【正文】 C H C H C H C N C C C O C C C O C Ck / N . c m 1 7 . 7 6 . 4 5 . 9 5 . 1 4 . 8 1 7 . 7 1 5 . 6 1 2 . 1 9 . 6 5 . 4 4 . 5 2） 折合質(zhì)量 μ ： 兩振動(dòng)原子只要有一個(gè)的質(zhì)量 ↓ ，μ ↓ ， (v)↑， 紅外吸收 信號(hào) 將出現(xiàn) 在高波數(shù)區(qū)。 H―C≡C―H 、 R―C≡C―R ，其 C≡C （三鍵）振動(dòng) 也不能引起紅外吸收。因?yàn)?，它能使分子振?dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)變化。 %1 0 0%0?? I ITI：表示透過(guò)光的強(qiáng)度； I0：表示入射光的強(qiáng)度。有振動(dòng)必有轉(zhuǎn)動(dòng)，還可叫振動(dòng)光譜。 官能團(tuán)區(qū) 的吸收顯示了化合物中存在的官能團(tuán)，而 指紋區(qū) 的吸收則對(duì)化合物結(jié)構(gòu)鑒定提供了可靠依據(jù)。 液體樣品 可直接在結(jié)晶鹽片上涂膜或用適當(dāng)溶劑配制成溶液裝入液體池而測(cè)定。 波 譜 解 析 Spectral Analysis of Organic Compounds 第三章 紅外光譜 Infrared spectroscopy， IR 引言 50年代初期，商品紅外儀器問(wèn)世，紅外光譜法得以開(kāi)展，至今一直是測(cè)定有機(jī)化合物的重要物理方法之一。 氣體或蒸汽 則用氣體吸收池直接測(cè)定。 常規(guī)紅外光譜儀價(jià)格低廉、易購(gòu) 樣品用量少，可到微克數(shù)量級(jí) 針對(duì)特殊樣品的測(cè)試要求，發(fā)展了多種測(cè)量技術(shù)。 E總 = E e+ Ev+ Er電 子 能 振 動(dòng) 能 轉(zhuǎn) 動(dòng) 能紫 外 光 譜可 見(jiàn) 光 譜紅 外 光 譜所 需 能 量 較 ， 波 長(zhǎng) 較微 波 波 譜電 子 自 旋 橫坐標(biāo)： 波數(shù) （ σ ） 400～ 4000 cm1；表示吸收峰的位置 。 紅外光 在 ～ 500μm 范圍 近紅外區(qū) ： λ =～ μm 中紅外區(qū) ： λ =～ 25μm 遠(yuǎn)紅外區(qū) ： λ 2 5μm 紅外光也是一種電磁波，按波長(zhǎng)常分為三個(gè)區(qū)域。即物質(zhì)分子的振動(dòng) —轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷。 紅外譜帶的強(qiáng)度由 2個(gè)因素決定： (1) 振動(dòng)中偶極矩變化的程度 瞬間偶極矩變化越大，吸收越強(qiáng) (2) 能級(jí)躍遷的概率 概率大 吸收強(qiáng) 偶極矩變化大小影響因素 （ Hooke定律） 分子是由原子組成，原子與原子之間有電子云形成化學(xué)鍵。 C H N H HO2 8 0 0 3 0 0 0 c m 1 3 0 0 0 3 6 0 0 c m 1 分子振動(dòng)頻率習(xí)慣以 (波數(shù) )表示： 由此可見(jiàn)： σ (v） ∝ k， σ(v)與 μ 成反比。 2. 振動(dòng)過(guò)程中必須是能引起分子偶極矩變化的分子才能產(chǎn)生紅外吸收光譜。 特點(diǎn)： (1) 掃描速度極快 (1s)；適合儀器聯(lián)用； (2)不需要分光，信號(hào)強(qiáng)，靈敏度很高； (3)儀器小巧。 A. 40001300cm1區(qū)域 (官能團(tuán)區(qū) ) B. 1300400cm1區(qū)域 (指紋區(qū) ) ① 官能團(tuán)區(qū) 4000～ 1300cm1 (多為伸縮振動(dòng) ) 高頻區(qū) 4000～ 2022cm1 低頻區(qū) 2022～ 1300cm1 ② 指紋區(qū) : 1300～ 400cm1 （主要為化學(xué)鍵的彎曲振動(dòng)） （指紋區(qū)） 高 頻 區(qū) 4000 3000 2022 1400 650 400 cm1 20 40 60 80 T% 低 頻 區(qū) （官能團(tuán)頻率區(qū)） A. 40001300cm1區(qū)域 (官能團(tuán)區(qū) ) 該區(qū)是官能團(tuán)特征吸收峰出現(xiàn)較多的部分，且該區(qū)的官能團(tuán)特征吸收頻率受分子中其它部分的影響較小，有比較 穩(wěn)定 的吸收頻率。故可根據(jù)這一區(qū)域吸收峰的情況，推測(cè)化合物中可能存在的官能團(tuán)。 B. 1300400cm1區(qū)域 (指紋區(qū) ) 這部分的紅外光譜對(duì)于各個(gè)化合物來(lái)說(shuō) 特異性 較強(qiáng)。 由于折合質(zhì)量大或鍵力常數(shù)小，這些振動(dòng)頻率都比較低，而且頻率差別不大，比較密集。 相同的化合物必有完全一樣的紅外吸收光譜，所以物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)或構(gòu)型的微小差異都可通過(guò) IR光譜鑒別出來(lái)。 樣品來(lái)源制樣法，物化性能多聯(lián)系。 二個(gè)甲基同一碳， 1380分二半。 化合物，又鍵偏，～ 1650會(huì)出現(xiàn)。 炔氫伸展三千三，峰強(qiáng)很大峰形尖。 900～ 650，面外彎曲定芳?xì)洹? 1110醚鏈伸，注意排除酯酸醇。 縮醛酮，特殊醚， 1110非縮酮。 張力促使振動(dòng)快，環(huán)外雙鍵可類(lèi)比。 1180甲酸酯， 1190是丙酸， 1220乙酸酯， 1250芳香酸。 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。 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， 2022左右才可見(jiàn)。 1600、 1400酸根展， 16 1510碳?xì)鋸潯? 注意羥基水和銨，先記幾種普通鹽。 化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 和 外部因素 影響，也會(huì)因測(cè)定條件及樣品的物理狀態(tài)而改變。 RCOF ?C=0 1920cm1 。 RCONH2 ?C=0 1690cm1 （ 2）氫鍵效應(yīng) 氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振動(dòng)頻率降低。 （ 3） 振動(dòng)的耦合 若分子內(nèi)的兩個(gè)基團(tuán)位置很近，振動(dòng)頻率也相近，就可能發(fā)生振動(dòng)耦合，使譜帶分成兩個(gè)，在原譜帶高頻和低頻一側(cè)各出現(xiàn)一個(gè)譜帶（相鄰一公共原子時(shí)，由于一個(gè)鍵的振動(dòng)通過(guò)公共原子使另一個(gè)鍵的長(zhǎng)度發(fā)生改變，產(chǎn)生一個(gè)“微擾”，從而形成了強(qiáng)烈的振動(dòng)相互作用 ） 。 彎曲振動(dòng)也能發(fā)生耦合。 分子在氣態(tài)時(shí)，其相互作用力很弱，此時(shí)可以觀察到伴隨振動(dòng)光譜的轉(zhuǎn)動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。 ： 進(jìn)一步確定基團(tuán)的結(jié)合方式。 譜圖解析示例： 舉個(gè)例子： 比如苯： C6H6 不飽和度 U ＝ 1+6+（ 06） /2＝ 4， 3個(gè)雙鍵加一個(gè)環(huán)，正好為 4個(gè)不飽和度； U = 1 + n4 + 1 / 2（ n3 – n1） 解析譜圖 （ 1）解譜注意紅外吸收譜的三要素 ——位置、強(qiáng)度、峰形 解譜注意事項(xiàng)： 解析紅外譜時(shí)要同時(shí)注意紅外吸收峰的 位置、強(qiáng)度 和峰形 。 吸收峰的 形狀 也決定官能團(tuán)的種類(lèi)，從峰形可輔助判斷官能團(tuán)。再查看指紋區(qū)。 1， 2， 3 四、紅外光譜的應(yīng)用 1. 確證兩種化合物是否同一物 同一物 兩 者 相 同 兩者相差小 （可能含雜質(zhì)） 兩者相差大