红外光谱原理 制药专业实验

1、 当一束红外光射到物质上，可能发生：吸收、透过、反射、散射或者当一束红外光射到物质上，可能发生：吸收、透过、反射、散射或者 激发荧光（即拉曼效应）。激发荧光（即拉曼效应）。 红外光 不同波段的光连接起来构成了整个光谱范围。不同波段的光连接起来构成了整个光谱范围。 红外光 红外光 光的辐射可以看作是波的运动，波长光的辐射可以看作是波的运动，波长 是两个连续峰之间的距离。是两个连续峰之间的距离。 频率频率 是每秒光波通过的数目。是每秒光波通过的数目。 c c：光在真空中的速度。光在真空中的速度。 在红外中，经常使用的是波数。在红外中，经常使用的是波数。 c /1 ：cm-1 红外光谱仪 每一台傅立

2、叶变换红外光谱仪，由以下几部分构成：一个光源、一个干每一台傅立叶变换红外光谱仪，由以下几部分构成：一个光源、一个干 涉仪（分束器是它的一部分）以及一个检测器。涉仪（分束器是它的一部分）以及一个检测器。 到样品 红外光 源发出 的光束 红外光谱仪 干涉仪是红外光谱仪的心脏部件干涉仪是红外光谱仪的心脏部件 在干涉仪的出口，两束有光程差的光发生干涉，然后到样品。在干涉仪的出口，两束有光程差的光发生干涉，然后到样品。 或 Measure .Measurement 采集样品信号采集样品信号 调入实验参数文件设置参数或 打开测试窗口 Check signal 采集背景采集背景 调整附件，使得光通量最大 测

3、试 检查最大值（峰）的位置: Optic Setup and Service Interferometer/AQP Absolute Peak Position 用箭头改变扫描范围，使得干涉图的最大值（峰）在显示范围内。 没有干涉图，只是一根直线 检查扫描范围 (Check signal 对话框): 显示在合适的范围内? Check signal 不不 问题：没有干涉图 本实验中所合成药物及药物中间体本实验中所合成药物及药物中间体 OH COOH NH2 H 对羟基苯甘氨酸 Tm=240 COOH OH Tm=280 H2N COOH OH O2N 1、OH 3650 3200 cm-1 确定

4、 醇，酚，酸 2、不饱和碳原子上的=CH（ CH ） 苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 2260 cm-1 CH 3300 cm-1 3、 C=O （1850 1600 cm-1 ）碳氧双键的特征峰，强度大， 峰尖锐。 4、单核芳烃 的C=C键伸缩振动（1626 1650 cm-1 ） 主要官能团的吸收频率范围 各种官能团的吸收频率范围 从第一区域到第四区域，从第一区域到第四区域，4000cm-1到到400cm-1各种官能团的特征吸收频各种官能团的特征吸收频 率范围。率范围。 基基 团团 吸收频吸收频 率率 （cm-1cm-1 ） 振动形式振动形式 吸吸 收收 强强 度度 说

5、说 明明 OHOH（游离）（游离） OHOH（缔合）（缔合） NHNH2 2，NHNH（游离）（游离） NHNH2 2，NHNH（缔合）（缔合） SHSH CHCH伸缩振动伸缩振动 不饱和不饱和C CH H CCH H（叁键）叁键） CHCH（双键）（双键） 苯环中苯环中CHCH 饱和饱和CHCH CHCH3 3 CHCH3 3 CHCH2 2 CHCH2 2 3650358036503580 3400320034003200 3500330035003300 3400310034003100 2600250026002500 33003300附近附近 3010304030103040 303

6、03030附近附近 296029605 5 287028701010 293029305 5 285028501010 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 反对称伸缩反对称伸缩 对称伸缩对称伸缩 反对称伸缩反对称伸缩 对称伸缩对称伸缩 m m， shsh s s，b b m m s s，b b s s s s s s s s s s s s s s 判断有无醇类、酚类和有机酸的重要依判断有无醇类、酚类和有机酸的重要依 据据 不饱和不饱和CHCH伸缩振动出现在伸缩振动出现在3000cm-13000cm-1以以 上上 末端末端CH2CH2出现在出现在30

7、85cm-13085cm-1附近附近 强度上比饱和强度上比饱和CHCH稍弱，但谱带较尖锐稍弱，但谱带较尖锐 饱和饱和CHCH伸缩振动出现在伸缩振动出现在3000cm-13000cm-1以下以下 （30002800cm-130002800cm-1），取代基影响较小），取代基影响较小 三元环中的三元环中的CH2CH2出现在出现在3050cm-13050cm-1 CHCH出现在出现在2890cm-12890cm-1，很弱，很弱 CNCN NN NN CCCC C=C=CC=C=C 2260222022602220 2310213523102135 2260210022602100 19501950附

8、近附近 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 s s 针针 状状 m m v v v v 干扰少干扰少 RCCHRCCH，2100214021002140；RR CCRCCR，2190226021902260；若；若 R=RR=R，对称分子无红外谱带，对称分子无红外谱带 C=CC=C 芳环中芳环中C=CC=C C=OC=O NONO2 2 NONO2 2 S=OS=O 1680162016801620 16001600，15801580 15001500，14501450 1850160018501600 1600150016001500 1300125013001250 122010401

9、2201040 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 反对称伸缩反对称伸缩 对称伸缩对称伸缩 伸缩伸缩 m m，w w v v s s s s s s s s 苯环的骨架振动苯环的骨架振动 其他吸收带干扰少，是判断羰其他吸收带干扰少，是判断羰 基（酮类、酸类、酯类、酸酐基（酮类、酸类、酯类、酸酐 等）的特征频率，位置变动大等）的特征频率，位置变动大 各种官能团的吸收频率范围 COCO COCCOC CHCH3 3，CHCH2 2 CHCH3 3 NHNH2 2 CFCF CClCCl CBrCBr CICI =CH=CH2 2 （CHCH2 2）n,n4n,n4 1300100013001000 90

10、011509001150 146014601010 1370138013701380 1650156016501560 1400100014001000 800600800600 600500600500 500200500200 910890910890 720720 伸缩伸缩 伸缩伸缩 CHCH3 3反对称变反对称变 形，形，CHCH2 2变形变形 对称变形对称变形 变形变形 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 伸缩伸缩 面外摇摆面外摇摆 面内摇摆面内摇摆 s s s s m m s s m,sm,s s s s s s s s s s s v COCO键（酯、醚、醇类）的极性很键（酯、醚、醇类

11、）的极性很 强，故强度强，常成为谱图中最强强，故强度强，常成为谱图中最强 的吸收的吸收 醚类中醚类中COCCOC的的 as as=1100 =11005050是最强的吸收。是最强的吸收。CC OCOC对称伸缩在对称伸缩在90010009001000，较弱，较弱 大部分有机化合物都含有大部分有机化合物都含有CHCH3 3、CHCH2 2基基 ，因此此峰经常出现，因此此峰经常出现 各种官能团的吸收频率范围 根据特征吸收的位置，判断可能存在的特征官能团根据特征吸收的位置，判断可能存在的特征官能团 对应与否定法认别光谱的特征基团频率 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 甲苯 仔细看一下谱图，然 后我们逐个解析每

12、一 个峰。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 这个样品是液体样品，夹在两个 KBr窗片之间，得到红外谱图。特 别注意：甲苯的峰都相当尖锐， 表明分子是不饱和分子。不饱和 分子的低能级的构象数少，测试 时只是较少的构象能测试得到， 因此谱峰较窄。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 1601cm-1，是苯环的对称伸 缩振动峰，苯环对称伸缩振 动峰的波数范围在159010 cm-1，这个振动有偶极矩的变 化，因此在红外上有吸收， 但是这种情况只有发生在苯 环不是对称取代的情况。这 个吸收峰的强度与取代基有 关，与对二甲苯的谱图比 较。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 1500cm-1，不同形式的 环伸缩振动，该振动峰的

13、范围：150010cm-1， 吸收峰强度变化。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 1455cm-1，CH3的 反对称弯曲振动峰 。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 145010cm-1，侧面 环伸缩振动峰。这个峰 不是芳环的判断标准， 因为CH3的弯曲振动峰 也是在这里。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 137510cm-1, CH3 对称弯曲振动峰。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 指纹区，芳环C-H弯曲振动 吸收峰，指纹区的峰变化复 杂，很难解释。无论如何， 与参考谱的比较可以得出可 靠的结论。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 73020cm-1，对应于芳环C- H对称面弯曲振动；邻位被取 代的话，C-H弯曲振动峰向更

14、高频率处位移。 谱图解析谱图解析甲苯甲苯 69020cm-1,对应于环扭曲 振动峰。这个峰只有单取代 、间取代或1,3,5-三取代情 况下出现。与邻、间、对 二甲苯谱图作一比较。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 1-己醇己醇 你能分辨哪些峰是OH峰？（ 提示：与己烷谱图比较） 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 3334cm-1, -OH的伸缩振动峰 ，一般波数范围：335010 cm-1。这是一个很特征的OH 峰，由于氢键的存在，所有 OH峰均比较宽。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 2960cm-1, -CH3 反 对 称 伸 缩 振 动峰。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 2931cm-1,-CH2

15、 反 对 称 伸 缩 振 动峰。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 2870cm-1, -CH3 对 称 伸 缩 振 动 峰。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 2861cm-1, -CH2 对 称 伸 缩 振 动 峰。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 1468cm-1, -CH3反 对称弯曲振动峰。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 1455cm-1,-CH2 剪 刀 弯 曲 振 动 峰。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 1430cm-1,-OH弯曲振动峰 ，一般波数范围：1400 100cm-1，这个宽峰被CH弯 曲模式峰掩盖。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 1379cm-1,-CH3 伞 形 弯 曲 振

16、 动 峰。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 指纹区：与参考谱图比对，即 能给出定性结论。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 1058cm-1,-C-O伸缩振动峰， 与C-C伸缩振动是反对称的， 一般波数范围： 伯醇：105025cm-1 仲醇：112525cm-1 叔醇：115050cm-1 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 725cm-1, -(CH2)4摇摆振动峰 ，只有在4个和4个CH2存在 时才有这个摇摆振动峰。 谱图解析谱图解析1-己醇己醇 660cm-1,-OH摇摆振动 峰，这是由于OH基团 的存在的另外一个宽 峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 1-己胺 你能分辨哪些峰是来自NH2 基团？

17、 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 这是C-H和N-H伸缩振 动区域。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 3390cm-1, -NH2反对称申 说振动峰，一般NH2的反 对称伸缩振动峰的位置： 3300100cm-1。比OH的 伸缩振动峰的强度要弱很 多。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 3290cm-1,-NH2对称伸缩 振动峰。仲胺只有一个 伸缩振动峰，叔胺没有 N-H伸缩振动峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 2960cm-1, -CH3 反对称伸缩振动 峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 2931cm-1,-CH2 反对称伸缩振动 峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 2870cm-1, -CH3

18、 对称伸缩振动。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 2861cm-1,-CH2对 称伸缩振动峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 1613cm-1, -NH2剪刀弯 曲振动峰。一般来说， NH2的剪刀弯曲振动峰 的位置在161515 cm-1 。对于仲胺和叔胺来说 ，不出现这个峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 1468cm-1,-CH3反 对称弯曲振动峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 1455cm-1, -CH2剪 刀弯曲振动峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 1379cm-1,-CH3 伞形振动峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 指纹区：与参考谱的比较，可 以得出定性结论。 谱图解析谱图解析1

19、-己胺己胺 797cm-1,-NH2摇摆振动 峰。仲胺出现一个相似 的摇摆振动峰，但是叔 胺不存在摇摆振动峰。 谱图解析谱图解析1-己胺己胺 725cm-1,-(CH2)4摇摆振动峰，只 有在4个或4个以上的CH2基团连 在一起时才出现该峰。 谱图解析谱图解析庚酸庚酸 庚酸 你知道红外谱图中 的哪些峰是羧酸基 团的峰? 谱图解析谱图解析庚酸庚酸 3 1 6 6 c m - 1, - O H 与 - COOH二聚体OH的伸 缩振动峰,一般3000 500cm-1。氢键导致 很宽的吸收峰。注意： 只有反对称OH伸缩振 动才有红外吸收。 谱图解析谱图解析庚酸庚酸 2960cm-1,-CH3 反对称伸缩振动 峰。 谱图解析谱图解析庚酸庚酸 2932cm-1,-CH2反 对称伸缩振动峰。 谱图解析谱图解析庚酸庚酸 2865cm-1,-CH3对 称伸缩振动峰。 谱图解析谱图解析庚酸庚酸 2861cm-1,-CH2对 称伸缩振动峰。 谱图解析谱图解析庚酸庚酸 倍频峰区域：这是 COOH基团的特征 区域，一般来说它 的 范 围 ： 2 5 0 0 300cm-1。 谱图解析谱图解析庚酸庚酸 17