仪器分析----第六章 红外吸收光谱法.pptVIP

6.1 概述 1、红外光谱产生的条件 (2) 辐射与物质间有相互偶合作用，产生偶极炬的变化 2、双原子分子振动方程式 常见基团的红外吸收带 共轭效应(Conjugated effect)：电子云密度均化—键长变长k 降低—特征频率减小（移向低波数）。 中介效应（M效应）。当含有孤对电子的原子（O、N、S等）与具有多重键的原子相连时，也可起类似的共轭作用，成为中介效应。例如，酰胺 不同浓度的乙醇CCl4溶液IR光谱 3）振动耦合（Coupling） 当两个振动频率相同或相近的基团相邻并具有一公共原子时，由于一个键的振动通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生一个“微扰”，从而形成了强烈的振动相互作用。其结果是使振动频率发生变化，一个向高频移动，一个向低频移动，谱带裂分。 6.3 红外谱图解析 6.6 红外吸收光谱法的应用 1 、定性分析 红外光谱定性分析，大致可分为官能团定性和结构分析两个方面。官能团定性是根据化合物的红外光谱的特征基团频率来检定物质含有哪些基团，从而确定有关化合物的类别。结构分析或称结构剖析，则需要由化合物的红外光谱并结合其它实验资料（如相对分子量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱、质谱等）来推断有关化合物的化学结构。 2、应用红外光谱进行定性分析的一般过程： （1）试样的分离和精制 试样不纯会给光谱解析带来困难，因此对混合试样要进行分离，对不纯试样要进行提纯，以得到单一纯物质。试样分离、提纯通常采用分馏、萃取、重结晶、柱层析、薄层层析等。 （2）了解试样来源及性质 了解试样来源、元素分析值、相对分子量、熔点、沸点、溶解度、等有关性质。 （3）计算不饱和度U的经验式为： U =1+n4+1/2(n3-n1) 式中n1, n3, 和n4分别为分子式中 一价，三价和四价原子的数目。通常规定双键（C=C、C=O）和饱和环状结构的不饱和度为1，三键（C≡C、C≡N等）的不饱和度为2，苯环的不饱和度为4（可理解为一个环加三个双键）。链状饱和烃的不饱和度为零。 3. 未知物结构确定 特征区 a 化合物具有哪些官能团，第一强峰有可能估计出化合物类别； b 确定化合物是芳香族还是脂肪族，饱和烃还是不饱和烃，主要有C－H伸缩振动类型来判断。C－H伸缩振动多发生在3 100~2 800cm-1之间，以3 000 cm-1为界，高于3 000 cm-1为不饱和烃，低于3 000 cm-1为饱和烃。芳香族化合物的苯环骨架振动吸收在1 620 ~1 470cm-1之间，若在1600±20、1500±25 cm-1有吸收，确定化合物是芳香族。 指纹区 a 作为化合物含有什么基团的旁证，指纹区许多吸收峰都是特征区吸收峰的相关峰。 b 确定化合物的细微结构 总的图谱解析可归纳为：先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定。一抓一组相关峰。光谱解析先从特征区第一强峰入手，确认可能的归属，然后找出与第一强峰相关的峰。第一强峰确认后，再依次解析特征区第二强峰、第三强峰，方法同上。对于简单的光谱，一般解析一、两组相关峰即可确定未知物的分子结构。对于复杂化合物的光谱由于官能团的相互影响，解析困难，可粗略解析后，查对标准光谱或进行综合光谱解析。 例4 由元素分析某化合物的分子式为C4H6O2，测得红外光谱如图，试推测其结构。 解： 由分子式计算不饱和度U = 4－6/2＋1= 2 特征区：3 070cm-1有弱的不饱和C—H伸缩振动吸收，与1 650cm-1的vc=c 谱带对应表明有烯键存在，谱带较弱，是被极化了的烯键。 1 765cm-1强吸收谱带表明有羰基存在，结合最强吸收谱带1 230cm-1和1 140cm-1的C-O-C吸收应为酯基。 这个化合物属不饱和酯，根据分子式有如下结构： （1） CH2=CH－COO－CH3 丙烯酸甲酯 （2） CH3－COO－CH=CH2 醋酸乙烯酯 这两种结构的烯键都受到邻近基团的极化，吸收强度较高。 普通酯的vC=O在1 745cm-1附近，结构（1）由于共轭效应vC=O频率较低，估计在1700cm-1左右，且甲基的对称变形振动频率在1 440cm-1处，与谱图不符。谱图的特点与结构（2）一致，vC=O频率较高以及甲基对称变形振动吸收向低频位移（1 365cm-1），强度增加，表明有CH3COC－结构单元。vsC-O-C升高至1 140cm-1处。且强度增加，表明不饱和酯。 指纹区：δ=CH 出现在955和880cm-1，由于烯键受到极化，比正常的乙烯基δ=CH位置（990和910cm-1）稍低。