红外光谱分析.ppt

第二章红外吸收光谱2.1概述红外区域的划分：
近红外区(4000-14290cm-1)：泛频区
中红外区(400-4000cm-1)：大部分有机物的基团振动频率在此区域。
远红外区(200-700cm-1)：转动和重原子振动
红外吸收光谱的特点：
特征性强、适用范围广；
测样速度快、操作方便；
不适合测定含水样品。红外光谱的表示方法2.2.1红外光谱产生的条件对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。
如：N2、O2、Cl2等。

非对称分子：有偶极矩，红外活性。
基频峰（0→1）2885.9cm-1最强
二倍频峰（0→2）5668.0cm-1较弱
三倍频峰（0→3）8346.9cm-1很弱
四倍频峰（0→4）10923.1cm-1极弱
五倍频峰（0→5）13396.5cm-1极弱

除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频峰（1-2，21-2，）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。
2.2.2分子振动方程式(2)分子振动方程式表某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）例题:由表中查知C=C键的k=9.59.9,令其为9.6,计算波数值2.3红外光谱与分子结构的关系例１水分子例2CO2分子红外光谱中除了前述基本振动产生的基本频率吸收峰外，还有一些其他的振动吸收峰：振动偶合：费米共振：影响振动频率的因素基团 折合质量(m)振动频率(/cm-1)

C－H 0.9 2800~3100
C－C 6 约1000
C－Cl 7.3 约625
C－I 8.9 约500
分区依据：由于有机物数目庞大，而组成有机物的基团有限；基团的振动频率取决于K和m，同种基团的频率相近。
划分方法:
氢键区
基团特征频率区叁键区和累积双键区
双键区

指纹区单键区区域名称 频率范围 基团及振动形式
氢键区4000～2500cm-1O－H、C－H、N－H
等的伸缩振动

叁键和CC、CN、NN和
累积双键区2500~2000cm-1C＝C＝C、N＝C＝O
等的伸缩振动

双键区 2000~1500cm-1C=O、C=C、C=N、NO2、
苯环等的伸缩振动

单键区1500~400cm-1C－C、C－O、C－N、
C－X等的伸缩振动及含
氢基团的弯曲振动。 基团特征频率区的特点和用途
吸收峰数目较少，但特征性强。不同化合物中的同种基团振动吸收总是出现在一个比较窄的波数范围内。
主要用于确定官能团。
指纹区的特点和用途
吸收峰多而复杂，很难对每一个峰进行归属。
单个吸收峰的特征性差，而对整个分子结构环境十分敏感。
主要用于与标准谱图对照。
例2.3.3影响基团频率位移的因素影响基团频率位移的具体因素1）电子效应
a．诱导效应：通过静电诱导作用使分子中电子云分布发生变化引起K的改变，从而影响振动频率。b.共轭效应:共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，即双键键强减小，振动频率红移(减小）。
也以C＝O为例：若考虑共轭体系中的单键，情况如何？如果诱导和共轭效应同时存在，则须具体分析哪种效应占主要
影响。如：共轭效应：2)空间效应
a.空间位阻破坏共轭体系的共平面性，使共轭效应减弱，双键的振动频率蓝移（增大）。b.环的张力：环的大小影响环上有关基团的频率。
3)氢键效应氢键的形成对吸收峰的影响：

吸收峰展宽
氢键形成程度不同，对力常数的影响不同，使得吸收频率有一定范围。氢键形成程度与测定条件有关。

吸收强度增大
形成氢键后，相应基团的振动偶极矩变化增大，因此吸收强度增大。醇、酚、羧酸、胺类等化合物中可以形成氢键。还有一种氢键是发生在OH或NH与C=O之间的，如羧酸以此方式形成二聚体：气相或非极性溶液中得到的是游离分子的红外光谱，此时没有氢键影响
以液态的纯物质或浓溶液测定，得到的是发生氢键缔合的分子的红外光谱2.3.4影响谱带强度的因素例如：
R－CH＝CH2=40
（对称性最差）
顺式R－CH＝CH－R´=10
（对称性次之）
反式R－CH＝CH－R´=2
（对称性最强）
红外光谱的解析2.4各类化合物的红外光谱几种常见官能团特征吸收简谱C=C（1）烷烃类化合物的特征基团频率（2）烯烃类化合物的特征基团频率(3)炔烃芳烃的特征吸收：（与烯烃类似）相邻氢数取代情况＝C－H频率(cm-1)
5单取代770～730，710～690
4邻位二取代770～735
1,3间位二取代810～750，725～680
2对位二取代860～780(5)醇和酚(6)醚(7)胺和铵盐(8)羰基化合物化合物 υC=O 其它特征频率
脂肪酮1730~1700(最强)
脂肪醛1740~17202850、2740(m)左右费米共振2个
羧酸 1720~1680υOH3200~2500(