红外波谱学1

授课人：吴娜AnnaWu授课地点：理楼206授课时间：每周五14:30-16:50邮箱：[e-mail]红外光谱2教学大纲•了解双原子分子振动的谐振子模型：Hoocke定律，力常数公式。•掌握红外光谱吸收峰位，峰强的因素。•掌握各种官能团的伸缩振动区。3教学大纲•了解双原子分子振动的谐振子模型：Hoocke定律，力常数公式。•掌握红外光谱吸收峰位，峰强的因素。•掌握各种官能团的伸缩振动区。4红外光区域•E分子=E电子+E移+E振+E转•1）近红外区：12500~4000cm-1(0.8~2.5m):O-H、N-H、C-H键。•2）中红外区：4000~400cm-1(2.5~25m):大部分有机化合物的振动基频。•3）远红外区：400~25cm-1(25~1000m):转动光谱以及重原子成键的振动等。5波长和波数•电磁波的波长（）、频率（v）、能量（E）之间的关系6红外光谱表示方法•横坐标：波数()400～4000cm-1；表示吸收峰的位置。•纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。•T越小，吸收越好，曲线低谷表示是一个好的吸收带。%100%0IITI：透过光的强度I0：入射光的强度7单一粒子的简谐振动•对于A-H(A=C、N、O)键的伸缩振动12km振k—化学键的力常数，单位为N.cm-18双原子分子的伸缩振动k21振2121.mmmmk—化学键的力常数，单位为N.cm-1μ—折合质量，单位为g势能r/A0V=0V=1V=2双原子分子势能曲线9结论•化学键的力常数k越大，原子的折合质量越小，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区；反之，出现在低波数区。10力常数K化学键键长（nm）键能（KJmol-1）力常数k（N.cm-1）波数范围（cm-1）C―C0.154347.34.5700～1200C＝C0.134610.99.61620～1680C≡C0.116836.815.62100～260011力常数K•k值•对单键而言，k一般为5×105dyn/cm•对双键而言，k一般为10×105dyn/cm•对三键而言，k一般为15×105dyn/cm12分子振动类型－伸缩振动13分子振动类型－弯曲振动•反对称伸缩振动的频率大于对称伸缩振动的频率；•伸缩振动频率远大于弯曲振动的频率；•面内弯曲振动的频率大于面外弯曲振动的频率。•vas＞vs＞＞δ面内＞δ面外14分子其他振动类型转动平动15教学大纲•了解双原子分子振动的谐振子模型：Hoocke定律，力常数公式。•掌握红外光谱吸收峰位，峰强的因素。•掌握各种官能团的伸缩振动区。16决定峰强的因素•原子的电负性vc=ovc=c;vO-HvC-HvC-C•振动类型vas＞vs＞＞δ面内＞δ面外•分子对称性：有否偶极矩17偶极矩例子18影响峰位的因素-诱导效应•inductiveeffect19影响峰位的因素-共轭效应•conjugativeeffect20影响峰位的因素-共轭效应CH3C≡N(CH3)2C=CH-C≡N2255222117301690166321共轭与诱导效应共存时22共轭与诱导效应共存时例1：如羰基的伸缩振动频率受苯环和烯键两种给电子共轭基团的影响而下降。化合物CH3-CO-CH3CH3-CH=CH-CO-CH3Ph-CO-PhυC=O(cm-1)171516771665例2：化合物R-CO-CR’R-CO-O-R’R-CO-NR’R”υC=O(cm-1)~1715~17351630~1690-I+C-I+C例3：下列化合物的υC=OPh-CHOp-(CH3)2N-PhCHO；Ph-CO-CH3p-NO2-Ph-CO-CH316901663；1693170023空间效应-场效应CCCClHHClHHCCCClHHHHClCCCHClHHHClOOOυC=O(cm-1)17551742172824空间效应－空间位阻•空阻降低了共轭程度，向高频移动25空间效应－空间位阻例子26空间效应－跨环效应32.9553kcal/mol24.2875kcal/mol27空间效应-环张力28影响峰位的因素－氢键•分子内氢键：使谱带大幅度向低频方向移动。29正丁醇羟基的伸缩振动(溶剂氯苯)醇、酚、胺、羧酸类因存在分子间氢键，使得吸收峰向低波数移动，峰型变宽，吸收强度加强。(a)1.4%(b)3.4%(c)7.1%(d)14.3%正丁醇羟基的伸缩振动吸收位置（氯苯中）30氢键引起的互变异构31振动偶合效应32CCOOO的红外光谱振动偶合效应33教学大纲•了解双原子分子振动的谐振子模型：Hoocke定律，力常数公式。•掌握红外光谱吸收峰位，峰强的因素。•掌握各种官能团的伸缩振动区。34红外光谱的重要吸收区段35例136(B)(C)37例238O-H,N-H伸缩振动区39O-H,N-H伸缩振动区1-辛醇的红外光谱图OH在3338cm-1,C-O在1059cm-140O-H,N-H伸缩振动区苯酚的红外光谱图OH在3229cm-1，是一宽峰；OH在1372cm-1，C-O在1234cm-141O-H,N-H伸缩振动区顺式1，2-环戊二醇的CCl4稀溶液，在3000~3700cm-1有几个峰？3620及3455cm-1A与B两个化合物在3000~3700cm-1有何不同？42不饱和烃和芳烃C-H伸缩振动431-己烯的红外光谱1642cm-1是C=C，910cm-1=CH2，993cm-1是=CH，1821cm-1的小峰为910cm-1的倍频。=CH在3080cm-1。4445红外吸收光谱C=C在1666cm-1。3033cm-1为=CH，小于3000cm-1那一组峰为CH。1384和1373cm-1是偕二甲基。1460cm-1吸收为甲基和亚甲基的。46饱和烃C-H和醛基C-H伸缩振动区47饱和烃C-H庚烷CH3(CH2)5CH3的红外光谱图48苯甲醛的红外光谱2820、2738cm-1为醛基的C-H伸缩振动，1703cm-1是C=O49三键对称伸缩区•CC与C=C类似，强度随分子对称性及共轭情况的不同而变化。分子有中心对称时，CC看不到。50511-己炔的红外光谱52羰基的伸缩振动区53羰基的IR吸收例题543－戊酮的红外光谱55在苯乙酮中羰基因为与苯环共轭，所以C=O在1680cm-1。苯乙酮的红外光谱56苯甲醛的红外光谱2820、2738cm-1为醛基的C-H伸缩振动，1703cm-1是C=O57苯甲酸的红外光谱2500~3300cm-1为OH，1689cm-1为C=O，1294cm-1为C-O943为δOH┄O=,58苯甲酸钠的红外光谱59苯甲酰胺的红外光谱3177,3369的双峰为υNH吸收，1661为υC=O即酰胺I带,1626即酰胺Ⅱ带。60双键的伸缩振动区61例子62间二硝基苯的红外光谱NOas2NOs2