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标题: 经验：红外光谱（I R）（Infrared Spectroscopy）解析方法 [打印本页]

作者: iTIANMING 时间: 2010-6-17 16:48 标题: 经验：红外光谱（I R）（Infrared Spectroscopy）解析方法

　第一节：概述

　　1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。红外光的能量(△E=0.05-1.0ev)较紫外光(△E=1-20ev)低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。

　　2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。

　　红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。

　　红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。

　　3、红外光谱波长覆盖区域：0.76 mm ~ 1000mm.

　　红外光按其波长的不同又划分为三个区段。

　　(1)近红外：波长在0.76-2.5mm之间(波数12820-4000cm-1)

　　(2) 中红外：波长在2.5-25mm(在4000-400 cm-1)

　　通常所用的红外光谱是在这一段的(2.5-15mm，即 4000-660 cm-1)光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。

　　(3) 远红外：波长在25~1000mm(在400-10 cm-1)

　　转动光谱出现在远红外区。

　　4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。

　　5、红外光谱表示方法：

　　(1)红外光谱图

　　红外光谱图以透光率T %为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm) 或波数 s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。波数是频率的一种表示方法(表示每厘米长的光波中波的数目)。通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。

　　(2)将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm- 1(m)，3097cm-1(m)， 1637cm-1(s)。这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。

　　第二节各类化合物的红外光谱特征

　　有机化合物的数目非常大，但组成有机化合物的常见元素只有10种左右，组成有机化合物的结构单元即称为基团的原子组合数目约有几十种。根据上述讨论，基团的振动频率主要取决于组成基团原子质量(即原子种类)和化学键力常数(即化学键的种类)。一般来说，组成分子的各种基团如C-H、 C-N 、C=C、 C=O 、C-X等都有特定的红外吸收区域(特征吸收峰)，根据特征吸收峰可以推断物质的结构。所以，有必要对各类有机化合物的光谱特征加以总结。

　　一、烷烃

　　烷烃中只有C-H键组成的C-H，CH2，CH3基团，纯烷烃的吸收峰只有C-H的伸缩、弯曲振动和C-C骨架振动。

　　1、νC-H 烷烃的C-H伸缩振动频率

　　一般不超过3000cm-1，甲基和亚甲基的C-H伸缩分别有对称和不对称振动相应出现四个吸收峰，甲基的C-H伸缩振动，对称的出现在2872cm-1，不对称的出现在2962cm-1;亚甲基的对称出现在 2853cm-1，不对称的出现在2926 cm-1。一般不对称的吸收强度稍强，在高分辨的红外仪(光栅型)，可以在2853-2962 cm-1处，清楚地观察到这四个峰，而在低分辨的仪器中，两两重叠只能看到两个峰。如下图：

　　注意：环丙烷的VC-H移向高频，出现在3080-3040cm-1(S)

　　叔C-H的伸缩吸收很弱，( 2890cm-1左右 )通常消失在其它脂肪族的C-H吸收中，对于鉴定分析用途不大。

　　2、δC-H ： C-H弯曲振动

　　在1460cm-1和1380cm-1处有特征吸收，前者归于甲基及次甲基的不对称δC-H，后者归于甲基的δS 1380cm-1峰对结构非常敏感，对于识别甲基很有用。

　　(1)孤立甲基在1380cm-1附近出现单峰，其强度对分子中甲基数目的增多而增强，

　　(2)偕二甲基 –CH(CH3)2 此峰变为双峰(1391- 1380cm-1(S)和1372-1365 cm-1(S))，而且两个峰的强度大约相等。1380cm-1附近出现双峰是验证分子中有偕二甲基的根据，(必须注意：环己烷醇、甾体和二萜类含有的乙酰氧基-OOC-CH3，其中甲基在1380-1365 cm-1出现双峰，不要误认为分子中有异丙基)。

　　(3)叔丁基1380 cm-1的峰也分裂为双峰，但这两个峰一强一弱(1380 cm-1为弱峰，1365 cm-1峰为强峰)，足以与偕二甲基区分。

　　(4)当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在(715-725，通常在720cm-1处)有谱带(CH2面内摇摆)，它在鉴别上是有用的。

　　3、 C-C骨架振动在1250-800cm-1范围，因特征性不强用途不大。

　　总结：

　　d C-H 1460 , 1380cm-1

　　孤立的甲基-CH3 　1380单峰

　　C(CH3)2 1380双峰，强度1:1 (1391- 1380cm-1, 1372-1365 cm- 1)

　　-C(CH3)3 1380双峰，强度1:2(低频率为高频率峰强度的2倍) ( 1380 cm-1为弱峰，1365 cm-1峰为强峰)

　　当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在(715-725，通常在720cm-1处)有谱带(CH2 以内摇摆)，它在鉴别上是有用的。

作者: iTIANMING 时间: 2010-6-17 16:49

二、烯烃

　　烯烃分子有三类特征吸收峰(ν=C-H、νC=C、 δ=C-H)

　　1、ν=C-H

　　(包括苯环的C-H、环丙烷的C-H)在3000cm-1以上，苯出现在 3010-3100cm-1的范围内，在甲基及亚甲基伸缩振动大峰左侧出现一个小峰，这是识别不饱和化合物的一个有效特征吸收。

　　2、 νC=C

　　孤立烯烃双键的伸缩振动吸收位置在1680-1600cm-1，其强度和位置决定于双键碳原子取代基数目及其性质。分子对称性越高，吸收峰越弱。如果有四个取代烷基时，常常不能看到它的吸收峰，一元取代烯 RCH=CH2 和偏二取代烯 R2C=CH2的νC=C 强于三元取代烯 R2C=CHR 和四元取代烯 R2C=CH2;顺式强于反式，末端双键强于链中双键。

　　(1)C5 以上无张力环烯的νC=C 与开链烯的频率相同，环张力愈大，νC=C 环内愈低，但环外双键νC=C 愈高。

　　(2) 在共轭体系中，由于共轭使键趋于平均化，而使C=C的力常数降低，伸缩振动向低波移，例如 C=C-C=C中，C=C 吸收移至1600cm-1区域，由于两个 C=C 的振动偶合. 在1650cm-1 有时还能看到另一个峰，但1600cm-1 的峰是鉴定共轭双键的特征峰。

　　3 δC-H

　　面内变形振动在1500-1000cm-1，结构不敏感，也不特征，用途不大。面外弯曲振动在1000-700cm-1，对结构敏感，对不同类型的烯烃有其特征吸收，而且比较固定，可以借以判断双键取代情况和构型很有用，如：

　　RCH=CH2 995-985 cm-1 (s) δ-CH=

　　935-905cm-1 (s) δ=CH2

　　R2C=CH2 895-885 cm-1 (s)

　　三、炔烃：有三个特征带：

　　ν≡C-H ，δ≡C-H ， ν C≡C

　　1、 ν≡C-H

　　在四氯化碳溶液中位于3320-3310cm-1，强峰，固体或液体时在3300-3250cm-1。峰形较窄，易于OH和NH区别开。

　　2、 δ≡C-H

　　≡C-H的面外弯曲振动通常在900-610cm-1出现一宽的谱带，有时在1375-1225cm-1处，出现它的倍频峰，此峰也很宽，但很弱。

　　3、 ν C≡C

　　碳碳叁键的力常数比碳碳双键的高得多，所以C≡C的伸缩振动出现在高波数区域。一般一元取代炔烃 RC≡CH 的νC≡C在2140-2100cm-1，二元取代炔烃在 RC≡CR1 的νC≡C 在2260-2190cm-1，乙炔和二取代乙炔因分子对称，没有VC≡C的吸收峰。所以看不到νC≡C的谱带，不一定表示没有C≡C。

　　四、芳香烃的红外光谱

　　芳香族化合物有三种特征吸收带：即苯环上的芳氢伸缩振动，面外弯曲振动和骨架振动。

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作者: xdong_2000_2000 时间: 2010-6-17 21:16

谢谢分享

作者: LUMGR 时间: 2010-6-18 09:16

十分感谢，看看！！！

作者: 奶苶 时间: 2010-6-18 09:19

嗯，感谢楼主分享，考虑周到！

作者: aasle 时间: 2010-6-18 09:20

辛苦，谢谢！

作者: gldou1981 时间: 2010-6-20 16:53 标题: 回复 #2 iTIANMING 的帖子

很好的帖子，谢谢分享！

作者: 賈玉 时间: 2010-6-21 09:55

十分感谢，学习学习！！！

作者: icemanok 时间: 2010-6-24 12:58

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作者: llhy_510080988 时间: 2010-6-24 22:25

好东东啊，谢谢分享啊

作者: spearous 时间: 2010-6-28 10:11

绝对有用的！！！！！！！！！！！

作者: gsybc 时间: 2010-9-21 16:53

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作者: chenbb116 时间: 2010-9-21 23:39

谢谢分享，楼主辛苦啦

作者: wflwgy 时间: 2010-9-22 16:07 标题: 回复 #2 iTIANMING 的帖子

xuexixuexi ,hehe

作者: whlgyjh 时间: 2010-10-18 09:22

谢谢楼主分享

作者: ustberer 时间: 2010-10-22 05:37

新手入行，资料非常珍贵

作者: 清清的秋 时间: 2010-11-18 10:58

楼主非常有心，感谢！

作者: jooberry 时间: 2010-11-29 14:16

又要受教了，特别需要这方面的分析

作者: l-tink 时间: 2010-12-14 06:38

好东西，谢谢分享，受教了

作者: 小金鱼 时间: 2010-12-22 12:44 标题: 回复 #2 iTIANMING 的帖子

真是不错的经验分享，期待啊。

作者: krisha 时间: 2011-3-16 17:17

谢谢分享

作者: hgr 时间: 2011-3-16 22:41

顶啊楼主好人

作者: geluxp 时间: 2011-3-18 14:00

感谢楼主的无私分享

作者: caulichunlin 时间: 2011-3-18 15:09

谢谢分享。威武楼主

作者: greenwlz 时间: 2011-3-30 16:08 标题: 很棒的资料

谢谢了！对我很有帮助！

作者: bohaitang 时间: 2011-4-1 08:47

顶楼主，好帖子

作者: ahphbls 时间: 2011-4-1 12:00

膜拜！！！！！

作者: 阿图姆 时间: 2011-4-3 12:22

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

作者: liujinyan2007 时间: 2011-4-8 14:44

好东西，谢谢了哦

作者: zenmewanaaa 时间: 2011-4-11 16:01

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作者: k468182104 时间: 2011-4-27 14:31

学习学习，哈哈哈哈哈哈

作者: 20090101 时间: 2011-5-6 11:09

很不错，谢谢分享了啊

作者: xxwanhhp 时间: 2011-5-18 20:39

看看，谢谢了楼主！！！

作者: fenzhe 时间: 2011-5-19 22:00

十分感谢，看看！！！

作者: weilai8526 时间: 2011-5-27 09:36

分析测试百科网分析测试百科网

作者: 136512115 时间: 2011-6-7 13:03

谢谢，最近刚需要了解这方面知识，谢谢！

作者: jiangziya 时间: 2011-6-11 19:49

下来看看

作者: duanweifu 时间: 2011-7-5 15:41

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作者: 药学从业者 时间: 2011-7-21 11:55 标题: 谢谢

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作者: xltmaterial 时间: 2011-8-7 23:18

找些聚酰胺的

作者: blink0731 时间: 2011-8-10 10:56

感谢分享！

作者: zxtwin 时间: 2011-9-14 14:31 标题: 非常好

非常好的总结

作者: guai88 时间: 2011-9-17 16:10

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作者: emmarial 时间: 2012-3-19 20:32

谢谢楼主

作者: emmarial 时间: 2012-3-19 20:33

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作者: siva 时间: 2012-4-1 10:48

学习学习

作者: leitian3721 时间: 2012-4-11 19:48 标题: kannan

kankan，，学习学习

作者: mt云淡风轻 时间: 2012-4-22 02:02

楼主真是太好了，这个资料真的很有用。

作者: 赵程程88 时间: 2012-5-18 08:57

楼主高高手

作者: 赵程程88 时间: 2012-5-18 08:59

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作者: 赵程程88 时间: 2012-5-18 09:01 标题: 要

楼主高高手

作者: 赵程程88 时间: 2012-5-18 09:09 标题: 要

楼主高高手

作者: zhangkaili 时间: 2012-10-13 21:57 标题: 回复 #2 iTIANMING 的帖子

很实用很实用，谢谢谢谢！

作者: lin88112287 时间: 2012-10-17 15:12

谢谢分享

作者: juanwang 时间: 2012-10-18 11:57

好专业啊，学习了

作者: xcd961125 时间: 2012-11-16 10:28

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作者: wgd101cn 时间: 2012-12-12 08:31

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作者: tcxzyy 时间: 2013-1-10 10:14

好好好好

作者: urzone1 时间: 2017-1-26 23:00

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