清华波谱课件第七章.ppt

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1、第七章红外光谱7.1红外谱图基本知识红外吸收强度一般用强弱表示：很强（verystrong,vs;200）强（strong,s;=75~200）中（medium,m;=25~75）弱（weak,w;=5~25）很弱（veryweak,vw;5）变化（variable,v）（：摩尔吸光系数）经典力学处理：k：化学键的力常数：折合质量量子力学处理：为基频7.2红外光谱原理7.2.1双原子分子的红外吸收频率多原子分子有多种振动模式：非线性分子的振动：3n-6个自由度（基本振动）线性分子的振动：3n-5个自由度（基本振动）伸缩振动(s

2、tretching)：沿键轴方向伸、缩的振动，其吸收频率相对在高波数区。弯曲振动(bending)：除伸缩振动以外的其它振动，其吸收频率相对在低波数区。7.2红外光谱原理7.2.2多原子分子的红外吸收频率对称伸缩振动ssymmetricstretching反（非）对称伸缩振动asasymmetricstretching面内弯曲振动或剪切振动sscissoring面内弯曲振动或面内摇动rocking面外弯曲振动或面外摇动wagging面外弯曲振动或扭曲twisting倍频(overstone)：n(n=2,3,…;为基频)组合频(c

3、ombinationtone)：两个或两个以上基频之差或和。耦合频率(couplingtone)：两个基团相邻且它们的振动基频相差又不大时，振动的耦合引起吸收频率偏离基频，一个移向高频方向，一个移向低频方向。费米共振(Fermiresonance)：当倍频或组合频与某基频相近时，由于其相互作用而产生的强吸收带或发生的峰的分裂。7.2红外光谱原理7.2.2多原子分子的红外吸收频率7.2红外光谱原理7.2.3红外吸收强度红外吸收强度由振动时偶极矩变化的大小决定。分子中含有杂原子时，其红外谱峰一般都较强。红外吸收谱的三要素：位置、强度、峰形7.3官能团

4、的特征频率影响官能团吸收频率的因素：1）电子效应（1）诱导效应频率降低~1869cm-11785~1815cm-1~1812cm-11735~1750cm-1~1760cm-1频率升高（2）中介效应（共振效应）伯、仲、叔酰胺羰基~1690cm-1（3）共轭效应、-不饱和酮羰基：~1675cm-1芳酮羰基：~1690cm-17.3官能团的特征频率影响官能团吸收频率的因素（电子效应）：亲电诱导效应（-I）与供电共轭效应（+C）1735cm-1(-I>+C)(a)1690cm-1(-I<+C)1725cm-1(-I<+C)1665cm-1(-I<

5、+C)(b)(c)1750cm-11710cm-12）空间效应（1）环的张力环的张力加大时，环上有关官能团的吸收频率逐渐上升。脂环酮羰基：六员环五员环四员环三员环1715cm-11745cm-11780cm-11850cm-1脂环上CH2：环己烷环丙烷2925cm-13050cm-13000~3050cm-17.3官能团的特征频率影响官能团吸收频率的因素：7.3官能团的特征频率影响官能团吸收频率的因素（空间效应）：环烯烃中双键则反之：六员环五员环四员环1639cm-11623cm-11566cm-1脂环外双键：1651cm-11657cm-116

6、78cm-11781cm-1（2）空间障碍当共轭体系的共平面性被破坏或偏离时，共轭体系也受到影响或破坏，其吸收频率将移向高波数。1663cm-11686cm-11693cm-17.3官能团的特征频率影响官能团吸收频率的因素（空间效应）：3）氢键的影响氢键的形成降低了化学键的力常数，吸收频率移向低波数方向；同时振动时的偶极矩变化加大，吸收强度增加。醇的羟基：游离态二聚体多聚体3600~3610cm-13500~3600cm-13200~3400cm-1胺基发生分子缔合，其吸收频率多则可降低100cm-1或更多。羧基形成强烈氢键，其羟基的吸收频率移至

7、2500~3000cm-1。7.3官能团的特征频率影响官能团吸收频率的因素：7.3官能团的特征频率影响官能团吸收频率的因素：4）质量效应（氘代的影响）用于含氢基团的红外吸收峰的指认。7.4红外谱图解析7.4.1红外吸收波段官能团区：1）4000-2500cm-1X-H（X=C、N、O、S）伸缩振动区2）2500-2000cm-1三键和累积双键伸缩振动区3）2000-1500cm-1双键伸缩振动区4）1500-1300cm-1部分伸缩振动，C-H弯曲振动指纹区：5）1300-910cm-1分子骨架伸缩、弯曲振动6）910cm-1以下苯指纹区（C-H

8、弯曲振动），烯的C-H弯曲振动7.4红外谱图解析7.4.1红外吸收波段300020001000X-H伸缩振动(X:C,N,O,S)三键累