红外吸收光谱法 分析化学.ppt

第三章 红外吸 收 光 谱 法 红外光区的划分及应用： 1）近红外区：12800~4000cm-1(0.78~2.5? m)，主要用于研究分子中的O-H、N-H、C-H键的振动倍频与组频。 2）中红外区：4000~400cm-1(2.5~50 ?m)，主要用于研究大部分有机化合物的振动基频。 3）远红外区： 400~25cm-1(25~1000 ? m)，主要用于研究分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。 红外吸收光谱图的表示方法 1 产生红外吸收的条件 （1）红外辐射的能量等于分子振动能级跃迁所需要的能量。 ΔEν=Eν2- Eν1=hνa νa：红外光频率。 Eν=（v+1/2） hνm νm：分子振动频率 v=0，1，2，…振动能量量子数 ΔEν=Δv hνm = hνa νa= Δv νm （2）分子振动过程中必须伴随偶极矩的变化。 偶极矩μ=q·r Δμ0，具有红外活性。 Δμ=0，不具有红外活性。 2.双原子分子的振动 3. 多原子分子的振动 有机化合物分子都是多原子分子，振动形式比双原子分子复杂得多，但不管多原子分子振动多复杂，都可分解为多个简单的基本振动。 简正振动：整个分子质心保持不变，整体不转动，各原子在其平衡位置作简谐振动，并且其振动频率和相位都相同，即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置且同时达到其最大位移值。分子的任何复杂振动均可视为多个简正振动的线性组合。 理论上，每种简正振动都有其特定的振动频率，在红外光谱区均应产生一个吸收峰带。但实际上，红外光谱中峰数往往远小于理论计算的振动数，原因有以下几点： 4 基团频率和特征吸收峰 红外光谱信息区 官能团区 （2）饱和碳原子上的—C—H 指纹区1300-600cm-1 指纹区1300 ?90 0 cm-1 –单键伸缩振动区。 900-600 cm-1 C-C 骨架振动，确定烯烃的顺、反异构和 苯取代类型。 烯烃 RHC=CHR 顺式 690cm-1 反式 970cm-1 苯 邻位取代 750cm-1 间位取代 770和650cm-1 对位取代 800cm-1（课后12题） 试推断化合物C7H7Br的结构 5 影响基团频率的因素 ｂ．共轭效应 2 空间效应 3.氢键效应 5 吸收谱带的强度 3.3 红外光谱仪 傅立叶变换红外光谱仪的工作原理图 红外光谱法中的样品制备 制样的方法 亚甲基νC-H 2919 cm-1和2851 cm-1，甲基和亚甲基δ C-H 1450 cm-1甲基δ C-H 1378 cm-1 乙基 770 cm-1 气体样品采用气体池，直接测试； 浓度高的样品，采用光程短的气体池，或者减小压力，或者用氮气或氦气进行稀释； 对于浓度低至PPM或PPB量级的样品，采用光程长的气体池以及更高灵敏度的MCT检测器。 注意：不同方法得到不同的结果，因而在报道光谱数据时，需注明测定条件。 气体池以及气体池架 不饱和度 试推断化合物C3H6O的结构 试推断化合物C7H7Br的结构 试推断化合物C5H8O2的结构 3.4 红外光谱在有机化合物 结构分析中的应用 一、已知化合物鉴定 1 对照品与标准品在同一条件下测得的红外光谱。完全一致则判定可能为同一种化合物。 2 无标准品，但有标准图谱时，则可按名称、分子式索引查找核对，但必须注意测定仪器与测定条件是否致。 未知化合物结构解析 计算不饱和度 官能团有哪些信誉好的足球投注网站 分步进行： （1） O-H 是否存在？ 3600~3200 cm-1（s）， 存在：酸（ C=O 1820-1600 cm-1 ）； 酚（1600 cm-1 ，1500 cm-1 ），醇 不存在 （2） C=O是否存在 存在：醛 C-H 2820，2720 cm-1 （w） 酰胺 N-H 3500-3200 酸 酐 1810，1760 cm-1 酯 C-O 1300~1000 cm-1（s） 排除以上，则可能是酮 1720-1710 cm-1 不存在 醚 无O-H， 但C-O 有1300~1000cm-1 (4) 三键 2250 C?N （m） 2150 C?C （w）