有机化学A课件：波谱-IR(第一章).ppt

1、红外光谱红外光谱红外光谱仪红外光谱仪Thermo Nicolet学些什么学些什么? ? 红外光谱如何产生红外光谱如何产生? 红外光谱如何表示红外光谱如何表示? 红外光谱如何在结构解析中有何作用红外光谱如何在结构解析中有何作用? 如何解析红外光谱图如何解析红外光谱图?红外光谱如何红外光谱如何产生产生? 1.1.分子振动与红外光谱分子振动与红外光谱 (1). (1).分子的振动方式分子的振动方式 ( (a) )伸缩振动：伸缩振动： 沿沿轴轴振振动动，只只改改变变键键长长，不不改改变变键键角角 ( (b) )弯曲振动：弯曲振动： C CC CC CC C剪剪式式振振动动( (s s) )面面内内摇摇

2、摆摆振振动动 ( () )+ + + +面面外外摇摇摆摆振振动动 ( () )( () )扭扭式式振振动动面面 内内面面 外外弯弯曲曲振振动动只只改改变变键键角角, ,不不改改变变键键长长 值得注意的是值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩只有偶极矩( () )发生变化的，才能有红外吸收。发生变化的，才能有红外吸收。 红外光谱的产生红外光谱的产生 有瞬时偶极矩变化的振动吸收红外光而有瞬时偶极矩变化的振动吸收红外光而发生振动能级的跃迁。这种由于吸收红外光发生振动能级的跃迁。这种由于吸收红外光谱而产生的光谱叫红外吸收光谱或红外光谱。谱而产生的光谱叫

3、红外吸收光谱或红外光谱。 (2). .振动方程式（振动方程式（Hooke定律）定律） k21振2121.mmmm 式中：式中：k 化学键的力常数，单位为化学键的力常数，单位为N. .cm-1 折合质量，单位为折合质量，单位为g 力常数力常数k：与与键长键长、键能键能有关：键能有关：键能（大），键长（大），键长（短），（短），k k。 化学键化学键键长（键长（nm）键能键能（KJ.mol-1） 力常数力常数 k （N.cm-1） 波数范围波数范围 （cm-1）CC0.154347.34.57001200CC0.134610.99.616201680CC0.116836.815.621002600

4、红外光谱如何红外光谱如何表示表示? 横坐标：横坐标：波数（波数（）4004000 cm-1；表示吸收峰的位置。；表示吸收峰的位置。 纵坐标：纵坐标：透过率（透过率（T %），表示吸收强度。），表示吸收强度。T，表明吸收的，表明吸收的越好，故越好，故曲线低谷曲线低谷表示是一个表示是一个好的吸收带好的吸收带。 %100%0IITI：表示透过光的强度；：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。：表示入射光的强度。 一般指中红外（振动能级跃迁）。一般指中红外（振动能级跃迁）。 指纹区指纹区官能团区官能团区红外光谱有何红外光谱有何作用作用?l 分子结构的测定分子结构的测定(吸收峰的位置和形状)l 未

5、知物鉴定未知物鉴定l 混合物成分分析混合物成分分析(吸收峰的强度)l 测定分子的键长、键角、推断分测定分子的键长、键角、推断分子的立体结构，分析化学键的强弱子的立体结构，分析化学键的强弱等。等。 P122 单环芳烃单环芳烃 P182 卤代烃卤代烃 P222 醇醇 P 237 酚酚 P253 醚醚 P279 醛酮醛酮 P310 羧酸羧酸 P363 硝基化合物硝基化合物 P374 胺胺各种官能团的红外吸收位置各种官能团的红外吸收位置 O-H, 3650-3100 cm-1 N-H, 3550-3100 cm-1 C-H 3320-3310 cm-1 =C-H 3085-3025 cm-1 Ar-H

6、 3030 cm-1 C-H 2960-2870 cm-1 S-H 2590-2550 cm-1 C C 2275-2100 cm-1 C=O 1850-1650 cm-1 C=C 1680-1600 cm-1 C6H6 1600-1450 cm-1400035003000250020001500100050020406080100QF #98; HEXANE28532962cm-1 CH 伸缩振动伸缩振动1460cm-1、1380cm-1 CH（CH3、CH2）面内弯曲振动）面内弯曲振动723cm-1 CH(CH2)n, n 4平面摇摆振动；平面摇摆振动；若若n4 吸收峰将出现在吸收峰将出现

7、在734743cm-1处处2)2)鉴定已知化合物的程序解析谱图鉴定已知化合物的程序解析谱图 a.a.烷烃烷烃 正己烷正己烷 400035003000250020001500100050020406080100QF #33; 2,4-DIMETHYL-1-HEXENE=CH伸缩振动伸缩振动CH 伸缩振动伸缩振动CC伸缩振动伸缩振动CH（CH3、CH2）面内弯曲振动面内弯曲振动b.烯烃烯烃 2,4-二甲基二甲基-1-己烯己烯 400035003000250020001500100050020406080100QF #112; trans-2-HEXENEb.烯烃烯烃 反反-2-己烯己烯 =CH伸缩

8、振动伸缩振动CH 伸缩振动伸缩振动CH（CH3、CH2）面内弯曲振动面内弯曲振动400035003000250020001500100050020406080100302429622929287514561379965QF #112; trans-2-HEXENE400035003000250020001500100050020406080100QF #41; 2-HEXYNEc.炔烃炔烃 2-己炔己炔 CH 伸缩振动伸缩振动CH（CH3、CH2）面内弯曲振动面内弯曲振动Example 1Example 2总结总结:红外光谱的八个峰红外光谱的八个峰如何解析红外如何解析红外光谱图？光谱图？1.

9、三要素：三要素：位置、强度、峰形位置、强度、峰形2. 同一基团的几种振动的相关峰同一基团的几种振动的相关峰是同时存是同时存在的在的3. 解析顺序解析顺序: 先官能团区先官能团区, , 后指纹区后指纹区4. 标准红外谱图的应用标准红外谱图的应用: 如如 Sadtler 谱图谱图集集化合物类型的判断化合物类型的判断 有机物或无机物有机物或无机物 饱和化合物或不饱和化合物饱和化合物或不饱和化合物 烯烃、炔烃或芳烃烯烃、炔烃或芳烃推断可能含有的功能团推断可能含有的功能团 先看特征频率区（先看特征频率区（4000-1300），再），再看指纹区（看指纹区（1300-400）。）。 先看强峰，再看弱峰先看强峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相关峰佐证先找特征吸收峰，再找相关峰佐证计算分子的不饱和度，根据不饱和度的计算分子的不饱和度，根据不饱和度的结果推断分子中可能存在的官能团。结果推断分子中可能存在的官能团。根据吸收峰的位置、强度、形状分析各根据吸收峰的位置、强度、形状分析各种官能团及其相对关系，推出化合物的种官能团及其相对关系，推出化合物的化学结构化学结构