紅外光譜峰值分析的方法

1、.傅里葉紅外光譜分析第一節(jié)一般原理電子能級躍遷所產(chǎn)生的吸收光譜，主要在近紫外區(qū)和可見區(qū)，稱為可見 - 紫外光譜；鍵振動能級躍遷所產(chǎn)生的吸收光譜，主要在中紅外區(qū)，稱為紅外光譜；自旋的原子核在外加磁場中可吸收無線電波而引起能級的躍遷， 所產(chǎn)生的吸收光譜稱為核磁共振譜。第二節(jié)紫外光譜一、紫外光譜的基本原理用波長范圍 200 nm800 nm 的光照射含有共軛體系的的不飽和化合物的稀溶液時，部分波長的光被吸收，被吸收光的波長和強度取決于不飽和化合物的結構。以波長 l 為橫座標，吸收度 A 為縱座標作圖，得紫外光譜，或稱電子光譜。紫外光譜中化合物的最大吸收波長 max是化合物紫外光譜的特征常數(shù)?？梢娮贤?/p>

2、光譜適用于分析分子中具有 鍵不飽和結構的化合物。二、紫外光譜在有機結構分析中的應用隨著共軛體系的延長，紫外吸收向長波方向移動，且強度增大( * ) ，因此可判斷分子中共軛的程度。利用紫外光譜可以測定化合物的純度或含量。第三節(jié)紅外光譜一、紅外光譜的基本原理用不斷改變波長的紅外光照射樣品， 當某一波長的頻率剛好與分子中某一化學鍵的振動頻率相同時，分子就會吸收紅外光，產(chǎn)生吸收峰。用波長（）或波長的-1倒數(shù)波數(shù)（cm ）為橫坐標， 百分透光率（ T）或吸收度（ A）為縱坐標做圖，得到紅外吸收光譜圖（ IR ）。分子振動所需能量對應波數(shù)范圍在-14000400 cmcm-1 。.二、紅外吸收峰的位置和強

3、度分子中的一個化學鍵可有幾種不同的振動形式， 而產(chǎn)生不同的紅外吸收峰， 鍵的振動分為兩大類。伸縮振動，用 n 表示，原子間沿鍵軸方向伸長或縮短。彎曲振動用 表示，形成化學鍵的兩個原子之一與鍵軸垂直方向作上下或左右彎曲。組成化學鍵的原子的質量越小，鍵能越高，鍵長越短，振動所需能量越大，吸收峰所在的波數(shù)就越高。紅外光譜的吸收峰分為兩大區(qū)域：4000 cm 11330 cm1 區(qū)域：特征譜帶區(qū)，是紅外光譜分析的主要依據(jù)。-1-11330 cm 650 cm 區(qū)域：指紋區(qū)。每一化合物在指紋區(qū)都有它自己的特征光譜，對分子結構的鑒定能提供重要信息。紅外吸收峰的強弱用下列符號表示： vs（很強）；s（強）；

4、m（中強）；w（弱）；vw（很弱）； b（寬峰）。凡能使鍵增強的因素，引起峰位向高波數(shù)方向移動， 反之，則向低波數(shù)方向移動。三、各類化合物的紅外光譜舉例（一）烴類化合物注：烷烴，即飽和烴，是只有碳碳單鍵和碳氫鍵的鏈烴。烷烴的通式 為 CnH2n+2。烯烴是指含有C=C鍵（碳 -碳雙鍵）（烯鍵） 的碳氫化合物， 單鏈烯烴分子通式為CnH2n炔烴，為分子中含有碳碳三鍵的碳氫化合物的總稱，其官能團為碳-碳三鍵（ C C），分子通式為CnH2n-2.烯烴的 C=C伸縮振動 n（C=C）吸收峰在 1640 cm-1 1680 cm-1 處；炔烴的 CC伸縮振動烴或炔烴相當對稱時，收峰。n（CC）吸收峰在

5、 2100 cm-1 2200 cm-1 處。但當取代烯n（C=C）或 n（CC）不會引起偶極矩的變化而不出現(xiàn)吸C-H 鍵伸縮振動所產(chǎn)生的吸收峰在光譜的高頻區(qū)。烷烴中 n（Csp3-H）在 2800 cm-1 -1，烯烴的 n（C-1-1，而炔烴的 n（ C -H）在3000 cm-H）在 3000 cm 3100 cmsp2sp3300 cm-1 ，據(jù)此可區(qū)別飽和和不飽和烴。各種C-H 鍵的彎曲振動所產(chǎn)生的吸收峰-1-1在光譜的低頻區(qū)，烷烴中 -CH3 的 C-H 約 1450cm (m) 和 1380cm (w),-CH 2 的 C-H-1-1約為 1450cm (m), 如果約在 138

6、0cm 出現(xiàn)等強的雙峰，表明有異丙基存在。烯烴的 C-H 有面內和面外兩種， 烯烴的結構不同， 吸收峰的位置存在差別， 這對烯烴異構體的鑒別，可提供有價值的信息。芳環(huán)的 C-H 鍵伸縮振動 n（ C-H）在 3000 cm-1 3100 cm-1 （ m）； C-C 鍵的伸縮振-1-1，芳烴的骨架振動一般在-1-1動 n（ C=C）在 1500 cm 1600 cm1500 cm和 1600 cm處，最多可能出現(xiàn)強度不等的4 個峰，這是區(qū)別于烯烴 n（C=C）的重要特征；芳烴 C-H 鍵的面外彎曲在 680 cm-1 880 cm-1 。這些吸收峰根據(jù)苯環(huán)上取代基的個數(shù)和位置不同而發(fā)生變化。因

7、此，該區(qū)域可作為判別取代苯異構體的依據(jù)。取代苯的彎曲振動特征吸收頻率取代苯類型/ cm -1吸收峰強弱單取代苯（ 5 個鄰接 H）700和 750（雙峰）ms鄰位取代（ 4 個鄰接 H）735 770ms間位取代（ 3 個鄰接 H）750810和 690710（雙峰）ms對位取代（ 2 個鄰接 H）800 850ms( 二) 含氧化合物-1醇類或酚類化合物的紅外特征吸收峰是在3300 cm 左右有一個寬而強的nO-H吸收帶，可作為區(qū)別醇、酚與醚的重要依據(jù)。.醛和酮的 C=O特征吸收峰在 1725 cm-1 左右。醛 C=O上的 C-H 的伸縮振動在 2810 cm-1 2715 cm-1 。羧

8、酸通常以二聚體形式存在，C=O伸縮振動在 1720 cm-1 左右，而 O-H的吸收在 3300 cm-1 2500 cm-1 間有一個相當寬的峰，中心位于3000 cm-1 ，因此 C-H的伸縮振動吸收峰常被覆蓋。（三）胺類化合物胺類化合物的特征吸收峰是在-1-1范圍內有 N-H 的伸縮振動，伯3200 cm3500cm胺有兩個吸收峰，仲胺有一個吸收峰，而叔胺在此范圍內無吸收峰。四、紅外光譜的解析利用紅外圖譜解析有機化合物的結構， 首先根據(jù)官能團區(qū)域中的特征吸收峰的位置，判別可能存在什么官能團； 然后找出該官能團的相關峰， 以確證該官能團的存在；最后，將所測圖譜與標準圖譜對照。第四節(jié)核磁共振

9、譜一、核磁共振基本原理當外界提供的能量等于兩種自旋取向的能級差（ E）時，核從低能級自旋狀態(tài)向高能級自旋狀態(tài)躍遷，即發(fā)生核磁共振（ NMR）。廣泛研究的是 1H和 13C的核磁共振譜即 1 HNMR和 13CNMR。二、化學位移（一）屏蔽作用核外的電子云密度越高， 則受到的屏蔽作用就越強， 共振時所需的外加磁場強度也越高，其信號必然在較高磁場出現(xiàn)。反之，核外的電子云密度越低，信號必然在較低磁場出現(xiàn)。.（二）化學位移因質子所處的化學環(huán)境不同， 即核外電子云密度不同， 所受屏蔽作用的強弱不同而引起質子在核磁共振譜中吸收信號位置的移動，稱為化學位移。一般采用四甲基硅烷（ TMS）為參考物。用 表示化

10、學位移值時， 規(guī)定 TMS的 值為 0.0 ，TMS信號左側的 值為正，右側的 值為負。一般化學位移值在 0.0 14.0 范圍內。在核磁共振譜中，信號的數(shù)目表示一個分子中有幾種類型的H 原子。1、化學位移 d 值隨著其鄰近原子（或基團）中電負性增強而增大。2、烴基氫的 d 值為芳環(huán)上氫 >烯基氫 >炔基氫 >飽和碳原子上的氫。3、飽和碳原子上的氫的d 值為 3° >2° >1° 。4、-OH、-COOH、-NH2、-SH 等活潑氫，由于氫鍵的形成使 d 值向低場位移，并隨測定時的溫度、 濃度而變化。 這些質子由于溶劑效應， 其 d

11、值可能隨測定時的溶劑不同而不同。三、吸收峰的面積質子的數(shù)目各類質子的數(shù)目與其產(chǎn)生的信號強度有關。四、自旋偶合 - 裂分相鄰的不等性質子由于自旋而產(chǎn)生的磁性間相互作用， 稱為自旋 - 自旋偶合。自旋偶合所引起的信號吸收峰裂分而峰增多的現(xiàn)象， 稱為自旋 - 自旋裂分。質子吸收信號中各裂分峰間的距離稱為偶合常數(shù)， 以 J 表示，單位為 Hz。J 值越大，核間自旋 - 自旋偶合的作用越強。 相互偶合的兩組信號具有相同的偶合常數(shù)。偶合常數(shù)只依賴于鄰近質子的自旋偶合作用，而與外加磁場強度無關。(1) 自旋偶合主要發(fā)生在同一碳或相鄰碳上的不等性質子之間。:.（ 2）活潑質子一般圖譜中觀察不到相互自旋偶合作用。（ 3）當一組質子相鄰的同類質子數(shù)為 n 時，該組質子的信號裂分為 （n+1）重峰，稱之為（ n+1）規(guī)律。一般用 s 表示單峰， d 表示二重峰， t 表示三重峰， q 表示四重峰， m表示四重峰以上的多重峰。(4) 各裂分峰的強度比等于二項式（ a+b）n 展開式的各項系數(shù)， n 為鄰接氫質子的數(shù)目。五、 1H譜的解析解析核磁共振譜，主要是從其中尋找信號的位置、 數(shù)目、強度及裂分情況的信息。從信號的數(shù)目可知分子中有多少種不同類型的質子； 從信號的位置（即化學位移 值）可知每類質子的電子環(huán)境；各吸收峰占有的相對面積則表示各類質子的相對數(shù)目；從信號的裂分情況可提供鄰近基團結構的信