中国石油大学（华东）：《有机化学》课程教学资源（课件讲稿）第12章 有机化学的结构表征 第一节 红外光谱（Infrared Spectrum, IR）

中因不油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 第十二章有机化学的结构表征 本章重点： ⊙了解吸收光谱的一般原理； @掌握IR和NMR谱基本原理 ⊙运用R和NMR谱图信息解析结构的方法。 Infrared Spectrum Nuclear Magnetic Resonance spectra 2/35

2/35 第十二章 有机化学的结构表征 本章重点：  了解吸收光谱的一般原理；  掌握IR和NMR谱基本原理  运用IR和NMR谱图信息解析结构的方法。 Infrared Spectrum Nuclear Magnetic Resonance Spectra

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 化学实验法：操作烦琐，周期长，样品量大。 常用结构 紫外光谱UV 分析方法 吸收光谱 红外光谱R √ 波谱法 核磁共振谱 NMR 非吸收光谱 质谱MS 四大谱：UV,R,NMR,MS 3/35

3/35 常用结构 分析方法 化学实验法：操作烦琐，周期长，样品量大。 吸收光谱 紫外光谱 UV 红外光谱 IR 核磁共振谱 NMR 非吸收光谱 质谱 MS 波谱法 √ √ 四大谱:UV, IR, NMR, MS

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 口吸收光谱的一般原理 波长()、频率(v)和波数（σ或v)的关系 σ=1/2 (cm1) wavenumbers E=hc/A 波长(2与能量(E成反比。 E=hcv— 波数(·)与能量(E)成正比。 4/35

4/35 吸收光谱的一般原理 波长（l）、频率（n）和波数（ 或 ）的关系  = 1/ l (cm-1 ) E = hc/l ——波长(l)与能量(E)成反比。 wavenumbers — ν E = hc — ν ——波数( )与能量(E)成正比。 — ν

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM The Spectrum and Molecular Effects Wavelength(A) Energy Molecular effects higher frequency cm kcal/mol shorter wavelength 10-9 gamma rays 106 10-7 X rays 104 ionization vacuum UV 102 10-5 near UV electronic transitions 10-4 visible 10 infrared 10-3 1 molecular vibrations (IR) 10-2 10-1 microwave 10-4 rotational motion 102 lower frequency radio 106 104 nuclear spin transitions longer wavelength 5/35

5/35 The Spectrum and Molecular Effects

中因人油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 第一节红外光谱 (Infrared Spectrum,IR) 红外光谱又称为分子振动转动光谱，是一种分子光谱。 区域 /um v/cm-1 能级跃迁类型 近红外光（泛频区） OH、NH、CH键 0.82.5 13158~4000 的倍频吸收 红外线（基本振动区） 2.525 4000-400 分子振动、转动 远红外线（转动区） 25500 400~110 分子转动 6/35

6/35 第一节 红外光谱 (Infrared Spectrum, IR) 区域 l/ µm n/cm-1 能级跃迁类型 近红外光(泛频区) 0.8~2.5 13158~4000 OH、NH、CH键 的倍频吸收 红外线(基本振动区) 2.5~25 4000~400 分子振动、转动 远红外线(转动区) 25~500 400~110 分子转动 红外光谱又称为分子振动转动光谱，是一种分子光谱

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 、 红外光谱的一般原理 如：分子RCH,OH 化学键不断振动 条件： H 某光的E=某键振动的△E—产生吸收峰 振动的偶极矩必须发生变化！ 7135

7/35 一、红外光谱的一般原理 C R H H O H 化学键不断振动 某λ光的E = 某键振动的△E——产生吸收峰 如：分子 RCH2OH 振动的偶极矩必须发生变化! 条件：

中因不油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM v k(m1+m2) 2C Or o m1×m2 k一键常数，键越强，k越大 伸缩振动 m1,m2一成键两原子的质量 成键原子质量增加，振动频率（波数）减小； 键能增加，振动频率增加。 8/35

8/35 伸缩振动 k(m1+m2 ) ■ 成键原子质量增加，振动频率（波数）减小； ■ 键能增加，振动频率增加。 Or  k—键常数，键越强，k越大 m1 , m2—成键两原子的质量

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM Bond Energy Stretching Frequency Bond [kcal (kJ)] (cm-) Frequency dependence on atomic masses C-H 100 (420) 3000 C-D heavier 100 (420) 2100 币decreases C-C↓ atoms 83 (350) 1200↓ Frequency dependence on bond energies C-C 83 (350) 1200 C=C stronger 146 (611) bond 1660 v increases C三C 200 (840) 2200 ■ 成键原子质量增加，振动频率（波数)减小； 键能增加，振动频率增加。 9/35

9/35 ■ 成键原子质量增加，振动频率（波数）减小； ■ 键能增加，振动频率增加

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 免费有机物波谱数据库 l.SDBS Compounds and Spectral Search日本（免费） http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi 2.The NIST Chemistry WebBook(免费) http://webbook.nist.gov/chemistry 10/35

10/35 http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/cre_index.cgi 1. SDBS Compounds and Spectral Search 日本 (免费) 免费有机物波谱数据库 2. The NIST Chemistry WebBook (免费) http://webbook.nist.gov/chemistry

中因石油大学 CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 二、红外吸收峰的数目、位置和强度 (一)红外吸收峰的数目 一个化学键有几种不同振动形式，就可产生几 种吸收峰。 伸缩振动y 键的长度改变，键角不变 振动形式 弯曲振动δ 键长不变，键角改变 11/35

11/35 二、红外吸收峰的数目、位置和强度 伸缩振动 n 弯曲振动 d （一）红外吸收峰的数目 振动形式 一个化学键有几种不同振动形式，就可产生几 种吸收峰。 键的长度改变，键角不变 键长不变，键角改变