红外谱图解析基本知识

红外谱图解析基本知识

基团频率区
中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~ 1300(1800) cm-1和1800 (1300 ) cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。
最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之间,这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。
区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带,比较稀疏,容易辨认,常用于鉴定官能团。
在1800 cm-1 (1300 cm-1 )~600 cm-1 区域内,除单键的伸缩振动外,还有因变形振动产生的谱带。
这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异,
并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样,因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助,
而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
基团频率区可分为三个区域
(1) 4000 ~ 2500 cm-1 X-H伸缩振动区,X可以是O、N、C或S等原子。
O-H基的伸缩振动出现在3650 ~ 3200 cm-1 范围内,它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。
当醇和酚溶于非极性溶剂(如CCl4),浓度于0.01mol/ dm-3时,在3650 ~ 3580 cm-1 处出现游离O-H基的伸缩振动吸收,
峰形尖锐,且没有其它吸收峰干扰,易于识别。当试样浓度增加时,羟基化合物产生缔合现象,
O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移,在3400 ~ 3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。
胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500 ~ 3100 cm-1 ,因此,可能会对O-H伸缩振动有干扰。
C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种:
饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下,约3000 ~ 2800 cm-1 ,取代基对它们影响很小。
如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近;R2CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近;R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1 附近,但强度很弱。
不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以上,以此来判别化合物中是否含有不饱和的C-H键。
苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm-1附近,它的特征是强度比饱和的C-H浆键稍弱,但谱带比较尖锐。
不饱和的双键=C-H的吸收出现在3010~3040 cm-1范围内,末端= CH2的吸收出现在3085 cm-1附近。
叁键oCH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域(3300 cm-1 )附近。
(2) 2500~1900  cm-1为叁键和累积双键区, 主要包括-CC、 -CN等叁键的伸缩振动,以及-C=C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动。
对于炔烃类化合物,可以分成R-CCH和R¢-C C-R两种类型:
R-CCH的伸缩振动出现在2100~2140 cm-1附近;
R¢-CC-R出现在2190~2260 cm-1附近;
R-CC-R分子是对称,则为非红外活性。
-CN 基的伸缩振动在非共轭的情况下出现2240~2260 cm-1附近。当与不饱和键或芳香核共轭时,
该峰位移到2220~2230 cm-1附近。若分子中含有C、H、N原子, -C N基吸收比较强而尖锐。
若分子中含有O原子,且O原子离-C N基越近, -C N基的吸收越弱,甚至观察不到。
(3) 1900~1200 cm-1为双键伸缩振动区
该区域重要包括三种伸缩振动:
C=O伸缩振动出现在1900~1650 cm-1 ,是红外光谱中 特征的且往往是最强的吸收,
以此很容易判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰
苯的衍生物的泛频谱带,出现在2000~1650 cm-1范围, 是C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收,
虽然强度很弱,但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上有 一定的作用。
指纹区
(a) 1800(1300) cm-1 ~ 900 cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、Si-O等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。
其中:1375 cm-1的谱带为甲基的dC-H对称弯曲振动,对识别甲基十分有用,C-O的伸缩振动在1300~1000 cm-1 ,是该区域最强的峰,也较易识别。
(b) 900 ~ 650 cm-1区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。
利用上区域中苯环的C-H面外变形振动吸收峰和2000~ 1667cm-1区域苯的倍频或组合频吸收峰,可以共同配合确定苯环的取代类型。
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