讲稿远程红外光谱.ppt

特点： A.任何固态、液态、气态样品均可进行IR测定，这是NMR、MS、UV等方法所不及的。 B.每种化合物切有红外吸收，可获得丰富的信息，特别是官能团区的吸收，显示了化合物中官能团的存在。指纹区的吸收为结构鉴定提供了可靠依据。 C.样品用量少。 D.仪器价廉。 第一节 基本知识 （一）、红外光与红外光谱 分子的总能量： E分子=E电子+E平移+E振+E转 E平移：不引起偶极距变化，不产生吸收。 E电子：电子跃迁--UV光谱 E振、 E转 ：相对能量小，用能量较低的红外区电磁波照射，分子能吸收该区的光子，从基态跃迁到激发态。用物质对红外光的吸收度或透射率对波长或波数作图，即获得IR谱图。 红外区处于UV-可见和微波区之间，是波长为0.5μm-1000μm范围内的电磁辐射，可分为： a.近红外区：12500～4000cm-1，主要用于研究O-H、N-H、C-N键的振动培频与组频。 b.中红外区：4000～400cm-1，主要用于大部分有机分子的振动基频，即常见的光谱。 c.远红外区：400～25cm-1，转动光谱及重原子成键的振动 （四）、吸收峰的强度 吸收峰的强度常用百分透光率（T）表示： T%=I/I0×100% IR用于定性时，其强度常指相对强度，用s、 m、w表示。 影响吸收峰强度的主要因素：P50 一、偶极距的变化是决定吸收峰强度的主要因素。瞬间偶极距越大，吸收峰越强。 1)原子的电负性差异 越大越强 2)振动形式 不对称对称 伸缩弯曲 3)分子的对称性 越差越强 4)其他 费米共振 氢键 二、能级的跃迁几率：几率增加，峰强度增加。 同一样品不同浓度，峰强不同。 （五）、影响红外光谱峰位、峰强的因素 1、电性效应 a.诱导效应： 吸电子基团（-I)，它使基团的力常数增加，使吸收峰向高波数方向移动。给电子基团（+I)相反。 b.共轭效应 1）π-π共轭： 不饱和键（烯、炔、芳环等）可与相邻的双键共轭，引起双键的力常数下降，向低波数方向移动。 2、立体效应 包括空间障碍和环的张力等因素。 a. 空间障碍 指分子中的大基团在空间的位阻作用，迫使邻近基团间的键角变小或共轭体系之间单键键角偏转，使基团的振动波数和峰形发生变化。 例如： b.环的张力（ring strain） 环的张力引起SP3杂化碳原子的键角、键长发生改变，从而使键的振动波数升高或降低。 2）环的张力对环外双键的影响 正好相反，因为环的键角越小，环外双键碳的S轨成分越多，键变短，使双键伸缩振动波数增高，见下列化合物 3、质量效应 由质量不同的原子构成的化学键，其振动波数不同。同族元素，随着质量增大，波数变小。 4、氢键效应 由于形成氢键之后，基团的键力常数变小，因此有氢键的基团伸缩振动频率减少。氢键每增加千克卡，基团的振动频率就往低波数移 35cm-1。 形成氢键的X-H键的伸缩振动波数降低，吸收强度增加，峰变宽。峰移动的幅度以O-H最大（～100cm-1），N-H次之，S-H和P-H最小。 5、振动偶合效应 当分子中两个类同的基因彼此靠得较近时，它们的振动频率发生干扰，蜕变为距离较大的两个吸收峰，这种现象称为振动偶合。 6、样品物理状态 同一样品在测定时若物理状态不同，吸收峰会发生不 同程度的差异。 固态样品晶型不同，其谱图常有较大差异。 7、溶剂及温度 溶剂极性增加，极性基团的伸缩振动频率常降低。 温度上升，带形变宽，带数减少。温度下降，谱带窄而尖。 第二节 红外光谱的重要区段 一、特征谱带区、指纹区及相关峰 a.特征谱带区：4000～1333cm-1 多数有机分子的主要官能团在此区域有特征吸收，故又称该官能团的特征峰。 b.指纹区（1333～400cm-1） 碳-杂单键的伸缩振动区及各种弯曲振动区。该区谱带特别密集，犹如人的指纹，故叫指纹区，该区各峰带出现的区域相近，互相影响大，但反映了化合物结构上的微小差异，因此，在核对、确认有机物时用处很大。 c.相关峰 一种基团由于有数种振动形式，可产生多个吸收峰，它们间相互依存，相互佐证，故叫相关峰。 CH3? νCH(as) ～2960cm-1 νCH(s) ～2870cm-1 ? δCH(面内as) ～1470cm-1 δCH(面内s) ～1380cm-1 ? δCH(面外) ～720cm-1 二、八个重要区段及特征 1. 3750～3000cm-1 OH、NH伸缩振动区 1).O-H 3700-3200cm-1, 强峰 固态、液态和浓溶液中，羟基常以缔合羟基为主，游离羟基仅在非极性稀溶液或气态中出现。 特点：游离型，瘦、尖，稀