紅外光譜有機化合物中的應用

1、紅外光譜有機化合物中的應用.一、紅外吸收的基礎知識：1、 基本原理：能量在4,000 400cm-1的紅外光不足以使樣品產 生分子電子能級的躍遷，而只是振動能級與轉動能級的躍遷。由于每 個振動能級的變化都伴隨許多轉動能級的變化，因此紅外光譜也是帶 狀光譜。分子在振動和轉動過程中只有伴隨凈的偶極矩變化的鍵才有 紅外活性。因為分子振動伴隨偶極矩改變時，分子內電荷分布變化會 產生交變電場，當其頻率與入射輻射電磁波頻率相等時才會產生紅外 吸收。因此，除少數同核雙原子分子如 Q，N2, C12等無紅外吸收外， 大多數分子都有紅外活性。2、紅外吸收：一定波長的紅外光照射被研究物質的分子， 若輻射能(2)等

2、于振 動基態(tài)(V0)的能級(E1)與第一振動激發(fā)態(tài)(V1)的能級(E2)之間的能 量差C E)時，則分子可吸收能，由振動基態(tài)躍遷到第一振動激發(fā)態(tài)(V0> V1):E = E2 - E1 = h分子吸收紅外光后，引起輻射光強度的改變，由此可記錄紅外吸收光 譜，通常以波長(lm)或波數(cm-1)為橫坐標，百分透過率(T %)或吸 光度(A)為縱坐標記錄。環(huán)庚三烯的紅外光譜：3、紅外吸收強度的表示：紅外譜圖的縱坐標反映紅外吸收的強度，常米用透過也可米用吸收度表示表觀摩爾系數：e很強：e > 200強：e :=75-200中：e =:25-75弱：e =:5-25很弱：e < 54

3、、紅外光譜產生的條件（1）、必要條件：用紅外線照射分子時，如果紅外光子的能量等于分子振動能級躍遷時所需的能量，則可以被分子吸收，產生振動光（2）、充分必要條件：輻射與物質之間有偶合作用，即物質分子在 振動過程中有偶極距變化。1、樣品池：KBr鹽片 2、紅外樣品的制備(1) 液體樣品：液膜法(2) 固體樣品：壓片法或液膜法(3) 液體樣品：液膜法(4) 固體樣品：壓片法或液膜法(LO0.1chci3h2oOJmm3800LA30002000 1600 12001000 BOO 7OOcm-30J匚一翅!0J匚切tdH|A 1U！匚才一一M-ESI一些溶劑的干擾范圍CHjCOCH3CHjCNC曲紅

4、外的表達：純樣品：IR (neat)KBr 壓片：IR (KBr)溶液：IR (sol.)，比如 IR (CH2CI2)5、紅外光譜解析的三要素：在解析紅外光譜時，要同時注意吸收峰 的位置、強度和峰形。6、紅外光譜的八個光區(qū):波長（呼）波 敬（"7鍵的撮也類舉2. 73. 33 7503000TpN-H-X3. 07 3叱H. AlH )3, 33. 730002 700 、叱CHfJbLpo )H4. 2j4. 9240021005,36. 11 &001 650/屐、醛.權k醸胺、酣、矽軒）-5. 9F 2167S15OONi/脂肪廡及苦呑族二："(CN)6.

5、8化7H50-1300S-CH H(面內10. 015 41000650趴ic-H.Ar H （面夕卜）二、結合譜學知識推斷化合物的結構：根據紅外光譜圖和紅外光譜的八個光區(qū)初步推斷化合物的結構解析步驟如下：（1）首先依據譜圖推出化合物的碳架結構（2）分析各光區(qū)的區(qū)域的伸縮振動形式（3）根據各官能團的特殊吸收區(qū)域判斷是否有無（4）解析時，要把各個官能團聯(lián)系起來，不要單一化，準確判斷官 能團的存在三、鑒定化合物的真?zhèn)危耗承┗衔锏募t外光譜同其熔點、沸點、折 射率、比旋度等數一樣是一種特征。尤其是有機化合物的紅外光譜吸 收峰多達20多個，因此用它來鑒別化合物的真?zhèn)伪绕湮锢硪蛩販蚀_ 的多，且為實際方便

6、。（一）與標準品的紅外光譜對照對照該化合物試樣與標準品在同一條件下測得的紅外光譜，當完全相同（包含到指紋區(qū)時）時，就可判定為該化合物為真。注意：除正二十二烷與正二十三烷外，他們屬同系物，但構成鏈的單 元不一樣。（二）與標準圖譜對照 當無標準品時，有標準圖譜，可按名稱，分子式索引查找核對，但必 須注意：（1）所用儀器與標準圖譜一致。 （2）測繪條件與標準圖譜一致，尤其是物理常數和溶劑影響很大。例如：邱澤雨等采用紅外光譜法對何首烏及其混偽品的氯仿和乙 醇提取液分別進行鑒別， 實驗表明， 在與藥材對照品相同的實驗條件 下，紅外光譜中吸收峰的位置、峰形、峰強度等特征具較強的種屬特 異性，可作為鑒別何首

7、烏與混偽品的依據。對豬膽結石、人膽結石、 假牛黃 （ 大黃、黃芩、黃連和黃柏制成 ） 進行紅外光譜測定，可以看出 紅外光譜能有效地將天然牛黃與人工牛黃、 豬膽結石和人體膽結石區(qū) 分開；以大黃等植物藥材摻入少量面粉制成的偽品牛黃的紅外光譜與 天然牛黃相比更有明顯的區(qū)別。王永剛等利用紅外光譜法鑒別羚羊 角、山羊角及綿羊角。它們在 1500lOOOcmn 1的峰形與峰位具有 很大的相似性，羚羊角在1411cm-1左右有一比較尖銳的峰，而山羊 角、綿羊角的紅外光譜在該處無峰顯示，在 1384cm-1處則有一共同 峰，可以準確地將羚羊角與其他兩者加以鑒別。一、 確定立體化學結構的構型一） 鑒別光學異構體

8、（二） 區(qū)分（順反）幾何異構體（三）區(qū)分構象異構體（四）區(qū)分同分異構體和互變異構體四、鑒定樣品純度和指導分離操作 例題 1 某未知物的分子式為 C12H24O2 ，試從其紅外譜圖 推測它的結構。圖 5.24化合物 C12H24O2 的紅外光譜解 ：由其分子式可計算出該化合物的不飽和度為 1，即 該分子含有一個雙鍵或一個環(huán)。1700cm-1 的強吸收表明分子中含有羰基，正好占去一個不 飽和度。3300-2500cm-1 的強而寬的吸收表明分子中含有羥基，且 形成氫鍵。吸收峰延續(xù)到 2500cm-1 附近，且峰形強而寬， 說明 是羧酸。疊加在羥基峰上2920cm1 , 2850cnV為CH的吸收，而2960cm1為CH3的