紅外光譜法（Infrared Spectrometry,，IR）是利用物質(zhì)分子對(duì)紅外輻射的吸收，并由其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起偶極矩的精變化,，產(chǎn)生分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷,，得到由分子振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)變化產(chǎn)生的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，又稱(chēng)為紅外光譜,。
紅外光譜儀
紅外光譜法是一種鑒別化合物和確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的常用分析手段,，不僅可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析，還可對(duì)單一組分或混合物中各組分進(jìn)行定量分析,，尤其是在對(duì)于一些較難分離并在紫外,、可見(jiàn)區(qū)找不到明顯特征峰的樣品，可以方便,、迅速地完成定量分析,。
一,、紅外譜圖解析基本知識(shí)
1、基團(tuán)頻率區(qū)
中紅外光譜區(qū)可分成4000cm-1~1300（1800）cm-1和1800（1300）cm-1~600cm-1兩個(gè)區(qū)域,。有分析價(jià)值的基團(tuán)頻率在4000cm-1~1300cm-1之間,，這一區(qū)域稱(chēng)為基團(tuán)頻率區(qū)、官能團(tuán)區(qū)或特征區(qū),。區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收帶,，比較稀疏，容易辨認(rèn),，常用于鑒定官能團(tuán),。
在1800cm-1（1300cm-1）~600cm-1區(qū)域內(nèi)，除單鍵的伸縮振動(dòng)外,，還有因變形振動(dòng)產(chǎn)生的譜帶,。這種振動(dòng)基團(tuán)頻率和特征吸收峰與整個(gè)分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時(shí),，該區(qū)的吸收就有細(xì)微的差異,，并顯示出分子特征。這種情況就像人的指紋一樣,，因此稱(chēng)為指紋區(qū),。指紋區(qū)對(duì)于指認(rèn)結(jié)構(gòu)類(lèi)似的化合物很有幫助，而且可以作為化合物存在某種基團(tuán)的旁證,。
基團(tuán)頻率區(qū)可分為三個(gè)區(qū)域
（1）4000~2500cm-1X-H伸縮振動(dòng)區(qū),，X可以是O、N,、C或S等原子,。O-H基的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在3650~3200cm-1范圍內(nèi)，它可以作為判斷有無(wú)醇類(lèi),、酚類(lèi)和有機(jī)酸類(lèi)的重要依據(jù),。
當(dāng)醇和酚溶于非極性溶劑（如CCl4），濃度于0.01mol.dm-3時(shí),，在3650~3580cm-1處出現(xiàn)游離O-H基的伸縮振動(dòng)吸收,，峰形尖銳，且沒(méi)有其它吸收峰干擾,，易于識(shí)別,。當(dāng)試樣濃度增加時(shí)，羥基化合物產(chǎn)生締合現(xiàn)象,，O-H基的伸縮振動(dòng)吸收峰向低波數(shù)方向位移,，在3400~3200cm-1出現(xiàn)一個(gè)寬而強(qiáng)的吸收峰。胺和酰胺的N-H伸縮振動(dòng)也出現(xiàn)在3500~3100cm-1,，因此,，可能會(huì)對(duì)O-H伸縮振動(dòng)有干擾,。
C-H的伸縮振動(dòng)可分為飽和和不飽和的兩種：
飽和的C-H伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在3000cm-1以下，約3000~2800cm-1,，取代基對(duì)它們影響很小,。如-CH3基的伸縮吸收出現(xiàn)在2960cm-1和2876cm-1附近；R2CH2基的吸收在2930cm-1和2850cm-1附近,；R3CH基的吸收基出現(xiàn)在2890cm-1附近,，但強(qiáng)度很弱。
不飽和的C-H伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在3000cm-1以上,，以此來(lái)判別化合物中是否含有不飽和的C-H鍵,。苯環(huán)的C-H鍵伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在3030cm-1附近，它的特征是強(qiáng)度比飽和的C-H漿鍵稍弱,，但譜帶比較尖銳,。不飽和的雙鍵=C-H的吸收出現(xiàn)在3010~3040cm-1范圍內(nèi)，末端=CH2的吸收出現(xiàn)在3085cm-1附近,。叁鍵C-H上的C-H伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在更高的區(qū)域（3300cm-1）附近,。
（2）2500~1900cm-1為叁鍵和累積雙鍵區(qū)，主要包括-C≡C,、-C≡N等叁鍵的伸縮振動(dòng),，以及-C=C=C、-C=C=O等累積雙鍵的不對(duì)稱(chēng)性伸縮振動(dòng),。
對(duì)于炔烴類(lèi)化合物,，可以分成R-C≡CH和R￠-C≡C-R兩種類(lèi)型：
R-C≡CH的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在2100~2140cm-1附近,；
R￠-C≡C-R出現(xiàn)在2190~2260cm-1附近,；
R-C≡C-R分子是對(duì)稱(chēng)，則為非紅外活性,。
-C≡N基的伸縮振動(dòng)在非共軛的情況下出現(xiàn)2240~2260cm-1附近,。當(dāng)與不飽和鍵或芳香核共軛時(shí)，該峰位移到2220~2230cm-1附近,。若分子中含有C,、H、N原子,，-C≡N基吸收比較強(qiáng)而尖銳,。若分子中含有O原子，且O原子離-C≡N基越近,，-C≡N基的吸收越弱,，甚至觀察不到。
（3）1900~1200cm-1為雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū),，該區(qū)域重要包括三種伸縮振動(dòng)：C=O伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在1900~1650cm-1,，是紅外光譜中特征的且往往是明顯的吸收,，以此很容易判斷酮類(lèi)、醛類(lèi),、酸類(lèi),、酯類(lèi)以及酸酐等有機(jī)化合物。酸酐的羰基吸收帶由于振動(dòng)耦合而呈現(xiàn)雙峰,。苯的衍生物的泛頻譜帶,，出現(xiàn)在2000~1650cm-1范圍，是C-H面外和C=C面內(nèi)變形振動(dòng)的泛頻吸收,，雖然強(qiáng)度很弱,，但它們的吸收面貌在表征芳核取代類(lèi)型上有一定的作用。
2,、指紋區(qū)
（a）1800（1300）cm-1~900cm-1區(qū)域是C-O,、C-N、C-F,、C-P,、C-S、P-O,、Si-O等單鍵的伸縮振動(dòng)和C=S,、S=O、P=O等雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收,。
其中：1375cm-1的譜帶為甲基的C-H對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng),，對(duì)識(shí)別甲基十分有用，C-O的伸縮振動(dòng)在1300~1000cm-1,，是該區(qū)域明顯的峰,，也較易識(shí)別。
（b）900~650cm-1區(qū)域的某些吸收峰可用來(lái)確認(rèn)化合物的順?lè)礃?gòu)型,。利用上區(qū)域中苯環(huán)的C-H面外變形振動(dòng)吸收峰和2000~1667cm-1區(qū)域苯的倍頻或組合頻吸收峰,，可以共同配合確定苯環(huán)的取代類(lèi)型。
二,、關(guān)于紅外光譜分析的順口溜
（1）外可分遠(yuǎn)中近,，中紅特征指紋區(qū)，1300來(lái)分界,，注意橫軸劃分異,。看圖要知紅外儀,，弄清物態(tài)液固氣,，樣品來(lái)源制樣法，物化性能多聯(lián)系,。識(shí)圖先學(xué)飽和烴,，三千以下看峰形,。
（2）2960、2870是甲基,，2930,、2850亞甲基峰。1470碳?xì)鋸潱?380甲基顯,。二個(gè)甲基同一碳,，1380分二半。面內(nèi)搖擺720,，長(zhǎng)鏈亞甲基亦可辨,。
（3）烯氫伸展過(guò)三千，排除倍頻和鹵烷,。末端烯烴此峰強(qiáng),，只有一氫不明顯。
（4）化合物,，又鍵偏,，～1650會(huì)出現(xiàn)。烯氫面外易變形,，1000以下有強(qiáng)峰,。910端基氫，再有一氫990,。順式二氫690,，反式移至970；單氫出峰820,，干擾順式難確定,。
（5）炔氫伸展三千三，峰強(qiáng)很大峰形尖,。三鍵伸展二千二,，炔氫搖擺六百八。
（6）芳烴呼吸很特征,，1600～1430，1650～2000泛峰,，取代方式區(qū)分明,。900～650，面外彎曲定芳?xì)?。五氫吸收有兩峰?00和750,，四氫只有750，二氫相鄰830,，間二取代出三峰,，700,、780，880處孤立氫
（7）醇酚羥基易締合,，三千三處有強(qiáng)峰,。C-O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同,。1050伯醇顯,，1100乃是仲，1150叔醇在,，1230才是酚,。
（8）1110醚鏈伸，注意排除酯酸醇,。若與π鍵緊相連,，二個(gè)吸收要看準(zhǔn)，1050對(duì)稱(chēng)峰,，1250對(duì)稱(chēng),。
（9）苯環(huán)若有甲氧基，碳?xì)渖煺?820,。次甲基二氧連苯環(huán),，930處有強(qiáng)峰.
（10）環(huán)氧乙烷有三峰，1260環(huán)振動(dòng),，九百上下反對(duì)稱(chēng),，八百左右特征。
（11）縮醛酮,，特殊醚,，1110非縮酮。酸酐也有C－O鍵,，開(kāi)鏈環(huán)酐有區(qū)別,，開(kāi)鏈強(qiáng)寬一千一，環(huán)酐移至1250,。
（12）羰基伸展一千七,，2720定醛基。吸電效應(yīng)波數(shù)高,，共軛則向低頻移,。張力促使振動(dòng)快，環(huán)外雙鍵可類(lèi)比,。
（13）二千五到三千三,，羧酸氫鍵峰形寬，920，鈍峰顯,，羧基可定二聚酸,、
（14）酸酐千八來(lái)偶合，雙峰60嚴(yán)相隔,，鏈狀酸酐高頻強(qiáng),，環(huán)狀酸酐高頻弱。
（15）羧酸鹽,，偶合生,，羰基伸縮出雙峰，1600反對(duì)稱(chēng),，1400對(duì)稱(chēng)峰,。
（16）1740酯羰基，何酸可看碳氧展,。1180甲酸酯,，1190是丙酸，1220乙酸酯,，1250芳香酸,。1600兔耳峰，常為鄰苯二甲酸,。
（17）氮?dú)渖煺谷?，每氫一峰很分明。羰基伸展酰胺I,，1660有強(qiáng)峰,；N－H變形酰胺II，1600分伯仲,。伯胺頻高易重疊,，仲酰固態(tài)1550；碳氮伸展酰胺III,，1400強(qiáng)峰顯,。
（18）胺尖常有干擾見(jiàn)，N-H伸展三千三,，叔胺無(wú)峰仲胺單,，伯胺雙峰小而尖。
1600碳?xì)鋸?，芳香仲胺千五偏,。八百左右面?nèi)搖，確定變成鹽,。
（19）伸展彎曲互相近，伯胺鹽三千強(qiáng)峰寬,，仲胺鹽,、叔胺鹽,，2700上下可分辨，亞胺鹽,，更可憐,，2000左右才可見(jiàn)。
（20）硝基伸縮吸收大,，相連基團(tuán)可弄清,。1350、1500,，分為對(duì)稱(chēng)反對(duì)稱(chēng),。
（21）氨基酸，成內(nèi)鹽,，3100～2100峰形寬,。1600、1400酸根展,，1630,、1510碳?xì)鋸潯?/p>
鹽酸鹽，羧基顯,，鈉鹽蛋白三千三,。
（22）礦物組成雜而亂，振動(dòng)光譜遠(yuǎn)紅端,。純鹽類(lèi),，較簡(jiǎn)單，吸收峰,，少而寬,。
（23）注意羥基水和銨，先記幾種普通鹽,。1100是硫酸根,，1380硝酸鹽，
1450碳酸根,，一千左右看磷酸,。硅酸鹽，一峰寬,，1000真壯觀,。
三、紅外光譜分析步驟
（1）首先依據(jù)譜圖推出化合物碳架類(lèi)型：根據(jù)分子式計(jì)算不飽和度,，公式：
不飽和度＝（2C+2-H-Cl+N）/2其中：Cl為鹵素原子
例如：比如苯：C6H6,，不飽和度=（2*6+2-6）/2=4，3個(gè)雙鍵加一個(gè)環(huán)，正好為4個(gè)不飽和度,；
（2）分析3300~2800cm-1區(qū)域C-H伸縮振動(dòng)吸收,；以3000cm-1為界：高于3000cm-1為不飽和碳C-H伸縮振動(dòng)吸收，有可能為烯,，炔,，芳香化合物，而低于3000cm-1一般為飽和C-H伸縮振動(dòng)吸收,；
（3）若在稍高于3000cm-1有吸收,，則應(yīng)在2250~1450cm-1頻區(qū)，分析不飽和碳碳鍵的伸縮振動(dòng)吸收特征峰,，其中：
炔2200~2100cm-1
烯1680~1640cm-1
芳環(huán)1600,，1580，1500,，1450cm-1泛峰
若已確定為烯或芳香化合物,，則應(yīng)進(jìn)一步解析指紋區(qū)，即1000~650cm-1的頻區(qū),，以確定取代基個(gè)數(shù)和位置（順,、反；鄰,、間,、對(duì)）；
（4）碳骨架類(lèi)型確定后,，再依據(jù)其他官能團(tuán),，如C=O，O-H,，C-N等特征吸收來(lái)判定化合物的官能團(tuán),；
（5）解析時(shí)應(yīng)注意把描述各官能團(tuán)的相關(guān)峰聯(lián)系起來(lái)，以準(zhǔn)確判定官能團(tuán)的存在,，如2820,，2720和1750~1700cm-1的三個(gè)峰，說(shuō)明醛基的存在,。
四,、常見(jiàn)的鍵值
分析基本搞定，剩下的就是背一些常見(jiàn)常用的鍵值了,！
1,、烷烴：C-H伸縮振動(dòng)（3000-2850cm-1）
C-H彎曲振動(dòng)（1465-1340cm-1）
一般飽和烴C-H伸縮均在3000cm-1以下，接近3000cm-1的頻率吸收,。
2,、烯烴：烯烴C-H伸縮（3100~3010cm-1）
C=C伸縮（1675~1640cm-1）
烯烴C-H面外彎曲振動(dòng)（1000~675cm-1）,。
3、炔烴：伸縮振動(dòng)（2250~2100cm-1）
炔烴C-H伸縮振動(dòng)（3300cm-1附近）,。
4,、芳烴：3100~3000cm-1芳環(huán)上C-H伸縮振動(dòng)
1600~1450cm-1C=C骨架振動(dòng)
880~680cm-1C-H面外彎曲振動(dòng)
芳香化合物重要特征：一般在1600,，1580,，1500和1450cm-1可能出現(xiàn)強(qiáng)度不等的4個(gè)峰。880~680cm-1,，C-H面外彎曲振動(dòng)吸收,，依苯環(huán)上取代基個(gè)數(shù)和位置不同而發(fā)生變化，在芳香化合物紅外譜圖分析中,，常常用此頻區(qū)的吸收判別異構(gòu)體,。
5、醇和酚：主要特征吸收是O-H和C-O的伸縮振動(dòng)吸收,，
O-H自由羥基O-H的伸縮振動(dòng)：3650~3600cm-1,，為尖銳的吸收峰，
分子間氫鍵O-H伸縮振動(dòng)：3500~3200cm-1,，為寬的吸收峰,；
C-O伸縮振動(dòng)：1300~1000cm-1
O-H面外彎曲：769-659cm-1
6、醚：特征吸收：1300~1000cm-1的伸縮振動(dòng),，
脂肪醚：1150~1060cm-1一個(gè)強(qiáng)的吸收峰
芳香醚：兩個(gè)C-O伸縮振動(dòng)吸收：1270~1230cm-1（為Ar-O伸縮）1050~1000cm-1（為R-O伸縮）
7,、醛和酮：醛的主要特征吸收：1750~1700cm-1（C=O伸縮）
2820，2720cm-1（醛基C-H伸縮）
脂肪酮：1715cm-1,，強(qiáng)的C=O伸縮振動(dòng)吸收,，如果羰基與烯鍵或芳環(huán)共軛會(huì)使吸收頻率降低。
8,、羧酸：羧酸二聚體：3300~2500cm-1寬,，強(qiáng)的O-H伸縮吸收
1720~1706cm-1C=O吸收
1320~1210cm-1C-O伸縮
920cm-1成鍵的O-H鍵的面外彎曲振動(dòng)
9、酯：飽和脂肪族酯（除甲酸酯外）的C=O吸收譜帶：1750~1735cm-1區(qū)域
飽和酯C-C（=O）-O譜帶：1210~1163cm-1區(qū)域,，為強(qiáng)吸收
10,、胺：3500~3100cm-1，N-H伸縮振動(dòng)吸收
1350~1000cm-1,，C-N伸縮振動(dòng)吸收
N-H變形振動(dòng)相當(dāng)于CH2的剪式振動(dòng)方式,，其吸收帶在：1640~1560cm-1，面外彎曲振動(dòng)在900~650cm-1,。
11,、腈：腈類(lèi)的光譜特征：三鍵伸縮振動(dòng)區(qū)域，有弱到中等的吸收
脂肪族腈2260-2240cm-1
芳香族腈2240-2222cm-1
12,、酰胺：3500-3100cm-1N-H伸縮振動(dòng)
1680-1630cm-1C=O伸縮振動(dòng)
1655-1590cm-1N-H彎曲振動(dòng)
1420-1400cm-1C-N伸縮
13,、有機(jī)鹵化物：
C-X伸縮脂肪族
C-F1400-730cm-1
C-Cl850-550cm-1
C-Br690-515cm-1
C-I600-500cm-1
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