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第二章 红外吸收光谱法 红外吸收光谱法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收特性来分析分子中有关基团结构的定性、定量信息的分析方法。 一、红外光的分区 红外线：波长在0.76~500μm (1000μm) 范围内的电磁波称为红外线。 二、红外光谱的作用 1．可以确定化合物的类别（芳香类） 2．确定官能团： 例：—CO—，—C＝C—，—C≡C— 3．推测分子结构（简单化合物） 4．定量分析 §2.1 红外光谱法的基本原理 红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生 分子的振动能级差远大于转动能级差 分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁 一．双原子分子的振动 双原子分子A-B→近似看作谐振子 两原子间的伸缩振动→近似看作简谐振动 二、多原子分子振动 （1） 伸缩振动 指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动 对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生 反称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生 （2）变形振动： 指键角发生周期性变化、而键长不变的振动 面内弯曲振动β： 弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内 剪式振动δ：振动中键角的变化类似剪刀的开闭 面内摇摆振动ρ：基团作为一个整体在平面内摇动 面外弯曲：弯曲振动垂直几个原子构成的平面 面外摇摆ω：两个X原子同时向面下或面上的振动 扭曲τ：一个X原子在面上，一个X原子在面下的 振动 二、红外光谱产生的条件 (2) 辐射与物质间有相互偶合作用，产生偶极钜的变化 q:分子中正负电荷中心的电荷d:两中心之间的距离 偶极子：由于构成分子的各原子因价电子得失电子的难易程度不同，而表现出不同的电负性，分子也因此显出不同的极性，称为偶极子。 偶极钜：用来描述分子极性的大小。 T ~σ曲线 → 前疏后密 T~λ曲线 → 前密后疏 第二节 基团频率和特征吸收峰 一、基团频率 通过对大量标准样品的红外光谱的研究，处于不同有机物分子的同一种官能团的振动频率变化不大，即具有明显的特征性。 这是因为连接原子的主要为价键力，处于不同分子中的价键力受外界因素的影响有限！即各基团有其自已特征的吸收谱带。 这种能代表基团存在，并有较高强度的吸收谱带称为基团频率 二、红外光谱区域的划分 红外光谱的工作范围一般是4000~400cm-1,常见基团都在这个区域内产生吸收带。 1.基团频率区（4000~1300cm-1） （1）1300~900cm-1 区域 主要是单双键的伸缩振动 （2）900~400cm-1区域 主要是一些重原子和一些基团的变形振动频率区 在红外分析中，通常一个基团有多个振动形式，同时产生多个谱峰（基团特征峰及指纹峰），各类峰之间相互依存、相互佐证。通过一系列的峰才能准确确定一个基团的存在。 烷烃 1. C-H伸缩振动 2. C-H弯曲振动 3. C-C骨架振动 4）甲基与芳环或杂原子相连： 烯烃 1．C-H振动 2．C=C骨架振动 炔烃 1．C-H振动 2．C≡C骨架振动 （二）芳香族化合物 1．芳氢伸缩振动 2．芳环骨架伸缩振动——确定苯环存在 3．芳氢弯曲振动——判断苯的取代形式 单取代 双取代 邻取代 对取代 间取代 多取代 1. 单取代 (含5个相邻H) 2. 双取代 邻取代（4个相邻H） 间取代（3个相邻H，1个孤立H） 对取代（2个相邻H） 3. 多取代 （三） 醇、酚、醚 醇、酚 1．O-H伸缩振动： 2．C-O伸缩振动： 醚 1．链醚和环醚 2．芳醚和烯醚 （四）羰基化合物 酮、醛、酰氯 1．酮 2．醛 3．酰氯 羧酸、酯、酸酐 1．羧酸 2．酯 3．酸酐 （五）含氮化合物 胺 特征区分→ 酰胺 特征区分→ 示例 硝基 腈 二、傅里叶变换红外吸收光谱仪简介 2.基本原理 FTIS的原理：光源发出的入射光→干涉器→光束分裂器→两束光→经过不同路径后→两光束产生光程差→发生干涉现象→再聚集到检测器进行检测。 U=0 分子呈饱和状态； U=1 分子含一个双键或一