红外吸收光谱法(一)

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1、第十三章红外分光光度法一、红外线的区划二、红外吸收光谱的表示方法三、与紫外光谱的区别第一节概述一、红外线的区划红外分光光度法（infraredspectrophotometry）：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，简称红外光谱法。红外光谱的产生：分子振动伴随转动能级的跃迁（振转光谱）近红外区：0.76~2.5μm红外线中红外区：2.5~50μm远红外区：50μm以上二、红外光谱的表示方法T~σ曲线→前疏后密T~λ曲线→前密后疏三、IR与UV的区别IRUV起源分子振动能级伴随转动能级跃迁分子外层价电子能级跃迁适用所有红外吸收的有机化合物具n

2、-π*跃迁有机化合物具π-π*跃迁有机化合物特征性特征性强简单、特征性不强用途鉴定化合物类别定量鉴定官能团推测有机化合物共轭骨架推测结构第十三章红外分光光度法一、分子振动能级和振动形式二、吸收峰位置及其影响因素三、吸收峰强度第二节基本原理一、分子振动能级和振动形式分子的振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）hV：振动量子数1．双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧2、分子基本振动形式(动画）（1）伸缩振动(ν)（2）弯曲振动（3）变形振动(δ)面内弯曲(β)面外弯曲(γ)注：振动自由度反映吸收峰数量并非每个振动都产生吸收峰吸收峰数常少于振动自由度数3、振动

3、的自由度指分子独立的振动数目，或基本的振动数目N个原子组成分子，每个原子在空间具三个自由度水分子——非线性分子动画CO2分子——线性分子吸收峰数少于振动自由度的原因：发生了简并——即振动频率相同的峰重叠红外非活性振动动画4．红外光谱产生条件：（1）分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍（2）分子在振转过程中的偶极矩的变化不为0，即分子产生红外活性振动红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸收的振动红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收的振动红外光谱产生条件：三、吸收峰的峰位及影响因素1．基频峰与泛频峰1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基

4、态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰（即V=0→1产生的峰）基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰强度大——红外主要吸收峰（一）基本概念泛倍频峰二倍频峰（V=0→V=2）频三倍频峰（V=0→V=3）峰合频峰差频峰（即V=1→V=2，3……产生的峰）2）泛频峰倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即V=0→V=2，3……产生的峰）注：泛频峰强度较弱，难辨认→却增加了光谱特征性2、特征峰与相关峰（1）特征峰（characteristicabsorptionband）：next可用于鉴别官能团存在的吸收峰，称~（2）相关峰（correlativea

5、bsorptionband）：next由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的特征峰，称~注：相关峰的数目与基团的活性振动及光谱的波数范围有关用一组相关峰才可以确定一个官能团的存在返回三、吸收峰的峰位及影响因素（二）吸收峰的位置（峰位）即振动能级跃迁所吸收的红外线的波长或波数1）2）例：3）例：1．基本振动频率表某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）键类型—CC—>—C=C—>—C—C—力常数15179.59.94.55.6峰位4.5m6.0m7.0m化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。2．基频峰分布图3.影响吸收峰位

6、的因素（1）诱导效应（吸子电效应）：使振动频率移向高波数区（2）共轭效应：使振动频率移向低波数区（3）氢键效应：使伸缩频率降低（三）特征区与指纹区中红外吸收光谱4000~200cm-11．特征区（特征频谱区）：4000~1250cm-1的高频区包含H的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认注：特征峰常出现在特征区2．指纹区：1250~200cm-1的低频区包含C—X（X：O，H，N）单键的伸缩振动及各种面内弯曲振动特点：吸收峰密集、难辨认→指纹注：相关峰常出现在指纹区四、吸收峰的强度（一）吸收峰强的表示方法（二）影响峰强度的因素：跃迁几率↑，ε↑极强峰(

7、vs)ε>100强峰(s)ε=20~100中强峰(m)ε=10~20弱峰(w)ε=1~10极弱峰(vw)ε<1跃迁概率：激发态分子占所有分子的百分数振动过程中偶极矩的变化注：电负性差别↑，Δμ↑，ε↑第十三章红外分光光度法一、脂肪烃类化合物二、芳香族化合物三、醇、酚、醚四、羰基化合物五、含氮化合物第三节有机化合物的典型光谱一、脂肪烃类化合物(图示)（一）烷烃1.C-H伸缩振动2.C-H弯曲振动（二）烯烃1．C-H振动