基團(tuán)紅外吸收?qǐng)D譜[學(xué)習(xí)類別]

1、紅外識(shí)譜圖看似復(fù)雜，其實(shí)也有規(guī)律可循，試試這個(gè)口訣，說不定 也是一種方法。紅外可分遠(yuǎn)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(shí)圖先學(xué)飽和烴，三千以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亞甲峰。1470碳?xì)鋸潱?380甲基顯。二個(gè)甲基同一碳，1380分二半。面內(nèi)搖擺720，長(zhǎng)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(qiáng)，只有一氫不明顯?；衔?，又鍵偏，1650會(huì)出現(xiàn)。烯氫面外易變形，1000以下有強(qiáng)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(qiáng)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?xì)洹Ｎ鍤湮沼袃煞澹?00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(qiáng)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(gè)吸收要看準(zhǔn)，1050對(duì)稱峰，1250反對(duì)稱。苯環(huán)若有甲氧基，碳?xì)渖煺?820。次甲基二氧連苯環(huán)，930處有強(qiáng)峰，環(huán)氧乙烷有三峰，1260環(huán)振動(dòng)

3、，九百上下反對(duì)稱，八百左右最特征。縮醛酮，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(qiáng)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(yīng)波數(shù)高，共軛則向低頻移。張力促使振動(dòng)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(yán)相隔，鏈狀酸酐高頻強(qiáng)，環(huán)狀酸酐高頻弱。羧酸鹽，偶合生，羰基伸縮出雙峰，1600反對(duì)稱，1400對(duì)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?dú)渖煺谷模繗湟环搴芊置?。羰基伸展酰胺I，16

4、60有強(qiáng)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(qiáng)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?xì)鋸潱枷阒侔非迤?。八百左右面?nèi)搖，確定最好變成鹽。伸展彎曲互靠近，伯胺鹽三千強(qiáng)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(tuán)可弄清。1350、1500，分為對(duì)稱反對(duì)稱。氨基酸，成內(nèi)鹽，31002100峰形寬。1600、1400酸根展，1630、1510碳?xì)鋸潯｛}酸鹽，羧基顯，鈉鹽蛋白三千三。礦物組成雜而亂，振動(dòng)光譜遠(yuǎn)紅端。鈍鹽類，較簡(jiǎn)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(xué)苦練多實(shí)踐，紅外識(shí)譜不算難1.紅外光譜法的一般特點(diǎn)特征性強(qiáng)、測(cè)定快速、不破壞試樣、試樣用量少、操作簡(jiǎn)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(duì)樣品的要求試樣純度應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)光譜或商業(yè)光譜進(jìn)行對(duì)照多組份試樣應(yīng)預(yù)先用分餾、萃取、重結(jié)晶或色譜法進(jìn)行分離提純，否則各組份光譜互相重疊，難予解析試樣不應(yīng)含水（結(jié)晶水或游離水）水有紅外吸收，與羥基峰干擾，而且會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗。所用試樣應(yīng)當(dāng)經(jīng)過干燥處理試樣濃

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

7、譜圖B.進(jìn)行光譜解析，判斷試樣可能的結(jié)構(gòu)。然后由化學(xué)分類索引查找標(biāo)準(zhǔn)光譜對(duì)照核實(shí)解析光譜之前的準(zhǔn)備：了解試樣的來源以估計(jì)其可能的范圍 測(cè)定試樣的物理常數(shù)如熔沸點(diǎn)、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(cè)定，求出分子式計(jì)算化合物的不飽和度，用以估計(jì)結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證光譜解析結(jié)果的合理性解析光譜的程序一般為：A.從特征區(qū)的最強(qiáng)譜帶入手，推測(cè)未知物可能含有的基團(tuán)，判斷不可能含有的基團(tuán)B.用指紋區(qū)的譜帶驗(yàn)證，找出可能含有基團(tuán)的相關(guān)峰，用一組相關(guān)峰來確認(rèn)一個(gè)基團(tuán)的存在C.對(duì)于簡(jiǎn)單化合物，確認(rèn)幾個(gè)基團(tuán)之后，便可初步確定分子結(jié)構(gòu)D.查對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光譜核實(shí)新化合物的結(jié)構(gòu)分析紅外光譜主要提供官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)

8、信息，對(duì)于復(fù)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(zhì)譜和核磁共振等分析手段互相配合，進(jìn)行綜合光譜解析，才能確定分子結(jié)構(gòu)。鑒定細(xì)菌，研究細(xì)胞和其它活組織的結(jié)構(gòu)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(cè)器的靈敏度也很低，103吸收池厚度小、單色器狹縫寬度大，測(cè)量誤差也較大對(duì)于農(nóng)藥組份、土壤表面水份、田間二氧化碳含量的測(cè)定和谷物油料作物及肉類食品中蛋白質(zhì)、脂肪和水份含量的測(cè)定，紅外光譜法是較好的分析方法4 基團(tuán)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(gè)區(qū)域。最有分析價(jià)值的基團(tuán)頻率在4000 cm-1 1300 cm-1之間，這一區(qū)域稱為基團(tuán)頻率區(qū)、官能團(tuán)區(qū)或特征區(qū)。區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認(rèn)，常用于鑒定官能團(tuán)。 在1800 cm-1（1300 cm-1）600 cm-1區(qū)域內(nèi)，除單鍵的伸縮振動(dòng)外，還有因變形振動(dòng)產(chǎn)生的譜帶。這種振動(dòng)基團(tuán)頻率和特征吸收峰與整個(gè)分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時(shí)，該區(qū)的吸收就有細(xì)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(duì)于指認(rèn)結(jié)構(gòu)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(tuán)的旁證。 基團(tuán)頻率區(qū)可分為三個(gè)區(qū)域（1） 4000 2500 cm-1 X-H伸縮振動(dòng)區(qū)，X可以是O、N、C或S等原子。 O-H基的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在3650 3200 cm-1范圍內(nèi)，它可以作為判斷有無醇類、酚類和有機(jī)酸類的重要依據(jù)。 當(dāng)醇和酚溶于非極性溶劑（如CCl4），濃度于0.01mol. dm-3時(shí)，在3650 3580 cm-1處出現(xiàn)游離O-H基的伸縮振動(dòng)吸收，峰形尖銳，且沒有其它吸收峰干擾，易于識(shí)別。當(dāng)試樣濃度增加時(shí)，羥基化合物產(chǎn)生締合現(xiàn)象，O-H基的伸縮振動(dòng)吸收峰向低波數(shù)方向位移，在3400 3200 cm-1出現(xiàn)一個(gè)寬而強(qiáng)的吸收峰。 胺和酰胺的N-H伸縮振動(dòng)也出現(xiàn)在350031

11、00 cm-1，因此，可能會(huì)對(duì)O-H伸縮振動(dòng)有干擾。 C-H的伸縮振動(dòng)可分為飽和和不飽和的兩種： 飽和的C-H伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在3000 cm-1以下，約30002800 cm-1，取代基對(duì)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(qiáng)度很弱。 不飽和的C-H伸縮振動(dòng)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(dòng)出現(xiàn)在3030 cm-1附近，它的特征是強(qiáng)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(nèi)，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(dòng)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(dòng)，以及-C =C=C、-C=C=O等累積雙鍵的不對(duì)稱性伸縮振動(dòng)。 對(duì)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(dòng)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(duì)稱，則為非紅外活性。 -C N基的伸縮振動(dòng)在

13、非共軛的情況下出現(xiàn)22402260 cm-1附近。當(dāng)與不飽和鍵或芳香核共軛時(shí)，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(qiáng)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(dòng)區(qū) 該區(qū)域重要包括三種伸縮振動(dòng)： C=O伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在19001650 cm-1，是紅外光譜中特征的且往往是最強(qiáng)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(jī)化合物。酸酐的羰基吸收帶由于振動(dòng)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(nèi)變形振動(dòng)的泛頻吸收，雖然強(qiáng)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(dòng)和C=S、S=O、P=O等雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收。 其中：1375 cm-1的譜帶為甲基的dC-H對(duì)稱彎曲振動(dòng)，對(duì)識(shí)別甲基十分有用，C-O的伸縮振動(dòng)在13001000 cm-1，是該區(qū)域最強(qiáng)的峰，也較易識(shí)別。（2） 900 650 cm-1區(qū)域的某些吸收峰可用來確認(rèn)化合物的順反構(gòu)型。 利用上區(qū)域中苯環(huán)的C-H面外變形振動(dòng)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(yuǎn)紅外（far-infrared）。區(qū)域波長(zhǎng)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(yuǎn)紅外50-1000200-106.01012-3.01011常用2.5-154000-6701.21014-2.01013 當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，分子吸收某些頻率的輻射，產(chǎn)生分子振

16、動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，使相應(yīng)于這些吸收區(qū)域的透射光強(qiáng)度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長(zhǎng)關(guān)系曲線，就得到紅外光譜。 物質(zhì)的紅外光譜是其分子結(jié)構(gòu)的反映，譜圖中的吸收峰與分子中各基團(tuán)的振動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)。 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(tuán)，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(duì)其吸收位置影響較小。通常把這種能代表基團(tuán)存在、并有較高強(qiáng)度的吸收譜帶稱為基團(tuán)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(dòng)能級(jí)（n=0）躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)（n=1）時(shí)，所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。因?yàn)?/p>

17、（振動(dòng)量子數(shù)的差值） n=1時(shí)，nL=n，所以基頻峰的位置（nL）等于分子的振動(dòng)頻率。 在紅外吸收光譜上除基頻峰外，還有振動(dòng)能級(jí)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(shí)， n = 2，則nL = 2n，即吸收的紅外線譜線（nL）是分子振動(dòng)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(jí)示意圖，圖中EA和EB表示不同能量的電子能級(jí)，在每個(gè)電子能級(jí)中因振動(dòng)能量不同而分為若干個(gè)n = 0、1、2、3的振動(dòng)能級(jí)，在同一電子能級(jí)和同一振動(dòng)能級(jí)中，還因轉(zhuǎn)動(dòng)能量不同而分為若干個(gè)J= 0、1、2、3的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。 由于分子非諧振性質(zhì)，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(qiáng)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