红外光谱有机化合物中的应用

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1、红外光谱有机化合物中的应用.一、红外吸收的基础知识:1、基本原理:能量在4,000400cm-1的红外光不足以使样品产生分子电子能级的跃迁，而只是振动能级与转动能级的跃迁。由于每个振动能级的变化都伴随许多转动能级的变化，因此红外光谱也是带状光谱。分子在振动和转动过程中只有伴随净的偶极矩变化的键才有红外活性。因为分子振动伴随偶极矩改变时，分子内电荷分布变化会产生交变电场，当其频率与入射辐射电磁波频率相等时才会产生红外吸收。因此，除少数同核双原子分子如O2，N2，Cl2等无红外吸收外，大多数分子都有红外活性。2、红外吸收：一定波长的红外光照射被研究

2、物质的分子，若辐射能(hn)等于振动基态(V0)的能级(E1)与第一振动激发态(V1)的能级(E2)之间的能量差(DE)时，则分子可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动激发态(V0®V1)：DE=E2-E1=hn分子吸收红外光后，引起辐射光强度的改变，由此可记录红外吸收光谱，通常以波长(mm)或波数(cm-1)为横坐标，百分透过率(T%)或吸光度(A)为纵坐标记录。环庚三烯的红外光谱:3、红外吸收强度的表示：红外谱图的纵坐标反映红外吸收的强度，常采用透过也可采用吸收度表示表观摩尔系数：e很强：e>200强：e=75-200中：e=25-75弱：e=

3、5-25很弱：e<54、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、样品池：KBr盐片2、红外样品的制备(1)液体样品：液膜法(2)固体样品：压片法或液膜法(3)液体样品：液膜法(4)固体样品：压片法或液膜法红外的表达：纯样品：IR(neat)KBr压片：IR(KBr)溶液：IR(sol.)，比如IR(CH2Cl2)5、红外光谱解析的三要素：在解析红外光谱时，要同

4、时注意吸收峰的位置、强度和峰形。6、红外光谱的八个光区：二、结合谱学知识推断化合物的结构：根据红外光谱图和红外光谱的八个光区初步推断化合物的结构解析步骤如下：（1）首先依据谱图推出化合物的碳架结构（2）分析各光区的区域的伸缩振动形式（3）根据各官能团的特殊吸收区域判断是否有无（4）解析时，要把各个官能团联系起来，不要单一化，准确判断官能团的存在三、鉴定化合物的真伪：某些化合物的红外光谱同其熔点、沸点、折射率、比旋度等数一样是一种特征。尤其是有机化合物的红外光谱吸收峰多达20多个，因此用它来鉴别化合物的真伪比其物理因素准确的多，且为实际方便。（一

5、）与标准品的红外光谱对照对照该化合物试样与标准品在同一条件下测得的红外光谱，当完全相同（包含到指纹区时）时，就可判定为该化合物为真。注意：除正二十二烷与正二十三烷外，他们属同系物，但构成链的单元不一样。（一）与标准图谱对照当无标准品时，有标准图谱，可按名称，分子式索引查找核对，但必须注意：（1）所用仪器与标准图谱一致。（2）测绘条件与标准图谱一致，尤其是物理常数和溶剂影响很大。例如：邱泽雨等采用红外光谱法对何首乌及其混伪品的氯仿和乙醇提取液分别进行鉴别，实验表明，在与药材对照品相同的实验条件下，红外光谱中吸收峰的位置、峰形、峰强度等特征具较强的

6、种属特异性，可作为鉴别何首乌与混伪品的依据。对猪胆结石、人胆结石、假牛黄(大黄、黄芩、黄连和黄柏制成)进行红外光谱测定，可以看出红外光谱能有效地将天然牛黄与人工牛黄、猪胆结石和人体胆结石区分开；以大黄等植物药材掺入少量面粉制成的伪品牛黄的红外光谱与天然牛黄相比更有明显的区别。王永刚等利用红外光谱法鉴别羚羊角、山羊角及绵羊角。它们在1500～1000cm－１的峰形与峰位具有很大的相似性，羚羊角在1411cm-1左右有一比较尖锐的峰，而山羊角、绵羊角的红外光谱在该处无峰显示，在1384cm-1处则有一共同峰，可以准确地将羚羊角与其他两者加以鉴别。一

7、、确定立体化学结构的构型（一）鉴别光学异构体（一）区分（顺反）几何异构体（二）区分构象异构体（三）区分同分异构体和互变异构体四、鉴定样品纯度和指导分离操作　　[例题1]某未知物的分子式为C12H24O2，试从其红外谱图推测它的结构。　　图5.24　化合物C12H24O2的红外光谱　　[解]：由其分子式可计算出该化合物的不饱和度为1，即该分子含有一个双键或一个环。　　1700cm-1的强吸收表明分子中含有羰基，正好占去一个不饱和度。　　3300-2500cm-1的强而宽的吸收表明分子中含有羟基，且形成氢键。吸收峰延续到2500cm-1附近，且峰形

8、强而宽，说明是羧酸。　　叠加在羟基峰上2920cm-1，2850cm-1为CH2的吸收，而2960cm-1为CH3的吸收峰。从两者峰的强度看，CH2的