第6节_红外吸收光谱.ppt

第六章 红外吸收光谱 一、概述 二、红外光谱与有机化合物结构 三、分子中基团的基本振动形式 四、影响峰位变化的因素 1.红外光谱产生的条件 2. 分子振动方程式 (2) 分子振动方程式 三、分子中基团的基本振动形式 四、影响峰位变化的因素 ｂ．共轭效应 （２）空间效应场效应；空间位阻；环张力 2.氢键效应 一、仪器类型与结构 二、制样方法 三、联用技术 一、仪器类型与结构 内部结构 傅里叶变换红外光谱仪结构框图 傅里叶变换红外光谱仪工作原理图 迈克尔干涉仪工作原理图 二、制样方法 三、联用技术 第三节 各类基团的特征吸收频率 有机物的红外光谱能够提供丰富的结构信息，它们一般都有数十个吸收峰。显然，对每一个峰都能得到解释是不可能的，只能对一些常见的有机基团，尤其是决定有机物种类的官能团的红外特征吸收给予解释。经过数十年对大量标准有机物红外光谱测试分析，目前，对主要有机基团的红外特征吸收频率已经清楚（表6.3）。即不同种类的有机基团有不同的红外特征吸收。反之，根据红外光谱测定得到的红外吸收频率可以推算出相应的有机基团。 第四节 红外光谱图谱解析 红外光谱谱图较复杂，完全解析不是一件很容易的事，只能是对其主要的特征基团的吸收进行分析判断。因此，红外光谱的主要价值在于推断有机物分子中的官能团，并由官能团判断出所测有机物分子的结构类型。 红外光谱的解析主要依据吸收峰的位置，即吸收频率波数的大小、吸收峰的强度和峰形，其中吸收频率波数的大小是最主要的依据 一．饱和O－H，N－H, C-H和S－H官能团 这些官能团构成有机物的醇、酚、胺、硫醇和酚、羧酸，烃类化合物，它们的红外伸展振动频率在2500-4000cm-1。O－H的波数最高，游离态的羟基波数达3600cm-1，且峰形尖锐。许多羟基有机物会形成氢键缔合物，导致波数降低，吸收峰形变宽。一般的醇和酚在3200-3600cm-1之间会有红外特征吸收. 羧酸由于强烈的氢键缔合，O－H吸收峰波数会降到3000cm-1以下，二聚体吸收峰在2500～2700cm-1,形成宽大的吸收峰形。 值得一提，水的O－H在3300cm-1附近也要产生吸收，因而红外样品测试要尽可能排除水的干扰。 S-H是硫醇或酚类的特征官能团，因含硫有机物并不多，而且S-H的红外吸收在2500-2600cm-1之间，该红外区域几乎没有其它有机基团的吸收，因而非常特征。红外光谱谱图在2500-2800cm-1有强吸收，几乎可以立即判断是S-H吸收。 N－H的波数略低于O－H，在3300-3500cm-1范围，N－H也能形成氢键缔合物，而使波数降低到3200cm-1附近，但N－H的氢键弱于OH，而且N原子上可以连有两个H。 这样，和OH只形成单吸收峰不同的是，N－H吸收峰的数目与N原子上取代基多少有关。 对于－NH2则有两个吸收峰，－NHR则只有一个吸收峰，而－NR2由于氢被全部取代，N－H键已不存在，则3300-3500cm-1范围无红外吸收。因此，根据胺类（包括酰胺类）有机物的这一特征吸收峰差异，可以用红外光谱区分它们是N原子单取代还是双取代。 C-H C－H的波数在2700-3300cm-1，跨度很大，几乎所有的有机物都存在C－H键，因而任一有机物在这一波数范围都有吸收。如果此范围无吸收，则可以排除所测物质是有机物的可能性。我们已经知道：构成C－H键的烃类有饱和、双键、叁键和苯环四类，这四类C－H键的红外振动频率是有差异的，这样根据波数不同可以区别它们。 C≡C－H 叁键（炔）C－H振动频率 3300cm-1 C＝C－H 双键（烯）C－H振动频率 3100cm-1 苯环C－H振动频率 3010-3050cm-1 C－C－H 单键（烷）C－H振动频率 3000cm-1 —CHO C-H振动频率 两个弱峰2800～2900， 2700～2775cm-1. 不饱和C－H振动频率要大于饱和的C－H振动频率，尤其是叁键炔的C－H振动波数已达到3300cm-1，因而容易用红外光谱判断。因大多数有机物都含有饱和C－H键，因而用红外光谱判断C－H没有太大意义。烯烃和苯环的C－H键红外吸收峰强度低，除非在高分辨率红外光谱仪和特定的条件下，一般不用红外光谱来判断它们。 红外光谱图的3000-4000cm-1波数是非常重要的区域，其吸收峰的位置、形状和强度可以提供重要的有机物分子结构信息。而2800-3000cm-1是饱和C－H键的特征吸收，此区域是否有红外吸收成为区分无机物和有机物的标志 苯酚的红外光谱 辛胺的红外光谱 α–苄基硫醇的红外光谱 二