有機化學(xué)A課件：波譜-IR（第一章）

1、紅外光譜紅外光譜紅外光譜儀紅外光譜儀Thermo Nicolet學(xué)些什么學(xué)些什么? ? 紅外光譜如何產(chǎn)生紅外光譜如何產(chǎn)生? 紅外光譜如何表示紅外光譜如何表示? 紅外光譜如何在結(jié)構(gòu)解析中有何作用紅外光譜如何在結(jié)構(gòu)解析中有何作用? 如何解析紅外光譜圖如何解析紅外光譜圖?紅外光譜如何紅外光譜如何產(chǎn)生產(chǎn)生? 1.1.分子振動與紅外光譜分子振動與紅外光譜 (1). (1).分子的振動方式分子的振動方式 ( (a) )伸縮振動：伸縮振動： 沿沿軸軸振振動動，只只改改變變鍵鍵長長，不不改改變變鍵鍵角角 ( (b) )彎曲振動：彎曲振動： C CC CC CC C剪剪式式振振動動( (s s) )面面內(nèi)內(nèi)搖搖

2、擺擺振振動動 ( () )+ + + +面面外外搖搖擺擺振振動動 ( () )( () )扭扭式式振振動動面面 內(nèi)內(nèi)面面 外外彎彎曲曲振振動動只只改改變變鍵鍵角角, ,不不改改變變鍵鍵長長 值得注意的是值得注意的是：不是所有的振動都能引起紅外吸收，不是所有的振動都能引起紅外吸收，只有偶極矩只有偶極矩( () )發(fā)生變化的，才能有紅外吸收。發(fā)生變化的，才能有紅外吸收。 紅外光譜的產(chǎn)生紅外光譜的產(chǎn)生 有瞬時偶極矩變化的振動吸收紅外光而有瞬時偶極矩變化的振動吸收紅外光而發(fā)生振動能級的躍遷。這種由于吸收紅外光發(fā)生振動能級的躍遷。這種由于吸收紅外光譜而產(chǎn)生的光譜叫紅外吸收光譜或紅外光譜。譜而產(chǎn)生的光譜叫

3、紅外吸收光譜或紅外光譜。 (2). .振動方程式（振動方程式（Hooke定律）定律） k21振2121.mmmm 式中：式中：k 化學(xué)鍵的力常數(shù)，單位為化學(xué)鍵的力常數(shù)，單位為N. .cm-1 折合質(zhì)量，單位為折合質(zhì)量，單位為g 力常數(shù)力常數(shù)k：與與鍵長鍵長、鍵能鍵能有關(guān)：鍵能有關(guān)：鍵能（大），鍵長（大），鍵長（短），（短），k k。 化學(xué)鍵化學(xué)鍵鍵長（鍵長（nm）鍵能鍵能（KJ.mol-1） 力常數(shù)力常數(shù) k （N.cm-1） 波數(shù)范圍波數(shù)范圍 （cm-1）CC0.154347.34.57001200CC0.134610.99.616201680CC0.116836.815.621002600

4、紅外光譜如何紅外光譜如何表示表示? 橫坐標(biāo)：橫坐標(biāo)：波數(shù)（波數(shù)（）4004000 cm-1；表示吸收峰的位置。；表示吸收峰的位置。 縱坐標(biāo)：縱坐標(biāo)：透過率（透過率（T %），表示吸收強度。），表示吸收強度。T，表明吸收的，表明吸收的越好，故越好，故曲線低谷曲線低谷表示是一個表示是一個好的吸收帶好的吸收帶。 %100%0IITI：表示透過光的強度；：表示透過光的強度； I0：表示入射光的強度。：表示入射光的強度。 一般指中紅外（振動能級躍遷）。一般指中紅外（振動能級躍遷）。 指紋區(qū)指紋區(qū)官能團區(qū)官能團區(qū)紅外光譜有何紅外光譜有何作用作用?l 分子結(jié)構(gòu)的測定分子結(jié)構(gòu)的測定(吸收峰的位置和形狀)l 未

5、知物鑒定未知物鑒定l 混合物成分分析混合物成分分析(吸收峰的強度)l 測定分子的鍵長、鍵角、推斷分測定分子的鍵長、鍵角、推斷分子的立體結(jié)構(gòu)，分析化學(xué)鍵的強弱子的立體結(jié)構(gòu)，分析化學(xué)鍵的強弱等。等。 P122 單環(huán)芳烴單環(huán)芳烴 P182 鹵代烴鹵代烴 P222 醇醇 P 237 酚酚 P253 醚醚 P279 醛酮醛酮 P310 羧酸羧酸 P363 硝基化合物硝基化合物 P374 胺胺各種官能團的紅外吸收位置各種官能團的紅外吸收位置 O-H, 3650-3100 cm-1 N-H, 3550-3100 cm-1 C-H 3320-3310 cm-1 =C-H 3085-3025 cm-1 Ar-H

6、 3030 cm-1 C-H 2960-2870 cm-1 S-H 2590-2550 cm-1 C C 2275-2100 cm-1 C=O 1850-1650 cm-1 C=C 1680-1600 cm-1 C6H6 1600-1450 cm-1400035003000250020001500100050020406080100QF #98; HEXANE28532962cm-1 CH 伸縮振動伸縮振動1460cm-1、1380cm-1 CH（CH3、CH2）面內(nèi)彎曲振動）面內(nèi)彎曲振動723cm-1 CH(CH2)n, n 4平面搖擺振動；平面搖擺振動；若若n4 吸收峰將出現(xiàn)在吸收峰將出現(xiàn)

7、在734743cm-1處處2)2)鑒定已知化合物的程序解析譜圖鑒定已知化合物的程序解析譜圖 a.a.烷烴烷烴 正己烷正己烷 400035003000250020001500100050020406080100QF #33; 2,4-DIMETHYL-1-HEXENE=CH伸縮振動伸縮振動CH 伸縮振動伸縮振動CC伸縮振動伸縮振動CH（CH3、CH2）面內(nèi)彎曲振動面內(nèi)彎曲振動b.烯烴烯烴 2,4-二甲基二甲基-1-己烯己烯 400035003000250020001500100050020406080100QF #112; trans-2-HEXENEb.烯烴烯烴 反反-2-己烯己烯 =CH伸縮

8、振動伸縮振動CH 伸縮振動伸縮振動CH（CH3、CH2）面內(nèi)彎曲振動面內(nèi)彎曲振動400035003000250020001500100050020406080100302429622929287514561379965QF #112; trans-2-HEXENE400035003000250020001500100050020406080100QF #41; 2-HEXYNEc.炔烴炔烴 2-己炔己炔 CH 伸縮振動伸縮振動CH（CH3、CH2）面內(nèi)彎曲振動面內(nèi)彎曲振動Example 1Example 2總結(jié)總結(jié):紅外光譜的八個峰紅外光譜的八個峰如何解析紅外如何解析紅外光譜圖？光譜圖？1.

9、三要素：三要素：位置、強度、峰形位置、強度、峰形2. 同一基團的幾種振動的相關(guān)峰同一基團的幾種振動的相關(guān)峰是同時存是同時存在的在的3. 解析順序解析順序: 先官能團區(qū)先官能團區(qū), , 后指紋區(qū)后指紋區(qū)4. 標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖的應(yīng)用: 如如 Sadtler 譜圖譜圖集集化合物類型的判斷化合物類型的判斷 有機物或無機物有機物或無機物 飽和化合物或不飽和化合物飽和化合物或不飽和化合物 烯烴、炔烴或芳烴烯烴、炔烴或芳烴推斷可能含有的功能團推斷可能含有的功能團 先看特征頻率區(qū)（先看特征頻率區(qū)（4000-1300），再），再看指紋區(qū)（看指紋區(qū)（1300-400）。）。 先看強峰，再看弱峰先看強峰，再看弱峰 先找特征吸收峰，再找相關(guān)峰佐證先找特征吸收峰，再找相關(guān)峰佐