紅外光譜峰值分析的方法

1、傅里葉紅外光譜分析第一節(jié)一般原理電子能級躍遷所產生的吸收光譜，主要在近紫外區(qū)和可見區(qū)，稱為可見-紫外光譜；鍵振動能級躍遷所產生的吸收光譜，主要在中紅外區(qū)，稱為紅外光譜；自旋 的原子核在外加磁場中可吸收無線電波而引起能級的躍遷，所產生的吸收光譜稱為核磁共振譜。第二節(jié)紫外光譜一、紫外光譜的基本原理用波長范圍200 nm800 nm的光照射含有共鑰體系的的不飽和化合物的稀溶液 時，部分波長的光被吸收，被吸收光的波長和強度取決于不飽和化合物的結構。 以波長l為橫座標，吸收度A為縱座標作圖，得紫外光譜，或稱電子光譜。紫外光譜中化合物的最大吸收波長入max是化合物紫外光譜的特征常數(shù)?？梢娨蛔贤夤庾V適用于分

2、析分子中具有 兀鍵不飽和結構的化合物。二、紫外光譜在有機結構分析中的應用 一 一 一一 . . . .一、 . . . 一 、一 、一 *隨著共軸體系的延長，紫外吸收向長波方向移動，且強度增大（兀T兀），因此可判斷分子中共軸的程度。利用紫外光譜可以測定化合物的純度或含量。第三節(jié)紅外光譜一、紅外光譜的基本原理用不斷改變波長的紅外光照射樣品，當某一波長的頻率剛好與分子中某一化學鍵 的振動頻率相同時，分子就會吸收紅外光，產生吸收峰。用波長（ 入）或波長的 倒數(shù)一波數(shù)（cm1）為橫坐標，白分透光率（T%）或吸收度（A）為縱坐標做圖， 得到紅外吸收光譜圖（IR）。分子振動所需能量對應波數(shù)范圍在 400

3、cm14000-1 cm o二、紅外吸收峰的位置和強度分子中的一個化學鍵可有幾種不同的振動形式，而產生不同的紅外吸收峰，鍵的振動分為兩大類。伸縮振動，用n表示，原子問沿鍵軸方向伸長或縮短。彎曲振動用a表示，形成化學鍵的兩個原子之一與鍵軸垂直方向作上下或左右 彎曲。組成化學鍵的原子的質量越小，鍵能越高，鍵長越短，振動所需能量越大，吸收 峰所在的波數(shù)就越高。紅外光譜的吸收峰分為兩大區(qū)域：4000 cm 1 -1330 cm 1區(qū)域：特征譜帶區(qū)，是紅外光譜分析的主要依據(jù)。1330cm1650 cm1區(qū)域：指紋區(qū)。每一化合物在指紋區(qū)都有它自己的特征光譜， 對分子結構的鑒定能提供重要信息。紅外吸收峰的強

4、弱用下歹0符號表示：Vs （很強）；s （強）;m（中強）；w （弱）； Vw （很弱）；b （寬峰）。凡能使鍵增強的因素，引起峰位向高波數(shù)方向移動，反之，則向低波數(shù)方向移動。三、各類化合物的紅外光譜舉例（一）輕類化合物注： 烷燒，即飽和燒，是只有碳碳 單鍵和碳氫鍵的鏈和。烷燒的 通式為CnH2n+2。烯燒是指含有C=Ct （碳-碳雙鍵）（烯鍵）的碳氫化合物，單鏈烯燒分子通式為 CnH2n-碳三鍵（A C）,快燃，為分子中含有碳碳三鍵的碳氫化合物的總稱，其官能團為碳分子通式為CnH2n-2烯輕的C=C伸縮振動n (C=。吸收峰在1640 cm-11680 cm-1處；快輕的 8C伸縮振動n (

5、8C)吸收峰在2100 cm-12200 cm-1處。但當取代烯 輕或快輕相當對稱時，n (C=C或n (8C)不會引起偶極矩的變化而不出現(xiàn)吸 收峰。C-H鍵伸縮振動所產生的吸收峰在光譜的高頻區(qū)。烷輕中n(Gp3-H)在2800 cm1 3000 cm-1,烯輕的 n (CSp2-H)在 3000 cm-1 3100 cm-1,而快輕的 n (Gp-H)在 3300cm1,據(jù)此可區(qū)別飽和和不飽和輕。各種 C-H鍵的彎曲振動所產生的吸收峰 在光譜的低頻區(qū)，烷輕中-CH的a C-H約1450cm1(m)和1380cm1(w),-CH 2的a C-H 約為1450cm1(m),如果約在1380cm1

6、出現(xiàn)等強的雙峰，表明有異丙基存在。烯輕 的a C-H有面內和面外兩種，烯輕的結構不同，吸收峰的位置存在差別，這對烯 輕異構體的鑒別，可提供有價值的信息。芳環(huán)的C-H鍵伸縮振動n (C-H)在3000 cm13100 cm-1 ( n) ; C-C鍵的伸縮振 動n(C=C在1500 cm11600 cm1,芳輕的骨架振動一般在 1500 cm1和1600 cm1 處，最多可能出現(xiàn)強度不等的4個峰，這是區(qū)別丁烯輕n (C=C的重要特征； 芳輕C-H鍵的面外彎曲在680 cm-1880 cm-1。這些吸收峰根據(jù)苯環(huán)上取代基的 個數(shù)和位置不同而發(fā)生變化。因此，該區(qū)域可作為判別取代苯異構體的依據(jù)。取代苯

7、的彎曲振動特征吸收頻率取代苯類型/ -10- / cm吸收峰強弱單取代苯(5個鄰接H)700和750 (雙峰)vm s鄰位取代(4個鄰接H)735770vm s問位取代(3個鄰接H)750810和690710 （雙峰）vm s對位取代(2個鄰接H)800850vm s(二) 含氧化合物醇類或酚類化合物的紅外特征吸收峰是在 3300 cm1左右有一個寬而強的no-H吸收 帶，可作為區(qū)別醇、酚與酰的重要依據(jù)。醛和酮的C=g征吸收峰在1725 cm-1左右。醛C=O上的C-H的伸縮振動在 2810 cm-1 2715 cm-1。毯酸通常以二聚體形式存在，C=O#縮振動在1720 cm1左右，而O-H

8、的吸收 在3300 cm-12500 cm-1問有一個相當寬的峰，中心位于 3000 cm-1，因此C-H的 伸縮振動吸收峰常被覆蓋。（三）胺類化合物胺類化合物的特征吸收峰是在 3200 cm13500cm1范圍內有N-H的伸縮振動，伯 胺有兩個吸收峰，仲胺有一個吸收峰，而叔胺在此范圍內無吸收峰。四、紅外光譜的解析利用紅外圖譜解析有機化合物的結構，首先根據(jù)官能團區(qū)域中的特征吸收峰的位 置，判別可能存在什么官能團；然后找出該官能團的相關峰，以確證該官能團的 存在；最后，將所測圖譜與標準圖譜對照。第四節(jié)核磁共振譜一、核磁共振基本原理當外界提供的能量等于兩種自旋取向的能級差（ E）時，核從低能級自旋

9、狀態(tài) 向高能級自旋狀態(tài)躍遷，即發(fā)生核磁共振（NMR。廣泛研究的是1H和13C的核 磁共振譜即1HNMR1 13CNMR二、化學位移（一）屏蔽作用核外的電子云密度越高，則受到的屏蔽作用就越強，共振時所需的外加磁場強度 也越高，其信號必然在較高磁場出現(xiàn)。反之，核外的電子云密度越低，信號必然 在較低磁場出現(xiàn)。（二）化學位移因質子所處的化學環(huán)境不同，即核外電子云密度不同，所受屏蔽作用的強弱不同 而引起質子在核磁共振譜中吸收信號位置的移動，稱為化學位移。一般采用四甲基硅烷（TMS為參考物。用a表示化學位移值時，規(guī)定tmS勺a值為0.0 , tmS言號左側的a 值為正，右側的a值為負。一般化學位移值在0.

10、014.0范圍內。在核磁共振譜中，信號的數(shù)目表示一個分子中有幾種類型的H原子。1、化學位移d值隨著其鄰近原子（或基團）中電負性增強而增大。2、輕基氫的d值為芳環(huán)上氫 烯基氫快基氫 飽和碳原子上的氫。3、飽和碳原子上的氫的d值為3 2 1 o4、-OK -COOH -NR、-SH等活潑氫，由丁氫鍵的形成使d值向低場位移，并隨 測定時的溫度、濃度而變化。這些質子由丁溶劑效應，其d值可能隨測定時的溶 劑不同而不同。三、吸收峰的面積一一質子的數(shù)目各類質子的數(shù)目與其產生的信號強度有關。四、自旋偶合-裂分相鄰的不等性質子由丁自旋而產生的磁性問相互作用， 稱為自旋-自旋偶合 自旋偶合所引起的信號吸收峰裂分而

11、峰增多的現(xiàn)象，稱為自旋-自旋裂分。質子吸收信號中各裂分峰間的距離稱為偶合常數(shù)，以J表示，單位為Hz。J值越大，核問自旋-自旋偶合的作用越強。相互偶合的兩組信號具有相同的偶合常數(shù)。偶合常數(shù)只依賴丁鄰近質子的自旋偶合作用，而與外加磁場強度無關。（1）自旋偶合主要發(fā)生在同一碳或相鄰碳上的不等性質子之間（2）活潑質子一般圖譜中觀察不到相互自旋偶合作用。（3）當一組質子相鄰的同類質子數(shù)為 n時，該組質子的信號裂分為（n+1）重峰， 稱之為（n+1）規(guī)律。一般用s表示單峰,d表示二重峰,t表示三重峰,q表示 四重峰，m表示四重峰以上的多重峰。（4）各裂分峰的強度比等于二項式（a+b） n展開式的各項系數(shù)，n為鄰接氫質子 的數(shù)目。五、1HNMR譜的解析解析核磁共振譜，主要是從其中尋找信號的位置、數(shù)目、強度及裂分情況的信息。從信號的數(shù)目可知分子中有多少種不同類型的質子；從信號的位置（即化學位移a值）可知每類質子的電子環(huán)境；各吸收峰占有的相對面積則表示各類質子的 相對數(shù)目；從信號的裂分情況可提供鄰近基團結構的信息。如果再結合紅外光譜