1、第四节 各类有机化合物红外吸收光谱 伸缩振动， 面内弯曲振动， 面外弯曲振动一、烷烃饱和烷烃 IR 光谱主要由 C-H 键的骨架振动所引起，而其中以 C-H 键的伸缩振动最为有用。在确定分子结构时，也常借助于 C-H 键的变形振动和C-C 键骨架振动吸收。烷烃有下列四种振动吸收。1、 C-H 在 29752845 cm-1 范围，包括甲基、亚甲基和次甲基的对称与不对称伸缩振动2、 C-H 在 1460 cm-1 和 1380 cm-1 处有特征吸收，前者归因于甲基及亚甲基C-H 的 as ，后者归因于甲基 C-H 的 s。1380 cm-1 峰对结构敏感，对于识别甲基很有用。共存基团的电负性对
2、 1380 cm-1 峰位置有影响，相邻基团电负性愈强，愈移向高波数区，例如，在 CH3F 中此峰移至 1475 cm-1。异丙基 1380 cm-1 裂分为两个强度几乎相等的两个峰 1385 cm-1、1375 cm -1叔丁基 1380 cm-1 裂分 1395 cm-1 、1370cm -1 两个峰，后者强度差不多是前者的两倍，在 1250 cm-1、1200 cm -1 附近出现两个中等强度的骨架振动。3、 C-C 在 1250800 cm-1 范围内，因特征性不强，用处不大。4、 C-H 分子中具有（ CH2）n链节，n 大于或等于 4 时，在 722 cm-1 有一个弱吸收峰，随着
3、 CH2 个数的减少，吸收峰向高波数方向位移，由此可推断分子链的长短。二、烯烃烯烃中的特征峰由 C=C-H 键的伸缩振动以及 C=C-H 键的变形振动所引起。烯烃分子主要有三种特征吸收。1、 C=C-H 烯烃双键上的 C-H 键伸缩振动波数在 3000 cm-1 以上，末端双键氢 在 30753090 cm-1 有强峰最易识别。2、 C=C 吸收峰的位置在 16701620 cm-1。随着取代基的不同， C=C 吸收峰的位置有所不同，强度也发生变化。3、 C=C-H 烯烃双键上的 C-H 键面内弯曲振动在 15001000 cm-1，对结构不敏感，用途较少；而面外摇摆振动吸收最有用，在 100
4、0700 cm-1 范围内，该振动对结构敏感，其吸收峰特征性明显，强度也较大，易于识别，可借以C H判断双键取代情况和构型。RHC=CH2 995985cm-1（=CH，S） 915905 cm-1（=CH 2，S）R1R2C=CH2 895885 cm-1（S） （顺）-R 1CH=CHR2 690 cm-1 （反）-R 1CH=CHR2 980965 cm-1（S）R1R2C=CHR3 840790cm-1 （m）三、炔烃在 IR 光谱中，炔烃基团很容易识别，它主要有三种特征吸收。1、 该振动吸收非常特征，吸收峰位置在 33003310 cm-1，中等强度。 N-H 值与 C-H 值相同，
5、但前者为宽峰、后者为尖峰，易于识别。 2、 一般 键的伸缩振动吸收都较弱。一元取代炔烃 出现在 21402100 cm-1，二元取代炔烃在 22602190 cm-1，当两个取代基的性质相差太大时，炔化物极性增强，吸收峰的强度增大。当 处于分子的对称中心时， 为红外非活性。3、 炔烃变形振动发生在 680610 cm-1。四、芳烃芳烃的红外吸收主要为苯环上的 C-H 键及环骨架中的 C=C 键振动所引起。芳族化合物主要有三种特征吸收。1、 Ar-H 芳环上 C-H 吸收频率在 31003000 cm-1 附近，有较弱的三个峰，特征性不强，与烯烃的 C=C-H 频率相近，但烯烃的吸收峰只有一个。
6、2、 C=C 芳环的骨架伸缩振动正常情况下有四条谱带，约为1600，1585，1500，1450 cm -1，这是鉴定有无苯环的重要标志之一。3、 Ar-H 芳烃的 C-H 变形振动吸收出现在两处。1275960 cm-1 为 Ar-H，由于吸收较弱，易受干扰，用处较小。另一处是 900650 cm-1 的 Ar-H 吸收较强，是识别苯环上取代基位置和数目的极重要的特征峰。取代基越多， Ar-H 频率越高 ，见表 3-10。若在 16002000 cm-1 之间有锯齿壮倍频吸收（C-H 面外和 C=C 面内弯曲振动的倍频或组频吸收） ，是进一步确定取代苯的重要旁证。苯 670cm-1（S） 单
7、取代苯 770730 cm-1（VS） ，710690 cm -1（S）1,2-二取代苯 770735 cm-1（VS）C RC(HCH1,3-二取代苯 810750 cm-1（VS）,725680 cm -1（ mS）1,4-二取代苯 860800 cm-1（VS）五、卤化物随着卤素原子的增加， C-X 降低。如 C-F（11001000 cm-1） ；C-Cl（ 750700 cm-1） ；C-Br （600500 cm-1） ；C-I（500200 cm -1） 。此外，C-X吸收峰的频率容易受到邻近基团的影响，吸收峰位置变化较大，尤其是含氟、含氯的化合物变化更大，而且用溶液法或液膜法测
8、定时，常出现不同构象引起的几个伸缩吸收带。因此 IR 光谱对含卤素有机化合物的鉴定受到一定限制。六、醇和酚醇和酚类化合物有相同的羟基，其特征吸收是 O-H 和 C-O 键的振动频率。1、 O-H 一般在 36703200 cm-1 区域。游离羟基吸收出现在 36403610 cm-1，峰形尖锐，无干扰，极易识别（溶剂中微量游离水吸收位于 3710 cm-1） 。OH 是个强极性基团，因此羟基化合物的缔合现象非常显著，羟基形成氢键的缔合峰一般出现在 35503200 cm-1。1,2-环戊二醇 顺式异构体 P470.005mol/L (CCl4) 3633 cm-1（游离） ，3572 cm -
9、1（分子内氢键） 。0.04 mol/L (CCl4) 3633 cm-1（游离） ，3572 cm-1（分子内氢键） 3500cm-1(分子间氢键)。2、 C-O 和 O-H C-O 键伸缩振动和 O-H 面内弯曲振动在 14101100 cm-1处有强吸收，当无其它基团干扰时，可利用 C-O 的频率来了解羟基的碳链取代情况（伯醇在 1050cm-1，仲醇在 1125cm-1，叔醇在 1200cm-1，酚在1250cm-1） 。七、醚和其它化合物醚的特征吸收带是 C-O-C 不对称伸缩振动，出现在 11501060cm-1 处，强度大，C-C 骨架振动吸收也出现在此区域，但强度弱，易于识别。
10、醇、酸、酯、内酯的 C-O 吸收在此区域，故很难归属。八、醛和酮醛和酮的共同特点是分子结构中都含有（C=O） ， C=O 在 17501680cm-1 范围内，吸收强度很大，这是鉴别羰基的最明显的依据。临近基团的性质不同，吸收峰的位置也有所不同。羰基化合物存在下列共振结构：A B C=O 键有着双键性 强的 A 结构和单键性强的 B 结构两种结构。共轭效应将使 C=O 吸收峰向低波数一端移动，吸电子的诱导效应使 C=O 的吸收峰向高波数方向移动。， 不饱和的羰基化合物，由于不饱和键与 C=O 的共轭，因此 C=O 键的吸收峰向低波数移动 C=O 16851665cm-1 17451725cm-
11、1苯乙酮 对氨基苯乙酮 对硝基苯乙酮 C=O 1691cm-1 1677cm-1 1700cm-1 一般在 27002900cm-1 区域内，通常在2820 cm-1、2720 cm-1 附近各有一个中等强度的吸收峰，可以用来区别醛和酮。九、羧酸1、 O-H 游离的 O-H 在3550 cm-1，缔合的 O-H 在 33002500 cm-1，峰形宽而散，强度很大。2、 C=O 游离的 C=O 一般在1760 cm-1 附近，吸收强度比酮羰基的吸收强度大，但由于羧酸分子中的双分子缔合，使得 C=O 的吸收峰向低波数方向移动，一般在 17251700 cm-1，如果发生共轭，则 C=O 的吸收峰
12、移到16901680 cm-1。3、 C-O 一般在 14401395 cm-1，吸收强度较弱。4、 O-H 一般在 1250 cm-1 附近，是一强吸收峰，有时会和 C-O 重合。十、酯和内酯1、 C=O 17501735 cm-1 处出现（饱和酯 C=O 位于 1740cm-1 处） ，受相邻COXYCOXY+-RCH=COR RCHlORCOH基团的影响，吸收峰的位置会发生变化。2、 C-O 一般有两个吸收峰， 13001150 cm-1，11401030 cm -1十一、酰卤 C=O 由于卤素的吸电子作用，使 C=O 双键性增强，从而出现在较高波数处，一般在1800cm -1 处，如果
13、有乙烯基或苯环与 C=O 共轭， ，会使 C=O变小，一般在 17801740cm-1 处。十二、酸酐1、 C=O 由于羰基的振动偶合，导致 C=O 有两个吸收，分别处在18601800 cm-1 和 18001750 cm-1 区域，两个峰相距 60 cm-1。2、 C-O 为一强吸收峰，开链酸酐的 C-O 在 11751045 cm-1 处，环状酸酐 13101210 cm-1 处。十三、酰胺1、 C=O 酰胺的第谱带，由于氨基的影响，使得 C=O 向低波数位移，伯酰胺 16901650 cm-1，仲酰胺 16801655 cm-1，叔酰胺 16701630 cm-1。2、 N-H 一般位
14、于 35003100 cm-1，伯酰胺 游离位于3520 cm-1 和3400 cm-1，形成氢键而缔合的位于3350 cm-1 和3180 cm-1，均呈双峰；仲酰胺 游离位于3440 cm-1，形成氢键而缔合的位于3100 cm-1，均呈单峰；叔酰胺无此吸收峰。3、 N-H 酰胺的第谱带，伯酰胺 N-H 位于 16401600 cm-1；仲酰胺15001530 cm-1，强度大，非常特征；叔酰胺无此吸收峰。4、 C-N 酰胺的第谱带，伯酰胺 14201400 cm-1，仲酰胺 13001260 cm-1，叔酰胺无此吸收峰。十四、胺1、 N-H 游离位于 35003300 cm-1 处，缔合
15、的位于 35003100 cm-1 处。含有氨基的化合物无论是游离的氨基或缔合的氨基，其峰强都比缔合的 OH 峰弱，且谱带稍尖锐一些，由于氨基形成的氢键没有羟基的氢键强，因此当氨基缔合时，吸收峰的位置的变化不如 OH 那样显著，引起向低波数方向位移一般不大于 100cm-1。伯胺 35003300 cm-1 有两个中等强度的吸收峰（对称与不对称的伸缩振动吸收） ，仲胺在此区域只有一个吸收峰，叔胺在此区域内无吸收。2、 C-N 脂肪胺位于 12301030 cm-1 处，芳香胺位于 13801250 cm-1 处。3、 N-H 位于 16501500 cm-1 处，伯胺的 N-H 吸收强度中等，仲胺的吸收强度较弱。4、 N-H 位于 900650 cm-1 处，峰形较宽，强度中等（只有伯胺有此吸收峰） 。
