![基團(tuán)紅外吸收圖譜[學(xué)習(xí)類別]_第1頁](http://file1.renrendoc.com/fileroot_temp2/2020-10/1/2e4d3e27-a9cd-4f68-bb86-37b938b6e79d/2e4d3e27-a9cd-4f68-bb86-37b938b6e79d1.gif)
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文檔簡介
1、紅外識譜圖看似復(fù)雜,其實(shí)也有規(guī)律可循,試試這個(gè)口訣,說不定 也是一種方法。紅外可分遠(yuǎn)中近,中紅特征指紋區(qū),1300來分界,注意橫軸劃分異??磮D要知紅外儀,弄清物態(tài)液固氣。樣品來源制樣法,物化性能多聯(lián)系。識圖先學(xué)飽和烴,三千以下看峰形。2960、2870是甲基,2930、2850亞甲峰。1470碳?xì)鋸潱?380甲基顯。二個(gè)甲基同一碳,1380分二半。面內(nèi)搖擺720,長鏈亞甲亦可辨。烯氫伸展過三千,排除倍頻和鹵烷。末端烯烴此峰強(qiáng),只有一氫不明顯?;衔?,又鍵偏,1650會出現(xiàn)。烯氫面外易變形,1000以下有強(qiáng)峰。910端基氫,再有一氫990。順式二氫690,反式移至970;單氫出峰820,干擾順式
2、難確定。炔氫伸展三千三,峰強(qiáng)很大峰形尖。三鍵伸展二千二,炔氫搖擺六百八。芳烴呼吸很特征,16001430。16502000,取代方式區(qū)分明。900650,面外彎曲定芳?xì)洹N鍤湮沼袃煞澹?00和750;四氫只有750,二氫相鄰830;間二取代出三峰,700、780,880處孤立氫醇酚羥基易締合,三千三處有強(qiáng)峰。CO伸展吸收大,伯仲叔醇位不同。1050伯醇顯,1100乃是仲,1150叔醇在,1230才是酚。1110醚鏈伸,注意排除酯酸醇。若與鍵緊相連,二個(gè)吸收要看準(zhǔn),1050對稱峰,1250反對稱。苯環(huán)若有甲氧基,碳?xì)渖煺?820。次甲基二氧連苯環(huán),930處有強(qiáng)峰,環(huán)氧乙烷有三峰,1260環(huán)振動
3、,九百上下反對稱,八百左右最特征??s醛酮,特殊醚,1110非縮酮。酸酐也有CO鍵,開鏈環(huán)酐有區(qū)別,開鏈強(qiáng)寬一千一,環(huán)酐移至1250。羰基伸展一千七,2720定醛基。吸電效應(yīng)波數(shù)高,共軛則向低頻移。張力促使振動快,環(huán)外雙鍵可類比。二千五到三千三,羧酸氫鍵峰形寬,920,鈍峰顯,羧基可定二聚酸、酸酐千八來偶合,雙峰60嚴(yán)相隔,鏈狀酸酐高頻強(qiáng),環(huán)狀酸酐高頻弱。羧酸鹽,偶合生,羰基伸縮出雙峰,1600反對稱,1400對稱峰。1740酯羰基,何酸可看碳氧展。1180甲酸酯,1190是丙酸,1220乙酸酯,1250芳香酸。1600兔耳峰,常為鄰苯二甲酸。氮?dú)渖煺谷?,每氫一峰很分明。羰基伸展酰胺I,16
4、60有強(qiáng)峰;NH變形酰胺II,1600分伯仲。伯胺頻高易重疊,仲酰固態(tài)1550;碳氮伸展酰胺III,1400強(qiáng)峰顯。胺尖常有干擾見,NH伸展三千三,叔胺無峰仲胺單,伯胺雙峰小而尖。1600碳?xì)鋸?,芳香仲胺千五偏。八百左右面?nèi)搖,確定最好變成鹽。伸展彎曲互靠近,伯胺鹽三千強(qiáng)峰寬,仲胺鹽、叔胺鹽,2700上下可分辨,亞胺鹽,更可憐,2000左右才可見。硝基伸縮吸收大,相連基團(tuán)可弄清。1350、1500,分為對稱反對稱。氨基酸,成內(nèi)鹽,31002100峰形寬。1600、1400酸根展,1630、1510碳?xì)鋸潯{}酸鹽,羧基顯,鈉鹽蛋白三千三。礦物組成雜而亂,振動光譜遠(yuǎn)紅端。鈍鹽類,較簡單,吸收峰,少
5、而寬。注意羥基水和銨,先記幾種普通鹽。1100是硫酸根,1380硝酸鹽,1450碳酸根,一千左右看磷酸。硅酸鹽,一峰寬,1000真壯觀。勤學(xué)苦練多實(shí)踐,紅外識譜不算難1.紅外光譜法的一般特點(diǎn)特征性強(qiáng)、測定快速、不破壞試樣、試樣用量少、操作簡便、能分析各種狀態(tài)的試樣、分析靈敏度較低、定量分析誤差較大2.對樣品的要求試樣純度應(yīng)大于98,或者符合商業(yè)規(guī)格這樣才便于與純化合物的標(biāo)準(zhǔn)光譜或商業(yè)光譜進(jìn)行對照多組份試樣應(yīng)預(yù)先用分餾、萃取、重結(jié)晶或色譜法進(jìn)行分離提純,否則各組份光譜互相重疊,難予解析試樣不應(yīng)含水(結(jié)晶水或游離水)水有紅外吸收,與羥基峰干擾,而且會侵蝕吸收池的鹽窗。所用試樣應(yīng)當(dāng)經(jīng)過干燥處理試樣濃
6、度和厚度要適當(dāng)使最強(qiáng)吸收透光度在520%之間3.定性分析和結(jié)構(gòu)分析紅外光譜具有鮮明的特征性,其譜帶的數(shù)目、位置、形狀和強(qiáng)度都隨化合物不同而各不相同。因此,紅外光譜法是定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析的有力工具已知物的鑒定將試樣的譜圖與標(biāo)準(zhǔn)品測得的譜圖相對照,或者與文獻(xiàn)上的標(biāo)準(zhǔn)譜圖(例如藥品紅外光譜圖集、Sadtler標(biāo)準(zhǔn)光譜、Sadtler商業(yè)光譜等)相對照,即可定性使用文獻(xiàn)上的譜圖應(yīng)當(dāng)注意:試樣的物態(tài)、結(jié)晶形狀、溶劑、測定條件以及所用儀器類型均應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖相同未知物的鑒定未知物如果不是新化合物,標(biāo)準(zhǔn)光譜己有收載的,可有兩種方法來查對標(biāo)準(zhǔn)光譜:A.利用標(biāo)準(zhǔn)光譜的譜帶索引,尋找標(biāo)準(zhǔn)光譜中與試樣光譜吸收帶相同的
7、譜圖B.進(jìn)行光譜解析,判斷試樣可能的結(jié)構(gòu)。然后由化學(xué)分類索引查找標(biāo)準(zhǔn)光譜對照核實(shí)解析光譜之前的準(zhǔn)備:了解試樣的來源以估計(jì)其可能的范圍 測定試樣的物理常數(shù)如熔沸點(diǎn)、溶解度、折光率、旋光率等作為定性的旁證根據(jù)元素分析及分子量的測定,求出分子式計(jì)算化合物的不飽和度,用以估計(jì)結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證光譜解析結(jié)果的合理性解析光譜的程序一般為:A.從特征區(qū)的最強(qiáng)譜帶入手,推測未知物可能含有的基團(tuán),判斷不可能含有的基團(tuán)B.用指紋區(qū)的譜帶驗(yàn)證,找出可能含有基團(tuán)的相關(guān)峰,用一組相關(guān)峰來確認(rèn)一個(gè)基團(tuán)的存在C.對于簡單化合物,確認(rèn)幾個(gè)基團(tuán)之后,便可初步確定分子結(jié)構(gòu)D.查對標(biāo)準(zhǔn)光譜核實(shí)新化合物的結(jié)構(gòu)分析紅外光譜主要提供官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)
8、信息,對于復(fù)雜化合物,尤其是新化合物,單靠紅外光譜不能解決問題,需要與紫外光譜、質(zhì)譜和核磁共振等分析手段互相配合,進(jìn)行綜合光譜解析,才能確定分子結(jié)構(gòu)。鑒定細(xì)菌,研究細(xì)胞和其它活組織的結(jié)構(gòu)4.定量分析(資料來源:)紅外光譜有許多譜帶可供選擇,更有利于排除干擾。紅外光源發(fā)光能量較低,紅外檢測器的靈敏度也很低,103吸收池厚度小、單色器狹縫寬度大,測量誤差也較大對于農(nóng)藥組份、土壤表面水份、田間二氧化碳含量的測定和谷物油料作物及肉類食品中蛋白質(zhì)、脂肪和水份含量的測定,紅外光譜法是較好的分析方法4 基團(tuán)頻率區(qū) 中紅外光譜區(qū)可分成4000 cm-1 1300(1
9、800) cm-1和1800(1300) cm-1 600 cm-1兩個(gè)區(qū)域。最有分析價(jià)值的基團(tuán)頻率在4000 cm-1 1300 cm-1之間,這一區(qū)域稱為基團(tuán)頻率區(qū)、官能團(tuán)區(qū)或特征區(qū)。區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動產(chǎn)生的吸收帶,比較稀疏,容易辨認(rèn),常用于鑒定官能團(tuán)。 在1800 cm-1(1300 cm-1)600 cm-1區(qū)域內(nèi),除單鍵的伸縮振動外,還有因變形振動產(chǎn)生的譜帶。這種振動基團(tuán)頻率和特征吸收峰與整個(gè)分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時(shí),該區(qū)的吸收就有細(xì)微的差異,并顯示出分子特征。這種情況就像人的指紋一樣,因此稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)對于指認(rèn)結(jié)構(gòu)類似的化合物很有幫助,而且可以作為化合物存在某種基
10、團(tuán)的旁證。 基團(tuán)頻率區(qū)可分為三個(gè)區(qū)域(1) 4000 2500 cm-1 X-H伸縮振動區(qū),X可以是O、N、C或S等原子。 O-H基的伸縮振動出現(xiàn)在3650 3200 cm-1范圍內(nèi),它可以作為判斷有無醇類、酚類和有機(jī)酸類的重要依據(jù)。 當(dāng)醇和酚溶于非極性溶劑(如CCl4),濃度于0.01mol. dm-3時(shí),在3650 3580 cm-1處出現(xiàn)游離O-H基的伸縮振動吸收,峰形尖銳,且沒有其它吸收峰干擾,易于識別。當(dāng)試樣濃度增加時(shí),羥基化合物產(chǎn)生締合現(xiàn)象,O-H基的伸縮振動吸收峰向低波數(shù)方向位移,在3400 3200 cm-1出現(xiàn)一個(gè)寬而強(qiáng)的吸收峰。 胺和酰胺的N-H伸縮振動也出現(xiàn)在350031
11、00 cm-1,因此,可能會對O-H伸縮振動有干擾。 C-H的伸縮振動可分為飽和和不飽和的兩種: 飽和的C-H伸縮振動出現(xiàn)在3000 cm-1以下,約30002800 cm-1,取代基對它們影響很小。如-CH3基的伸縮吸收出現(xiàn)在2960 cm-1和2876 cm-1附近;R2CH2基的吸收在2930 cm-1和2850 cm-1附近;R3CH基的吸收基出現(xiàn)在2890 cm-1附近,但強(qiáng)度很弱。 不飽和的C-H伸縮振動出現(xiàn)在3000 cm-1以上,以此來判別化合物中是否含有不飽和的C-H鍵。 苯環(huán)的C-H鍵伸縮振動出現(xiàn)在3030 cm-1附近,它的特征是強(qiáng)度比飽和的C-H漿鍵稍弱,但譜帶比較尖銳
12、。 不飽和的雙鍵=C-H的吸收出現(xiàn)在30103040 cm-1范圍內(nèi),末端= CH2的吸收出現(xiàn)在3085 cm-1附近。 叁鍵CH上的C-H伸縮振動出現(xiàn)在更高的區(qū)域(3300 cm-1)附近。 (2) 25001900 cm-1為叁鍵和累積雙鍵區(qū), 主要包括-CC、 -CN等叁鍵的伸縮振動,以及-C =C=C、-C=C=O等累積雙鍵的不對稱性伸縮振動。 對于炔烴類化合物,可以分成R-CCH和R-C C-R兩種類型: R-CCH的伸縮振動出現(xiàn)在21002140 cm-1附近; R-C C-R出現(xiàn)在21902260 cm-1附近; R-C C-R分子是對稱,則為非紅外活性。 -C N基的伸縮振動在
13、非共軛的情況下出現(xiàn)22402260 cm-1附近。當(dāng)與不飽和鍵或芳香核共軛時(shí),該峰位移到22202230 cm-1附近。若分子中含有C、H、N原子, -C N基吸收比較強(qiáng)而尖銳。若分子中含有O原子,且O原子離-C N基越近, -C N基的吸收越弱,甚至觀察不到。 (3) 19001200 cm-1為雙鍵伸縮振動區(qū) 該區(qū)域重要包括三種伸縮振動: C=O伸縮振動出現(xiàn)在19001650 cm-1,是紅外光譜中特征的且往往是最強(qiáng)的吸收,以此很容易判斷酮類、醛類、酸類、酯類以及酸酐等有機(jī)化合物。酸酐的羰基吸收帶由于振動耦合而呈現(xiàn)雙峰 苯的衍生物的泛頻譜帶,出現(xiàn)在20001650 cm-1范圍,是C-H面
14、外和C=C面內(nèi)變形振動的泛頻吸收,雖然強(qiáng)度很弱,但它們的吸收面貌在表征芳核取代類型上有一定的作用。 指紋區(qū)(1) 1800(1300) cm-1 900 cm-1區(qū)域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、Si-O等單鍵的伸縮振動和C=S、S=O、P=O等雙鍵的伸縮振動吸收。 其中:1375 cm-1的譜帶為甲基的dC-H對稱彎曲振動,對識別甲基十分有用,C-O的伸縮振動在13001000 cm-1,是該區(qū)域最強(qiáng)的峰,也較易識別。(2) 900 650 cm-1區(qū)域的某些吸收峰可用來確認(rèn)化合物的順反構(gòu)型。 利用上區(qū)域中苯環(huán)的C-H面外變形振動吸收峰和2000 1667cm-1區(qū)域苯
15、的倍頻或組合頻吸收峰,可以共同配合確定苯環(huán)的取代類型。紅外光譜 紅外光區(qū)劃分:通常將紅外波譜區(qū)分為近紅外(near-infrared),中紅外(middle-infrared)和遠(yuǎn)紅外(far-infrared)。區(qū)域波長范圍(mm)波數(shù)范圍(cm-1)頻率(Hz)近紅外0.78-2.512800-40003.81014-1.21014中紅外2.5-504000-2001.21014-6.01012遠(yuǎn)紅外50-1000200-106.01012-3.01011常用2.5-154000-6701.21014-2.01013 當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí),分子吸收某些頻率的輻射,產(chǎn)生分子振
16、動能級和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷,使相應(yīng)于這些吸收區(qū)域的透射光強(qiáng)度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長關(guān)系曲線,就得到紅外光譜。 物質(zhì)的紅外光譜是其分子結(jié)構(gòu)的反映,譜圖中的吸收峰與分子中各基團(tuán)的振動形式相對應(yīng)。 通過比較大量已知化合物的紅外光譜,發(fā)現(xiàn):組成分子的各種基團(tuán),如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O和CC等,都有自己的特定的紅外吸收區(qū)域,分子的其它部分對其吸收位置影響較小。通常把這種能代表基團(tuán)存在、并有較高強(qiáng)度的吸收譜帶稱為基團(tuán)頻率,其所在的位置一般又稱為特征吸收峰。分子吸收紅外輻射后,由基態(tài)振動能級(n=0)躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)(n=1)時(shí),所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。因?yàn)?/p>
17、(振動量子數(shù)的差值) n=1時(shí),nL=n,所以基頻峰的位置(nL)等于分子的振動頻率。 在紅外吸收光譜上除基頻峰外,還有振動能級由基態(tài)(n=0)躍遷至第二激發(fā)態(tài)(n=2)、第三激發(fā)態(tài)(n=3),所產(chǎn)生的吸收峰稱為倍頻峰。 由n = 0躍遷至n = 2時(shí), n = 2,則nL = 2n,即吸收的紅外線譜線(nL)是分子振動頻率的二倍,產(chǎn)生的吸收峰稱為二倍頻峰。 下圖是雙原子分子的能級示意圖,圖中EA和EB表示不同能量的電子能級,在每個(gè)電子能級中因振動能量不同而分為若干個(gè)n = 0、1、2、3的振動能級,在同一電子能級和同一振動能級中,還因轉(zhuǎn)動能量不同而分為若干個(gè)J= 0、1、2、3的轉(zhuǎn)動能級。 由于分子非諧振性質(zhì),各倍頻峰并非正好是基頻峰的整數(shù)倍,而是略小一些。以HCl為例:基頻峰(n01) 2885.9 cm-1 最強(qiáng)二倍頻峰(n02 ) 5668.0 cm-1 較弱三倍頻峰(n03 ) 8346.9 cm-1 很弱四倍頻峰(n04 ) 10923.1 cm-1 極弱五倍頻峰(n
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