紅外光譜在有機化合物結構分析中的應用

紅外光譜在有機化合物結構分析中的應用1第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四

3.5紅外光譜在有機化合物結構分析中的應用2第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四3.5.1

試樣的制備要獲得一張高質量紅外光譜圖，除了儀器本身的因素外，還必須有合適的樣品制備方法。1.

紅外光譜法對試樣的要求紅外光譜的試樣可以是液體、固體或氣體，一般應要求：（1）試樣應該是單一組份的純物質，純度應>98%或符合商業(yè)規(guī)格，才便于與純物質的標準光譜進行對照。多組份試樣應在測定前盡量預先用分餾、萃取、重結晶或色譜法進行分離提純，否則各組份光譜相互重疊，難于判斷。3第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（2）試樣中不應含有游離水。水本身有紅外吸收，會嚴重干擾樣品譜，而且會侵蝕吸收池的鹽窗。（3）試樣的濃度和測試厚度應選擇適當，以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10%~80%范圍內。2.

制樣的方法氣體樣品：氣態(tài)樣品可在玻璃氣槽內進行測定，它的兩端粘有紅外透光的NaCl或KBr窗片。先將氣槽抽真空，再將試樣注入。4第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四液體和溶液試樣：（1）液體池法沸點較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液體池中，液層厚度一般為0.01~1mm。（2）液膜法沸點較高的試樣，直接直接滴在兩片鹽片之間，形成液膜。對于一些吸收很強的液體，當用調整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時，可用適當?shù)娜軇┡涑上∪芤哼M行5第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四測定。一些固體也可以溶液的形式進行測定。常用的紅外光譜溶劑應在所測光譜區(qū)內本身沒有強烈的吸收，不侵蝕鹽窗，對試樣沒有強烈的溶劑化效應等。固體試樣：（1）壓片法將1~2mg試樣與200mg純KBr研細均勻，置于模具中，用（5~10）107Pa壓力在油壓機上壓成透明薄片，即可用語測定。試樣和KBr都應經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影響。6第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（2）石蠟糊法將干燥處理后的試樣研細，與液體石蠟或全氟代烴混合，調成糊狀，夾在鹽片中測定。（3）薄膜法主要用于高分子化合物的測定?？蓪⑺鼈冎苯蛹訜崛廴诤笸恐苹驂褐瞥赡?。也可將試樣溶解在低沸點的易揮發(fā)溶劑中，涂在鹽片上，待溶劑揮發(fā)后成膜測定。當樣品量特別少或樣品面積特別小時，采用光束聚光器，并配有微量液體池、微量固體池和微量氣體池，采用全反射系統(tǒng)或用帶有鹵化堿透鏡的反射系統(tǒng)進行測量。7第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四3.5.2

紅外光譜的應用（1）已知物的鑒定

將試樣的譜圖與標準的譜圖進行對照，或者與文獻上的譜圖進行對照。如果兩張譜圖各吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對強度一樣，就可以認為樣品是該種標準物。如果兩張譜圖不一樣，或峰位不一致，則說明兩者不為同一化合物，或樣品有雜質。如用計算機譜圖檢索，則采用相似度來判別。使用文獻上的譜圖應當注意試樣的物態(tài)、結晶狀態(tài)、溶劑、測定條件以及所用儀器類型均應與標準譜圖相同。8第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（2）檢驗反應是否進行，某些基團的引入或消去簡單反應→相應的特征峰存在或消失復雜反應→標準譜圖相比較（3）幾何構型與立體構象的研究（4）未知結構化合物的確定簡單化合物→紅外光譜復雜化合物→綜合分析9第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（1）了解試樣的來源、性質了解樣品的來源、性質及灰分物理常數(shù)分子式

經(jīng)元素分析確定實驗式；有條件時可有MS譜測定相對分子量，確定分子式；

3.5.3光譜解析的一般程序

：

10第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)分子式計算不飽和度，其經(jīng)驗公式為：

Ω=1+n4+1/2（n3–n1）式中：Ω—代表不飽和度；n1、n3、n4分別代表分子中一價、三價和四價原子的數(shù)目。當計算得：

=0時，表示分子是飽和的，應在鏈狀烴及其不含雙鍵的衍生物。當=1時，可能有一個雙鍵或脂環(huán)；當=2時，可能有兩個雙鍵和脂環(huán)，也可能有一個叁鍵；當=4時，可能有一個苯環(huán)等。11第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（2）紅外光譜解析程序順序：先特征(區(qū))、后指紋(區(qū))；先最強(峰)、后次強(峰)；先粗查、后細找；原則:

先否定、后肯定；解析一組相關峰;12第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四常見官能團的振動頻率振動吸收峰化合物C-H伸縮C-H彎曲烷烴2960-2850cm-1

-CH2-,1460cm-1

-CH3,1380cm-1異丙基，兩個等強度的峰叔丁基，兩個不等強度的峰13第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四振動吸收峰化合物C-H伸縮C=C，C=C-C=C伸縮C-H彎曲烯烴C=C：1680-16201000-700

RCH=CH21645（中）

R2C=CH21653（中）順RCH=CHR

1650（中）反RCH=CHR

1675（弱）3100-3010三取代1680（中-弱）四取代1670（弱-無）四取代無共軛烯烴與烯烴同向低波數(shù)位移，1600與烯烴同910-905強995-985強895-885強730-650弱且寬980-965強840-790強無14第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四吸收峰化合物振動C-H伸縮CC，苯環(huán)伸縮C-H彎曲炔烴3310-3300一取代2140-2100弱非對稱二取代2260-2190弱700-6003110-3010中1600中670弱（苯）鄰-770-735強間-810-750強

710-690中對-833-810強泛頻2000-1660取代芳烴較強對稱無強1580弱1500強1450弱-無一取代770-730，710-690強二取代15第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四類別伸縮(cm-1)說明C-XC-FC-ClC-BrC-I1350-1100強750-700中700-500中610-685中游離3650-3500締合3400-3200寬峰不明顯醇、酚-OHC-O-C1200-1000不特征胺RNH2R2NH3500-3400（游離）締合降低1003500-3300（游離）締合降低100鍵和官能團醚16第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四類別伸縮(cm-1)說明1770-1750（締合時在1710）醛、酮C=OR-CHO1750-16802720（C-H）羧酸C=OOH酸酐酰鹵酰胺腈氣相在3550，液固締合時在3000-2500（寬峰）C=OC=OC=OC=O酯1800