红外光谱和拉曼光谱

《红外光谱和拉曼光谱》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章红外光谱和拉曼光谱§7.1红外光谱概述红外光谱是由于分子振动能级跃迁产生的，又称为振动光谱。在分子振动能级跃迁的同时，又伴随着转动能级的跃迁，所以红外光谱又称为振动–转动光谱。自50年代商品红外光谱仪的问世，尤其是近十年来，傅里叶变换红外光谱仪的问世和一些新技术的发展，使红外光谱得到更广泛的应用，红外光谱一直是有机化合物结构鉴定的最重要的方法。红外光谱法有以下优点：任何气态、液态、固体样品均可进行红外光谱测定。每种化合物均有红外吸收，尤其是有机化合物，可得到丰富的结构信息。仪器价格低，易于购买。样品用量少。针对特殊样品的测试要求，有多种测量技

2、术和专用附件。一、红外光谱区划分区域波长（μm）波数（cm-1）能级跃迁类型近红外区（泛频区）0.75~2.513300~4000OH、NH及CH键的倍频吸收区中红外区（基本振动区）2.5~254000~400振动、伴随着转动远红外区（转动区）25~830400~12振动、伴随着转动波长大于0.75μm，小于500μm的电磁波，称为红外线。波数（cm-1）=ν／c波数表示电磁波在单位距离（cm）中震动的次数。ν–频率c–光速波数（cm-1）=104／波长（μm）二、红外光谱产生的条件1．必要条件：用红外线照射分子时，如果红外光子的能量等于分子振动能

3、级跃迁时所需的能量，则可以被分子吸收，产生振动光谱。2．充分必要条件：辐射与物质之间有偶合作用，即物质分子在振动过程中有偶极距变化。①．不能吸收红外辐射如：O2、N2、H2、Cl2等双原子分子，对称分子，其正负电荷中心重叠，故分子中原子的振动并不引起μ的变化。②．能产生红外吸收如：C+O-、N+O-、H+Cl-等不对称分子，其电荷分布不均匀，正负电荷中心不重叠，故分子中原子的振动能引起μ的变化。§7.2红外光谱原理一、振动方程式P324~327二、多原子分子的红外振动P327图7.3CH2基团的各种振动图7.3CH2基团的各种振动（a）对称伸缩振动

4、，频率νs（b）反对称（非对称）伸缩振动，频率νas（c）面内弯曲振动或剪切振动，频率δs（d）面内弯曲振动或面外摇摆，频率ω（e）面外弯曲振动或扭曲，频率τ（f）面内弯曲振动或面内摇动，频率ρ+、-表示垂直于纸面运动1．伸缩振动：沿着键轴方向伸缩的振动，它的吸收频率相对在高波数区。2．弯曲振动：除伸缩振动外的其它一切振动都属弯曲振动，它的吸收频率相对在低波数区。弯曲振动：向内、向外、对称、不对称§7.3官能团的特征频率一、红外光谱的特征性化学键振动的特征性，用基团频率来表现。1．特征性：一个基团有特定的振动频率，而有别于其它基团。2．差异性：同类

5、型的基团在不同的物质中所处的环境不同，基团频率有差别，这种差别常能反映出结构上的特点。1700cm-1左右的νC＝ORCONH2（酰胺）1680cm-1RCOOH（羧酸）1710cm-1RCORˊ（酮）1715cm-1RCOH（醛）1725cm-1RCOORˊ（酯）1735cm-1RCOCl（酰氯）1800cm-1图7.18正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐吸收峰的位置和强度取决于分子中各基团的振动形式和所处的化学环境。3．相关性一个基团有多种振动形式二、红外光谱的特征区和指纹区1．红外光谱的特征区4000～1350cm-1区间简称特征区。主要包括：(1).

6、4000～2500cm-1这是X―H（X包括C、N、O、S等）伸缩振动区。a．羟基3200～3650cm-1由于氢键的缔合作用，使红外吸收峰向低波数方向移动，峰形宽而钝。b．胺基3300～3500cm-1c．烃基C―H键的分界线是3000cm-1(2).2500～2000cm-1这是叁键和累积双键（―C≡C―，―C≡N，〉C＝C＝C〈，―N＝C＝O，―N＝C＝S等）的伸缩振动区。(3).2000～1500cm-1这是双键的伸缩振动区，也可以说是红外谱中的重要区域主要有C＝C，C＝O，C＝N，―NO2等的伸缩振动。芳环的骨架振动约在1450，1500

7、，1580，1600cm-1。杂芳环与苯环有相似之处，也在这一区域有吸收。(4).1500～1350cm-1该区域复杂，主要提供了各种C-H的伸缩振动的信息。2．红外光谱的指纹区1350～400cm-1的低频区称为指纹区。主要包括C―O，C―O―C，C―X的伸缩振动，C―C骨架振动和＝CH，＝CH2的向外弯曲振动这个区域吸收峰稠密，差别细微，不好辨认。650～910cm-1区域有称为苯环取代区。三、影响官能团吸收频率的因素1．内部因素主要指分子的内部结构对基团频率位移的影响。（1）.诱导效应由于取代基具有不同的电负性，通过静电诱导作用引起分子中化学

8、键电荷分布的变化，改变了键力常数而导致基团频率位移的效应称为诱导效应。a．吸电子基团的诱导效应常使吸收峰向高频方向移动。如