，还会在1580cm1附近出现第三个峰。
❖ ① RC=CR′ 1620 1680 cm-1 强度弱， R=R′（对称）时，无红外活性。
❖ ② 芳环骨架振动在1600～1450 cm-1有二到四 个中等强度的峰，是判断芳环存在的重要标 志之一。
❖ （6）C-H面内弯曲振动 1500～1300cm-1 ❖ 一般甲基、亚甲基的弯曲振动位置都比较恒定。由
❖ 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。 ❖ 各类羰基化合物中C=O键的伸缩振动：
化合物 酸酐 酰氯 酯
醛
酮
羧酸
酰胺
vC=O ~1810 ~1800 ~1740 ~1730 ~1710 ~1710（缔合态） ~1650
~1760
~1760（游离态）
（5）芳环、C=C、C=N伸缩振动区 1675~1500cm-1
末端= CH2 3085 cm-1附近 C-H 3300 cm-1
3000 cm-1 以上
② 饱和碳原子上的－C－H
-CH3 -CH2-C-H
2960 cm-1 2870 cm-1 2930 cm-1 2850 cm-1 2890 cm-1
反对称伸缩振动 对称伸缩振动 反对称伸缩振动 对称伸缩振动 弱吸收
能级跃迁类型
近红外 0.75～2.5 13330~4000 OH 、NH及CH键倍频吸收区
中红外 2.5~25 4000~400 振动，转动
远红外 25～1000 400~10
骨架振动，转动
2.2 红外光谱的基本原理
❖ 2.2.1 红外吸收光谱产生的条件
❖ (1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化
CH 2800-3000cm-1
NH
OH
3000-3600cm-1
2.2.3 分子中基团的基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
弯曲振动 亚甲基
2.2.4 影响峰位变化的因素
❖ (1) 内部因素
❖ ① 电子效应
❖ 1）诱导效应：由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱 导作用，引起分子中电子分布的变化，从而引起键力常数的 变化，改变了基团的特征频率，这种效应通常称为诱导效应。
H
R1 C
H
R1 C
H
H 3040~3010
C R2
R2 3040~3010
C H
1420~1410 1420~1410
895~885
990 910 840~800
965
730~675
1658~1698 1645~1640 1675~1665 1675~1665 1665~1650
（3）炔烃
❖ 末端炔烃的C-H伸缩振动一般在3300 cm-1处 出现强的尖吸收带。
一些常见化学键的力常数如下表所示：
键型 O H N H C H C H C H C N C C C O C C C O C C
k /N.cm-1 7.7 6.4 5.9 5.1 4.8 17.7 15.6 12.1 9.6 5.4 4.5
折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓， (v)↑，红外吸收信号将出现在高波数区。
❖ 若C＞-I，vC=O较醛酮向低波数方向位移。
又如：
苯酯基中氧原子的共轭分散， -I突出， vC=O较烷基酯位于高 波数端。苯甲酸酯中苯基对C=O的共轭效应与烷氧基对C=O 的诱导效应大体相当，相互抵消，使vC=O较苯基酮位于高波数 端，并与烷基酮一致。
❖ ② 氢键效应
❖ (分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产生极明显影 响。氢键使电子云密度平均化。
偶极子在交变电场中的 作用示意图
物质吸收红外辐射，实质上是外 界辐射迁移它的能量到分子中去。 而这种能量的转移是通过偶极子 的变化来实现。当偶极子处在电 磁辐射的电场中时，此电场作周 期性反转，偶极子将经受交替的 作用力的作用力而使偶极矩增加 和减小。
由于偶极子具有一定的原有振动 频率，只有当辐射频率与偶极子 频率相匹配时，分子才与辐射发 生相互作用而增加它的振动能， 使振幅加大，即分子由原来的基 态振动跃迁到较高的振动能级。
❖ 红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子 振动-转动能级的跃迁而产生的，称为分子振 动转动光谱，简称振转光谱。
❖ 分子在未受光照射之前，能量处于最低能级， 称之为基态。
❖ 当分子受到红外光的辐射，产生振动能级的 跃迁，在振动时伴有偶极矩改变者就吸收红 外光子，形成红外吸收光谱。
区域 λ(μm) σ(cm-1 )
C＝C
C≡C
键长 (nm) 0.154
0.134
0.116
键能 (kJ·mol-1)
347.3
610.9
836.8
力常数 k(N.cm-1)
4.5
9.6
15.6
波数范围 (cm-1) 700～1200
1620～1680
2100～2600
化学键键强越强（即键的力常数K越大）、原子折合质 量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
于此存通在常着 看对到称两和个不以对上称的弯峰曲。振而动亚（甲对基于的-弯C曲H3振）动，在因 此区段内仅有δs（～1465 cm-1）。 ❖ （7） C-O、C-F、Si-O伸缩振动和C-C骨架振动 1300~1000cm-1 ❖ （8）C-H面外弯曲振动、C-Cl伸缩振动 1000～650 cm-1 ❖ 不判同断取烯代 烃类的型取的代烯类烃型，。其γC-H位置不同，由此可以 ❖ 芳型烃是的很γ特C-征H在的9。00～650 cm-1，对于确定芳环取代类
第二章 红外吸收光谱
(infrared spectroscopy，IR)
❖ 2.1 红外光谱概述 ❖ 2.2 红外光谱的基本原理 ❖ 2.3 基团振动与红外光谱区域 ❖ 2.4 有机化合物的红外特征吸收 ❖ 2.5 IR光谱解析方法 ❖ 2.6 红外光谱仪 ❖ 2.7 红外光谱在材料研究中的应用
2.1 红外光谱概述
❖ ② RC N （2100 2140 cm-1 ） 非共轭 （2240 2260 cm-1） 共 轭 （2220 2230 cm-1 ） 仅含C、H、N时：峰较强、尖锐； 有O原子存在时，O越靠近C N，峰越弱；
（4）C=O伸缩振动及芳烃中C-H弯曲振动的倍频和合 频 1900~1650 cm-1
2.4 有机化合物的红外特征吸收
（1）饱和烃
结构
vC-H
δC-H（面内）
C CH3
2975～2970 2885～2860
1470～1435（m） 1385～1370（s）
CH3 CH
CH3
CH3 CH3 C
CH3
C (CH2)n C
2925±10（s） 2850±10（s）
1385～1380（s） 1370～1365（s）
❖ 倍频与组频：苯衍生物在2000～1660cm-1出现较弱 的C-H面外弯曲振动倍频与组合频峰，该区域的峰 形对表征芳环取代类型很有用处。
单取代 (含5个相邻H) 770~730cm-1（强） 710~690cm-1（较强）