简述红外光谱图解析的一般步骤
利用红外吸收光谱进行有机化合物定性分析可分为两个方面：一是官能团定性分析，主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别；二是结构分析，即利用红外吸收光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析手段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息，来确定未知物的化学结构式或立体结构。
红外光谱谱图
解析的主要步骤
一
计算不饱和度
由于红外吸收光谱不能得到样品的总体信息(如分子量、分子式等)，如果不能获得与样品有关的其它方面的信息，仅利用红外吸收光谱进行样品剖析，在多数情况下是困难的。为此应尽可能获取样品的有机元素分析结果以确定分子式，并收集有关的物理化学常数(如沸点、熔点、折射率、旋光度等)，计算化合物的不饱和度。不饱和度表示有机分子中碳原子的不饱和程度，可以估计分子结构中是否有双键、三键或芳香环。计算不饱和度u的经验公式为：
式中，n1、n3和n4分别为分子式中一价、三价和四价原子的数目。通常规定双键(C＝C，C＝O)和饱和环烷烃的不饱和度u=1，三键的不饱和度u=2，苯环的不饱和度u=4(可理解为一个环加三个双键)。因此根据分子式，通过计算不饱和度u，就可初步判断有机化合物的类型。
二
确定特征官能团
由绘制的红外吸收谱图来确定样品含有的官能团，并推测其可能的分子结构。
按官能团吸收峰的峰位顺序解析红外吸收谱图的一般方法如下：
(1)查找羰基吸收峰vC＝O 1900～1650cm-1是否存在，若存在，再查找下列羰基化合物。
①羧酸查找vO-H 3300～2500cm-1宽吸收峰是否存在。
②酸酐查找vC＝O 1820cm-1和1750cm-1的羰基振动耦合双峰是否存在。
③酯查找vC＝O 1300～1100cm-1的特征吸收峰是否存在。
④酰胺查找vN-H 3500～3100cm-1的中等强度的双峰是否存在。
⑤醛查找官能团vC-H和δC-H倍频共振产生的2820cm-1和2720cm-1两个特征双吸收峰是否存在。
⑥酮若查找以上各官能团的吸收峰都不存在，则此羰基化合物可能为酮，应再查找vas,C-C-C在1300～1000cm-1存在的一个弱吸收峰，以便确认。
(2)若无羰基吸收峰，可查找是否存在醇、酚、胺、醚类化合物。
①醇或酚 查找vO-H 3700～3000cm-1的宽吸收峰及vC-O和δO-H相互作用在1410～1050cm-1的强特征吸收峰，以及酚类因缔合产生的γO-H 720～600cm-1宽谱带吸收峰是否存在。
②胺 查找vN-H 3500～3100cm-1的两个中等强度吸收峰和δN-H 1650～1580cm-1的特征吸收峰是否存在。
③醚 查找vC-O 1250～1100cm-1的特征吸收峰是否存在，并且没有醇、酚vO-H 3700～3000cm-1的特征吸收峰。
(3)查找烯烃和芳烃化合物。
①烯烃 查找vC=C 1680～1620cm-1强度较弱的特征吸收峰及vC=C-H在3000cm-1以上的小肩峰是否存在。
②芳烃 查找vC=C 在1620～1450cm-1出现的4个吸收峰，其中1450cm-1为最弱吸收峰；其余3个吸收峰分别为1600cm-1, 1580cm-1和1500cm-1。以1500cm-1吸收峰最强，1600cm-1吸收峰居中，1580cm-1吸收峰最弱，并常被1600cm-1处吸收峰掩盖而成肩峰。因此1500cm-1和1600cm-1双峰是判定芳烃是否存在的依据。此外还可查找v C=C-H在3000cm-1以上低吸收强度的小肩峰是否存在。
(4)查找炔烃、氰基和共轭双键化合物。
①炔烃 查找vC≡C 2200～2100cm-1的尖锐特征吸收峰和vC≡C-H 3300～3100cm-1的尖锐的特征吸收峰是否存在。此吸收峰易与其它不饱和烃区分开。
②氰基 查找vC≡N 2260～2220cm-1特征吸收峰是否存在。
③共轭双键 查找vC=C=C 1950cm-1特征吸收峰是否存在。
(5)查找烃类化合物查找甲基－CH3,vC-H在2960cm-1(vas)和2870cm-1 (vs) 2个吸收峰；亚甲基－CH2－,vC-H在2925cm-1(vas)和2850cm-1(vs)的2个吸收峰；甲基和亚甲基的δC-H(as)在1460cm-1的吸收峰；甲基的δC-H(s)在1380cm-1的吸收峰；4个以上亚甲基的φ-CH2-在722cm-1吸收峰(它随CH2个数减少，吸收峰向高波数方向移动)；亚甲基-CH2-，γC-H在910cm-1的强吸收峰；次甲基,γC-H在995cm-1的强吸收峰。
上述诸多吸收峰是否存在，可作为判定烃类存在与否的依据。
对一般有机化合物，通过以上解析过程，再查阅谱图中其它光谱信息，与文献中提供的官能团特征吸收频率相比较，就能比较满意地确定被测样品的分子结构。
三
谱图解析结果的确证
当谱图解析确定了样品组成后，还要查阅标准红外吸收光谱图，进行对比，以确证解析结果的正确性。
现有3种标准红外吸收谱图，即萨特勒红外标准谱图集(Sadtler catalog of infrared standard spectra)、分子光谱文献(documentation of molecular spectroscopy, DMS)穿孔卡片和Aldrich红外光谱库(the Aldrich litrary of infraredspectra)。
以下以5个实例说明IR谱图解析方法。
例1 某未知物的分子式为C12H24，试从其红外吸收光谱图(图1)推出它的结构。
图1未知物C12H24红外光谱图
解：
(1)由分子式计算其不饱和度：，该化合物具有一个双键或一个环。
(2)谱图解析
①由谱图可看到在1900～1650cm-1无vC=O的强吸收峰，在1300～1000cm-1也无一个vas,C-C-C的弱吸收峰，分子式中无氧，可初步判定此化合物不是羧酸、酸酐、酯、酰胺、醛和酮。
②在3700～3000cm-1无宽的vO-H或vN-N吸收峰，表明其不是醇、酚、胺类化合物；在1250～1100cm-1无vC-O吸收峰，分子式中无氧，表明其也不是醚类化合物。
③按波数自高至低的顺序，对吸收峰进行解析。首先由3075cm-1出现小的肩峰说明存在烯烃vC-H伸缩振动，在1640cm-1还出现强度较弱的vC=C伸缩振动，由以上两点表明此化合物为一烯烃。
④在3000～2800cm-1的吸收峰表明有-CH3、-CH2-存在，在2960cm-1、2920cm-1、2870cm-1、2850cm-1的强吸收峰表明存在-CH3和-CH2-的vC-H(as)、vC-H(s)，且-CH2-的数目大于-CH3的数目，从而推断此化合物为一直链烯烃。在715 cm-1出现的小峰，显示-CH2-的面内摇摆振动δ-CH2-，也表明长碳链的存在。
⑤在980cm-1、915cm-1的稍弱吸收峰为次甲基和亚甲基产生的面外弯曲振动γC-H。
⑥在1460cm-1吸收峰为-CH3、-CH2-的不对称剪式振动δC-H(as) ；1375cm-1为-CH3的对称剪式振动δC-H(s)，其强度很弱，表明-CH3的数目很少。
由以上解析可确定此化合物为1-十二烯，分子式为
例2 某未知物分子式为C4H10O，试从其红外吸收光谱图(图2)推断其分子结构。
图2未知物C4H10O的红外光谱图
解：
(1)由分子式计算它的不饱和度：，表明其为饱和化合物。
(2)谱图解析
①由谱图可看到1900～1650cm-1无vC=O的强吸收峰，在1300～1000cm-1无vas,C-C-C的弱吸收峰，但有强吸收峰，可初步判定此化合物不是羧酸、酸酐、酯、酰胺、醛和酮。
②在3500～3100cm-1未出现vN-H的中强度双峰，表明无铵存在；但在3350cm-1出现强吸收的宽峰表明存在vO-H伸缩振动，其已移向低波数表明存在醇的分子缔合现象。
③在2960cm-1、2920cm-1、2870cm-1吸收峰，表明存在-CH3、-CH2-的伸缩振动vC-H。
④1460cm-1吸收峰，表明存在-CH3、-CH2-的不对称剪式振动δC-H(as)。
⑤1380cm-1、1370cm-1的等强度双峰，表明存在C-H的面内弯曲振动δC-H，其为异丙基分裂现象。
⑥1300～1000cm-1的一系列吸收峰表明存在C-O的伸缩振动vC-O，即有一级醇-OH存在。
由以上解析可确定此化合物为饱和的一级醇，存在异丙基分裂。可确定其为异丁醇，分子式为
例3 分子式为C8H8O的未知物，沸点为220℃，由其红外吸收光谱图（图3）判断其结构。
图3未知物C8H8O的红外光谱图
解：
(1)从分子式计算不饱和度：，估计其含有苯环和双键(或环烷烃)。
(2)谱图解析
①在1680cm-1呈现vC=O的强吸收峰，可能为羧酸、酸酐、酯、酰胺、醛、酮等化合物。因分子式中无氮，可排除酰胺；在3300～2500cm-1，无vO-H的宽吸收峰，可排除羧酸；在2820cm-1和2720cm-1无vC-H和δC-H倍频共振的双吸收峰，可排除醛；在1830cm-1和1750cm-1无vC=O的羰基振动耦合双峰，可排除酸酐。
由于在1200～1000cm-1存在3个弱吸收峰，可能为vas,C-C-C或vC-O伸缩振动吸收峰，因此，此化合物可能为酮或酯。
②1600cm-1、1580cm-1、1500cm-1处的3个吸收峰是苯环骨架伸缩振动vC=C的特征，表明分子中有苯环。
③在1265cm-1呈现的强吸收峰为芳酮特征，其为羰基和芳香环的耦合吸收峰。
④在3000cm-1以上仅有微弱的吸收峰，表明分子中仅含少量的-CH3或-CH2-。
⑤在2000～1700cm-1仅有微弱的吸收峰，其为γC-H面外伸缩振动，是苯衍生物的特征峰。
⑥1380cm-1吸收峰，表明有-CH3的面内弯曲振动(对称剪式振动)δC-H(s) 。
⑦900～650cm-1的吸收峰，为苯环C-H面外弯曲振动γC-H，750cm-1、690cm-1的2个强吸收峰，表明化合物为单取代苯。
由以上解析可知，此化合物为苯乙酮，分子式为。
例4 某未知物的分子式为C6H15N，试从其红外吸收光谱图(图4)推断其结构。
解：
(1)由分子式计算其不饱和度：，其为饱和化合物。
(2)谱图解析
图4未知化合物C6H15N的红外光谱图
①谱图中在1900～1650cm-1无vC=O的强吸收峰，且分子式中无氧，可判定此化合物不是羧酸、酸酐、酯、酰胺、醛和酮。
②由3330cm-1和3240cm-1出现vN-H的2个中等强度吸收峰，可初步判断它可能为胺类。在1606cm-1呈现δN-H的特征中等强度宽峰，在1072cm-1呈现vC-N弱吸收峰和在830cm-1呈现的γN-H宽吸收峰，都进一步确证此化合物为胺类。
③在3000～2800cm-1出现的分裂的强吸收峰，表明存在-CH3、-CH2-的伸缩振动vas,C-H和vs,C-H ；在1473 cm-1出现强峰为-CH3、-CH2-面内弯曲振动δas,C-H；在1382 cm-1出现中等强度的单峰为-CH3面内弯曲振动δs,C-H；在723cm-1出现的中强吸收峰，为4个以上-CH2-直接联结时的平面摇摆振动φCH2。
由以上解析，可确定此化合物为正己胺，分子式为CH3(CH2)5NH2。
例5 某未知物的分子式为C6H10O2，试从其红外吸收光谱图(图5)推断其结构。
图5未知物C6H10O2的红外光谱图
解：
(1)由分子式计算其不饱和度：其可能含有1个三键或2个双键。
(2)谱图解析
①谱图中在1900～1650cm-1有一个vC=O的强吸收峰，且分子有2个氧原子，并在1300～1100cm-1有一vC-O强吸收峰，表明其为典型的羧酸酯类化合物。
②在2200～2100cm-1无vC≡C的尖锐吸收峰，在3300～3100cm-1无vC≡C-H的尖锐吸收峰，表明其不是炔类化合物。
③在1680～1620cm-1有强度较弱的肩峰，表明其为vC-C的较弱吸收峰，此化合物可能为不饱和脂肪酸酯。
④在2900～2800cm-1有一弱的吸收峰，其为甲基vC-H(s)吸收峰和亚甲基vC-H(s)吸收峰，表明分子中含有-CH3和-CH2-。
⑤在1460cm-1有弱吸收峰，为甲基和亚甲基的δC-H(as)吸收峰；在1380cm-1吸收峰为甲基δC-H(s)。吸收峰；在910cm-1吸收峰为亚甲基γC-H吸收峰。
由以上解析、分子式及不饱和度，可推断此化合物为2-甲基丙烯酸乙酯，分子式为
常见术语
基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的高一能级产生的吸收。
V =0 V=1
倍频峰(2)是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，跃迁两个以上能级产生的吸收峰，出现在基频峰波数n倍处。2为弱吸收。
合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频1+ 2)或差(1 -2)处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。
热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。
