第十二章 紅外吸收光譜法1

1、第十二章第十二章第十二章第十二章第十二章第十二章 紅外吸收光紅外吸收光紅外吸收光紅外吸收光紅外吸收光紅外吸收光譜法譜法譜法譜法譜法譜法Infrared Infrared Infrared absorption absorption absorption spectroscopyspectroscopyspectroscopy； IRIRIR第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、紅外線及紅外光譜一、紅外線及紅外光譜二、紅外光譜與紫外光二、紅外光譜與紫外光 譜的區(qū)別譜的區(qū)別紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法 以連續(xù)波長的紅外光為光源照射樣品引起分以連續(xù)波長的紅外光為光源照射樣品引起分子振動(dòng)能級(jí)之間躍遷，而產(chǎn)生紅外吸

2、收光譜，根子振動(dòng)能級(jí)之間躍遷，而產(chǎn)生紅外吸收光譜，根據(jù)化合物的紅外吸收光譜進(jìn)行定性、定量及結(jié)構(gòu)據(jù)化合物的紅外吸收光譜進(jìn)行定性、定量及結(jié)構(gòu)分析的方法。分析的方法。一、紅外線及紅外光譜一、紅外線及紅外光譜紅外線紅外線：波長在：波長在0.76 1000m范圍內(nèi)的電磁波范圍內(nèi)的電磁波近紅外區(qū)：近紅外區(qū)：0.762.5m -OH和和-NH倍頻吸收區(qū)倍頻吸收區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū)：遠(yuǎn)紅外區(qū)：501000m 純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜 中紅外區(qū)：中紅外區(qū)：2.550m 振動(dòng)、伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)光譜振動(dòng)、伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)光譜紅外光譜紅外光譜：化合物吸收中紅外光后引起分子振轉(zhuǎn)：化合物吸收中紅外光后引起分子振轉(zhuǎn) 能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的吸收光譜能級(jí)躍遷而產(chǎn)

3、生的吸收光譜T 曲線曲線 前疏后密前疏后密T曲線曲線 前密后疏前密后疏)(10)(41mcm二、紅外光譜（二、紅外光譜（IR）與紫外光譜（）與紫外光譜（UV）的區(qū)別）的區(qū)別 IR UV成因成因 分子振動(dòng)能級(jí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷分子振動(dòng)能級(jí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷 分子外層價(jià)電子能級(jí)躍遷分子外層價(jià)電子能級(jí)躍遷特征性特征性 特征性強(qiáng)、光譜形狀復(fù)雜特征性強(qiáng)、光譜形狀復(fù)雜 特征性不強(qiáng)、峰型簡(jiǎn)單特征性不強(qiáng)、峰型簡(jiǎn)單適用適用 所有紅外吸收的有機(jī)化合物所有紅外吸收的有機(jī)化合物 具具n-*躍遷有機(jī)化合物躍遷有機(jī)化合物 具具-*躍遷有機(jī)化合物躍遷有機(jī)化合物用途用途 鑒定化合物類別鑒定化合物類別 定量定量 鑒定官能團(tuán)鑒定官能

4、團(tuán) 推測(cè)有機(jī)化合物共軛骨架推測(cè)有機(jī)化合物共軛骨架 推測(cè)結(jié)構(gòu)推測(cè)結(jié)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié) 紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理一、分子振動(dòng)能級(jí)和振一、分子振動(dòng)能級(jí)和振動(dòng)形式動(dòng)形式二、紅外光譜產(chǎn)生的條二、紅外光譜產(chǎn)生的條件件三、吸收峰位置三、吸收峰位置四、特征峰和相關(guān)峰四、特征峰和相關(guān)峰2)(21errKU簡(jiǎn)諧振動(dòng)位能）化學(xué)鍵力常數(shù)（原子間平衡距離原子間實(shí)際距離cmNKrre/0Urrrree或當(dāng)0Urre當(dāng)一、分子振動(dòng)能級(jí)和振動(dòng)形式一、分子振動(dòng)能級(jí)和振動(dòng)形式（一）振動(dòng)能級(jí)（

5、一）振動(dòng)能級(jí)振動(dòng)模型振動(dòng)模型TEUrrVe，當(dāng)0UETrrVe，）最大當(dāng)（0nhVEV+）（分子振動(dòng)總能量21L3210，分子振動(dòng)量子數(shù)分子振動(dòng)頻率VVnTUEV+分子振動(dòng)總能量動(dòng)能位能TUnhVE振分子振動(dòng)能級(jí)差LLhEn光子照射能量LEE振產(chǎn)生紅外光譜前提nnVL即分子的振動(dòng)頻率紅外光的照射頻率nnL（二）振動(dòng)形式（二）振動(dòng)形式條件二：條件二：分子振動(dòng)過程中其偶極矩必須發(fā)生變化分子振動(dòng)過程中其偶極矩必須發(fā)生變化二、紅外光譜產(chǎn)生的條件二、紅外光譜產(chǎn)生的條件條件一：條件一： 紅外輻射的能量必須與分子的振動(dòng)能級(jí)差相等紅外輻射的能量必須與分子的振動(dòng)能級(jí)差相等。三、吸收峰的位置三、吸收峰的位置1、基

6、頻峰與泛頻峰、基頻峰與泛頻峰基頻峰：基頻峰：分子吸收一定頻率紅外線，振動(dòng)能級(jí)從基分子吸收一定頻率紅外線，振動(dòng)能級(jí)從基 態(tài)（態(tài)（V=0）躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)（）躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)（V=1） 產(chǎn)生的吸收峰產(chǎn)生的吸收峰V=1，L=峰位：振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)吸收的紅外光的波長峰位：振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)吸收的紅外光的波長L 或波數(shù)或波數(shù)L或頻率或頻率L表示表示倍頻峰：倍頻峰：由基態(tài)向第二、三由基態(tài)向第二、三. 激發(fā)態(tài)躍遷產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)躍遷產(chǎn)生的 吸收峰吸收峰合頻峰、差頻峰：合頻峰、差頻峰：兩個(gè)或多個(gè)振動(dòng)類型組合而成兩個(gè)或多個(gè)振動(dòng)類型組合而成泛頻峰泛頻峰2. 影響吸收峰位置的因素：影響吸收峰位置的因素：分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

7、分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)：誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、空間效應(yīng)、環(huán)張力效應(yīng)、互誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、空間效應(yīng)、環(huán)張力效應(yīng)、互變異構(gòu)效應(yīng)、氫鍵效應(yīng)、費(fèi)米共振、振動(dòng)耦合效應(yīng)變異構(gòu)效應(yīng)、氫鍵效應(yīng)、費(fèi)米共振、振動(dòng)耦合效應(yīng)外部因素：外部因素：物態(tài)效應(yīng)、溶劑效應(yīng)物態(tài)效應(yīng)、溶劑效應(yīng)特征區(qū)特征區(qū)(4000 1300 cm-1 )含氫單鍵伸縮振動(dòng)含氫單鍵伸縮振動(dòng)雙鍵、三鍵伸縮振動(dòng)雙鍵、三鍵伸縮振動(dòng)含氫單鍵面內(nèi)彎曲振動(dòng)含氫單鍵面內(nèi)彎曲振動(dòng)用于鑒定官能團(tuán)的存在用于鑒定官能團(tuán)的存在指紋區(qū)指紋區(qū)(1300 400 cm-1 )C-X（X = C，O，N，H）的伸縮振動(dòng)、彎曲振動(dòng)）的伸縮振動(dòng)、彎曲振動(dòng)C-C骨架振動(dòng)骨架振動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分精細(xì)結(jié)構(gòu)的區(qū)分吸收峰密集、復(fù)雜多變、不易辨認(rèn)吸收峰密集、復(fù)雜多變、不易辨認(rèn)3、特征區(qū)和指紋區(qū)、特征區(qū)和指紋區(qū)特征峰：用于鑒別官能團(tuán)存在并具有較高強(qiáng)度特征峰：用于鑒別官能團(tuán)存在并具有較高強(qiáng)度 的吸收峰的吸收峰 例如：例如：C=O，18501650cm-1相關(guān)峰