有机分析 第二版课件 教学课件 作者 丁敬敏 赵连俊 主编Ch2有机化合物光谱和波谱分析-2.3.ppt

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1、Ch2：有机化合物光谱和波谱分析§2.3红外吸收光谱法infraredabsorptionspec-troscopy，IR一、认识红外光谱纵坐标为吸收强度，多以透光率（T）表示（即）自下而上从0~100。吸收强度越低，透光率越大,当无吸收时，曲线在图的最上部。横坐标为波长λ（m）和波数1/λ单位：cm-11、认识红外光谱图可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述应用：有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度；峰强：Vs（Verystrong）：很强；s（strong）：强；m（me

2、dium）：中强；w（weak）：弱。峰形：表示形状的为宽峰、尖峰、肩峰、双峰等类型２、为什么红外光谱图纵坐标的范围为4000~400cm-1？红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75~1000μm（1μm=10-4cm）范围。0.75~2.5μm为近红外区2.5~25μm为中红外区25~1000μm为远红外区2.5~15.4μm的中红外区应用最广由可知，2.5~15.4μm波长范围对应于4000cm-1~650cm-1。大多数有机化合物及许多无机化合物的化学键振动均落在这一区域。３、红外吸收光谱

3、产生的条件conditionofInfraredabsorptionspectroscopy满足两个条件：(1)分子振动必须伴随有瞬间偶极矩的变化；(2)照射分子的红外辐射频率与分子某种振动方式的频率相同对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。偶极子在交变电场中的作用示意图4、分子的化学键振动是如何描述的？（1）简正振动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注：振动自由度反映吸收峰数量并非每

4、个振动都产生基频峰吸收峰数常少于振动自由度数（2）分子中基团的基本振动形式basicvibrationofthegroupinmolecular①两类基本振动形式伸缩振动亚甲基：变形振动亚甲基甲基的振动形式伸缩振动甲基：变形振动甲基对称δs(CH3)1380㎝-1不对称δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-1例１　水分子（非对称分子）②峰位、峰数与峰强峰位键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。峰数

5、峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无红外吸收。例2CO2分子（有一种振动无红外活性）基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰峰强瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；５、实际分子振动产生的谱线数是3n-6或3n-5吗？（1）谱线减少的原因①在分子的各简正振动时，有的振动频率相同，它们的吸收带重合，这种现象称为简并。②分子振动时，若不发生偶极矩变化的则不发生吸收。例如：CO2有四种简正振动（3×

6、3—5=4），实际仅在2949cm-l及667cm-1附近观察到两个吸收带。③由于仪器的分辨率低，有些峰检测不出来；有些频率不同的峰发生重合；有些振动超出红外检测区域。（2）谱线增加的原因大多数为基频谱带，还可有如下频带①倍频（泛频）带（overtone）：出现在强的基频带频率的大约两倍处（实际上比两倍低），一般都是弱吸收带（强度为基频的1/10或1/100）。例如C=O伸缩振动频率：1700cm-1，倍频带：3400cm-1处，和—OH的伸缩振动吸收带重叠。②合频（组频）带（combinationto

7、ne）：也是弱吸收带，出现在两个或多个基频频率之和或频率之差附近。如基频分别为ν1和ν2的吸收带，其合频带可能出现在ν1＋ν2或ν1—ν2附近。例如一取代苯在2000cm-1~1660cm-1有吸收带，即为δ（C—H）=（1000cm-1~700cm-1）的合频。③振动偶合（vibrationalcoupling）：当分子中两个或两个以上相同的基团与同一个原子连接时，其振动吸收带常发生分裂，形成双峰，这种现象称为振动偶合。有伸缩振动偶合、弯曲振动偶合、伸缩与弯曲振动偶合三类。例如：(CH3)2CH—中的

8、两个甲基相连在同一碳上，其δ（C—H）的频率相互偶合，则在1380cm-1和1350cm-1处出现强度相近的两个振动频率，是由弯曲振动偶合引起的。④费米共振（Fermiresonance）：当强度很弱的倍频带或合频带位于某一强基频吸收带附近时，弱的倍频带或合频带和基频带之间发生偶合，使得倍频带或合频带加强，而基频带强度降低，这个振动称为费米共振。二、解析红外光谱图一个未知化合物仅用红外光谱解析结构是十分困难的。一般在光谱解析前，要做未知物的