红外光谱分析（中山大学）.ppt

II 红外光谱（IR） 一.概述 波长（?m） 波数（cm-1） 近红外区： 0.75 ~ 2.5 13330 ~ 4000 中红外区： 2.5 ~ 15.4 4000 ~ 650 远红外区： 15.4 ~ 830 650 ~ 12 绝大多数有机化合物红外吸收波数范围：4000 ~ 665cm-1 红外谱图中, 横坐标:吸收波长(?)或波数(?). 吸收峰位置。 纵坐标:透过率(T%)或吸光度(A). 吸收峰强度。 二. 基本原理 用一定频率的红外光照射分子, 分子发生振动能级的跃迁。 分子的振动分为：伸缩振动（?）、弯曲振动（?）。 = —— 2?C 双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。 ?cm-1 力常数/g.s-2 12~18?105 8~12?105 4~6?105 力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、键长有关。 键能大，键长短，K值大，振动吸收频率移向高波数； 键能小，键长长，K值小，振动吸收频率移向低波数。 三. 不同官能团的特征吸收频区 官能团区分为：X-H区、三键区和双键区。 四. 影响官能团吸收频率的因素 主要讨论分子结构变化时, 官能团红外吸收频率的变化。 1. 电子效应 1）诱导效应 卤原子吸电子诱导效应, 使羰基双键性增强, C=O的力常数 变大, 吸收向高波数移动。 2）共轭效应 键长平均化。双键键长增长，力常数减小。吸收频率移向 低波数。 试比较下列两组化合物中哪一个羰基的振动波数相对较高？ 试判断丁烯酮中碳氧、碳碳双键与1-丁烯、2-丁酮中双键的 红外吸收频率的高低。 1720 1685 1623 1647 2. 氢键的影响 使基团化学键的力常数减小, 伸缩振动波数降低、峰形变宽。 醇羟基： 游离态 二聚体 多聚体 3600~3640cm-1 3500~3600cm-1 3200~3400cm-1 (a) 1.4% (b) 3.4% (c) 7.1% (d) 14.3% 正丁醇羟基的伸缩振动吸收位置（氯苯中） 羧酸及胺类等化合物, 分子间形成氢键后, 其相应吸收频率 均移向低波数. 当羰基是氢键受体时, 其羰基特征吸收频率 向低频移动 40~60cm-1 3. 环的张力 一般而言, 环的张力增大时, 环上有关官能团的吸收频率 逐渐升高。 环内双键的C=C伸缩振动吸收频率随环的减小而降低。 4. 成键碳原子的杂化状态 5. 振动的偶合 分子内两基团位置很近并且振动频率相同或相近时, 它们 之间发生强相互作用, 结果产生两个吸收峰, 一个向高频移 动, 一个向低频移动。 五. 红外吸收峰的强度 红外吸收强度取决于跃迁的几率： 跃迁几率 ? ?ab ?ab 跃迁偶极矩 红外电磁波的电场矢量 强度决定于振动时偶极矩变化大小。偶极矩变化愈大， 吸收强度愈大；偶极矩变化愈小，吸收强度愈小；没有 偶极矩变化, 则不产生红外吸收。 例：VC=O 吸收强度大于 VC=C 。 对称烯、炔等无吸收峰 或吸收峰很弱。 吸收强度的表示： vs (ε200)、s(ε=75~200)、 m(ε= 25~75)、w(ε= 5~25)、vw(ε5)。 六. 各类有机化合物的特征基团频率 1. 烷烃 ?C-H 2900~2850cm-1 (S) ?C-H 1470cm-1 、1380cm-1 2. 烯烃 ?C=C 1680~1600cm-1 (m-w) ?=CH 3100~3010cm-1 ?=CH 1000~800cm-1 ?C=C 吸收峰的强度受分子对称性影响 3. 炔烃 VC≡C