有机化合物的红外光谱

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1、一、红外光谱的基本概念1.红外光谱的定义当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称为分子振动转动光谱。2.红外活性分子和非红外活性分子产生红外吸收的分子称为红外活性分子，如CO2分子；反之为非红外活性分子,如O2分子。所以红外测试应去除空气干扰!局限:　　1.CH3(CH2)6CH3与CH3(CH2)8CH3图谱区别不大?　　2.定量测量的误差为何很难小于3%?3.红外光区的划分0.75-1000μm根据实验技术和应用的不同，将红外光区分成

2、三个区:近红外区、中红外区、远红外区。其中中红外区是研究和应用最多的区域，一般说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱.■红外光区的划分如下表：注：　　　二．红外光谱分类及功能　三、红外光谱原理概述基本原理:（n=0，1，2，…n=（n+1/2）hnEnh·分子振动能级的能量差为:△E振=△n分子基团的能级从基态向第1,2,N激发态跃迁所吸收的光谱带对应于:0→1）2885.9n基频峰（cm-1最强0→2）5668.0cm-1较弱n二倍频峰（0→3）8346.9cm-1很弱n三倍频峰（四倍频峰（0→4）10923.1cm-1极弱n0→5）13396.5cm-1n五倍频峰（极弱¼2，n1-n2

3、，2n1-n），差频峰（¼2，n1+n2，2n1+n除此之外，还有合频峰（）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。分子振动方式1)双原子分子的振动用经典力学方法把双原子分子的振动形式用两个刚性小球的弹簧振动来模拟，如下图所示:该体系的基本振动频率的计算公式为：由上式可见，影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量和化学键的力常数。2)多原子分子的振动对于多原子分子，由于一个原子可能同时与几个其它原子形成化学键，它们的振动相互牵连,不易直观地加以解释，但可以把它的振动分解为许多简单的基本振动，即简正振动。a.伸缩振动(νsνas）原子沿键轴方向伸缩，键长发生

4、变化而键角不变的振动称为伸缩振动。它又分为对称伸缩振动(νs）和不对称伸缩振动(νas）。b.变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号δ表示）基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动。变形振动又分为面内变形振动和面内变形振动。下面以水分子的振动为例加以说明：主要吸收:3000-3600cm-11670cm-1有吸收说明含水!!水分子是非线型分子，振动自由度：3×3-6=3个振动形式，分别为不对称伸缩振动、对称伸缩振动和变形振动。这三种振动皆有偶极矩的变化是红外活性的。如图所示:振动形式-伸缩振动1、伸缩振动（stretchingvibration）对称伸缩振动（υs或υs）　　不

5、对称伸缩振动（υas或υas）四、红外光谱的三要素 1.峰位　　分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700cm-1左右。以下列化合物为例加以说明：主要基团的吸收峰位表 2.峰强红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就越弱。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动，吸收强度较弱；红外吸收强度分别用很强(vs)、强(s)、中(m)、弱(w)表示.A=ε*L*CL为厚度,C为浓度峰的强度越大则含量越高吗?1.2.33.峰形3200~不同

6、基团的某一种振动形式可能会在同一频率范围内都有红外吸收，如-OH、-NH的伸缩振动峰都在3400cm-1但二者峰形状有显著不同。此时峰形的不同有助于官能团的鉴别。如：-NH2与-OH的差别：-NH2一般峰尖锐，有时出现双峰-OH峰很宽4.关联峰出现(增加判断可靠性)1芳环上-如苯环:3100-3000cmC-H伸缩振动1C=C骨架振动(常弱)-1600-1450cm1C-H-880-680cm面外弯曲振动,定位!1附近泛频峰-1660-2000cm5.基团频率和特征吸收峰一、基团频率区和指纹区（一）基团频率区中红外光谱区可分成:4000cm-1~1400cm-1：官能团区或特征区。区内的

7、峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。1400cm-1）~600cm-1：指纹区，可辨别一些细微的结构差别。基团频率区可分为三个区域：（1）4000~2500cm-1X-H伸缩振动区，X可以是O、H、C或S等原子。O-H基的伸缩振动出现在3650~3200cm-1范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。有吸收不一定有基团,无吸收一定无!胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100c