紅外光譜有機(jī)化合物中的應(yīng)用

1、紅外光譜有機(jī)化合物中的應(yīng)用. 一、紅外吸收的基礎(chǔ)知識(shí):-11、 基本原理 :能量在 4,000 400cm 的紅外光不足以使樣品產(chǎn)生分子電子能級(jí)的躍遷， 而只是振動(dòng)能級(jí)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷。由于每個(gè)振動(dòng)能級(jí)的變化都伴隨許多轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的變化，因此紅外光譜也是帶狀光譜。分子在振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)過程中只有伴隨凈的偶極矩變化的鍵才有紅外活性。因?yàn)榉肿诱駝?dòng)伴隨偶極矩改變時(shí)，分子內(nèi)電荷分布變化會(huì)產(chǎn)生交變電場，當(dāng)其頻率與入射輻射電磁波頻率相等時(shí)才會(huì)產(chǎn)生紅外吸收。因此，除少數(shù)同核雙原子分子如O2，N2，Cl 2 等無紅外吸收外，大多數(shù)分子都有紅外活性。2 、 紅外吸收：一定波長的紅外光照射被研究物質(zhì)的分子， 若輻射能 (h

2、 ) 等于振動(dòng)基態(tài) (V0) 的能級(jí) (E1) 與第一振動(dòng)激發(fā)態(tài) (V1) 的能級(jí) (E2) 之間的能量差 ( E)時(shí)，則分子可吸收能，由振動(dòng)基態(tài)躍遷到第一振動(dòng)激發(fā)態(tài) (V0V1) ：E = E2 - E1 = h分子吸收紅外光后， 引起輻射光強(qiáng)度的改變， 由此可記錄紅外吸收光譜，通常以波長 ( m)或波數(shù) (cm-1) 為橫坐標(biāo)，百分透過率 (T %) 或吸光度 (A) 為縱坐標(biāo)記錄。環(huán)庚三烯的紅外光譜 :3、紅外吸收強(qiáng)度的表示： 紅外譜圖的縱坐標(biāo)反映紅外吸收的強(qiáng)度，常采用透過也可采用吸收度表示表觀摩爾系數(shù)： e很強(qiáng)： e > 200強(qiáng)： e = 75-200中： e = 25-75弱

3、： e = 5-25很弱： e < 54、紅外光譜產(chǎn)生的條件（ 1）、必要條件：用紅外線照射分子時(shí)， 如果紅外光子的能量等于分子振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)所需的能量， 則可以被分子吸收， 產(chǎn)生振動(dòng)光譜。（2）、充分必要條件：輻射與物質(zhì)之間有偶合作用，即物質(zhì)分子在振動(dòng)過程中有偶極距變化。1 、樣品池： KBr 鹽片2、紅外樣品的制備(1) 液體樣品：液膜法(2) 固體樣品：壓片法或液膜法(3) 液體樣品：液膜法(4) 固體樣品：壓片法或液膜法紅外的表達(dá)：純樣品： IR (neat)KBr 壓片： IR (KBr)溶液： IR (sol.)，比如 IR (CH2Cl2)5、紅外光譜解析的三要素：在解析紅

4、外光譜時(shí)，要同時(shí)注意吸收峰的位置、強(qiáng)度和峰形。6、紅外光譜的八個(gè)光區(qū)：二、結(jié)合譜學(xué)知識(shí)推斷化合物的結(jié)構(gòu)：根據(jù)紅外光譜圖和紅外光譜的八個(gè)光區(qū)初步推斷化合物的結(jié)構(gòu)解析步驟如下：（ 1）首先依據(jù)譜圖推出化合物的碳架結(jié)構(gòu)（ 2）分析各光區(qū)的區(qū)域的伸縮振動(dòng)形式（ 3）根據(jù)各官能團(tuán)的特殊吸收區(qū)域判斷是否有無（ 4）解析時(shí)，要把各個(gè)官能團(tuán)聯(lián)系起來，不要單一化，準(zhǔn)確判斷官能團(tuán)的存在三、鑒定化合物的真?zhèn)危耗承┗衔锏募t外光譜同其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、折射率、比旋度等數(shù)一樣是一種特征。 尤其是有機(jī)化合物的紅外光譜吸收峰多達(dá) 20 多個(gè)，因此用它來鑒別化合物的真?zhèn)伪绕湮锢硪蛩販?zhǔn)確的多，且為實(shí)際方便。（一）與標(biāo)準(zhǔn)品的紅外光譜對

5、照對照該化合物試樣與標(biāo)準(zhǔn)品在同一條件下測得的紅外光譜， 當(dāng)完全相同（包含到指紋區(qū)時(shí)）時(shí)，就可判定為該化合物為真。注意：除正二十二烷與正二十三烷外，他們屬同系物，但構(gòu)成鏈的單元不一樣。（二）與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照當(dāng)無標(biāo)準(zhǔn)品時(shí)，有標(biāo)準(zhǔn)圖譜，可按名稱，分子式索引查找核對，但必須注意：（ 1）所用儀器與標(biāo)準(zhǔn)圖譜一致。（ 2）測繪條件與標(biāo)準(zhǔn)圖譜一致，尤其是物理常數(shù)和溶劑影響很大。例如：邱澤雨等采用紅外光譜法對何首烏及其混偽品的氯仿和乙醇提取液分別進(jìn)行鑒別， 實(shí)驗(yàn)表明，在與藥材對照品相同的實(shí)驗(yàn)條件下，紅外光譜中吸收峰的位置、峰形、峰強(qiáng)度等特征具較強(qiáng)的種屬特異性，可作為鑒別何首烏與混偽品的依據(jù)。對豬膽結(jié)石、人膽結(jié)石

6、、假牛黃 ( 大黃、黃芩、黃連和黃柏制成 ) 進(jìn)行紅外光譜測定，可以看出紅外光譜能有效地將天然牛黃與人工牛黃、 豬膽結(jié)石和人體膽結(jié)石區(qū)分開；以大黃等植物藥材摻入少量面粉制成的偽品牛黃的紅外光譜與天然牛黃相比更有明顯的區(qū)別。王永剛等利用紅外光譜法鑒別羚羊角、山羊角及綿羊角。它們在 15001000cm的峰形與峰位具有很大的相似性，羚羊角在 1411cm-1左右有一比較尖銳的峰，而山羊角、綿羊角的紅外光譜在該處無峰顯示，在 1384cm-1處則有一共同峰，可以準(zhǔn)確地將羚羊角與其他兩者加以鑒別。一、確定立體化學(xué)結(jié)構(gòu)的構(gòu)型（一）鑒別光學(xué)異構(gòu)體（二）區(qū)分（順反）幾何異構(gòu)體（三）區(qū)分構(gòu)象異構(gòu)體（四）區(qū)分同

7、分異構(gòu)體和互變異構(gòu)體四、鑒定樣品純度和指導(dǎo)分離操作 例題 1 某未知物的分子式為C12H24O2，試從其紅外譜圖推測它的結(jié)構(gòu)。圖 5.24化合物 C12H24O2 的紅外光譜 解 ：由其分子式可計(jì)算出該化合物的不飽和度為1，即該分子含有一個(gè)雙鍵或一個(gè)環(huán)。-11700cm 的強(qiáng)吸收表明分子中含有羰基，正好占去一個(gè)不飽和度。-13300-2500cm 的強(qiáng)而寬的吸收表明分子中含有羥基，且-1形成氫鍵。吸收峰延續(xù)到2500cm 附近，且峰形強(qiáng)而寬， 說明是羧酸。疊加在羥基峰上-1-1為 CH2 的吸收，而2920cm，2850cm-12960cm 為 CH3 的吸收峰。從兩者峰的強(qiáng)度看， CH2 的數(shù)目應(yīng)遠(yuǎn)-1大于