红外光谱图怎么分析

红外光谱（IR）是利用分子对红外辐射的吸收，及其振动或旋转运动引起偶极矩的精细变化，导致分子振动和旋转能级从基态跃迁到激发态，从而获得分子振动和旋转能级变化产生的振动-旋转光谱，也称为红外光谱。

红外分光计

红外光谱是鉴定化合物和确定物质分子结构的常用分析方法。它不仅可以对物质进行定性分析，还可以对单一组分或混合物中的各组分进行定量分析，特别是对于一些难以分离且在紫外和可见光区域找不到明显特征峰的样品，可以方便快捷地完成。

一、红外光谱分析的基础知识

1.群频率区域

中红外光谱可分为两个区域:4000cm-1 ~ 1300（1800）cm-1和1800（1300）cm-1 ~ 600cm-1。最有价值的群频率在4000 cm-1至1300 cm-1之间，称为群频率区、功能群区或特征区。该区域中的峰是由拉伸振动产生的吸收带，该吸收带稀疏且易于识别，常用于识别官能团。

在1800cm-1（1300cm-1）～600cm-1范围内，除了单键的伸缩振动外，还存在由形变振动引起的能带。这个振动基团的频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构略有不同时，该区域的吸收略有不同，并表现出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，所以被称为指纹区。指纹区对于识别结构相似的化合物非常有帮助，它可以作为化合物中某些基团存在的旁证。

群频率区域可以分为三个区域。

（1）4000～2500cm-1X-H伸缩振动区，其中X可以是O、N、C或S等原子..O-H基团的伸缩振动出现在3650~3200cm-1范围内，可作为判断是否存在醇类、酚类和有机酸的重要依据。

当醇和酚溶于非极性溶剂（如四氯化碳）中，浓度为0.01mol·DM-3时，游离O-H基团的伸缩振动吸收发生在3650～3580cm-1处，峰形尖锐，无其他吸收峰的干扰，易于识别。当样品浓度增加时，羟基化合物缔合，O-H基团伸缩振动的吸收峰向低波数方向移动，在3400~3200cm-1处出现一个宽而强的吸收峰。胺和酰胺的N-H伸缩振动也发生在3500～3100cm-1，因此它可能干扰O-H伸缩振动。

C-H的伸缩振动可分为饱和和非饱和两种类型；

饱和C-H伸缩振动出现在3000cm-1以下，约3000～2800cm-1，取代基对其影响不大。例如-CH3基团的伸缩吸收出现在2960cm-1和2876cm-1附近；R2CH2基团的吸收约为2930cm-1和2850cm-1。R3CH基团的吸收基团出现在2890cm-1附近，但其强度很弱。

在3000cm-1以上出现不饱和C-H伸缩振动，从而判断化合物是否含有不饱和C-H键。苯环C-H键的伸缩振动出现在3030cm-1附近，其特征是强度略弱于饱和C-H键，但谱带更尖锐。不饱和双键=C-H的吸收出现在3010～3040cm-1范围内，末端=CH2的吸收出现在3085cm-1左右。三键C-H上的C-H伸缩振动出现在较高区域（3300cm-1）附近。

（2）2500 ~ 1900cm-1是三键和累积双键区，主要包括-C≡C和-C≡N等三键的伸缩振动和-C=C=C和-c = c = o等累积双键的不对称伸缩振动

炔烃可分为两种类型:R-C≡CH和R ≡-C ≡ C-R:

R-C≡CH的伸缩振动出现在2100~2140cm-1附近；

R﹢-C≡C-R出现在2190~2260cm-1附近；

如果R-C≡C-R分子是对称的，则它是非红外活性的。

非共轭情况下-C≡N基团的伸缩振动出现在2240～2260cm-1附近。当与不饱和键或芳香核共轭时，峰移至2220~2230cm-1附近。如果分子中含有C、H和N原子，则-C≡N基团的吸收率强而尖锐。如果分子中含有O原子，并且O原子离-C≡N基团越近，-C≡N基团的吸收越弱，甚至无法观察到。

（3）1900 ~ 1200cm-1是双键伸缩振动区，它包括三种伸缩振动:C=O伸缩振动出现在1900~1650cm-1，这是红外光谱中的特征，往往是最强的吸收，因此很容易判断酮、醛、酸、酯和酸酐等有机化合物。由于振动耦合，酸酐的羰基吸收带出现两个峰。苯衍生物的谱带出现在2000～1650cm-1范围内，是对C-H面外和C=C面内形变振动的吸收。虽然强度很弱，但它们的吸收特征在表征芳香核取代类型方面起着一定作用。

2.指纹区域

（a）从1800（1300）cm-1到900 cm-1的区域是单键如C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O和Si-O的拉伸振动和双键如C=S、S=O和P = O的拉伸振动吸收..

其中，1375cm-1的谱带是甲基的C-H对称弯曲振动，这对识别甲基非常有用，C-O的拉伸振动在1300-1000cm-1之间，是该区域最强的峰，易于识别。

（b）在900 ~ 650 cm-1范围内的一些吸收峰可用于确认化合物的顺反构型。利用苯环在上部区域的C-H面外变形振动吸收峰和苯在2000~1667cm-1区域的倍频或组合频率吸收峰可以确定苯环的取代类型。

二、关于红外光谱分析的叮当声

（1）外侧可分为远、中、近、中、红特征指纹区，边界为1300。注意横轴是不同的。看图片，你应该知道红外仪器，并了解物质的状态，液体，固体和气体之间的关系，样品制备方法，物理和化学性质。先学饱和烃再识图，看看3千以下的峰形。

（2）2960和2870是甲基，2930和2850是亚甲基峰。烃弯街1470号，甲基街1380号。两个相同碳的甲基，1380分钟2.5秒。面内摇动720°，长链亚甲基也可以区分。

（3）烯烃氢延伸超过3000，不包括倍频和卤代烷烃。末端烯烃峰较强，但只有一个氢不明显。

（4）化合物的键是偏置的，将出现在~ 1650。烯烃容易发生面外变形，在1000以下有一个强峰。910端基氢，另一个氢990。顺式二氢690，反式转移至970；单个氢在820处达到峰值，干扰顺式难以确定。

（5）炔氢拉伸3300，峰强度很强，峰形尖锐。三键伸展2200，炔烃摆动6800。

（6）芳烃呼吸很有特点，有1600 ~ 1430和1650 ~ 2000泛音，取代方式鲜明。900 ~ 650，弯曲出平面以测定芳族氢。五氢吸收有两个峰，700和750，四氢只有750，二氢与830相邻，三个峰被间二取代，氢在700、780和880被分离。

（7）醇酚的羟基易缔合，在3300处有一个强峰。C-O伸缩吸收大，仲醇与叔醇位置不同。1050是伯醇，1100是仲醇，1150是叔醇，1230是苯酚。

（8）1110醚扩链时，注意排除酯酸醇。如果它与π键紧密相连，则应观察到两个吸收峰，分别为1050个对称峰和1250个对称峰。

（9）如果苯环上有甲氧基，烃将伸展2820。亚甲基二氧戊环在930处有一个强峰。

（10）环氧乙烷有三个峰，1260°环振动，900°上下反对称，800°左右最具特征。

（11）缩醛酮、特殊醚、1110非缩酮。酸酐也有C-O键，开链酸酐则不同。开链强度为1100，环酸酐移至1250。

（12）羰基延伸至17，2720个醛基。电吸收效应波数高，共轭向低频移动。张力使振动变快，环外的双键可以比较。

（13）从2500到3300，羧酸氢键的峰形较宽，为920，钝峰明显，羧基可定义为二聚酸。

（14）酸酐以千和八百耦合，两个峰相距60°。链状酸酐的高频强，环状酸酐的高频弱。

（15）羧酸酯，偶联，羰基伸展出两个峰，1600个反对称性峰，1400个对称性峰。

（16）1740酯羰基，酸可见于碳氧展览。1180甲酸盐、1190丙酸、1220乙酸盐、1250芳香酸。1600兔耳峰，常为邻苯二甲酸。

（17）氮和氢拉伸3400，每个氢都有一个明显的峰。羰基伸展酰胺I，1660有一个强峰；N-h变形酰胺II，1600分首屈一指。伯胺易高频重叠，仲酰基为固体1550；碳氮拉伸酰胺III，1400强峰。

（18）在N-H拉伸为3，300的情况下，胺尖端经常干扰没有仲胺单体峰的叔胺和具有小而尖的峰的伯胺。

1600烃弯头，芳香仲胺1500。在800度左右的温度下摇一摇，确保最好能变成盐。

（19）拉伸和弯曲相互接近。伯胺盐的峰宽为3000强，仲胺盐和叔胺盐可在2700上下区分。亚胺盐就更可怜了，2000左右才能见到。

（20）硝基具有大的伸缩吸收，并且可以澄清连接的基团。1350，1500，分为对称和反对称。

（21）氨基酸是内盐，其峰形为3100 ~ 2100。1600，1400酸根发展，1630，1510碳氢化合物弯曲。

盐酸盐，羧基，钠盐蛋白3300。

（22）矿物成分杂乱，振动光谱远红色。纯盐，简单，吸收峰少而广。

（23）注意羟基水和铵，先记住几种常见的盐。1100是硫酸盐，1380是硝酸盐。

1450碳酸盐，约1000 see磷酸。硅酸盐，一峰宽，1000真的很壮观。

三、红外光谱分析步骤

（1）首先根据谱图推断化合物的碳骨架类型:根据分子式计算不饱和度，公式为:

不饱和度=（2c+2-h-Cl+n）/2其中:Cl是卤素原子。

举个例子:比如苯:C6H6，不饱和度=（2 * 6+2-6）/2 = 4，三个双键加一个环正好是四个不饱和度；

（2）分析C-H伸缩振动在3300～2800cm-1范围内的吸收情况；以3000cm-1为界:3000cm-1以上为不饱和碳的C-H伸缩振动吸收，可能是烯烃、炔烃和芳香化合物，3000cm-1以下一般为饱和C-H伸缩振动吸收；

（3）如果吸收略高于3000cm-1，应在2250~1450cm-1的频率范围内分析不饱和碳-碳键伸缩振动吸收的特征峰，其中:

乙炔2200 ~ 2100厘米-1

乙烯1680 ~ 1640厘米-1

芳香环具有1600、1580、1500和1450cm-1的泛音。

如果它已被确定为烯烃或芳香族化合物，则应进一步分析指纹区域，即1000~650cm-1的频率区域，以确定取代基的数量和位置（顺式，反式；相邻、之间、右侧）；

（4）碳骨架类型确定后，根据其他官能团的特征吸收确定化合物的官能团，如C=O、O-H和C-N；

（5）分析时应注意描述各官能团的相关峰，以准确确定官能团的存在，如2820、2720和1750~1700cm-1三个峰，表明醛基的存在。

第四，通用关键值

分析基本做好了，剩下的就是背一些常用的关键值！

1.烷烃:碳氢伸缩振动（3000-2850厘米-1）

C-H弯曲振动（1465-1340厘米-1）

一般饱和烃的C-H膨胀和收缩都在3000cm-1以下，接近3000cm-1的频率吸收。

2.烯烃:烯烃的C-H膨胀（3100~3010cm-1）

C=C膨胀（1675 ~ 1640厘米-1）

烯烃C-H（1000～675cm-1）的面外弯曲振动。

3.炔烃:伸缩振动（2250 ~ 2100厘米-1）

炔烃的C-H伸缩振动（3300cm-1附近）。

4.芳烃:3100～3000cm-1的芳环上的C-H伸缩振动。

1600~1450cm-1C=C骨架振动

880~680cm-1C-H面外弯曲振动

芳香族化合物的重要特征:通常在1600、1580、1500和1450cm-1处可能出现四个强度不同的峰。880～680cm-1，C-H的面外弯曲振动吸收随苯环上取代基的数目和位置而变化。在芳香族化合物的红外光谱分析中，经常使用该频率范围内的吸收来区分异构体。

5.醇和酚:主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收，

O-H自由羟基O-H的伸缩振动为3650～3600cm-1，是一个尖锐的吸收峰。

分子间氢键的O-H伸缩振动:3500~3200cm-1，为宽吸收峰；

C-O伸缩振动:1300～1000cm-1

O-H平面外弯曲:769-659cm-1

6.乙醚:特征吸收:1300～1000cm-1的拉伸振动，

脂肪醚:1150～1060cm-1有一个强吸收峰。

芳香醚:两个C-O拉伸的振动吸收:1270~1230cm-1（用于Ar-O拉伸）和1050~1000cm-1（用于r-O拉伸）。

7.醛和酮:醛的主要特征吸收:1750 ~ 1700cm-1（C = O拉伸）。

2820，2720 cm-1（醛基的C-H膨胀）

脂肪酮:1715cm-1，强C=O伸缩振动吸收，如果羰基与烯键或芳环共轭，吸收频率会降低。

8.羧酸:羧酸二聚体:3300~2500cm-1宽，强O-H伸缩吸收。

1720～1706cm-1C = O吸收

1320～1210cm-1C-O膨胀和收缩

920cm-1 O-H键的面外弯曲振动

9.酯:C=O饱和脂肪族酯（甲酸酯除外）的吸收带:1750~1735cm-1。

饱和酯的C-C（= O）-O带:1210~1163cm-1，强吸收。

10.胺:3500 ~ 3100厘米-1，N-H伸缩吸振。

1350～1000cm-1，C-N伸缩减振

N-H形变振动相当于CH2的剪切振动模式，其吸收带为1640~1560cm-1，其面外弯曲振动为900~650cm-1。

11.腈:腈的光谱特征:具有弱至中等吸收的三键拉伸振动区。

脂肪腈2260-2240cm-1

芳腈2240-2222厘米-1

12.酰胺:3500-3100厘米-1N-小时伸缩振动。

1680-1630cm-1C=O伸缩振动

1655-1590厘米-1N-小时弯曲振动

1420-1400厘米-1C-N膨胀

13、有机卤化物:

C-X柔性脂肪族基团

c-f 1400-730厘米-1

C-Cl850-550cm-1

c-br 690-515厘米-1

c-I600-500厘米-1