红外吸收光谱分析

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1、第五章红外吸收光谱分析§5-1概述红外光谱分析是现代仪器分析中历史悠久并且还在不断发展的分析技术，对于未知物的定性、定量以及结构分析都是一种非常重要的手段，广泛应用于药物、染料、香料、农药、感光材料、橡胶、高分子合成材料、环境监测、法医鉴定等领域。近年来，由于红外光谱技术的不断发展，红外光谱仪的不断完善，红外光谱和色谱、核磁共振、质谱的连用使红外光谱的应用开辟了更为广阔的途径。红外吸收光谱又称为分子振动光谱。这是因为分子振动、转动能级跃迁所吸收的电磁波谱正好处于红外区。一、红外吸收光谱红外吸收光谱：记录物质对红外光的吸收程度与波长或波数关系图。用T入

2、曲线或To曲线来表示。波数（。）每cm长光波中波的数目，用表示。红外光谱图的利用，可提供三方面信息:①吸收峰的数口②吸收峰的位置（o）③吸收峰强度（透光率）二、红外光谱的分区红外光区波长/um0.78〜2.5波数/cm112820〜4000中红外区远红外区2.5〜5050〜3004000〜200200〜33三、红外光谱的优点与缺点1、优点①使用范围g、S、1无机、有机大分子②操作方便③样站用量少④不破坏样品⑤重现性好2、缺点①定最时灵敏度低，准确性差②谱带复杂§5-2红外光谱分析基本原理（同系物难区别，只可判断出属于哪种物质）一、产生红外吸收的条件1

3、、能量相等条件：振动或转动能级跃迁的能量与红外辐射光子能量相等。即vAEl=hvLAE=AELuL=Avv2、偶合作用（能量传递条件）二、双原子分子的振动振动方程式：库克定律式中：C一光速（2.998X10cm・sjK—化学键力常数（N・cm-1）u—折合质最（g）u=mini2/（mi+m：0由上式可知：（1）对于具冇相同折合相对原了量的原子基团而言OX皈单键K=4〜6N・cn?双键K=8〜12垒键K=12〜18（2）对于化学键相同的基团。ocE例:C-HK=5M=12X1/（12+1）o=2920C-2HK=5M=12X2/（12+2）二1.7o

4、=2240三、多原子分子振动形式的表示符号（一）伸缩振动：原了沿价键方向來回运动用V表示1、对称伸縮振动Vs2、反对称Vas（二）弯曲振动用（§表示）1•面内弯曲振动2.面外弯1111振动四、影响吸收强度的因素极性强，对称性——偶极矩人，吸收强此外溶剂，振动形式、浓度氢键均有影响。§5-3红外光谱的特征性，基团频率一、基团的特征频率人们从大量化合物的红外光谱研究中发现：不同的化合物中的同种基团都在一定的波长范围内显示其特征吸收，受分子其余部分的影响较小。通常将在种出现在一定位置，能代表某种基团的存在，且具有较高强度的吸收谱带称为基团的特征吸收带，及吸

5、收系数最大值所对应的波数称为基团的特征频率。二、基团的特征频率与红外光谱的关系红外光谱的最大特点是有特征性，在种特征性与化合物的化学键即基团结构有关，吸收峰的位置、强度取决于分子中各基团的振动形式和所处的化学环境（分子在其余部分）。因此，只有掌握了各种基团的振动频率及其位移规律，就可以应用红外光谱来检定化合物中存在的基团及其在分子中的相对位置。常见化学基团在4000〜600cm」范围内有特征基团频率（即有吸收）。为便于光谱解析，常将之分为儿个区域：1、X・H伸缩振动区（氢键区）4000〜2500cm"X=O、S、N、C等，即p・H、N・H、S・H、C

6、・H的伸缩振动引起。①醇、酚的O・H伸缩振动3650〜3500cm"峰形尖，吸收强，浓度大时红移至3500〜3200cm'1,峰变宽竣酸的O・H伸缩振动3200〜2500cm"峰形较宽②胺、酰胺的N-H仲缩振动在3500-3100cm'1峰较宽，中等强度。伯胺、伯酰胺是双峰，仲胺、仲酰胺是单峰，叔胺叔酰胺无此峰。③C・H的伸缩振动A、饱和C・H在2700-3000cm'1，其中"醛基上的C-H在2800cmJ,其余C-H在2800-3000cm'1。B、不饱和C・H在3000〜3100cm4,但烘基上的C・H在3300cm_Io2、垒键和累积双键的伸

7、缩振动区2500〜1900cm-1主要有-±C-（中强、宽，2100〜2260cm-l）、-Cm（中强、宽、2240〜2260cm'1）,-C二OC-、-000、N=C=0（中强、窄）。3、双键的伸缩振动区1900-1200cm1①00的伸缩振动1600〜1850cm'1,所有拨基化合物在此波长段均有强吸收，非常特征。②c二C、C二N的伸缩振动1680〜1620cm4,强度较弱，或观测不到。①芳环的仲缩振动1620-1450cm1,共有四个吸收峰，15001480cm1最强，1620〜1590cm'1其次，15805“较弱，450cm"常观测不到。4

8、、X・Y的伸缩振动、X・H的变形振动区（指纹区）①X・Y的伸缩振动包括GO、C-X的伸缩振动及C-C的骨架振