材料研究方法018红外光谱.ppt

18.5红外光谱法的应用 18.5.1定性分析 1 . 已知物的鉴定 将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照。 如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。 如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。 如用计算机谱图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。 18.5红外光谱法的应用 2 . 未知物结构的测定 红外光谱法定性分析的一个重要用途。若未知物不是新化合物，可通过两种方式利用标准谱图进行查对： （1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带相同的标准谱图； （2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由化学分类索引查找标准谱图对照核实。 谱图的解析 根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，进而推定分子的结构。 简单地说，就是根据红外光谱所提供的信息，正确地把化合物的结构 “翻译”出来。 往往还需结合其他实验资料，如相对分子质量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱及质谱等数据才能正确判断其结构。 准备工作 在进行未知物光谱解析之前，必须对样品有透彻的了解 样品的来源、外观，根据样品存在的形态，选择适当的制样方法； 注意视察样品的颜色、气味等——判断未知物结构的佐证； 还应注意样品的纯度以及样品的元素分析及其它物理常数的测定结果。 元素分析——推断未知样品结构的另一依据； 样品的相对分子质量、沸点、熔点、折光率、旋光率等物理常数——光谱解释的旁证，且有助于缩小化合物的范围。 确定未知物的不饱和度 由元素分析的结果可求出化合 物的经验式，由相对分子质量可求出其化学式，并求出不饱和度——可推出化合物可能的范围。 不饱和度表示有机分子中碳原子的不饱和程度。 计算不饱和度?的经验公式为： ?=1+n4+(n3-n1)/2 式中n4、n3、n1分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。 二价原子如S、O等不参加计算。 18.5 红外光谱法的应用 当计算得： ?=0时，表示分子是饱和的，应为链状烃及其不含双键的衍生物。 当?=1时，可能有一个双键或脂环； 当?=2时，可能有两个双键或脂环，也可能有一个 叁键； 当?=4时，可能有一个苯环等。 官能团分析 根据官能团的初步分析 可排除一部分结构的可能性； 肯定某些可能存在的结构； 并初步可以推测化合物的类别； 然后进行红外的图谱解析。 图谱解析 主要是靠长期的实践、经验的积累，至今仍没有一个特定的办法。 一般程序是先官能团区，后指纹区；先强峰后弱峰；先否定后肯定。 首先在官能团区（4000~1300cm-1）搜寻官能团的特征伸缩振动； 再根据指纹区的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。如果是芳香族化合物，应定出苯环取代位置。 18.5 红外光谱法的应用 最后再结合样品的其它分析资料，综合判断分析结果，提出最可能的结构式； 然后用已知样品或标准图谱对照，核对判断的结果是否正确。 如果样品为新化合物，则需要结合紫外、质谱、核磁等数据，才能决定所提的结构是否正确。 3.几种标准谱图 （1）萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图 （2）Aldrich红外谱图库 （3）Sigma Fourier红外光谱图库 例1． 由C、H组成的液体化合物，相对分子量为84.2，沸点为63.4 ℃。试根据其红外吸收光谱图判断该化合物的结构。 例2． 分子式为C8H8O的化合物的红外光谱如图所示，沸点202℃，试判断其结构。 解： 在3500～3300 cm-1区间内无任何吸收（3400 cm-1附近吸收为水干扰峰），证明分子中无-OH。在2830 cm-1与2730 cm-1没有明显的吸收峰，可否认醛的存在。1680 cm-1说明是酮，且发生共轭。3000 cm-1以上的及1 600 cm-1、1 580 cm-1、1 450 cm-1的等峰的出现，泛频区弱的吸收证明为芳香族化合物，而的760 cm-1及690 cm-1出现进一步提示为单取代苯。2960 cm-1及1360 cm-1出现提示有-CH3存在。 综上所述，化合物结构是苯乙酮，结构式为 例3. 由元素分析某化合物的分子式为C3H4O，测得红外光谱如图所示，试推测其结构。 解：由分子式计算不饱和度Ω= (3?2?2?4)?2=2 该化合物可能为烯，炔及含有羰基的化合物。 3300 cm?1处的宽吸收带，再结合1040 cm?1处的吸收峰