红外吸收分光光度法

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1、仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法 主要内容主要内容第一节红外吸收光谱法基本原理第一节红外吸收光谱法基本原理 一、分子振动能级和振动形式一、分子振动能级和振动形式 二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件 三、三、 吸收峰的位置吸收峰的位置第二节第二节 有机化合物的典型光谱有机化合物的典型光谱 一、烃类化合物一、烃类化合物 二、芳香烃类化合物二、芳香烃类化合物 三、醇类、醚类化合物三、醇类、醚类化合物 四、羰基类化合物四、羰基类化合物 五、胺类化合物五、胺类化合物第三节第三节 红外光谱仪红外光谱仪 一、光栅红外光谱仪主要部件一、光

2、栅红外光谱仪主要部件 二、傅立叶变换红外光谱仪原理图二、傅立叶变换红外光谱仪原理图 三、仪器性能指标三、仪器性能指标第四节第四节 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 一、试样的制备一、试样的制备 二、红外光谱解析一般步骤二、红外光谱解析一般步骤仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法以连续波长的红外光为光源照射样品引起分子振动能以连续波长的红外光为光源照射样品引起分子振动能级之间跃迁，而产生红外吸收光谱，根据化合物的红级之间跃迁，而产生红外吸收光谱，根据化合物的红外吸收光谱进行定性、定量及结构分析的方法。外吸收光谱进行定性、定量及结构分析的方法。 红

3、外吸收光谱法红外吸收光谱法infrared absorption spectroscopy；IR仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法近红外区红外吸收光谱法分类红外吸收光谱法分类波长0.762.5m，波数131584000cm-1中红外区波长2.525m，波数4000 400cm-1和远红外区波长25 1000m，波数40010cm-1仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法第一节红外吸收光谱法基本原理第一节红外吸收光谱法基本原理仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外

4、吸收分光光度法一、分子振动能级和振动形式一、分子振动能级和振动形式位能 U K(rre)2 缩re伸伸平衡位置平衡位置仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法双原子分子位能曲线双原子分子位能曲线双原子分子位能曲线双原子分子位能曲线 总能量EVU+T 分子振动能级能量EV (V+ )h 位能 U K(rre)2 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法红外区分子的基本振动红外区分子的基本振动 1、伸缩振动、伸缩振动(stretching vibration)对称伸缩振动对称伸缩振动 s不对称伸缩振动不对称

5、伸缩振动as2、弯曲振动（、弯曲振动（bending vibration）面内弯曲振动面内弯曲振动 剪式振动剪式振动面内摇摆振动面内摇摆振动 面外弯曲振动面外弯曲振动 面外摇摆振动面外摇摆振动扭曲振动扭曲振动仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法对称对称剪式剪式面外摇摆面外摇摆伸缩振动伸缩振动不对称不对称面内摇摆面内摇摆面内弯曲振动面内弯曲振动卷曲卷曲面外弯曲振动面外弯曲振动基本振动方式基本振动方式 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法甲烷中C-H的弯曲振动甲烷中C-H的伸缩振动弯曲振动仪器分析仪

6、器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法振动自由度振动自由度vibrative degree of freedom 分子基本振动的数目，即分子的独立振动数。分子基本振动的数目，即分子的独立振动数。注意：分子平动能量改变不产生光谱，而转动能级跃迁产生的注意：分子平动能量改变不产生光谱，而转动能级跃迁产生的远红外光谱超出中红外光谱的研究范围，因此应该扣除这两种远红外光谱超出中红外光谱的研究范围，因此应该扣除这两种运动形式。运动形式。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法振动自由度振动自由度f = 3N（运动自由度）

7、平动自由度转动自由度线性分子振动自由度 f = 3N -5非线性分子振动自由度 f = 3N -6 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法例如，水为非线型分子，振动自由度3N333，说明水分子有3种基本振动形式 又如，CO2为线型分子，振动自由度3N324，说明CO2有4种基本振动形式 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件 EL =Vh或或L=V；0仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法基本振动吸收

8、峰的数目少于振动自由度的原因基本振动吸收峰的数目少于振动自由度的原因基本振动吸收峰的数目少于振动自由度的原因基本振动吸收峰的数目少于振动自由度的原因（1）红外光谱简并）红外光谱简并（2）非红外活性振动）非红外活性振动振动频率完全相同的吸收峰在红外光谱中重叠的现象。振动频率完全相同的吸收峰在红外光谱中重叠的现象。当振动过程中分子瞬间偶极矩不发生变化时，不产生红外光的吸收。当振动过程中分子瞬间偶极矩不发生变化时，不产生红外光的吸收。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法吸收峰的强度吸收峰的强度 振动能级的跃迁几率。振动能级的跃迁几率。振动过程中键的偶

9、极矩变化。振动过程中键的偶极矩变化。振动形式振动形式: : ， 分子结构的对称性有关。分子结构的对称性有关。 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法振动过程中键的偶极矩变化振动过程中键的偶极矩变化基团的极性大，键的偶极矩也大，伸缩振动过程中基团的极性大，键的偶极矩也大，伸缩振动过程中偶极矩的变化也大，其吸收峰的强度亦愈强。因此偶极矩的变化也大，其吸收峰的强度亦愈强。因此分子中含有杂原子时，其红外谱峰一般都比较强。分子中含有杂原子时，其红外谱峰一般都比较强。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法分子结

10、构的对称性分子结构的对称性结构对称的分子在振动过程中，若其振动方向也对结构对称的分子在振动过程中，若其振动方向也对称，则振动的偶极矩始终为零，没有吸收峰出现。称，则振动的偶极矩始终为零，没有吸收峰出现。 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法吸收峰的绝对强度吸收峰的绝对强度 100时，称为非常强峰（时，称为非常强峰（vs）在在20100范围内，为强峰（范围内，为强峰（s）在在1020范围内，为中强峰（范围内，为中强峰（m）在在110范围内，为弱峰（范围内，为弱峰（w）1时，为非常弱峰（时，为非常弱峰（vw）仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章

11、第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法三、三、 吸收峰的位置吸收峰的位置（1）基本振动频率）基本振动频率 （2）基频峰和泛频峰）基频峰和泛频峰 （3）基频峰的分布规律）基频峰的分布规律 （4）影响峰位的因素）影响峰位的因素 （5）特征区和指纹区）特征区和指纹区仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法基本振动频率基本振动频率Hooke定律推导出的简谐振动频率计算公式定律推导出的简谐振动频率计算公式 用波数表示用波数表示（cm-1）u为为A、B原子的折合质量原子的折合质量 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外

12、吸收分光光度法基本振动频率基本振动频率折合相对原子质量相同的基团，其化学键力常数越大，折合相对原子质量相同的基团，其化学键力常数越大，伸缩振动基频峰的波数越高。伸缩振动基频峰的波数越高。折合相对原子质量越小，基团的伸缩振动波数越高。折合相对原子质量越小，基团的伸缩振动波数越高。 以共价键与以共价键与C C原子组成基团的其他原子随着原子质量原子组成基团的其他原子随着原子质量的增加，红外振动波数减小。的增加，红外振动波数减小。 折合相对原子质量相同的基团，一般折合相对原子质量相同的基团，一般。 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法基频峰和泛频峰基频

13、峰和泛频峰基频峰：分子吸收一定频率的红外线，由振动基态基频峰：分子吸收一定频率的红外线，由振动基态(V=0)跃迁跃迁至第一激发态至第一激发态(V=1)时，所产生的吸收峰。位置规律性比较强时，所产生的吸收峰。位置规律性比较强且强度比较大，在红外光谱上较容易识别。且强度比较大，在红外光谱上较容易识别。倍频峰：吸收一定频率的红外线后，分子振动能级由基态倍频峰：吸收一定频率的红外线后，分子振动能级由基态(V=0)跃迁至第二激发态跃迁至第二激发态(V=2)、第三激发态、第三激发态(V=3)等所产生的等所产生的吸收峰，分别称为二倍频峰、三倍频峰等。总称这些吸收峰为吸收峰，分别称为二倍频峰、三倍频峰等。总称

14、这些吸收峰为倍频峰。倍频峰。差频峰：有些弱峰还由两个或多个基频峰频率的和或差产生，差频峰：有些弱峰还由两个或多个基频峰频率的和或差产生，12峰称为合频峰，峰称为合频峰，12峰称为差频峰。峰称为差频峰。泛频峰：倍频峰、合频峰及差频峰统称为泛频峰。泛频峰多数泛频峰：倍频峰、合频峰及差频峰统称为泛频峰。泛频峰多数为弱峰，一般在图谱上不易辨认。但增加了光谱特征性。为弱峰，一般在图谱上不易辨认。但增加了光谱特征性。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法化学键力常数对伸缩振动基频峰波数的影响化学键力常数对伸缩振动基频峰波数的影响化学键类型折合摩尔质量u键常数

15、KN/cm基团振动波数cm-165119061016806152060不同基团的基本振动频率 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法影响吸收峰位置的因素影响吸收峰位置的因素 诱导效应共轭效应 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法影响吸收峰位置的因素影响吸收峰位置的因素 氢键效应 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法影响吸收峰位置的因素影响吸收峰位置的因素 空间效应 互变异构效应 1738cm1、 1717cm11650cm1仪器分析仪器分析仪器分析

16、仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法影响吸收峰位置的因素影响吸收峰位置的因素 环张力效应 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法特征区和指纹区特征区和指纹区 1.特征区：特征区： 40001300cm 1，2.57.69m 化学键和基团的特征振动频率区，吸收峰较稀疏，易辨认，化学键和基团的特征振动频率区，吸收峰较稀疏，易辨认，每一个吸收峰都和一定的基团相对应，一般可用于鉴定官能团每一个吸收峰都和一定的基团相对应，一般可用于鉴定官能团的存在。的存在。2.指纹区：指纹区： 1300400cm 1，7.6925m 吸收峰的特征

17、性强，可用于区别不同化合物结构上的微小差吸收峰的特征性强，可用于区别不同化合物结构上的微小差异。吸收峰强度和位置相似，相互干扰较大，再加上各种弯曲异。吸收峰强度和位置相似，相互干扰较大，再加上各种弯曲振动的能级差小，吸收峰密集、复杂多变、不容易辨认。振动的能级差小，吸收峰密集、复杂多变、不容易辨认。 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法两区域法的分区及其作用两区域法的分区及其作用 区域吸收峰类型作用特征特征区4000-1300cm-1氢单键的伸缩振动峰确定化合物具有哪些基团；确定化合物的类别吸收峰比较稀疏，容易辨认各种叁键、双键的伸缩振动峰部分

18、氢单键的面内弯曲振动峰指纹区1300-400cm-1各种单键的伸缩振动峰某些特征峰及大量相关峰作为确定基团的旁证；确定化合物的细微结构吸收峰密集、多变且复杂，能够反映各化合物微小差异，可与标准图谱或已知物谱图进行对比分析多数基团的面外弯曲振动峰仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法特征峰和相关峰特征峰和相关峰 u特征峰：用于鉴别化学键或基团存在的吸收峰。特征峰：用于鉴别化学键或基团存在的吸收峰。u相关峰：一组具有相互依存和佐证关系的吸收峰。相关峰：一组具有相互依存和佐证关系的吸收峰。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光

19、度法红外吸收分光光度法第二节第二节 有机化合物的典型光谱有机化合物的典型光谱仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法一、烃类化合物一、烃类化合物正辛烷、1辛烯、1辛炔的红外光谱 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法烃类的烃类的烃类的烃类的CHCHCHCH伸缩振动频率及强度伸缩振动频率及强度伸缩振动频率及强度伸缩振动频率及强度 C-H 类型波数（cm-1）峰强度备注SP3杂化的C-CH32960、2870很强-CH22930、2850强-CH2890中强-OCH328302815中强醛基-COH282

20、0、2720中强特征SP2杂化的CC=CH30403010弱中强共轭向低频方向移动且峰增强ArH31003030弱中强共轭向低频方向移动且峰增强SP杂化的CCCH3300中强仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法烃类的烃类的CHCH面内弯曲振动频率及强度面内弯曲振动频率及强度 C-H 类型波数（cm-1）峰强度备注-CH3（不对称）14701430中强-CH3（对称）13961365中或强中心位置1380 cm-1（特征）-CH2-（不对称）14701430中强仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法

21、不同化学环境不同化学环境不同化学环境不同化学环境CHCH3 3的伸缩振动和面内弯曲振动频率的伸缩振动和面内弯曲振动频率的伸缩振动和面内弯曲振动频率的伸缩振动和面内弯曲振动频率 结构脂肪CH32960287214621380芳香CH329252860ROCH32925287014551362RCOCH3297514221375脂肪NHCH328081425芳香NHCH32815脂肪N(CH3)228182770芳香N(CH3)22830RSCH32975287814271310仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法烃类化合物烃类化合物烃类化合物烃类

22、化合物CHCH面外弯曲振动频率及强度面外弯曲振动频率及强度面外弯曲振动频率及强度面外弯曲振动频率及强度 烯烃类型波数（cm-1）峰强度备注RHCCH2990、910强可以鉴别烯烃R1HC=CR2H（顺式）690中或强化合物的取代R1HC=CR2H（反式）970中或强位置和类型R1R2C=CH2890中或强R1R2C=CR3H840790中或强仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法不同类型烯烃化合物特征振动频率不同类型烯烃化合物特征振动频率不同类型烯烃化合物特征振动频率不同类型烯烃化合物特征振动频率cmcm-1-1 结构RHC=CH23085297

23、5302516439109901825R1R2C=CH23075297516508901790R1R2C=CR3H30301680820R1HC=CR2H（顺式）30251650690R1HC=CR2H（反式）30201670970R1R2C=CR3 R4弱或无仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法烷烃吸收峰有如下特点烷烃吸收峰有如下特点 烷烃的振动波数小于3000 cm1， 甲基的与亚甲基的在谱图上常常为一叠加峰。当化合物中存在有-CH(CH3)2、-C(CH3)3或-C(CH3)2时，由于振动偶合峰发生分裂，出现双峰。 n4的直链烷烃在722

24、cm1左右出现峰，并且随着CH2个数减少，吸收峰向高波数方向移动。 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法二、芳香二、芳香二、芳香二、芳香烃类化合物烃类化合物烃类化合物烃类化合物 甲苯、邻氯甲苯、间甲苯胺、对氯甲苯的红外光谱 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法芳香化合物芳香化合物CH面外弯曲振动频率、强度及峰形面外弯曲振动频率、强度及峰形 芳烃取代类型波数（cm-1）峰强度备注单取代770730很强双峰单取代（5个相邻H）710690强邻双取代770735很强与单取代峰重叠，邻双取代（4个相邻H

25、）710690峰，易区别间双取代810750很强与单取代峰重叠间双取代（3个相邻H）725680中或强但低频峰位置易变化间双取代（1个孤立H） 900860中对双取代（2个相邻H）860800很强单峰五取代（1个孤立H）900860很强仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法三、醇类、醚类化合物三、醇类、醚类化合物三、醇类、醚类化合物三、醇类、醚类化合物正己醇、2丁醇、丁醚的红外光谱仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法醇类和酚类化合物、振动频率醇类和酚类化合物、振动频率 化合物 （cm-1） （cm

26、-1） （cm-1）伯醇364013501260cm-11050仲醇363013501260cm-11100叔醇362014101310cm-11150酚361014101310cm-11220仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法OH、NH的伸缩振动频率、强度及峰形的伸缩振动频率、强度及峰形 基团类型波数（cm-1）峰强度备注OH 37003200强（特征）游离OH37003500较强尖缔合OH34503200强宽COOHOH 35502500强（特征）游离OH3550强尖缔合OH30002500强宽NH35003100强（特征）游离NH350

27、03300弱伯胺为双峰、尖缔合NH35003100弱伯胺为双峰、尖35003300强度不定仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法四、羰基类化合物四、羰基类化合物四、羰基类化合物四、羰基类化合物 苯甲醛、苯乙酮、苯甲酸、苯甲酸甲酯、苯甲酰胺、乙酸酐的红外光谱 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法羰基伸缩振动频率、强度及峰形羰基伸缩振动频率、强度及峰形 羰基类型波数（cm-1）峰强度备注酮（不共轭）17401720强共轭向低频方向移动酸（不共轭）17051725强共轭向低频方向移动醛（不共轭）1705

28、1725强共轭向低频方向移动酯（链状且不共轭）17401710强六元环内酯17501730强环张力影响向高频方向移动五元环内酯17801760强环张力影响向高频方向移动酰卤18151720强酸酐18501800强共振偶合，分裂成双峰17801740强酰胺17001680强游离16601640强缔合仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法五、胺类化合物五、胺类化合物五、胺类化合物五、胺类化合物 正丁胺、二丁胺、三丁胺红外光谱正丁胺、二丁胺、三丁胺红外光谱 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法红外光谱的

29、主要基频峰区段红外光谱的主要基频峰区段红外光谱的主要基频峰区段红外光谱的主要基频峰区段 波数（cm-1）波长（m）振动类型375030002.73.3330030003.03.4300027003.33.7 （-CH3，饱和CH2及CH，-CHO）240021004.24.9190016505.36.1 （酸酐、酰氯、酯、醛、酮、羧酸、酰胺）167515005.96.2147513006.87.7 （各种面内弯曲振动）130010007.710.0 （酚、醇、醚、酯、羧酸）1 00065010.015.4 （不饱和碳-氢面外弯曲振动）仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分

30、光光度法红外吸收分光光度法第三节第三节 红外光谱仪红外光谱仪仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法一、光栅红外光谱仪主要部件一、光栅红外光谱仪主要部件1.辐射源辐射源 硅碳棒硅碳棒 能斯特灯能斯特灯 白炽线圈白炽线圈2.吸收池吸收池固体池固体池液体池液体池气体池气体池3.单色器单色器 ：迈克尔逊：迈克尔逊(Michelson)干涉仪干涉仪 4.检测器：热电型和光电导型检测器检测器：热电型和光电导型检测器 5.计算机系统计算机系统仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法双光束红外分光光度计原理双光束红外

31、分光光度计原理仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法二、傅立叶变换红外光谱仪原理图二、傅立叶变换红外光谱仪原理图二、傅立叶变换红外光谱仪原理图二、傅立叶变换红外光谱仪原理图 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法傅立叶变换红外光谱法的主要特点傅立叶变换红外光谱法的主要特点 1.灵敏度高，样品量少到灵敏度高，样品量少到10-910-11g仍可看到清晰图谱。仍可看到清晰图谱。2.分辨率高，波数准确度至分辨率高，波数准确度至0.5cm 1，甚至，甚至 0.005 cm 1。3.测定的光谱范围宽，可测光谱范

32、围测定的光谱范围宽，可测光谱范围1000010cm 1。4.扫描速度快扫描速度快 一般在一般在1s内即可完成全光谱范围的扫描，内即可完成全光谱范围的扫描， 比色散型仪器提高数百倍。比色散型仪器提高数百倍。 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法三、仪器性能指标三、仪器性能指标 1.1.分辨率分辨率 2.2.波数准确度波数准确度 3.3.波数重现性波数重现性4.4.透光率或吸光度准确度透光率或吸光度准确度5.5.透光率或吸光度重复性透光率或吸光度重复性仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法第四节第四节

33、 红外吸收光谱分析红外吸收光谱分析 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法一、试样的制备一、试样的制备 1 1、固体样品、固体样品（1 1）压片法）压片法 （2 2）糊剂法）糊剂法 （3 3）薄膜法）薄膜法2 2、液体样品、液体样品 （1 1）夹片法）夹片法 （2 2）涂片法）涂片法 （3 3）液体池法）液体池法仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法二、红外光谱解析一般步骤二、红外光谱解析一般步骤二、红外光谱解析一般步骤二、红外光谱解析一般步骤（一）收集未知物的有关数据（一）收集未知物的有关数据（二

34、）确定未知物的不饱和度（二）确定未知物的不饱和度（三）检查红外光谱图是否有杂质吸收（三）检查红外光谱图是否有杂质吸收 （四）解析图谱（四）解析图谱（五）确定化合物的可能结构（五）确定化合物的可能结构（六）与标准图谱比较确定结构（六）与标准图谱比较确定结构 萨特勒萨特勒（Sadtler）红外图谱集红外图谱集 中国国家药典委员会中国国家药典委员会药品红外光谱集药品红外光谱集仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法红外光谱解析的一般原则红外光谱解析的一般原则 1 1、解析红外光谱的三要素：峰位、峰强及峰形。首、解析红外光谱的三要素：峰位、峰强及峰形。首先

35、要识别峰位，其次观看峰强，然后分析峰形先要识别峰位，其次观看峰强，然后分析峰形 2 2、用一组相关峰确认一个基团：防止利用某特征、用一组相关峰确认一个基团：防止利用某特征峰片面的确认基团。峰片面的确认基团。3 3、红外光谱的解析顺序：先观察解析特征区，确定、红外光谱的解析顺序：先观察解析特征区，确定化合物有何基团，并归属其类别。然后结合指纹区找化合物有何基团，并归属其类别。然后结合指纹区找到相关吸收峰，最后初步确认化合物的结构。到相关吸收峰，最后初步确认化合物的结构。 4 4、了解和熟悉基团与特征频率的相关关系：对熟练、了解和熟悉基团与特征频率的相关关系：对熟练 解析红外光谱、快速判断化合物的

36、取代基团及类解析红外光谱、快速判断化合物的取代基团及类 型，确定化合物的结构有很大帮助型，确定化合物的结构有很大帮助仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法例例1 1 某未知物沸点某未知物沸点202202，分子式为，分子式为C C8 8H H8 8O O，红外光谱如下，试判断其结构。，红外光谱如下，试判断其结构。解：从分子式求得不饱和度：解：从分子式求得不饱和度： 从不饱和度判断可能从不饱和度判断可能有苯环。从上图可知有苯环。从上图可知3010 cm-1为为Ar-H，1600，1580cm-1为为CC；760，690cm-1为为H。上述的吸收峰均指

37、示分子中含有苯环。而。上述的吸收峰均指示分子中含有苯环。而760，690cm-1的两个峰，提示该化合物可能为单取代苯衍生物。的两个峰，提示该化合物可能为单取代苯衍生物。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法在1680cm-1处有一很强的CO峰，可能是醛或酮。因为分子式只有一个氧原子，不可能是羧酸或酯。在2820,2720cm-1附近不出现醛基的C-H双峰，所以该化合物只能是酮类。从分子式中减去C6H5-和C=O，只余下一个-CH3。从谱图中发现，1360cm-1有吸收峰。故该未知物结构为：峰归属： 3010 cm-1, 2960 cm-1， 16

38、80 cm-1, 1600 cm-1，1580 cm-1， 1450 cm-1， 1450 cm-1， 1360 cm-1， 1260 cm-1， 1180 cm-1，1020 cm-1， 760 cm-1、690 cm-1。核对：苯乙酮不饱和度为5。 查对标准光谱：与Sadtier8290K 苯乙酮标准光谱一致。说明推断正确。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法例2某无色透明液体，沸点107，分子式为C4H10O，红外光谱如下，试推断其结构。解：根据分子式求得不饱和度： 为饱和化合物。从上图观察，在特征区可找到 （缔合）3360 cm-1 。

39、C-H2970，2 874cm-1，表示-CH3，-CH2 存在。 1395cm-1, 1365cm-1 强度不等的双峰，表示-CH3存在，且可能是含有叔丁基。从13501000cm-1的C-O可知可能是伯醇。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法故该化合物的可能结构为：峰归属： 3360 cm-1, 2970 cm-1， 2874cm-1， 1476 cm-1， 1395cm-1, 1365cm-1， 1235 cm-1， 1195 cm-1 核对：原子数及不饱和度验证合理; 查对标准光谱：与Sadtier 13K异丁醇标准光谱一致。 说明推断

40、正确。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法小小 结结1 1、基本概念、基本概念 红外吸收光谱法红外吸收光谱法 基频峰基频峰 泛频峰泛频峰 倍频峰倍频峰 伸缩振动伸缩振动 弯曲振动弯曲振动 振动自由度振动自由度 简并简并仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法小小 结结1 1、基本概念、基本概念 红外活性振动红外活性振动 红外非活性振动红外非活性振动 费米共振费米共振 振动偶合振动偶合 特征峰特征峰 相关峰相关峰 特征区特征区 指纹区指纹区仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光

41、光度法红外吸收分光光度法2、基、基本原理本原理 红外吸收光谱法的基本原理红外吸收光谱法的基本原理 红外吸收光谱产生的条件红外吸收光谱产生的条件 基频峰的分布规律基频峰的分布规律 红外光谱解析的一般步骤红外光谱解析的一般步骤 红外光谱解析的一般原则红外光谱解析的一般原则 有机化合物的典型光谱有机化合物的典型光谱 光栅红外光谱仪主要部件、工作原理及傅立叶变光栅红外光谱仪主要部件、工作原理及傅立叶变 换红外光谱法的主要特点。换红外光谱法的主要特点。仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法3、主要计算公式、主要计算公式 分子振动能级的能量分子振动能级的能量

42、 照射频率与基团固有频率的关系照射频率与基团固有频率的关系 分子的振动自由度分子的振动自由度 基频峰位基频峰位 分子式计算不饱和度的经验式分子式计算不饱和度的经验式 小小 结结仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法主要参考书目主要参考书目1. (美美)中西香尔等著，王绪明译中西香尔等著，王绪明译红外光谱分析红外光谱分析100例例.北京：科学出版社，北京：科学出版社，19842. 谢晶曦主编谢晶曦主编.红外光谱在有机化学和药物化学中应用（修订版）红外光谱在有机化学和药物化学中应用（修订版）. 北京：科学出北京：科学出 版社，版社， 20023. 吴

43、瑾光主编吴瑾光主编. 近代傅里叶变换红外光谱技术及应用近代傅里叶变换红外光谱技术及应用.上卷上卷.北京：科学技术文献北京：科学技术文献 出版社，出版社，19944. 苏克曼主编苏克曼主编.波谱解析法波谱解析法.华东理工大学出版社，华东理工大学出版社，20025. 朱明华主编朱明华主编. 仪器分析（第仪器分析（第3版）版）. 北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社,20036. Kenneth A. Rubinson Judityh F. Rubinson. Contemporary Instrumental Analysis （影印版）（影印版）. 北京：科学出北京：科学出 版社版社 200

44、37. 汪尔康汪尔康.二十一世纪的分析化学二十一世纪的分析化学. 北京北京:科学出版社，科学出版社，2001 仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法相关网址相关网址1渡岸学术搜索网渡岸学术搜索网http:/ Chemistry Biochemistryhttp:/www.chem.ucla.edu/webspectra/3Infrared Spectroscopy for Organic Chemists Web Resourceshttp:/www.dq.fct.unl.pt/qoa/jas/ir.html4UAH Chemistry Depa

45、rtmenthttp:/chemistry.uah.edu/faculty/vogler/LectureNotes331/CH331Chap12-ir.pdf5Bio-Rad Laboratorieshttp:/ Department of University of Calgaryhttp:/www.chem.ucalgary.ca/courses/351/Carey5th/Ch13/ch13-ir-4.html7沈阳药科大学分析化学精品课程沈阳药科大学分析化学精品课程http:/ 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法经典习题解析经典习题解析1. 某化合物分子式为C5H8O，其紫外光谱的最大

46、吸收在227nm（=104 L/(molcm-1)），其红外光谱有吸收带：3020，2900，1690和1620cm-1，该 化合物AgNO3氨性溶液不发生反应，试判断该化合物的结构。解：（1）根据UV光谱的最大吸收在227nm（ = 104L/(molcm-1)），可能K 带存在（共轭体系*）。（2）计算不饱和度 ，分子中含有O，可能为、不饱和 酮、醛。因为该化合物与AgNO3氨性溶液不发生反应，可以否定醛。如果 为、不饱和酮，227-215=12nm，所以为不饱和酮，其结构式为 或仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法2. 某化合物在4000

47、600cm-1区间的红外吸收光谱如下，试通过光谱解析推断其为下列化合物中的哪一个？为什么？经典习题解析经典习题解析A、 B、C、 D、E、仪器分析仪器分析仪器分析仪器分析第十二章第十二章 红外吸收分光光度法红外吸收分光光度法解：（1）因为图中有芳香族的1610、1580、1520、1430、1170、1115、825cm-1峰，否定D。 （2）图中无2200cm-1峰，否定B、E。 （3）图中有2820、2730cm-1双峰示有-CHO基，否定A。应为C。综上所述，其峰归属：1690cm-1（ ）；2820、2730cm-1（ ）双峰；1610、1580、1520、1430、1170、1115、825cm-1（苯环的一组相关峰）；2950、1465、1395cm-1（-CH3的一组相关峰）；1260、1030 cm-1（ ）峰。经典习题解析经典习题解析