有机波谱解析课件红外光谱.ppt

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1、研究内容,紫外-可见吸收光谱：研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物红外光谱法：研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物(没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现),除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光谱区均有吸收。,红外光谱,1.红外光谱的一般特征,X轴:波数(cm-1)Y轴:吸收百分数(T),(1)红外光谱图由一些吸收带组成,0,100,50,(2)测定方式,液态：涂膜在KBr晶片上测定固态：KBr压片，或分散在石腊油中溶液中：将样品配成溶液，在池槽中测定,样品的状态对吸收带的位置有很大影响因此，在谱图上对样品的状态应加以说明.,(3)一些基团

2、的特征频率(cm-1),注：s=强，m=中，v=不定,注意(a)官能团区(37001500 cm-1)：X-H，XY，X=Y的伸缩引起，彼此重叠较少，可推测是否含有官能团(b)指纹区(1400650 cm-1)：键弯曲而引起，吸收带位置和强度随化合物而异,2.红外光谱的基本原理,(1)成因,分子振动是量子化的，它具有一定振动能级，其能量为：,E=(1/2)hc 0(=0，1，2等)两能级差为:Ehc 0,当吸收的红外光频率等于分子振动的基频时，发生振动能级的跃迁,分子吸收一定频率的红外光，发生振动能级跃迁,简谐振动,双原子分子的振动,(2)产生吸收带的跃迁条件,相邻能级间的跃迁分子振动时，偶极

3、矩的大小或方向必须有一定的变化 只有符合上述规律的跃迁才能产生吸收带,例：非极性的同核双原分子，振动时偶极矩不变，故不产生吸收,CH3-CH3 C-C单键无吸收带(伸缩带)对称取代的烯烃和炔烃伸缩振动一般不出现,伸缩振动不产生吸收带的对称分子,因为分子振动能级差DE为0.051.0 eV，比转动能级差(0.00010.05 eV)大，因此分子发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随转动能级的跃迁，因而无法测得纯振动光谱,真实分子的振动不是严格的简谐运动,试样的处理和制备,试样应该是单一组份的纯物质，纯度应 98%才便于与纯物质的标准光谱进行对照多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法

4、进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断,红外光谱法对试样的要求,(iii)试样中不应含有游离水水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗.(iv)试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%80%范围内.,(1)液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中，液层厚度一般为0.011 mm(2)液膜法 沸点较高的试样，直接直接滴在两片盐片之间，形成液膜。(3)溶液测定 对于吸收很强的液体，当用调整厚度的方法仍然得不到满意的谱图时，可用适当的溶剂配成稀溶液测定,液体和溶液试样,一些固体也可以溶液的形式进行测定常用的红外光谱溶剂应在

5、所测光谱区内本身没有强烈的吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应等,(1)压片法 将12 mg试样与200 mg纯KBr研细均匀，置于模具中，在油压机上压成透明薄片,固体试样,试样和KBr都应经干燥处理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影响。,(2)石蜡糊法 将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测定(3)薄膜法 主要用于高分子化合物的测定可将它们直接加热熔融后涂制或压制成膜也可将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜测定,当样品量特别少或样品面积特别小时，采用光束聚光器，并配有微量液体池、微量固体池和微量气体池，采用全反射系统或用带

6、有卤化碱透镜的反射系统进行测量。,谱图解析,红外光谱法应用,定性分析 1.已知物的鉴定 将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质如用计算机谱图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。,2.未知物结构的测定 测定未知物的结构，是红外光谱法定性分析的一个重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准谱图进行查对：,查阅标准谱图的谱

7、带索引，寻找与试样光谱吸收带相同的标准谱图进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由化学分类索引查找标准谱图对照核实,几种标准谱图(i)萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图(ii)Aldrich红外谱图库(iii)Sigma Fourier红外光谱图库,了解试样的来源、以估计其可能是哪类化合物测定试样的物理常数(如熔点、沸点、溶解度、折光率等)，作为定性分析的旁证根据元素分析及相对摩尔质量的测定，求出化学式并计算化合物的不饱和度,新化合物光谱图解析,解析之前，应收集样品的有关信息：,不饱和度的计算,例1.计算化合物A(C14H14)的不饱和度,分析：与CnH2n+2比较，化合物A少16个H原

8、子，每一个不饱和度(重键或成环)应少2个H原子，因此，化合物A的不饱和度为:,(2 14+2)-14 2=8,可能的结构：,一个苯环的不饱和度为4(1个环，3个双键)化合物的不饱和度大于4，一般就要考虑它的分子中是否有苯环存在推测化合物A的结构为:,例1.计算化合物A(C8H8O)的不饱和度,(2 8+2)-8 2=5,可能的结构：,谱图解析一般先从官能团区的最强谱带开始，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团再从指纹区的谱带进一步验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰确认一个基团的存在对于简单化合物，确认几个基团之后，便可初步确定分子结构，然后查对标准谱图核实。,谱图解析的一般步骤,在结构解析中的应用,例1推测化合物C8H8O的结构,不饱和度：5(可能有苯环)32003600 范围无吸收带：不存在OH1680 有吸收带：存在羧基1360：可能存在甲基,例2推测C12H14O4的结构(沸点172C),(i)不饱和度：6(ii)1720处：羰基吸收带(iii)1280：推测为酯C-O-C伸缩，11501300cm-1(s)(iv)C6H5(COOC2H5)2,查沸点知：,例3已知化合物A(C3H6O2)，在36002500有强吸收，1710处有强吸收，推测A的结构。,36002500：羧酸吸收带1710：羰基吸收带存在,推测结构：,C6H10O,C8H10,