红外波谱分析

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1、第一节：概述  1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。红外光的能量（△E=0.05-1.0ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。 2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。      红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。     红外光谱对样

2、品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。3、红外光谱波长覆盖区域：0.76mm~1000mm.  红外光按其波长的不同又划分为三个区段。（1）近红外：波长在0.76-2.5mm之间（波数12820-4000cm-1）（2） 中红外：波长在2.5-25mm（在4000-400cm-1） 通常所用的红外光谱是在这一段的（2.5-15mm，即4000-660cm-1）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。（3）远红外：波长在25~1000mm（在400-10cm-1）     转动光谱出现在远红外区。

3、4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。5、红外光谱表示方法：（1）红外光谱图    红外光谱图以透光率T％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l(mm)或波数s(cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。波数是频率的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数目）。通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。（2）将吸收

4、峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)，1637cm-1(s)。这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。第二节    各类化合物的红外光谱特征       有机化合物的数目非常大，但组成有机化合物的常见元素只有10种左右，组成有机化合物的结构单元即称为基团的原子组合数目约有几十种。根据上述讨论，基团的振动频率主要取决于组成基团原子质量（即原子种类）和化学键力常数（即化学键的种类）。一般来说，组成分子的各种基团如C-H、C-N、C=C、C=O、C-X等都有特定

5、的红外吸收区域（特征吸收峰），根据特征吸收峰可以推断物质的结构。所以，有必要对各类有机化合物的光谱特征加以总结。一、烷烃         烷烃中只有C-H键组成的C-H，CH2，CH3基团，纯烷烃的吸收峰只有C-H的伸缩、弯曲振动和C-C骨架振动。1、νC-H 烷烃的C-H伸缩振动频率   一般不超过3000cm-1，甲基和亚甲基的C-H伸缩分别有对称和不对称振动相应出现四个吸收峰，甲基的C-H伸缩振动，对称的出现在2872cm-1，不对称的出现在2962cm-1；亚甲基的对称出现在2853cm-1，不对称

6、的出现在2926cm-1。一般不对称的吸收强度稍强，在高分辨的红外仪（光栅型），可以在2853-2962cm-1处，清楚地观察到这四个峰，而在低分辨的仪器中，两两重叠只能看到两个峰。如下图：      注意：环丙烷的VC-H移向高频，出现在3080-3040cm-1（S）   叔C-H的伸缩吸收很弱，（2890cm-1左右）通常消失在其它脂肪族的C-H吸收中，对于鉴定分析用途不大。2、δC-H：C-H弯曲振动    在1460cm-1和1380cm-1处有特征吸收，前者归于甲基及次甲基的不对称δC-H，后者

7、归于甲基的δS1380cm-1峰对结构非常敏感，对于识别甲基很有用。（1）孤立甲基在1380cm-1附近出现单峰，其强度对分子中甲基数目的增多而增强，（2）偕二甲基–CH（CH3)2此峰变为双峰（1391-1380cm-1（S）和1372-1365cm-1（S）），而且两个峰的强度大约相等。1380cm-1附近出现双峰是验证分子中有偕二甲基的根据，（必须注意：环己烷醇、甾体和二萜类含有的乙酰氧基-OOC-CH3，其中甲基在1380-1365cm-1出现双峰，不要误认为分子中有异丙基）。 （3）叔丁基1380

8、cm-1的峰也分裂为双峰，但这两个峰一强一弱（1380cm-1为弱峰，1365cm-1峰为强峰），足以与偕二甲基区分。（4）当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2面内摇摆），它在鉴别上是有用的。3、C-C骨架振动在1250-800cm-1范围，因特征性不强用途不大。总结： dC-H       1460 , 1380cm-1