基團紅外吸收圖譜[學習類別]

1、紅外識譜圖看似復雜，其實也有規(guī)律可循，試試這個口訣，說不定 也是一種方法。紅外可分遠中近，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。識圖先學飽和烴，三千以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亞甲峰。1470碳氫彎，1380甲基顯。二個甲基同一碳，1380分二半。面內搖擺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，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，面外彎曲定芳氫。五氫吸收有兩峰，700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，二個吸收要看準，1050對稱峰，1250反對稱。苯環(huán)若有甲氧基，碳氫伸展2820。次甲基二氧連苯環(huán)，930處有強峰，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嚴相隔，鏈狀酸酐高頻強，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。氮氫伸展三千四，每氫一峰很分明。羰基伸展酰胺I，16

4、60有強峰；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碳氫彎，芳香仲胺千五偏。八百左右面內搖，確定最好變成鹽。伸展彎曲互靠近，伯胺鹽三千強峰寬，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，相連基團可弄清。1350、1500，分為對稱反對稱。氨基酸，成內鹽，31002100峰形寬。1600、1400酸根展，1630、1510碳氫彎。鹽酸鹽，羧基顯，鈉鹽蛋白三千三。礦物組成雜而亂，振動光譜遠紅端。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。勤學苦練多實踐，紅外識譜不算難1.紅外光譜法的一般特點特征性強、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準光譜或商業(yè)光譜進行對照多組份試樣應預先用分餾、萃取、重結晶或色譜法進行分離提純，否則各組份光譜互相重疊，難予解析試樣不應含水（結晶水或游離水）水有紅外吸收，與羥基峰干擾，而且會侵蝕吸收池的鹽窗。所用試樣應當經(jīng)過干燥處理試樣濃

6、度和厚度要適當使最強吸收透光度在520%之間3.定性分析和結構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構分析的有力工具已知物的鑒定將試樣的譜圖與標準品測得的譜圖相對照，或者與文獻上的標準譜圖（例如藥品紅外光譜圖集、Sadtler標準光譜、Sadtler商業(yè)光譜等）相對照，即可定性使用文獻上的譜圖應當注意：試樣的物態(tài)、結晶形狀、溶劑、測定條件以及所用儀器類型均應與標準譜圖相同未知物的鑒定未知物如果不是新化合物，標準光譜己有收載的，可有兩種方法來查對標準光譜：A.利用標準光譜的譜帶索引，尋找標準光譜中與試樣光譜吸收帶相同的

7、譜圖B.進行光譜解析，判斷試樣可能的結構。然后由化學分類索引查找標準光譜對照核實解析光譜之前的準備：了解試樣的來源以估計其可能的范圍 測定試樣的物理常數(shù)如熔沸點、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，求出分子式計算化合物的不飽和度，用以估計結構并驗證光譜解析結果的合理性解析光譜的程序一般為：A.從特征區(qū)的最強譜帶入手，推測未知物可能含有的基團，判斷不可能含有的基團B.用指紋區(qū)的譜帶驗證，找出可能含有基團的相關峰，用一組相關峰來確認一個基團的存在C.對于簡單化合物，確認幾個基團之后，便可初步確定分子結構D.查對標準光譜核實新化合物的結構分析紅外光譜主要提供官能團的結構

8、信息，對于復雜化合物，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、質譜和核磁共振等分析手段互相配合，進行綜合光譜解析，才能確定分子結構。鑒定細菌，研究細胞和其它活組織的結構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、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-1兩個區(qū)域。最有分析價值的基團頻率在4000 cm-1 1300 cm-1之間，這一區(qū)域稱為基團頻率區(qū)、官能團區(qū)或特征區(qū)。區(qū)內的峰是由伸縮振動產(chǎn)生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認，常用于鑒定官能團。 在1800 cm-1（1300 cm-1）600 cm-1區(qū)域內，除單鍵的伸縮振動外，還有因變形振動產(chǎn)生的譜帶。這種振動基團頻率和特征吸收峰與整個分子的結構有關。當分子結構稍有不同時，該區(qū)的吸收就有細微的差異，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)對于指認結構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、團的旁證。 基團頻率區(qū)可分為三個區(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，它可以作為判斷有無醇類、酚類和有機酸類的重要依據(jù)。 當醇和酚溶于非極性溶劑（如CCl4），濃度于0.01mol. dm-3時，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。當試樣濃度增加時，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)一個寬而強的吸收峰。 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，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。當與不飽和鍵或芳香核共軛時，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面內變形振動的泛頻吸收，雖然強度很弱，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化合物的順反構型。 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遠紅外50-1000200-106.01012-3.01011常用2.5-154000-6701.21014-2.01013 當樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時，分子吸收某些頻率的輻射，產(chǎn)生分子振

16、動能級和轉動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，使相應于這些吸收區(qū)域的透射光強度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長關系曲線，就得到紅外光譜。 物質的紅外光譜是其分子結構的反映，譜圖中的吸收峰與分子中各基團的振動形式相對應。 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，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存在、并有較高強度的吸收譜帶稱為基團頻率，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，所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。因為

17、（振動量子數(shù)的差值） n=1時，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， 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，在每個電子能級中因振動能量不同而分為若干個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，還因轉動能量不同而分為若干個J= 0、1、2、3的轉動能級。 由于分子非諧振性質，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