红外吸收光谱与分子结构的关系

根据红外光谱和分子结构的特征，可将红外光谱按波数大小分为两个区域，即处于高频范围的官能团区（characteristic region，4000～1333cm-1）和频率较低的指纹区（fingerprint region，1333～400cm-1）。

1.官能团区　官能团区是指基团的特征频率区，主要反映分子中特征基团的振动，特征官能团的鉴定主要在这个区域进行。包括X—H（X为O、N、C等）单键的伸缩振动以及各种三键及双键的伸缩振动所产生的基频峰，还包括部分含氢单键的面内弯曲振动的基频峰。该区内的峰比较稀疏，是基团鉴定最有价值的区域。

官能团区可分为四个区。

（1）X—H伸缩振动区（X可为O、N、C、S等）。频率范围为4000～2500cm-1，包括O—H、N—H、C—H和S—H的伸缩振动。C—H伸缩振动分为饱和与不饱和两种。饱和的C—H伸缩振动出现在3000cm-1以下，不饱和C—H的伸缩振动出现在3000cm-1以上。

（2）三键和累积双键区。频率范围为2500～2000cm-1，包括C≡C、C≡N等三键的伸缩振动和C＝C＝C、C＝C＝O等累积双键的反对称伸缩振动。

（3）双键伸缩振动区。频率范围在2000～1500cm-1，包括C＝O、C＝C、C＝N、N＝O等的伸缩振动以及苯环的骨架振动和芳香族化合物的倍频谱带。C＝O的伸缩振动频率在1850～1660cm-1，吸收峰强。C＝C（烯）出现在1680～1620cm-1，强度较弱。单环芳烃的C＝C伸缩振动有四个出现在1620～1450cm-1，其中1520～1480cm-1的吸收带最强，1620～1590cm-1吸收带居中，这两个吸收带是鉴别芳环存在的重要标志之一。

苯的衍生物在2000～1650cm-1范围出现面外弯曲振动和面内变形振动的泛频吸收，它的强度很弱，但该区吸收峰的数目和形状与芳环的取代类型有直接关系，在鉴定苯环取代类型上非常有用。(www.xing528.com)

（4）X—Y伸缩振动及X—H变形振动区。频率范围＜1500cm-1，包括C—H、N—H变形振动；C—O、C—X（卤素）等伸缩振动以及C—C单键骨架振动。

2.指纹区　指纹区犹如人的指纹，吸收光谱复杂，但能反映分子结构的微细变化，每一种化合物在该区的谱带位置、强度和形状都不相同，对有机化合物的鉴定有极大意义。

习惯上将指纹区分为两个波段。

（1）1300～900cm-1区域。该区域的红外信息非常丰富，所有单键的伸缩振动的分子骨架振动都在这个区域。包括C—O、C—N、C—F、C—S、P—O、Si—O等键的伸缩振动频率区和C＝S、S＝O、P＝O等双键的伸缩振动频率区，以及一些变形振动区域。其中，甲基（—CH3）的对称变形振动出现在1380cm-1附近，C—O的伸缩振动出现在1300～1000cm-1范围，是该区域最强的峰。

（2）900～600cm-1区域。该区域的吸收峰可用于确定化合物的顺反构型或苯环的取代类型。例如，顺式结构的烯烃的面外变形吸收峰出现在690cm-1附近，而反式结构的吸收峰出现在990～970cm-1。利用该区域中苯环的C—H面外变形振动吸收峰和2000～1650cm-1区域苯出现的泛频吸收，可共同配合来确定苯环的取代类型。

官能团区和指纹区的信息功能不同。从官能团区可以找出该化合物具有的特征官能团，而指纹区的吸收可用于与标准图谱或已知物对照图谱进行比较，从而得出该未知物与已知物结构是否相同的结论。