红外光谱(IR).ppt

山东轻工业学院《有机化学》教学课件——25 化工类72学时（05/06学年第一学期） * 3、各类有机物的特征吸收（重点) 1、形成红外光谱的基本条件 4、IR解析（重点) 2、IR的四个大区（重点) 主要知识点 齐鲁工业大学《有机化学》教学课件—第34讲 (12.5.24-1/2) 问题11-1：什么是波谱分析？ ——通过测定有机物对不同波长电磁波的吸收，来鉴定不同有机物结构的一种分析手段。 ？ 此物对该波长的光有很强的吸收 波长μm 2.5 25 (λ) 波数cm-1 4000 400 (σ) 透光率% 0 100 ( ) T 1 cm = 104 μm σ = 1/λ 特点：快速、量少，准确 频率(ν)越高，波数(σ)越大，能量越高。 问题11-2：光和有机物结构之间的关联是什么？P430 光是一种电磁波，不同波长的光具有不同的能量。 频率(ν)越高，波长(λ)越小，能量越高。 波长(λ)×频率(ν)＝光速( c ) E＝hν＝h×c/λ 波数(σ) = 1/波长(λ) 普朗克常数＝6.624×10-34J·s 能量 分子结构中的固有能级差分三个层次——电子能级、振动能级、转动能级。 转动能级差 n=1 n=2 电子能级差 振动能级差 电子跃迁 振动跃迁 转动跃迁 光的能量是量子化的，分子结构的固有能级差也是量子化的。不同的结构对特定波长的光显现出特性吸收。所以，光谱特性是物质结构特性的反映。 问题11-3：物质结构的能量和光的能量是怎样对应的？ 分子碎片 原子核自旋 分子振动和转动 电子跃迁 波谱来源 准确测定 分子量 鉴定H或C的种类和数 鉴定 官能团 鉴定 共轭体系或羰基 解析作用 无线电波 1-1000m 红外光 2.5-25μm 紫外光 200-400nm 吸收波长 质谱 (MS) 核磁共振谱 (NMR) 红外光谱 (IR) 紫外光谱 (UV) 波谱分析 问题11-4：波谱分析的基本内容有哪些？ 红 外 光 谱 (IR) P436 ——分子吸收红外光引起的振动能级跃迁而产生的吸收信号。 一、怎样研究IR(基本思路)？ 1、根据谱图找特征吸收(σ值) 。 2、记住特征吸收(σ)值和价键结构的对应关系。 在3000附近的吸收峰,是由于C－H键的伸缩振动而引起的。 中红外的波数范围 σ=4000～400(cm-1) (σ)值相同，则价键结构相同，峰形未必完全一致。 说明：伸缩振动需要的能量较高。 说明2：相同价键在不同环境下，吸收频率不同。 说明1：把复杂基团分解成若干价键来研究。 －C－OH O C＝O 和 O－H 分解 二、什么情况下能够形成IR？ ——当红外光的频率恰好等于基团的振动频率，分子能吸收该频率的红外光时，即形成IR。 2、决定频率的因素 1、分子的振动形式 伸缩振动(ν)——引起键长变化 弯曲振动(δ)——引起键角变化 化学键力常数 C=C 1700~1450 cm-1 C≡C 2300~2100 cm-1 C－O 1300~1000 cm-1 H－O 3500~2500 cm-1 虎克定律 3、红外光被吸收的条件 能量传递是通过分子振动时偶极矩的变化(△μ≠0) 实现的，△μ越大，吸收越强。 H－O(醇) 3649~3584 cm-1 H－O(羧酸) 3300~2500 cm-1 30-4 CO2伸缩振动 4000 400 1500 2500 2000 叁键区 双键区 单键区 氢键区 νC－H ：C－H键的伸缩振动 δC－H ：C－H键的弯曲振动 单键区、双键区、叁键区、氢键区 伸缩振动 C≡C C≡N C＝C C＝O 苯 C－H O－H N－H C－C C－O C－N C－H O－H N－H δ ？ ？ 三、IR的四个大区 干扰较多 特征不强 用于辅助鉴别 和比较鉴别 用于确定官能团的存在 ν所需能量比δ高 官能团特征频率区 指纹区 记住 (σ)值 四、各类有机物的特征吸收(σ值) P444 1、烷烃 ——只有C–C和C–H键 ①νC–H =2960～2850 ②δC–H ≈1400 ③δ(CH2)n ≈700 明确特征结构 分析有关振动 n＞4，常视为直链特征 饱和νC－H＜3000 2、烯烃 特征结构：C=C 和 =C–H键 ①νC=C =1670～1640 ③δ=C–H =1000～800 ②ν=C–H =3100～3010 对称性强，吸收减弱(△μ小) 共轭烯烃，移向低频(1630) 饱和νC—H ＞3000不饱和键特征 共轭结构C=C–C=C中，C=C的化学键力常数减弱。 C＝C R1 R2 R3 R4 CH3CH2CH2CH2C≡CH 3、炔烃 特征结构：C≡C 和 ≡C–H键 ①νC≡C =2140～2100 ②