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(jí)躍遷所產(chǎn)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(dòng)能級(jí)躍遷所產(chǎn)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(chǎng)中可吸收無(wú)線電波而引起能級(jí)的躍遷， 所產(chǎn)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(zhǎng)范圍 200 nm800 nm 的光照射含有共軛體系的的不飽和化合物的稀溶液時(shí)，部分波長(zhǎng)的光被吸收，被吸收光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度取決于不飽和化合物的結(jié)構(gòu)。以波長(zhǎng) l 為橫座標(biāo)，吸收度 A 為縱座標(biāo)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(zhǎng) max是化合物紫外光譜的特征常數(shù)?？梢娮贤?/p>

2、光譜適用于分析分子中具有 鍵不飽和結(jié)構(gòu)的化合物。二、紫外光譜在有機(jī)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用隨著共軛體系的延長(zhǎng)，紫外吸收向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，且強(qiáng)度增大( * ) ，因此可判斷分子中共軛的程度。利用紫外光譜可以測(cè)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(zhǎng)的紅外光照射樣品， 當(dāng)某一波長(zhǎng)的頻率剛好與分子中某一化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同時(shí)，分子就會(huì)吸收紅外光，產(chǎn)生吸收峰。用波長(zhǎng)（）或波長(zhǎng)的-1倒數(shù)波數(shù)（cm ）為橫坐標(biāo)， 百分透光率（ T）或吸收度（ A）為縱坐標(biāo)做圖，得到紅外吸收光譜圖（ IR ）。分子振動(dòng)所需能量對(duì)應(yīng)波數(shù)范圍在-14000400 cmcm-1 。.二、紅外吸收峰的位置和強(qiáng)

3、度分子中的一個(gè)化學(xué)鍵可有幾種不同的振動(dòng)形式， 而產(chǎn)生不同的紅外吸收峰， 鍵的振動(dòng)分為兩大類。伸縮振動(dòng)，用 n 表示，原子間沿鍵軸方向伸長(zhǎng)或縮短。彎曲振動(dòng)用 表示，形成化學(xué)鍵的兩個(gè)原子之一與鍵軸垂直方向作上下或左右彎曲。組成化學(xué)鍵的原子的質(zhì)量越小，鍵能越高，鍵長(zhǎng)越短，振動(dòng)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 11330 cm1 區(qū)域：特征譜帶區(qū)，是紅外光譜分析的主要依據(jù)。-1-11330 cm 650 cm 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(duì)分子結(jié)構(gòu)的鑒定能提供重要信息。紅外吸收峰的強(qiáng)弱用下列符號(hào)表示： vs（很強(qiáng)）；s（強(qiáng)）；

4、m（中強(qiáng)）；w（弱）；vw（很弱）； b（寬峰）。凡能使鍵增強(qiáng)的因素，引起峰位向高波數(shù)方向移動(dòng)， 反之，則向低波數(shù)方向移動(dòng)。三、各類化合物的紅外光譜舉例（一）烴類化合物注：烷烴，即飽和烴，是只有碳碳單鍵和碳?xì)滏I的鏈烴。烷烴的通式 為 CnH2n+2。烯烴是指含有C=C鍵（碳 -碳雙鍵）（烯鍵） 的碳?xì)浠衔铮?單鏈烯烴分子通式為CnH2n炔烴，為分子中含有碳碳三鍵的碳?xì)浠衔锏目偡Q，其官能團(tuán)為碳-碳三鍵（ C C），分子通式為CnH2n-2.烯烴的 C=C伸縮振動(dòng) n（C=C）吸收峰在 1640 cm-1 1680 cm-1 處；炔烴的 CC伸縮振動(dòng)烴或炔烴相當(dāng)對(duì)稱時(shí)，收峰。n（CC）吸收峰在

5、 2100 cm-1 2200 cm-1 處。但當(dāng)取代烯n（C=C）或 n（CC）不會(huì)引起偶極矩的變化而不出現(xiàn)吸C-H 鍵伸縮振動(dòng)所產(chǎn)生的吸收峰在光譜的高頻區(qū)。烷烴中 n（Csp3-H）在 2800 cm-1 -1，烯烴的 n（C-1-1，而炔烴的 n（ C -H）在3000 cm-H）在 3000 cm 3100 cmsp2sp3300 cm-1 ，據(jù)此可區(qū)別飽和和不飽和烴。各種C-H 鍵的彎曲振動(dòng)所產(chǎn)生的吸收峰-1-1在光譜的低頻區(qū)，烷烴中 -CH3 的 C-H 約 1450cm (m) 和 1380cm (w),-CH 2 的 C-H-1-1約為 1450cm (m), 如果約在 138

6、0cm 出現(xiàn)等強(qiáng)的雙峰，表明有異丙基存在。烯烴的 C-H 有面內(nèi)和面外兩種， 烯烴的結(jié)構(gòu)不同， 吸收峰的位置存在差別， 這對(duì)烯烴異構(gòu)體的鑒別，可提供有價(jià)值的信息。芳環(huán)的 C-H 鍵伸縮振動(dòng) n（ C-H）在 3000 cm-1 3100 cm-1 （ m）； C-C 鍵的伸縮振-1-1，芳烴的骨架振動(dòng)一般在-1-1動(dòng) n（ C=C）在 1500 cm 1600 cm1500 cm和 1600 cm處，最多可能出現(xiàn)強(qiáng)度不等的4 個(gè)峰，這是區(qū)別于烯烴 n（C=C）的重要特征；芳烴 C-H 鍵的面外彎曲在 680 cm-1 880 cm-1 。這些吸收峰根據(jù)苯環(huán)上取代基的個(gè)數(shù)和位置不同而發(fā)生變化。因

7、此，該區(qū)域可作為判別取代苯異構(gòu)體的依據(jù)。取代苯的彎曲振動(dòng)特征吸收頻率取代苯類型/ cm -1吸收峰強(qiáng)弱單取代苯（ 5 個(gè)鄰接 H）700和 750（雙峰）ms鄰位取代（ 4 個(gè)鄰接 H）735 770ms間位取代（ 3 個(gè)鄰接 H）750810和 690710（雙峰）ms對(duì)位取代（ 2 個(gè)鄰接 H）800 850ms( 二) 含氧化合物-1醇類或酚類化合物的紅外特征吸收峰是在3300 cm 左右有一個(gè)寬而強(qiáng)的nO-H吸收帶，可作為區(qū)別醇、酚與醚的重要依據(jù)。.醛和酮的 C=O特征吸收峰在 1725 cm-1 左右。醛 C=O上的 C-H 的伸縮振動(dòng)在 2810 cm-1 2715 cm-1 。羧

8、酸通常以二聚體形式存在，C=O伸縮振動(dòng)在 1720 cm-1 左右，而 O-H的吸收在 3300 cm-1 2500 cm-1 間有一個(gè)相當(dāng)寬的峰，中心位于3000 cm-1 ，因此 C-H的伸縮振動(dòng)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-1-1范圍內(nèi)有 N-H 的伸縮振動(dòng)，伯3200 cm3500cm胺有兩個(gè)吸收峰，仲胺有一個(gè)吸收峰，而叔胺在此范圍內(nèi)無(wú)吸收峰。四、紅外光譜的解析利用紅外圖譜解析有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)， 首先根據(jù)官能團(tuán)區(qū)域中的特征吸收峰的位置，判別可能存在什么官能團(tuán)； 然后找出該官能團(tuán)的相關(guān)峰， 以確證該官能團(tuán)的存在；最后，將所測(cè)圖譜與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對(duì)照。第四節(jié)核磁共振

9、譜一、核磁共振基本原理當(dāng)外界提供的能量等于兩種自旋取向的能級(jí)差（ E）時(shí)，核從低能級(jí)自旋狀態(tài)向高能級(jí)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 1 HNMR和 13CNMR。二、化學(xué)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(qiáng)， 共振時(shí)所需的外加磁場(chǎng)強(qiáng)度也越高，其信號(hào)必然在較高磁場(chǎng)出現(xiàn)。反之，核外的電子云密度越低，信號(hào)必然在較低磁場(chǎng)出現(xiàn)。.（二）化學(xué)位移因質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境不同， 即核外電子云密度不同， 所受屏蔽作用的強(qiáng)弱不同而引起質(zhì)子在核磁共振譜中吸收信號(hào)位置的移動(dòng)，稱為化學(xué)位移。一般采用四甲基硅烷（ TMS）為參考物。用 表示化

10、學(xué)位移值時(shí)， 規(guī)定 TMS的 值為 0.0 ，TMS信號(hào)左側(cè)的 值為正，右側(cè)的 值為負(fù)。一般化學(xué)位移值在 0.0 14.0 范圍內(nèi)。在核磁共振譜中，信號(hào)的數(shù)目表示一個(gè)分子中有幾種類型的H 原子。1、化學(xué)位移 d 值隨著其鄰近原子（或基團(tuán)）中電負(fù)性增強(qiáng)而增大。2、烴基氫的 d 值為芳環(huán)上氫 >烯基氫 >炔基氫 >飽和碳原子上的氫。3、飽和碳原子上的氫的d 值為 3° >2° >1° 。4、-OH、-COOH、-NH2、-SH 等活潑氫，由于氫鍵的形成使 d 值向低場(chǎng)位移，并隨測(cè)定時(shí)的溫度、 濃度而變化。 這些質(zhì)子由于溶劑效應(yīng)， 其 d

11、值可能隨測(cè)定時(shí)的溶劑不同而不同。三、吸收峰的面積質(zhì)子的數(shù)目各類質(zhì)子的數(shù)目與其產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)。四、自旋偶合 - 裂分相鄰的不等性質(zhì)子由于自旋而產(chǎn)生的磁性間相互作用， 稱為自旋 - 自旋偶合。自旋偶合所引起的信號(hào)吸收峰裂分而峰增多的現(xiàn)象， 稱為自旋 - 自旋裂分。質(zhì)子吸收信號(hào)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，核間自旋 - 自旋偶合的作用越強(qiáng)。 相互偶合的兩組信號(hào)具有相同的偶合常數(shù)。偶合常數(shù)只依賴于鄰近質(zhì)子的自旋偶合作用，而與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度無(wú)關(guān)。(1) 自旋偶合主要發(fā)生在同一碳或相鄰碳上的不等性質(zhì)子之間。:.（ 2）活潑質(zhì)子一般圖譜中觀察不到相互自旋偶合作用。（ 3）當(dāng)一組質(zhì)子相鄰的同類質(zhì)子數(shù)為 n 時(shí)，該組質(zhì)子的信號(hào)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(qiáng)度比等于二項(xiàng)式（ a+b）n 展開式的各項(xiàng)系數(shù)， n 為鄰接氫質(zhì)子的數(shù)目。五、 1H譜的解析解析核磁共振譜，主要是從其中尋找信號(hào)的位置、 數(shù)目、強(qiáng)度及裂分情況的信息。從信號(hào)的數(shù)目可知分子中有多少種不同類型的質(zhì)子； 從信號(hào)的位置（即化學(xué)位移 值）可知每類質(zhì)子的電子環(huán)境；各吸收峰占有的相對(duì)面積則表示各類質(zhì)子的相對(duì)數(shù)目；從信號(hào)的裂分情況可提供鄰近基團(tuán)結(jié)構(gòu)的信