第十三紅外分光光法演示文稿

第十三紅外分光光度法演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)優(yōu)選第十三紅外分光光度法當(dāng)前第2頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)參考書(shū)：有機(jī)化合物波譜分析姚新生主編分析化學(xué)（全國(guó)高等學(xué)校教材）李發(fā)美主編分析化學(xué)陳定一主編分析儀器張達(dá)英主編當(dāng)前第3頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)第一節(jié)概述一、定義二、紅外光譜的表示方法三、紅外光譜與紫外吸收光譜的區(qū)別當(dāng)前第4頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)

紅外吸收光譜法：利用紅外吸收光譜進(jìn)行定性、定量及測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的方法，稱為紅外吸收光譜法或紅外光譜法。UV—分子外層價(jià)電子能級(jí)的躍遷（電子光譜）IR—分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷（振轉(zhuǎn)光譜）一、定義:當(dāng)前第5頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)1.紅外光區(qū)的劃分紅外線：波長(zhǎng)在0.76~500μm(1000μm)范圍內(nèi)的電磁波。區(qū)域波長(zhǎng)（λμm)波數(shù)（υcm-1)能級(jí)躍遷類(lèi)型近紅外區(qū)：0.76~2.5μm13158-4000-OH和-NH倍頻吸收區(qū)中紅外區(qū)：2.5~50μm4000-200振動(dòng)、伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)光譜遠(yuǎn)紅外區(qū)：50~500μm200-20純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜

二、紅外光譜的表示方法當(dāng)前第6頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)T~σ曲線→前疏后密T~λ曲線→前密后疏當(dāng)前第7頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)三、IR與UV的區(qū)別

IR

UV

起源分子振動(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)躍遷適用所有紅外吸收的有機(jī)化合物具n-π*躍遷有機(jī)化合物

具π-π*躍遷有機(jī)化合物特征性特征性強(qiáng)簡(jiǎn)單、特征性不強(qiáng)

醋酸可的松（C23H30O6)λmax=238±1nm

醋酸潑尼松(C23H28O6)λmax=238±1nm當(dāng)前第8頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)第二節(jié)紅外吸收光譜法基本原理紅外吸收光譜法—研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與紅外光譜之間關(guān)系。紅外光譜—由吸收峰位置和吸收峰強(qiáng)度共同描述。一、紅外吸收光譜的產(chǎn)生二、振動(dòng)形式三、振動(dòng)的自由度四、基頻峰與泛頻峰五、特征峰與相關(guān)峰六、吸收峰峰位七、吸收峰峰數(shù)八、吸收峰強(qiáng)度當(dāng)前第9頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)一、紅外吸收光譜的產(chǎn)生紅外光譜主要由分子的振動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生分子的振動(dòng)能級(jí)差遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差分子發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷必然同時(shí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷1．振動(dòng)能級(jí)當(dāng)前第10頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)2．振動(dòng)光譜雙原子分子A-B→近似看作諧振子。兩原子間的伸縮振動(dòng)→近似看作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。當(dāng)前第11頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)雙原子振動(dòng)過(guò)程位能的變化當(dāng)前第12頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)當(dāng)前第13頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)當(dāng)前第14頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)基本振動(dòng)頻率

續(xù)第二節(jié)υ：諧振子的振動(dòng)頻率

K：彈簧的力常數(shù)

m：小球質(zhì)量

當(dāng)前第15頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)以折合質(zhì)量用化學(xué)鍵的力常數(shù)k代替K，則：化學(xué)鍵的力常數(shù)k就等于將兩個(gè)原子由平衡位置伸長(zhǎng)0.1nm時(shí)所需的恢復(fù)力。以折合原子量代替μ來(lái)代替m，注：k↑↑m′↓

↑當(dāng)前第16頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)同類(lèi)原子組成的化學(xué)鍵力常數(shù)越大，則基頻峰的頻率越高；不同原子組成的化學(xué)鍵，振動(dòng)頻率取決于力常數(shù)和折合質(zhì)量中影響較大的因素。當(dāng)前第17頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)二、振動(dòng)形式（多原子分子）（一）伸縮振動(dòng)ν

指鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向發(fā)生周期性變化的振動(dòng)當(dāng)前第18頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)1．對(duì)稱伸縮振動(dòng)：νs鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生

2．反稱伸縮振動(dòng)：νas鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)交替發(fā)生當(dāng)前第19頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前（二）彎曲振動(dòng)δ（變形振動(dòng)，變角振動(dòng)）：

指鍵角發(fā)生周期性變化、而鍵長(zhǎng)不變的振動(dòng)1．面內(nèi)彎曲振動(dòng)β：彎曲振動(dòng)發(fā)生在由幾個(gè)原子構(gòu)成的平面內(nèi)1）剪式振動(dòng)δ：振動(dòng)中鍵角的變化類(lèi)似剪刀的開(kāi)閉

2）面內(nèi)搖擺ρ：基團(tuán)作為一個(gè)整體在平面內(nèi)搖動(dòng)

當(dāng)前第20頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前2．面外彎曲γ：彎曲振動(dòng)垂直幾個(gè)原子構(gòu)成的平面1）面外搖擺ω：兩個(gè)X原子同時(shí)向面下或面上的振動(dòng)

2）蜷曲τ：一個(gè)X原子在面上，一個(gè)X原子在面下的振動(dòng)當(dāng)前第21頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前3、變形振動(dòng)：1）對(duì)稱的變形振動(dòng)δs：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角同時(shí)變大

2）不對(duì)稱的變形振動(dòng)δas：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角不同時(shí)變大或減小當(dāng)前第22頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)三、振動(dòng)的自由度

1.分子的振動(dòng)自由度基本振動(dòng)的數(shù)目即分子獨(dú)立的振動(dòng)數(shù)目，稱為分子的振動(dòng)自由度。分子中自由度數(shù)目等于該分子中各原子在空間中坐標(biāo)的總和。N個(gè)原子組成分子，每個(gè)原子在空間具三個(gè)自由度分子自由度數(shù)=平動(dòng)自由度數(shù)+轉(zhuǎn)動(dòng)自由度數(shù)+振動(dòng)自由度數(shù)當(dāng)前第23頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)示例水分子——非線性分子當(dāng)前第24頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)示例CO2分子——線性分子當(dāng)前第25頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)２.吸收峰減少的原因吸收峰數(shù)少于振動(dòng)自由度的原因：發(fā)生了簡(jiǎn)并—即振動(dòng)頻率相同的峰重疊紅外非活性振動(dòng)當(dāng)前第26頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)紅外活性振動(dòng)：分子振動(dòng)產(chǎn)生偶極矩的變化，

從而產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì)

μ=q·rμ:偶極矩,q:電荷,r:正負(fù)電荷重心間距離,分子處于振動(dòng)平衡位置時(shí)（a）:r=0,μ=0對(duì)稱伸縮振動(dòng)中（b）:r=0，μ=0，△μ=0不對(duì)稱伸縮振動(dòng)（c）:r≠0，μ≠0△μ≠0紅外非活性振動(dòng)：分子振動(dòng)不產(chǎn)生偶極矩的變化，不產(chǎn)生紅外吸收的性質(zhì)當(dāng)前第27頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)３.紅外光譜產(chǎn)生條件：

分子吸收紅外輻射的頻率恰等于分子振動(dòng)頻率整數(shù)倍分子在振、轉(zhuǎn)過(guò)程中的凈偶極矩的變化不為0，即分子產(chǎn)生紅外活性振動(dòng)返回當(dāng)前第28頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)四．基頻峰與泛頻峰1）基頻峰：分子吸收一定頻率紅外線，振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的吸收峰。（即V=0→1產(chǎn)生的峰）基頻峰的峰位等于分子的振動(dòng)頻率基頻峰強(qiáng)度大——紅外主要吸收峰

當(dāng)前第29頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)泛倍頻峰二倍頻峰（V=0→V=2）頻三倍頻峰（V=0→V=3）峰合頻峰差頻峰（即V=1→V=2，3…產(chǎn)生的峰）2）泛頻峰倍頻峰：分子的振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)(V=0)躍遷至第二振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V=2)、第三振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V=3)等高能態(tài)時(shí),所產(chǎn)生的吸收峰.注：泛頻峰強(qiáng)度較弱，難辨認(rèn)→卻增加了光譜特征性next當(dāng)前第30頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)倍頻峰及頻率并非基頻峰的整倍數(shù)，而是略小一些。我們可以以HCl的紅外光譜為例：

基頻峰（0→1）2885.9cm-1

最強(qiáng)二倍頻峰（0→2

）5668.0cm-1(5771.8)

較弱三倍頻峰（0→3

）8346.9cm-1(8657.7)很弱四倍頻峰（0→4

）10923.1cm-1

(11543.6)極弱五倍頻峰（0→5

）13396.5cm-1(14429.5)

極弱當(dāng)前第31頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)五、特征峰與相關(guān)峰（一）特征峰：可用于鑒別官能團(tuán)存在的吸收峰，稱~（二）相關(guān)峰：由一個(gè)官能團(tuán)引起的一組具有相互依存關(guān)系的特征峰，稱~用一組相關(guān)峰才可以確定一個(gè)官能團(tuán)的存在如羧基的相關(guān)峰包括：υO(shè)H羥基伸縮振動(dòng)吸收峰，υC=0，羰基伸縮振動(dòng)，βOH羥基面內(nèi)彎曲，γOH羥基面外彎曲振動(dòng)吸收峰。next當(dāng)前第32頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)back當(dāng)前第33頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)當(dāng)前第34頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)六、吸收峰的位置（峰位）即振動(dòng)能級(jí)躍遷所吸收的紅外線的波長(zhǎng)或波數(shù)。

利用簡(jiǎn)諧振動(dòng)公式可計(jì)算出基團(tuán)基本振動(dòng)的頻率，但實(shí)際上計(jì)算的譜帶位置只是近似值。受不同化學(xué)環(huán)境的影響，吸收峰位置在一定范圍內(nèi)變動(dòng)。當(dāng)前第35頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)特征區(qū)與指紋區(qū)2．指紋區(qū)：1250~400cm-1的低頻區(qū)包含C—X（X：O，H，N）單鍵的伸縮振動(dòng)及各種面內(nèi)彎曲振動(dòng)特點(diǎn)：吸收峰密集、難辨認(rèn)→指紋注：相關(guān)峰常出現(xiàn)在指紋區(qū)1．特征區(qū)（特征頻譜區(qū)）：4000~1250cm-1包含H的各種單鍵、雙鍵和三鍵的伸縮振動(dòng)及面內(nèi)彎曲振動(dòng)特點(diǎn)：吸收峰稀疏、較強(qiáng)，易辨認(rèn)注：特征峰常出現(xiàn)在特征區(qū)ν=1307υC=O1850-1650cm-1υO(shè)H3700-3000cm-1當(dāng)前第36頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)七、吸收峰峰數(shù)（一）振動(dòng)耦合與費(fèi)米共振（二）紅外非活性振動(dòng)（三）簡(jiǎn)并當(dāng)前第37頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)八、吸收峰強(qiáng)度（一）吸收峰強(qiáng)度的表示方法（二）影響吸收峰強(qiáng)度的因素非常強(qiáng)峰ε?100(VS)強(qiáng)峰ε=20~100(S)中強(qiáng)峰ε=10~20(M)弱峰ε=1~10(W)極弱峰ε<1(VW)振動(dòng)過(guò)程中偶極矩的變化躍遷幾率：達(dá)到平衡時(shí)，激發(fā)態(tài)分子占所有分子的百分?jǐn)?shù)注：Δμ↑，躍遷幾率↑，ε↑當(dāng)前第38頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)注：影響偶極矩大小的因素1）化學(xué)鍵連有原子電負(fù)性的大小

電負(fù)性差別↑，Δμ↑，峰↑2）分子的對(duì)稱性

完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，Δμ=0，產(chǎn)生紅外非活性振動(dòng)不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，Δμ≠0，產(chǎn)生紅外活性振動(dòng)返回當(dāng)前第39頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)當(dāng)前第40頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)當(dāng)前第41頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)第三節(jié)影響譜帶位置的因素1．內(nèi)部因素：

⑴誘導(dǎo)效應(yīng)⑵共軛效應(yīng)⑶氫鍵效應(yīng)⑷鍵角效應(yīng)⑸空間位阻⑹互變異構(gòu)⑺偶極場(chǎng)效應(yīng)2、外部因素back當(dāng)前第42頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)（1）誘導(dǎo)效應(yīng)（吸電效應(yīng)）：使振動(dòng)頻率移向高波數(shù)區(qū)當(dāng)前第43頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)（2）共軛效應(yīng)：

使振動(dòng)頻率移向低波數(shù)區(qū)

氮原子的共軛作用使C=0鍵的電子移向氧原子，C=0鍵上電子云密度降低，力常數(shù)減小，υC=0降低為1650cm-1。back當(dāng)前第44頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)（3）氫鍵效應(yīng)：使伸縮頻率降低分子內(nèi)氫鍵對(duì)譜帶位置有極明顯的影響，但它不受濃度影響，有助于結(jié)構(gòu)分析

通常酚羥基νOH為3075~3125cm-1，而在2羥基-4-甲氧基苯乙酮中形成氫鍵的羥基的伸縮振動(dòng)頻率為νOH2835cm-1,νC=O1623cm-1.當(dāng)前第45頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)

分子間氫鍵

分子間氫鍵：受濃度影響較大濃度稀釋?zhuān)辗逦话l(fā)生變化

νOH吸收發(fā)生位移，出現(xiàn)在3200~2500cm-1區(qū)間back當(dāng)前第46頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)(4)鍵角效應(yīng)碳原子SP3雜化，

鍵角為109o28′

雜化電子間的斥矩力最小，體系最穩(wěn)定。鍵角變小，環(huán)張力增加，環(huán)外的=C-H鍵的k↑,υ↑。當(dāng)前第47頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)環(huán)內(nèi)雙鍵的伸縮頻率則隨著環(huán)張力的增加而降低，雙鍵性減弱，υc=c振動(dòng)頻率向低頻移動(dòng)。back當(dāng)前第48頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前(5)空間位阻立體位阻效應(yīng)往往使羰基伸縮振動(dòng)頻率向高波數(shù)方向移動(dòng)

back當(dāng)前第49頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)(6)互變異構(gòu)υC=O1738cm-1,υC=O1717cm-1υC=O1650cm-1當(dāng)前第50頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)(7)偶極場(chǎng)效應(yīng)偶極場(chǎng)效應(yīng)（F效應(yīng)）使得電子云的分布發(fā)生變化，是通過(guò)空間排列起作用，故與分子的立體結(jié)構(gòu)有關(guān)。在立體結(jié)構(gòu)上相互靠近的基團(tuán)之間才能發(fā)生F效應(yīng)。當(dāng)前第51頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前2．外部因素：（1）物態(tài)效應(yīng)（2）溶劑效應(yīng)溶劑極性↑，極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率↓(例子)色散元件性能優(yōu)劣影響相鄰峰的分辨率back當(dāng)前第52頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)物態(tài)效應(yīng)當(dāng)前第53頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)丙酮的羰基伸縮振動(dòng)

在非極性烴類(lèi)溶劑中為υC=O1727cm-1

在CCl4中為υC=O1720cm-1

在CHCl3、CHBr3或CH3CN中則為υC=O1705cm-1當(dāng)前第54頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)第四節(jié)紅外光譜儀

紅外光譜儀主要分為兩大類(lèi)：色散型紅外光譜儀也叫分光光度計(jì)。Fourier（傅立葉）變換紅外光譜儀。

將復(fù)光分解為單色光的儀器稱為分光器,測(cè)量光強(qiáng)的儀器稱為光度計(jì),兼有這兩種性能的儀器為分光光度計(jì)。可見(jiàn)-紫外分光光度計(jì)200~760nm紅外分光光度計(jì)4000~200cm-1

歷史沿革

第一代儀器：棱鏡紅外分光光度計(jì)

六十年代：光柵紅外分光光度計(jì)

七十年代：干涉調(diào)頻Fourier變換紅外光譜儀

當(dāng)前第55頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)一、色散型紅外分光光度計(jì)主要部件1、輻射源（光源）2、色散元件3、檢測(cè)器4、吸收池當(dāng)前第56頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)1、輻射源（光源）續(xù)上

（1）硅碳棒（Globar)Si2C直徑：5mm，長(zhǎng)：5cm，工作溫度：1200℃~1500℃，最大發(fā)射波數(shù)在5500~5000cm-1

特點(diǎn)：壽命長(zhǎng)，發(fā)光面積大，堅(jiān)固，無(wú)需預(yù)熱，但須冷卻，耗電量大。（2）Nernst燈稀有金屬氧化物，ZrO285%，Y2O315%或CeO2和ThO2.3cm長(zhǎng)，直徑2.5mm，發(fā)光部分約12mm。特點(diǎn)：低溫不導(dǎo)電，500℃以上，半導(dǎo)體，700℃發(fā)光，工作溫度約為1800℃。有預(yù)熱裝置。Nernst燈的最大發(fā)射波長(zhǎng)為7100cm-1。其它光源特殊線圈，例如：鎳絡(luò)絲線圈。back當(dāng)前第57頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)2、色散元件

（1）巖鹽棱鏡

NaCl(2~16μm)KBr(2~25μm)

巖鹽因易吸潮而使表面透過(guò)性降低，其折射率又隨溫度的升高而降低，因此要求在恒溫、低濕工作間內(nèi)使用。

（2）反射光柵

back當(dāng)前第58頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)3、檢測(cè)器

（1）熱電偶

利用不同導(dǎo)體構(gòu)成回路時(shí)的溫差現(xiàn)象，將溫差轉(zhuǎn)變?yōu)殡娢徊畹难b置稱為熱電偶。back當(dāng)前第59頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)（2）Golay池（氣脹式檢測(cè)器）靈敏度高；工作原理：通過(guò)巖窗的紅外輻射被低熱容量薄膜所吸收，由于薄膜溫度升高，空氣中的氦氣因加熱膨脹而產(chǎn)生壓力，使封閉氣室另一端的軟鏡膜變形，此外從檢測(cè)器光源通過(guò)線柵到達(dá)軟鏡膜：若無(wú)紅外，軟鏡膜處于平衡狀態(tài)；若有紅外，軟鏡膜變形，線柵像發(fā)生位移，使射出光電管的光強(qiáng)發(fā)生改變而被檢測(cè)。

當(dāng)前第60頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)4、吸收池液體吸收池，氣體吸收池NaCl16μm(短時(shí)間可在相對(duì)濕度70%左右)；

KBr28μm(相對(duì)濕度小于60%)；KRS-5（TiI-IiBr）45μm，CsI56μm

當(dāng)前第61頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)工作原理當(dāng)前第62頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)三、傅里葉變換（Fouriertransform）紅外光譜儀簡(jiǎn)介

1．主要部件

檢測(cè)器Michelson干涉儀計(jì)算機(jī)和記錄儀光源（硅碳棒、高壓汞燈）當(dāng)前第63頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)FT-IR工作原理示意圖當(dāng)前第64頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)3．Fourier變換紅外光譜儀的特點(diǎn)

（1）掃描速度極快

在整個(gè)掃描時(shí)間內(nèi)同時(shí)測(cè)定所有頻率的信息，一般可在1s左右對(duì)全譜進(jìn)行快速掃描（2）具有很高的分辨率分辨率是儀器的分辨能力，紅外光譜儀的分辨能力是指在某一波長(zhǎng)λ或波數(shù)ν處恰恰能區(qū)分開(kāi)兩個(gè)吸收峰的間隔Δν。

FT-IR

0.1~0.005cm-1，棱鏡型在1000cm-1處有3cm-1

，光柵也只有0.2cm-1

。（3）靈敏度高可檢測(cè)10-9g數(shù)量級(jí)的樣品。除此之外，光譜范圍寬（5000~10cm-1

）；測(cè)量精度高，重復(fù)性可達(dá)0.1%；雜散光干擾?。划?dāng)前第65頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)(4)光譜聯(lián)用技術(shù)

由于FTIR掃描速度快，靈敏度高，因此可以和許多儀器連用，有的儀器有多個(gè)光入口，多個(gè)光出口，多個(gè)接口，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)拉曼、氣相色譜、液相色譜、熱分析儀，紅外顯微鏡等多機(jī)聯(lián)用?？蓪⑷牍饪?、出光口自由切換，聯(lián)機(jī)位置自由轉(zhuǎn)換，外聯(lián)設(shè)備互不影響。當(dāng)前第66頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)四、樣品的制備

試樣的要求：1、樣品的純度需>98%或符合商業(yè)規(guī)格

2、樣品不能含有水分

3、試樣的濃度和測(cè)試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)

T%=10%~80%

當(dāng)前第67頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)（1）壓片法

200目KBr200mg,樣品1~2mg，研勻→裝入模具→壓片→取樣→測(cè)樣（2）糊劑法樣品10mg→研細(xì)→滴液體石蠟（1300cm-1-400cm-1）全氟代烴（4000-1300cm-1）

→研成糊劑→夾入窗片之間→放入光路（3）薄膜法

樣品→溶于揮發(fā)性溶劑→涂在窗片或空白KBr片上→揮發(fā)→薄膜→測(cè)樣1、固態(tài)樣品：2、液態(tài)樣品：

（1）液膜法（夾片法）（2）液體池法

CCl4（4000-1350cm-1）CS2（1350-600cm-1）

3、氣體樣品當(dāng)前第68頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)第五節(jié)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系

一、紅外光譜中的九個(gè)區(qū)段

波數(shù)（cm-1）波長(zhǎng)（μm）振動(dòng)類(lèi)型3750~30003300~30003000~27002400~21001900~16501675~15001475~13001300~10001000~6502.7~3.33.0~3.43.3~3.74.2~4.95.3~6.15.9~6.26.8~7.77.7~10.010.0~15.4νOH、νNHν≡CHν=CHνAr-HνCH（―CH3、―CH2、―CH、―CHO）νC≡C、νC≡NνC=O（酸酐、酰氯、酯、醛、酮、羧酸、酰胺）νC=C、νC=NδCHνC-O（酚、醇、醚、酯、羧酸）γ=CH（烯氫、芳?xì)洌┊?dāng)前第69頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)1、折合相對(duì)原子質(zhì)量越小，基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率越高。所有含氫鍵的伸縮振動(dòng)的基頻峰，一般都出現(xiàn)在中紅外吸收光譜高波數(shù)區(qū)（左端）。2、折合相對(duì)原子質(zhì)量相同的基團(tuán)，化學(xué)鍵力常數(shù)越大，伸縮振動(dòng)基頻峰的頻率越高。例如：υC≡C>υC=C>υC-C;υC≡N>υC=N>υC-N;υC=O>υC-O3、折合相對(duì)原子質(zhì)量相同的基團(tuán)一般υ>β>γ。當(dāng)前第70頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)二各類(lèi)有機(jī)化合物的紅外光譜特征1.烷烴類(lèi)

2.烯烴類(lèi)

3.炔烴4.芳烴5.醇、酚6.醚

7.醛、酮、酯類(lèi)8.羧酸及其鹽9.胺及其鹽10.酰胺類(lèi)

11.硝基化合物當(dāng)前第71頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)（1）烷烴

1.C-H伸縮振動(dòng)當(dāng)前第72頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前2.C-H彎曲振動(dòng)直鏈烷烴：偶數(shù)，δsCH31368~1365cm-1奇數(shù),δsCH31376~1373cm-1由于CH3之間的耦合作用使δsCH31380cm-1吸收帶裂分，例如：異丙基和偕二甲基的δsCH31385和1370cm-1；當(dāng)前第73頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)4.環(huán)烷烴中環(huán)張力↑,υCH2

↑

，SP2雜化程度↑，υCH2向高頻位移，如υas-CH2出現(xiàn)在3050cm-1，強(qiáng)度減弱。CH3-（CH2）2-ρCH在734cm-1CH3-CH2-790-770cm-1

當(dāng)前第74頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前（2）烯烴1．C-H伸縮振動(dòng)若烯鍵為─CH=CH2形式，γC=CH出現(xiàn)雙峰，位于990±5cm-1和910±5cm-13．C=C骨架振動(dòng)當(dāng)前第75頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)（3）炔烴三種類(lèi)型的振動(dòng)

ν≡CH3300-3267cm-1強(qiáng)度大峰形尖銳

νC≡C2140-2100cm-1對(duì)稱時(shí)，峰消失

γ≡CH700-600cm-1

寬峰強(qiáng)吸收

1370-1220cm-1處可出現(xiàn)其倍頻峰當(dāng)前第76頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)示例當(dāng)前第77頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)（4）芳烴1．芳?xì)渖炜s振動(dòng)2．芳環(huán)骨架伸縮振動(dòng)——確定苯環(huán)存在νC=C1500-1480cm-1和1610-1590cm-11600cm-1

(±5)1500cm-1

(±25)穩(wěn)定

3.γФH1000-650cm-1(S)特征峰如C=C，C=O，NO2，Cl，S，P等共軛射，分裂為3~4個(gè)峰2000-1660cm-1出現(xiàn)倍頻弱峰，與取代基位置有密切關(guān)系當(dāng)前第78頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前(1).單取代

(含5個(gè)相鄰H)當(dāng)前第79頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前(2).雙取代鄰取代（4個(gè)相鄰H）間取代（3個(gè)相鄰H，1個(gè)孤立H）對(duì)取代（2個(gè)相鄰H）

當(dāng)前第80頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)圖示(3).多取代780-760745-705825-805885-870

865-810730-675810-800850-840870-855870當(dāng)前第81頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)當(dāng)前第82頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)5.醇、酚類(lèi)

νOH3700-3000cm-1

，νC-0

1320-1050cm-1，β-OH1500-1300cm-1①υO(shè)H在游離狀態(tài)下醇和酚υO(shè)H3640-3610cm-1（s）

在締合狀態(tài)下

醇和酚νOH3500-3200cm-1②υc-o1320-1050cm-1醇

υc-o1100-1050cm-1，酚

υc-o1260-1200cm-1③羥基面內(nèi)彎曲振動(dòng)βOH1420～1330cm-1

當(dāng)前第83頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)續(xù)前6.醚①開(kāi)鏈醚的取代基具有對(duì)稱或基本對(duì)稱結(jié)構(gòu)②環(huán)醚υas(c-o-c)向高頻位移三元環(huán)醚的νas(C-O-C)在1280~1240cm-1

③

芳醚和烯醚由于P-π共軛，醚鍵的雙鍵性↑，υ↑。

υas(=c-o-c)1275-1150cm-1υs

(=c-o-c)1075-1020cm-1

環(huán)數(shù)↑環(huán)張力↓

νas(C-O-C)1140-1070

cm-1縮醛或縮酮-C-O-C-O-C-υC-O-C1250~900cm-1當(dāng)前第84頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)7.醛、酮、酯類(lèi)

羰基υC=01700cm-1脂肪族醛類(lèi):υC=01740-1720cm-1芳醛及α、β不飽和醛:υC=0

1710-1680cm-1醛類(lèi)化合物2740-2720cm-1、2820cm-1中等強(qiáng)度的吸收帶是2δC-H~1390cm-1與υCH產(chǎn)生的費(fèi)米共振特有的吸收帶

當(dāng)前第85頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)脂肪酮:υC=0

1725-1700cm-1芳酮及α、β不飽和酮:υC=0

1695-1660cm-1脂環(huán)酮：環(huán)張力↑

υC=0

↑酯類(lèi):

υC=01750-1735cm-1（s）

υas(C-0)1300-1000cm-1

形狀寬強(qiáng)度高十分穩(wěn)定

υs(C-0)1240-1030cm-1強(qiáng)度較低內(nèi)脂的υs(c-o-c)

強(qiáng)度較高

因環(huán)張力使υC=0

向高頻位移當(dāng)前第86頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)8.羧酸及其鹽

①羧酸νOH3300-2500cm-1

寬峰，中心3000-2900cm-1。②νC=O1740～1650cm-1。芳香酸共軛1705～1685cm-1

。

羧酸鹽-COOH-多電子Л鍵的體系，由于共軛，出現(xiàn)雙峰νas在1610～1550cm-1，νs在1440～1360cm-1（m）,峰較寬但強(qiáng)度較弱。③γOH

在955～915cm-1寬譜帶。當(dāng)前第87頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)9.胺及其鹽

υN-H

δN-HυC-N①N-H鍵υN-H3500-3300cm-1

脂肪胺峰強(qiáng)較弱

芳香胺較強(qiáng)

伯胺雙峰

仲胺單峰叔胺沒(méi)有這個(gè)峰芳香胺υN-H頻率比相應(yīng)結(jié)構(gòu)的脂肪胺高100cm-1②N-H鍵δN-H1650-1550cm-1

脂肪族伯胺δN-H

1650-1570cm-1

芳香仲胺δN-H在1515cm-1附近

③υC-N1250-1020

cm-1是脂肪族伯胺、仲胺及叔胺的C-N鍵的伸縮振動(dòng)的吸收峰，芳香族胺的νC-N峰在1380～1250cm-1(S)間。當(dāng)前第88頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)胺鹽

①υNH3+在3300～2200cm-1多重吸收峰，伯胺鹽的υNH3+3200～2800cm-1(S，寬),芳胺鹽υNH3+較脂肪胺鹽低；仲胺鹽的υNH2+在3000～2700cm-1(S，寬),有多重峰并延伸到2200cm-1,叔胺鹽υNH+2700～2200cm-1(S，寬)。②2800～2000cm-1為胺鹽的合頻譜帶；③1630～1500cm-1為胺離子的變形振動(dòng)峰；④各類(lèi)胺鹽的υC-N峰位于1400～1300cm-1。當(dāng)前第89頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)10.酰胺類(lèi)

①υN-H

伯、仲酰胺都是高度締合的化合物，濃度↑，締合↑，υN-H↓在稀非極性溶劑中，伯酰胺υasN-H~

3350cm-1,υsN-H~

3180cm-1,仲胺υN-H~

3270cm-1②酰胺的υC=01700-1650cm-1酰胺I帶

③酰胺的δNH1650-1620cm-1

酰胺II帶υN-H

3500~3100cm-1

，υC=01680~1630cm-1(s)

δN-H1640~1550cm-1

當(dāng)前第90頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)11.硝基化合物

νas(NO2)1590~1500cm-1（S）及νs(NO2)1390~1330cm-1（S），脂肪族硝基化合物νas(NO2)1570~1545cm-1（S）及νs(NO2)1390~1360cm-1（S），硝基的α位被電負(fù)性取代基取代，νas(NO2)

↑，νs(NO2)

↓芳香族硝基化合物，νas(NO2)1530~1500cm-1，有強(qiáng)吸電子取代基存在時(shí)，νs(NO2)位于1370~1330cm-1（VS）。硝基的存在，苯環(huán)的νCH↓

，νC=C↓

，芳烴的γФ-H↑當(dāng)前第91頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)第六節(jié)紅外光譜在中藥研究中的應(yīng)用一、定性分析二、純度檢查三、定量分析四、圖譜解析當(dāng)前第92頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)四、紅外光譜解析方法1、分子式不飽和度的計(jì)算

Ω=不飽和度就是分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺的一價(jià)原子的“對(duì)”數(shù)N4、N3、N1分別為分子式中四價(jià)、三價(jià)及一價(jià)元素的數(shù)目

當(dāng)前第93頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)例1：計(jì)算已烯的不飽和度H2C=CH-CH=CH-CH=CH2C6H8已三烯有三個(gè)雙鍵

例題當(dāng)前第94頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)例題例2：計(jì)算樟腦（C10H16O）的不飽和度結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)雙鍵兩個(gè)脂環(huán)，Ω=3例3：計(jì)算乙炔C2H2的不飽和度乙炔中含有一個(gè)三鍵，說(shuō)明一個(gè)三鍵的不飽和度為2。

當(dāng)前第95頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)例題例4：計(jì)算黃酮化合物（C16H10O2）的不飽和度分子結(jié)構(gòu)因?yàn)殡p鍵為9個(gè)。環(huán)數(shù)為3，所以不飽和度為12。

Ω==12當(dāng)前第96頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)結(jié)論I、一個(gè)苯環(huán)的Ω=4。結(jié)構(gòu)中若含有六元或六元以上的芳環(huán)時(shí)Ω≥4II、一個(gè)脂環(huán)的不飽和度等于1。結(jié)構(gòu)中若含有脂環(huán)時(shí)，不飽和度Ω≥1III、一個(gè)叁鍵的Ω=2。結(jié)構(gòu)中若含有叁鍵，則Ω≥2IIII、Ω=0時(shí)，為鏈狀飽和化合物。

當(dāng)前第97頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)2、紅外光譜解析的一般原則和實(shí)例

紅外光譜解析的一般原則：

①解析紅外光譜的三要素是峰位、峰強(qiáng)和峰形。首先是識(shí)別峰位和觀察峰形，然后再分析峰形。

②一般是按照先特征、后指紋、先最強(qiáng)、后次強(qiáng)、先粗查、后細(xì)找、先否定、后肯定、一抓一組相關(guān)峰，也就是先抓主要矛盾的方法，可簡(jiǎn)稱為“四先、四后、一抓”法。當(dāng)前第98頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)解：

（1）Ω=（2+2×8-8）/2=5，可能有苯環(huán)

例1某無(wú)色或淡黃色液體，具有刺激味，沸點(diǎn)為145.5℃，分子式為C8H8，其紅外光譜如圖14-29，試判斷其結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第99頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)例題νФ-HνC=Cδф-Hγф-H泛頻峰苯環(huán)骨架振動(dòng)ν=CHγ=CHνC=Cδ=CHnext當(dāng)前第100頁(yè)\共有111頁(yè)\編于星期五\10點(diǎn)例題（2）特征區(qū)第一強(qiáng)峰1500cm-1粗查：1500~