第十章紅外分光光度法IR

1、1 第十章第十章 紅外分光光度法紅外分光光度法 1 1 概述概述 2 2 基本原理基本原理 3 3 典型光譜典型光譜 4 4 紅外分光光度計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)紅外分光光度計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù) 5 5 應(yīng)用與示例應(yīng)用與示例 主講教師：楊主講教師：楊 森森 2 1 概述概述 紅外線：波長(zhǎng)為紅外線：波長(zhǎng)為0.78m300m的電磁波的電磁波 紅外分光光度法紅外分光光度法(紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法)： 依據(jù)物質(zhì)對(duì)紅外輻射的特征吸收而建立依據(jù)物質(zhì)對(duì)紅外輻射的特征吸收而建立 的一種分析方法。屬于分子吸收光譜。的一種分析方法。屬于分子吸收光譜。 3 特點(diǎn)：特點(diǎn)：具高度的特征性。具高度的特征性。 對(duì)氣、固、液態(tài)均可進(jìn)行分析

2、對(duì)氣、固、液態(tài)均可進(jìn)行分析 不足之處：不足之處：定量分析方面靈敏度不如定量分析方面靈敏度不如UV法，法， 且不能作含水樣品的分析。且不能作含水樣品的分析。 應(yīng)用：應(yīng)用：分子結(jié)構(gòu)分析，一般不作為定量分析分子結(jié)構(gòu)分析，一般不作為定量分析 4 一、紅外光譜區(qū)的劃分一、紅外光譜區(qū)的劃分 表表6-1 紅外光區(qū)分類紅外光區(qū)分類 中紅外區(qū)研究最多中紅外區(qū)研究最多, ,本章重點(diǎn)介紹本章重點(diǎn)介紹 近年來(lái)近年來(lái),近紅外光譜技術(shù)發(fā)展迅速近紅外光譜技術(shù)發(fā)展迅速 5 二、紅外吸收光譜的表示方法二、紅外吸收光譜的表示方法 1、T-T- 2、T- T% 6 三、三、IR與與UV比較比較 1、起源不同：、起源不同： UV 波

3、長(zhǎng)短，能量高，由外層電子躍遷產(chǎn)生。波長(zhǎng)短，能量高，由外層電子躍遷產(chǎn)生。 IR 波長(zhǎng)長(zhǎng)，能量低，為振動(dòng)波長(zhǎng)長(zhǎng)，能量低，為振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)分子光譜轉(zhuǎn)動(dòng)分子光譜 7 2、適應(yīng)范圍：、適應(yīng)范圍： UV適用于芳香族化合物，具共軛結(jié)構(gòu)的化適用于芳香族化合物，具共軛結(jié)構(gòu)的化 合物，適用于液體合物，適用于液體 IR 適用于所有有機(jī)物和某些無(wú)機(jī)物的分析適用于所有有機(jī)物和某些無(wú)機(jī)物的分析 3、特性：、特性： UV 光譜簡(jiǎn)單，信息少，主要用于定量光譜簡(jiǎn)單，信息少，主要用于定量 IR光譜復(fù)雜，特征性強(qiáng)。主要用于定性鑒別光譜復(fù)雜，特征性強(qiáng)。主要用于定性鑒別 及結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)分析 8 2 基本原理基本原理 紅外光譜的特征主要包括

4、紅外光譜的特征主要包括: : 吸收峰的位置（峰位）吸收峰的位置（峰位） 吸收峰的個(gè)數(shù)（峰數(shù)）吸收峰的個(gè)數(shù)（峰數(shù)） 吸收峰的強(qiáng)度（峰強(qiáng)）吸收峰的強(qiáng)度（峰強(qiáng)） 9 一、振動(dòng)能級(jí)與振動(dòng)頻率一、振動(dòng)能級(jí)與振動(dòng)頻率 1、振動(dòng)能級(jí)、振動(dòng)能級(jí) 2 0 2 1 rrkU U為位能為位能; r0為平衡距離為平衡距離, r為某瞬間兩原子間距離為某瞬間兩原子間距離 10 TUE V hVEV) 2 1 ( 分子在振動(dòng)時(shí)總能量為分子在振動(dòng)時(shí)總能量為EV (T為動(dòng)能為動(dòng)能) 據(jù)量子理論據(jù)量子理論,微觀物體在振動(dòng)過(guò)程中勢(shì)能隨微觀物體在振動(dòng)過(guò)程中勢(shì)能隨 振動(dòng)量數(shù)振動(dòng)量數(shù)V變化變化 為振動(dòng)頻率為振動(dòng)頻率 V為振動(dòng)量子數(shù)為振動(dòng)

5、量子數(shù) 11 V=0時(shí)時(shí),勢(shì)能為勢(shì)能為0,分子的振動(dòng)能級(jí)處于基態(tài)分子的振動(dòng)能級(jí)處于基態(tài) V0時(shí)，分子的振動(dòng)能級(jí)處于激發(fā)態(tài)。時(shí)，分子的振動(dòng)能級(jí)處于激發(fā)態(tài)。 雙原子分子（非諧振子）的振動(dòng)位能曲線雙原子分子（非諧振子）的振動(dòng)位能曲線 a-a/諧振子諧振子 b-b/真實(shí)分子真實(shí)分子 r 原子間距離原子間距離 D解離能解離能 12 分子吸收某一頻率的紅外輻射后，可以由分子吸收某一頻率的紅外輻射后，可以由 基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，其所吸收的光子能量必基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)，其所吸收的光子能量必 須等于分子振動(dòng)能量之差，即須等于分子振動(dòng)能量之差，即 L h Vhh L E V V L 13 基頻峰：若分子吸收某一頻率的

6、紅外輻射后基頻峰：若分子吸收某一頻率的紅外輻射后,由由 基態(tài)（基態(tài)（V=0）躍遷至第一激發(fā)態(tài)（）躍遷至第一激發(fā)態(tài)（V=1）時(shí)所產(chǎn)）時(shí)所產(chǎn) 生的吸收峰生的吸收峰,為紅外光譜主要吸收峰為紅外光譜主要吸收峰(此時(shí)此時(shí) L L=) 在常溫下，在常溫下，V很小很小,當(dāng)勢(shì)能變化不大時(shí)，兩條當(dāng)勢(shì)能變化不大時(shí)，兩條 曲線的重合性較好，可用經(jīng)典力學(xué)的理論與方曲線的重合性較好，可用經(jīng)典力學(xué)的理論與方 法來(lái)處理微觀物體，如振動(dòng)頻率公式的導(dǎo)出法來(lái)處理微觀物體，如振動(dòng)頻率公式的導(dǎo)出 14 雙原子：雙原子： K為鍵力常數(shù)為鍵力常數(shù) 為折合質(zhì)量為折合質(zhì)量 B M A M B M A M 振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率 k 1307 15

7、 雙原子基團(tuán)的基本振動(dòng)頻率取決于雙原子基團(tuán)的基本振動(dòng)頻率取決于K和和 16 例：求出例：求出C-C（K=4.6），），C=C（K=9.7）的）的 伸縮振動(dòng)頻率或波數(shù)。伸縮振動(dòng)頻率或波數(shù)。 折合質(zhì)量相同時(shí)折合質(zhì)量相同時(shí),振動(dòng)頻率大小主要取決于振動(dòng)頻率大小主要取決于K值值 17 二、振動(dòng)形式與振動(dòng)自由度二、振動(dòng)形式與振動(dòng)自由度 （一）振動(dòng)形式（一）振動(dòng)形式 1伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng): 原子沿著化學(xué)鍵方向振動(dòng)原子沿著化學(xué)鍵方向振動(dòng) 含含2個(gè)或個(gè)或2個(gè)以上鍵的基團(tuán)，個(gè)以上鍵的基團(tuán)， 都有對(duì)稱和不對(duì)稱伸縮振動(dòng)都有對(duì)稱和不對(duì)稱伸縮振動(dòng) （s或或s）(as或或as） 18 化合物中含有兩個(gè)相鄰相同的官能團(tuán)，也有化

8、合物中含有兩個(gè)相鄰相同的官能團(tuán)，也有 對(duì)稱和反稱伸縮振動(dòng)。如乙酸酐的兩個(gè)羰基的對(duì)稱和反稱伸縮振動(dòng)。如乙酸酐的兩個(gè)羰基的 伸縮振動(dòng)頻率為：伸縮振動(dòng)頻率為：1760cm-1和和 1800cm-1 19 2彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng) 鍵角發(fā)生周期性變化的振動(dòng)，分鍵角發(fā)生周期性變化的振動(dòng)，分 為面內(nèi)和面外彎曲振動(dòng)為面內(nèi)和面外彎曲振動(dòng) 面內(nèi)彎曲面內(nèi)彎曲() 剪式剪式() 面內(nèi)搖擺面內(nèi)搖擺() C H H 1 1465 2 cm CH C H H 1 720 2 cm CH 20 C H H 面外彎曲面外彎曲（） 面外搖擺振動(dòng)面外搖擺振動(dòng) （） 扭曲振動(dòng)扭曲振動(dòng) （） C H H 1 1250 2 cm CH 1

9、1300 2 cm CH + + - 21 3、變形振動(dòng)：、變形振動(dòng)：AX3 基團(tuán)或分子的彎曲振動(dòng)基團(tuán)或分子的彎曲振動(dòng) 對(duì)稱s（CH3） 1380 cm-1 不對(duì)稱as（CH3） 1460 cm-1 甲基的對(duì)稱與不對(duì)稱變形振動(dòng)甲基的對(duì)稱與不對(duì)稱變形振動(dòng) 22 （二）振動(dòng)的自由度（二）振動(dòng)的自由度 ( f ) 雙原子分子只有一種振動(dòng)形式，原子越多，雙原子分子只有一種振動(dòng)形式，原子越多， 基本振動(dòng)的數(shù)目就越多基本振動(dòng)的數(shù)目就越多 分子基本振動(dòng)的數(shù)目分子基本振動(dòng)的數(shù)目(獨(dú)立振動(dòng)數(shù)獨(dú)立振動(dòng)數(shù)) 23 分子：分子：N個(gè)原子總運(yùn)動(dòng)自由度個(gè)原子總運(yùn)動(dòng)自由度f(wàn)=3N（平動(dòng)（平動(dòng)+轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng) +振動(dòng)）振動(dòng)） 非線

10、性分子：非線性分子： 3個(gè)平動(dòng)，個(gè)平動(dòng)，3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) 線性分子：線性分子： 3個(gè)平動(dòng)，個(gè)平動(dòng)，2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) 非線性分子非線性分子 f=3N-3-3 線性分子線性分子 f=3N-3-2 24 例：例：H2O f=33-6=3 O HH O HH O HH 1 3652 cm s OH 1 3756 cm as OH 1 1595 cm OH 25 CO2 f=33-5=4 O C OO C O O C O O C O + 1 1388 cm s OC 1 2349 cm as OC 1 667 cm OC 1 667 cm OC 26 1V L 三、基頻峰與泛頻峰三、基頻峰與泛頻峰 1.基頻

11、峰基頻峰 分子吸收紅外輻射后，由振動(dòng)能級(jí)的分子吸收紅外輻射后，由振動(dòng)能級(jí)的 基態(tài)（基態(tài)（V0）躍遷至第一激發(fā)態(tài)（）躍遷至第一激發(fā)態(tài)（V=1）時(shí)所）時(shí)所 產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。 吸收紅外線的頻率等于振動(dòng)頻率吸收紅外線的頻率等于振動(dòng)頻率 V L 27 基頻峰分布略圖基頻峰分布略圖 28 2.泛頻峰泛頻峰 多為弱峰（躍遷幾率?。?，增加光譜的特征性多為弱峰（躍遷幾率?。?，增加光譜的特征性 20001667cm-1區(qū)間的泛頻峰，主要由苯區(qū)間的泛頻峰，主要由苯 環(huán)上碳?xì)滏I面外彎曲的倍頻峰構(gòu)成環(huán)上碳?xì)滏I面外彎曲的倍頻峰構(gòu)成 包括倍頻峰及組頻峰包括倍頻峰及組頻峰(合頻峰合頻峰,差頻峰

12、差頻峰) 29 30 四、特征峰與相關(guān)峰四、特征峰與相關(guān)峰 1.特征峰特征峰: 凡能證明某官能團(tuán)的存在又易辨認(rèn)凡能證明某官能團(tuán)的存在又易辨認(rèn) 的吸收峰的吸收峰 正癸烷、正癸腈、正癸烯正癸烷、正癸腈、正癸烯1的紅外吸收光譜的紅外吸收光譜 31 2相關(guān)峰相關(guān)峰 :由一個(gè)官能團(tuán)所產(chǎn)生的一組相互由一個(gè)官能團(tuán)所產(chǎn)生的一組相互 依存的特征峰依存的特征峰 通常用一組相關(guān)峰來(lái)確定一個(gè)官能團(tuán)的存在通常用一組相關(guān)峰來(lái)確定一個(gè)官能團(tuán)的存在 32 V L 0 五、吸收峰的峰數(shù)五、吸收峰的峰數(shù) 振動(dòng)前后偶極矩產(chǎn)生變化，即振動(dòng)前后偶極矩產(chǎn)生變化，即 CO2分子的分子的s（1388cm-1）為對(duì)稱伸縮振動(dòng)，）為對(duì)稱伸縮振動(dòng)

13、， 偶極距變化為零，屬紅外非活性振動(dòng)，不產(chǎn)生偶極距變化為零，屬紅外非活性振動(dòng)，不產(chǎn)生 吸收峰。吸收峰。 輻射能等于振動(dòng)躍遷所需要的能量，即輻射能等于振動(dòng)躍遷所需要的能量，即 1.產(chǎn)生紅外吸收的條件產(chǎn)生紅外吸收的條件 33 2. 吸收峰的峰數(shù)吸收峰的峰數(shù) 實(shí)際觀察到的紅外吸收峰數(shù)目并不等于分子實(shí)際觀察到的紅外吸收峰數(shù)目并不等于分子 振動(dòng)自由度即基本振動(dòng)數(shù)，其主要原因是：振動(dòng)自由度即基本振動(dòng)數(shù)，其主要原因是： 泛頻峰的出現(xiàn)使吸收峰多于基本振動(dòng)數(shù)泛頻峰的出現(xiàn)使吸收峰多于基本振動(dòng)數(shù) 紅外非活性振動(dòng)使吸收峰少于基本振動(dòng)數(shù)紅外非活性振動(dòng)使吸收峰少于基本振動(dòng)數(shù) 吸收峰簡(jiǎn)并使吸收峰減少于基本振動(dòng)數(shù)吸收峰簡(jiǎn)并使

14、吸收峰減少于基本振動(dòng)數(shù) 儀器的靈敏度和分辨率儀器的靈敏度和分辨率 34 六、吸收峰的峰位六、吸收峰的峰位 (一一)內(nèi)部因素內(nèi)部因素 (二二)外部因素外部因素 吸收峰峰位可由化學(xué)鍵兩端的原子質(zhì)量和化吸收峰峰位可由化學(xué)鍵兩端的原子質(zhì)量和化 學(xué)鍵的鍵力常數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)，但存在多種影響因素學(xué)鍵的鍵力常數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)，但存在多種影響因素 35 （一）內(nèi)部因素（一）內(nèi)部因素 誘導(dǎo)效應(yīng)使氧原子上的電子向雙鍵轉(zhuǎn)移，使誘導(dǎo)效應(yīng)使氧原子上的電子向雙鍵轉(zhuǎn)移，使 鍵力常數(shù)增大，吸收峰向高頻移動(dòng)鍵力常數(shù)增大，吸收峰向高頻移動(dòng) 1誘導(dǎo)效應(yīng)（誘導(dǎo)效應(yīng)（I效應(yīng)）效應(yīng)） 36 2.共軛效應(yīng)（共軛效應(yīng)（M效應(yīng)）電子云密度平均化，使效應(yīng)）電子

15、云密度平均化，使 雙鍵的吸收峰向低頻方向移動(dòng)。雙鍵的吸收峰向低頻方向移動(dòng)。 O R CH2 C c=o 1715cm-1 O CH CH2 C CH c=o 16851665cm-1 O R C NH2 c=o 1650cm-1 37 3.氫鍵效應(yīng)氫鍵效應(yīng) :分為分子內(nèi)氫鍵與分子間氫鍵，氫分為分子內(nèi)氫鍵與分子間氫鍵，氫 鍵的形成使伸縮振動(dòng)頻率降低鍵的形成使伸縮振動(dòng)頻率降低 CH3 C CH3 O O O H 2-羥基羥基-4-甲氧基苯乙酮甲氧基苯乙酮 OH為為2835 cm-1（酚羥基（酚羥基OH 為為37053200 cm-1） C=O為為1623 cm-1（苯乙酮（苯乙酮 C=O為為170

16、01670cm-1） 38 分子間氫鍵受濃度的影響較大，可據(jù)分子間氫鍵受濃度的影響較大，可據(jù) 此特征來(lái)判斷是分子間氫鍵還是分子內(nèi)氫此特征來(lái)判斷是分子間氫鍵還是分子內(nèi)氫 鍵鍵 39 4空間位阻空間位阻 C H 3 C O c=o 1663 cm-1 CH 3 C O CH 3 c=o 1686 cm-1 CH3 C O CH3 CH3 CH3 c=o 1693 cm-1 40 5雜化影響在碳原子的雜化軌道中雜化影響在碳原子的雜化軌道中s成分成分 比重增加，鍵能增加，鍵長(zhǎng)變短，比重增加，鍵能增加，鍵長(zhǎng)變短，C-H伸縮伸縮 振動(dòng)頻率增加振動(dòng)頻率增加 41 雜化對(duì)峰位的影響雜化對(duì)峰位的影響 42 CH

17、在在3000cm-1左右，不飽和碳?xì)涞纳炜s振動(dòng)左右，不飽和碳?xì)涞纳炜s振動(dòng) 頻率頻率CH大于大于3000cm-1；飽和碳?xì)涞纳炜s振動(dòng)；飽和碳?xì)涞纳炜s振動(dòng) 頻率頻率CH小于小于3000cm-1 碳碳-氫伸縮振動(dòng)頻率是判斷飽和氫與不飽和氫氫伸縮振動(dòng)頻率是判斷飽和氫與不飽和氫 的重要依據(jù)。的重要依據(jù)。 43 6.振動(dòng)偶合效應(yīng)振動(dòng)偶合效應(yīng)當(dāng)兩個(gè)相同的基團(tuán)在分子當(dāng)兩個(gè)相同的基團(tuán)在分子 中靠的很近或共用一個(gè)原子時(shí)，其特征吸收中靠的很近或共用一個(gè)原子時(shí)，其特征吸收 峰常發(fā)生分裂，形成兩個(gè)峰峰常發(fā)生分裂，形成兩個(gè)峰 基團(tuán)的對(duì)稱與反對(duì)稱伸縮振動(dòng)頻率基團(tuán)的對(duì)稱與反對(duì)稱伸縮振動(dòng)頻率 酸酐、丙二酸、丁二酸及其酯類，羰基

18、分裂酸酐、丙二酸、丁二酸及其酯類，羰基分裂 成雙峰成雙峰 44 還有一種振動(dòng)偶合稱為費(fèi)米共振。還有一種振動(dòng)偶合稱為費(fèi)米共振。 除上述因素外，內(nèi)部因素尚有分子結(jié)構(gòu)中除上述因素外，內(nèi)部因素尚有分子結(jié)構(gòu)中 環(huán)的大小效應(yīng)、互變異構(gòu)等因素的影響。環(huán)的大小效應(yīng)、互變異構(gòu)等因素的影響。 45 溶劑種類、溶液濃度和測(cè)定時(shí)的溫度不同，所溶劑種類、溶液濃度和測(cè)定時(shí)的溫度不同，所 得的紅外光譜不盡相同。此外，色散元件的種類得的紅外光譜不盡相同。此外，色散元件的種類 與性能也影響峰的位置。與性能也影響峰的位置。 （二）外部因素（二）外部因素 46 極性基團(tuán)的伸縮頻率，常隨溶劑的極極性基團(tuán)的伸縮頻率，常隨溶劑的極 性增

19、大而降低。極性越大，形成氫鍵的能性增大而降低。極性越大，形成氫鍵的能 力越強(qiáng)，降低越多力越強(qiáng)，降低越多 丙酮的羰基伸縮振動(dòng)在非極性烴類溶劑中為丙酮的羰基伸縮振動(dòng)在非極性烴類溶劑中為 1727cm-1，在，在CHCl3中，則為中，則為1705cm-1。 47 1. 峰強(qiáng)的表示峰強(qiáng)的表示: 用摩爾吸收系數(shù)用摩爾吸收系數(shù)表示表示 七、吸收峰的強(qiáng)度七、吸收峰的強(qiáng)度 極強(qiáng)峰（極強(qiáng)峰（vs）;強(qiáng)峰（強(qiáng)峰（s）;中強(qiáng)峰（中強(qiáng)峰（m）;弱弱 峰（峰（w）; 很弱峰（很弱峰（vw） 48 2. 躍遷幾率躍遷幾率: 躍遷過(guò)程中激發(fā)態(tài)分子占總分躍遷過(guò)程中激發(fā)態(tài)分子占總分 子的百分?jǐn)?shù)子的百分?jǐn)?shù) 躍遷幾率越大，吸收峰的

20、強(qiáng)度越大躍遷幾率越大，吸收峰的強(qiáng)度越大 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱性對(duì)稱性越差，偶極矩變化越大越差，偶極矩變化越大 原子原子電負(fù)性電負(fù)性相差越大，偶極矩變化越大相差越大，偶極矩變化越大 49 如如CO和和CC，CO吸收峰強(qiáng)度遠(yuǎn)吸收峰強(qiáng)度遠(yuǎn) 比比CC吸收峰大。吸收峰大。 50 3 典型光譜典型光譜 一、脂肪烴類一、脂肪烴類 二、芳香烴類二、芳香烴類 三、醚、醇、酚類三、醚、醇、酚類 四、羰基化合物四、羰基化合物 五、含氮化合物五、含氮化合物 51 （一）烷烴（一）烷烴 主要特征峰為主要特征峰為: 52 1.碳碳-氫伸縮振動(dòng)氫伸縮振動(dòng) 53 2.甲基與亞甲基的彎曲振動(dòng)甲基與亞甲基的彎曲振動(dòng) 54 正庚烷

21、及庚烯正庚烷及庚烯-1的紅外光譜圖的紅外光譜圖 55 （二）烯烴（二）烯烴 1.=CH 3000cm-1 56 2、C=C 1650cm-1 -C=C-C=C- -C=C-C=O -C=C-Ar 共軛效應(yīng)增加，共軛效應(yīng)增加，K減減 少少 波數(shù)減少波數(shù)減少 57 3=CH 具有高度特征性，可用于確定烯烴化合物具有高度特征性，可用于確定烯烴化合物 的取代模式的取代模式 C=C HH C=C H H 770-665 970-960 58 正庚烷及庚烯正庚烷及庚烯-1的紅外光譜圖的紅外光譜圖 59 （三）炔烴（三）炔烴 CC2140-2100cm-1(分子若對(duì)稱分子若對(duì)稱,則無(wú)該峰則無(wú)該峰) CH 3

22、300cm-1附近附近 CH 在在665625 cm-1 60 炔丙醇的紅外光譜圖 61 二、芳香烴類二、芳香烴類 62 1苯環(huán)碳苯環(huán)碳-氫伸縮振動(dòng)氫伸縮振動(dòng)H 30703030cm-1 2苯環(huán)骨架伸縮振動(dòng)苯環(huán)骨架伸縮振動(dòng)C=C 非共軛苯環(huán)非共軛苯環(huán): 1600 cm-1及及1500cm-1 共軛苯環(huán)共軛苯環(huán) : 1600 cm-1、1580cm-1，1500cm-1、 1430cm-1出現(xiàn)出現(xiàn)3-4個(gè)吸收峰個(gè)吸收峰 63 3苯環(huán)氫面外彎曲振動(dòng)苯環(huán)氫面外彎曲振動(dòng)H 鄰二甲苯：鄰二甲苯： 743 間二甲苯：間二甲苯：767，692（雙峰）（雙峰） 對(duì)二甲苯：對(duì)二甲苯：792 cm-1 H峰與取代

23、位置相關(guān)，峰很強(qiáng)，是確定苯峰與取代位置相關(guān)，峰很強(qiáng)，是確定苯 環(huán)上取代位置及鑒定苯環(huán)存在的重要特征峰環(huán)上取代位置及鑒定苯環(huán)存在的重要特征峰 64 4泛頻峰其峰位和峰形與取代基的位置、泛頻峰其峰位和峰形與取代基的位置、 數(shù)目相關(guān)，而與取代基的性質(zhì)關(guān)系很小。數(shù)目相關(guān)，而與取代基的性質(zhì)關(guān)系很小。 泛頻峰一般都很弱，有極性取代基時(shí)更弱泛頻峰一般都很弱，有極性取代基時(shí)更弱 65 66 苯環(huán)取代類型對(duì)紅外光譜的影響苯環(huán)取代類型對(duì)紅外光譜的影響 67 三、醚、醇與酚類三、醚、醇與酚類 1醇與酚都有醇與酚都有OH和和C-O峰，酚具有苯環(huán)特征峰，酚具有苯環(huán)特征 醇醇OH36503610 cm-1（S），酚），酚

24、OH 3650 3590cm-1（S） 在二聚、多聚締合氫鍵狀態(tài)下醇與酚在二聚、多聚締合氫鍵狀態(tài)下醇與酚OH 35503200cm-1，峰鈍，峰鈍 68 C-O峰較強(qiáng)，在峰較強(qiáng)，在13201050cm-1 ，是該區(qū)域，是該區(qū)域 最強(qiáng)的峰，易識(shí)別最強(qiáng)的峰，易識(shí)別 2醇與醚均有醇與醚均有C-O峰。醚不具有峰。醚不具有OH峰，峰， 是與醇的主要區(qū)別是與醇的主要區(qū)別 69 70 四、羰基化合物四、羰基化合物 羰基峰強(qiáng)度大羰基峰強(qiáng)度大,易辨認(rèn)易辨認(rèn) 1醛、酮及酰氯類醛、酮及酰氯類 酮類酮類 C=O：1715cm-1 共軛時(shí)波數(shù)降低共軛時(shí)波數(shù)降低 醛類醛類 C=O 1725cm-1 CH(O) 雙峰，雙峰

25、，2820及及2720cm-1，是由醛基，是由醛基 中碳中碳-氫伸縮振動(dòng)與其面內(nèi)彎曲振動(dòng)（氫伸縮振動(dòng)與其面內(nèi)彎曲振動(dòng)（ 1400cm-1）的倍頻峰發(fā)生費(fèi)米共振所致，是鑒）的倍頻峰發(fā)生費(fèi)米共振所致，是鑒 別醛的主要特征峰。別醛的主要特征峰。 71 酰氯酰氯 C=O 1800 cm-1,比酮、醛大比酮、醛大 二乙酮、丙醛及丙酰氯的紅外光譜圖二乙酮、丙醛及丙酰氯的紅外光譜圖 72 2酸、酯及酸酐類酸、酯及酸酐類 羧酸羧酸 OH （36002500cm-1） C=O（17401680 cm-1） 羧酸中羰基峰鈍，是較明顯的特征羧酸中羰基峰鈍，是較明顯的特征 C-O峰較強(qiáng)，峰較強(qiáng)，13201200cm-

26、1 73 酯類酯類 ：C=O1735cm-1,c-O12801100cm-1 C-O C-O峰出現(xiàn) 峰出現(xiàn) 和和 as COC s COC 74 酸酐：酸酐： 羰基發(fā)生振動(dòng)偶合，羰基發(fā)生振動(dòng)偶合，1700峰一分為二，是鑒別峰一分為二，是鑒別 酸酐的特征峰。酸酐的特征峰。 sC=O 1800-1850cm-1 asC=O 1780-1740cm-1 C-O 1170-1050cm-1 C O O C O C 75 正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐的紅外光譜圖正丙酸、丙酸乙酯及丙酸酐的紅外光譜圖 76 五、含氮化合物五、含氮化合物 1.胺類化合物胺類化合物 特征峰：特征峰： NH3000 NH 1650-

27、1590 NH 伯胺：雙峰伯胺：雙峰 仲胺：?jiǎn)畏逯侔罚簡(jiǎn)畏?叔胺：無(wú)峰叔胺：無(wú)峰 R-NH2 R-NH- R-N- 77 正丁胺、正二丁胺及正丁胺、正二丁胺及N-甲基苯胺的紅外光譜圖甲基苯胺的紅外光譜圖 78 OH和和NH吸收峰的比較吸收峰的比較 79 酰胺：酰胺： 主要特征峰：主要特征峰： C O NH2 C O NH C O N NH3000 cm-1 C=O1680-1630cm-1 NH 1640-1550cm-1 NH NH 伯胺：雙峰伯胺：雙峰 仲胺：?jiǎn)畏逯侔罚簡(jiǎn)畏?叔胺：無(wú)峰叔胺：無(wú)峰 80 苯甲酰胺的紅外光譜圖苯甲酰胺的紅外光譜圖 81 硝基化合物：硝基化合物：-NO2 特征峰

28、：特征峰： as NO21590-1510 s NO21390-1330 強(qiáng)度大，易辨認(rèn)強(qiáng)度大，易辨認(rèn) 腈基化合物：腈基化合物：-CN CN2200 82 83 4紅外分光光度計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)紅外分光光度計(jì)和實(shí)驗(yàn)技術(shù) 發(fā)展歷史發(fā)展歷史 第一代第一代 以棱鏡分光以棱鏡分光 第二代第二代 以光柵分光以光柵分光 第三代第三代 干涉分光干涉分光 傅立葉變換紅外分光光度傅立葉變換紅外分光光度 計(jì)計(jì)(FT-IR) 84 色散型色散型：習(xí)慣上稱紅外分光光度計(jì)習(xí)慣上稱紅外分光光度計(jì) 干涉型干涉型：傅立葉變換紅外光譜儀傅立葉變換紅外光譜儀 85 組成：光源組成：光源-樣品池樣品池-單色器單色器-檢測(cè)器檢測(cè)器 (一一

29、)光源：發(fā)射高強(qiáng)度連續(xù)紅外輻射光源：發(fā)射高強(qiáng)度連續(xù)紅外輻射 硅碳棒硅碳棒 Nernst 燈燈 特殊線圈特殊線圈 一、紅外分光光度計(jì)一、紅外分光光度計(jì) (二二)分光系統(tǒng)（分光系統(tǒng)（單色器）：?jiǎn)紊鳎篘aCl、KBr等的大等的大 晶體制作棱鏡晶體制作棱鏡 , 或用光柵?；蛴霉鈻拧?1.主要部件主要部件 86 （三）檢測(cè)器：真空熱電偶，光檢測(cè)器（三）檢測(cè)器：真空熱電偶，光檢測(cè)器 （四）吸收池：分為氣體池、液體池（四）吸收池：分為氣體池、液體池 固體用固體用KBr混合壓片混合壓片 （五）記錄系統(tǒng)（五）記錄系統(tǒng) 87 二、二、 傅立葉（傅立葉（Fourier）變換紅外光譜儀）變換紅外光譜儀 光源發(fā)出的

30、紅外光經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀?，干涉光源發(fā)出的紅外光經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀猓缮?光照射樣品，得到干涉圖。經(jīng)光照射樣品，得到干涉圖。經(jīng)Fourier(傅立葉傅立葉)變換，變換， 得到樣品的紅外光譜得到樣品的紅外光譜 88 Michelson干涉儀的工作原理干涉儀的工作原理 89 檢測(cè)器：熱電型硫酸三苷肽單晶（檢測(cè)器：熱電型硫酸三苷肽單晶（TGS）或）或 光電導(dǎo)型汞鎘碲（光電導(dǎo)型汞鎘碲（MCT）檢測(cè)器）檢測(cè)器 特點(diǎn)：分辨率高，掃描快特點(diǎn)：分辨率高，掃描快 90 Fourier變換紅外光譜儀的特點(diǎn)變換紅外光譜儀的特點(diǎn) 掃描速度極快掃描速度極快 具有很高的分辨率具有很高的分辨率 靈敏度高靈敏度高 91 三

31、、儀器性能三、儀器性能 1儀器的分辨率儀器的分辨率 2波數(shù)準(zhǔn)確度與重現(xiàn)性波數(shù)準(zhǔn)確度與重現(xiàn)性 92 四、樣品制備四、樣品制備 對(duì)樣品的要求：對(duì)樣品的要求： 樣品應(yīng)不含水分樣品應(yīng)不含水分 對(duì)羥基峰有干擾，而且會(huì)侵蝕對(duì)羥基峰有干擾，而且會(huì)侵蝕 吸收池的鹽窗吸收池的鹽窗 樣品的純度一般需大于樣品的純度一般需大于98 93 1、液體樣品、液體樣品 夾片法：二片夾片法：二片KBr，將樣品放置中間，將樣品放置中間 樣品池：窗口用樣品池：窗口用KBr制成制成 94 2、固體樣品：壓片法、糊劑法、薄膜法、固體樣品：壓片法、糊劑法、薄膜法 壓片法：壓片法：KBr（光譜純）（光譜純）200mg與與12mg樣品，研勻

32、，上樣品，研勻，上 機(jī)壓片機(jī)壓片 糊劑法：把干燥樣品研細(xì)后滴入幾滴不干擾樣品的液體在糊劑法：把干燥樣品研細(xì)后滴入幾滴不干擾樣品的液體在 瑪瑙乳缽中研磨成糊狀，后再測(cè)定?，旇槔徶醒心コ珊隣?，后再測(cè)定。 薄膜法：先溶解，待溶劑揮發(fā)后樣品留在窗片上成薄膜。薄膜法：先溶解，待溶劑揮發(fā)后樣品留在窗片上成薄膜。 3、液體樣品：夾片法、涂片法、液體池法、液體樣品：夾片法、涂片法、液體池法 夾片法：壓制夾片法：壓制KBr片片 涂片法：黏度大的液體樣品涂在空白片上測(cè)定涂片法：黏度大的液體樣品涂在空白片上測(cè)定 液體池法：將液體樣品裝入具有巖鹽窗片的液體池中測(cè)定樣液體池法：將液體樣品裝入具有巖鹽窗片的液體池中測(cè)定樣 品的吸收光譜。品的吸收光譜。 95 5 應(yīng)用與示例應(yīng)用與示例 一、定性鑒別一、定性鑒別 1官能團(tuán)鑒別官能團(tuán)鑒別 2未知化合物鑒別未知化合物鑒別 （1）與已知物對(duì)照）與已知物對(duì)照 （2）核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光譜）核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光譜 96 二、純度檢查二、純度檢查 三、定量分析三、定量分析 97 四、結(jié)構(gòu)分析四、結(jié)構(gòu)分析 1.特征區(qū)特征區(qū) 40001250cm-1