红外光谱峰值分析的方法

1、傅里叶红外光谱分析第一节一般原理电子能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在近紫外区和可见区，称为可见-紫外光谱；键振动能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在中红外区，称为红外光谱；自旋 的原子核在外加磁场中可吸收无线电波而引起能级的跃迁，所产生的吸收光谱称为核磁共振谱。第二节紫外光谱一、紫外光谱的基本原理用波长范围200 nm800 nm的光照射含有共钥体系的的不饱和化合物的稀溶液 时，部分波长的光被吸收，被吸收光的波长和强度取决于不饱和化合物的结构。 以波长l为横座标，吸收度A为纵座标作图，得紫外光谱，或称电子光谱。紫外光谱中化合物的最大吸收波长入max是化合物紫外光谱的特征常数。可见一紫外光谱适用于分

2、析分子中具有 兀键不饱和结构的化合物。二、紫外光谱在有机结构分析中的应用 一 一 一一 . . . .一、 . . . 一 、一 、一 *随着共轴体系的延长，紫外吸收向长波方向移动，且强度增大（兀T兀），因此可判断分子中共轴的程度。利用紫外光谱可以测定化合物的纯度或含量。第三节红外光谱一、红外光谱的基本原理用不断改变波长的红外光照射样品，当某一波长的频率刚好与分子中某一化学键 的振动频率相同时，分子就会吸收红外光，产生吸收峰。用波长（ 入）或波长的 倒数一波数（cm1）为横坐标，白分透光率（T%）或吸收度（A）为纵坐标做图， 得到红外吸收光谱图（IR）。分子振动所需能量对应波数范围在 400

3、cm14000-1 cm o二、红外吸收峰的位置和强度分子中的一个化学键可有几种不同的振动形式，而产生不同的红外吸收峰，键的振动分为两大类。伸缩振动，用n表示，原子问沿键轴方向伸长或缩短。弯曲振动用a表示，形成化学键的两个原子之一与键轴垂直方向作上下或左右 弯曲。组成化学键的原子的质量越小，键能越高，键长越短，振动所需能量越大，吸收 峰所在的波数就越高。红外光谱的吸收峰分为两大区域：4000 cm 1 -1330 cm 1区域：特征谱带区，是红外光谱分析的主要依据。1330cm1650 cm1区域：指纹区。每一化合物在指纹区都有它自己的特征光谱， 对分子结构的鉴定能提供重要信息。红外吸收峰的强

4、弱用下歹0符号表示：Vs （很强）；s （强）;m（中强）；w （弱）； Vw （很弱）；b （宽峰）。凡能使键增强的因素，引起峰位向高波数方向移动，反之，则向低波数方向移动。三、各类化合物的红外光谱举例（一）轻类化合物注： 烷烧，即饱和烧，是只有碳碳 单键和碳氢键的链和。烷烧的 通式为CnH2n+2。烯烧是指含有C=Ct （碳-碳双键）（烯键）的碳氢化合物，单链烯烧分子通式为 CnH2n-碳三键（A C）,快燃，为分子中含有碳碳三键的碳氢化合物的总称，其官能团为碳分子通式为CnH2n-2烯轻的C=C伸缩振动n (C=。吸收峰在1640 cm-11680 cm-1处；快轻的 8C伸缩振动n (

5、8C)吸收峰在2100 cm-12200 cm-1处。但当取代烯 轻或快轻相当对称时，n (C=C或n (8C)不会引起偶极矩的变化而不出现吸 收峰。C-H键伸缩振动所产生的吸收峰在光谱的高频区。烷轻中n(Gp3-H)在2800 cm1 3000 cm-1,烯轻的 n (CSp2-H)在 3000 cm-1 3100 cm-1,而快轻的 n (Gp-H)在 3300cm1,据此可区别饱和和不饱和轻。各种 C-H键的弯曲振动所产生的吸收峰 在光谱的低频区，烷轻中-CH的a C-H约1450cm1(m)和1380cm1(w),-CH 2的a C-H 约为1450cm1(m),如果约在1380cm1

6、出现等强的双峰，表明有异丙基存在。烯轻 的a C-H有面内和面外两种，烯轻的结构不同，吸收峰的位置存在差别，这对烯 轻异构体的鉴别，可提供有价值的信息。芳环的C-H键伸缩振动n (C-H)在3000 cm13100 cm-1 ( n) ; C-C键的伸缩振 动n(C=C在1500 cm11600 cm1,芳轻的骨架振动一般在 1500 cm1和1600 cm1 处，最多可能出现强度不等的4个峰，这是区别丁烯轻n (C=C的重要特征； 芳轻C-H键的面外弯曲在680 cm-1880 cm-1。这些吸收峰根据苯环上取代基的 个数和位置不同而发生变化。因此，该区域可作为判别取代苯异构体的依据。取代苯

7、的弯曲振动特征吸收频率取代苯类型/ -10- / cm吸收峰强弱单取代苯(5个邻接H)700和750 (双峰)vm s邻位取代(4个邻接H)735770vm s问位取代(3个邻接H)750810和690710 （双峰）vm s对位取代(2个邻接H)800850vm s(二) 含氧化合物醇类或酚类化合物的红外特征吸收峰是在 3300 cm1左右有一个宽而强的no-H吸收 带，可作为区别醇、酚与酰的重要依据。醛和酮的C=g征吸收峰在1725 cm-1左右。醛C=O上的C-H的伸缩振动在 2810 cm-1 2715 cm-1。毯酸通常以二聚体形式存在，C=O#缩振动在1720 cm1左右，而O-H

8、的吸收 在3300 cm-12500 cm-1问有一个相当宽的峰，中心位于 3000 cm-1，因此C-H的 伸缩振动吸收峰常被覆盖。（三）胺类化合物胺类化合物的特征吸收峰是在 3200 cm13500cm1范围内有N-H的伸缩振动，伯 胺有两个吸收峰，仲胺有一个吸收峰，而叔胺在此范围内无吸收峰。四、红外光谱的解析利用红外图谱解析有机化合物的结构，首先根据官能团区域中的特征吸收峰的位 置，判别可能存在什么官能团；然后找出该官能团的相关峰，以确证该官能团的 存在；最后，将所测图谱与标准图谱对照。第四节核磁共振谱一、核磁共振基本原理当外界提供的能量等于两种自旋取向的能级差（ E）时，核从低能级自旋

9、状态 向高能级自旋状态跃迁，即发生核磁共振（NMR。广泛研究的是1H和13C的核 磁共振谱即1HNMR1 13CNMR二、化学位移（一）屏蔽作用核外的电子云密度越高，则受到的屏蔽作用就越强，共振时所需的外加磁场强度 也越高，其信号必然在较高磁场出现。反之，核外的电子云密度越低，信号必然 在较低磁场出现。（二）化学位移因质子所处的化学环境不同，即核外电子云密度不同，所受屏蔽作用的强弱不同 而引起质子在核磁共振谱中吸收信号位置的移动，称为化学位移。一般采用四甲基硅烷（TMS为参考物。用a表示化学位移值时，规定tmS勺a值为0.0 , tmS言号左侧的a 值为正，右侧的a值为负。一般化学位移值在0.

10、014.0范围内。在核磁共振谱中，信号的数目表示一个分子中有几种类型的H原子。1、化学位移d值随着其邻近原子（或基团）中电负性增强而增大。2、轻基氢的d值为芳环上氢 烯基氢快基氢 饱和碳原子上的氢。3、饱和碳原子上的氢的d值为3 2 1 o4、-OK -COOH -NR、-SH等活泼氢，由丁氢键的形成使d值向低场位移，并随 测定时的温度、浓度而变化。这些质子由丁溶剂效应，其d值可能随测定时的溶 剂不同而不同。三、吸收峰的面积一一质子的数目各类质子的数目与其产生的信号强度有关。四、自旋偶合-裂分相邻的不等性质子由丁自旋而产生的磁性问相互作用， 称为自旋-自旋偶合 自旋偶合所引起的信号吸收峰裂分而

11、峰增多的现象，称为自旋-自旋裂分。质子吸收信号中各裂分峰间的距离称为偶合常数，以J表示，单位为Hz。J值越大，核问自旋-自旋偶合的作用越强。相互偶合的两组信号具有相同的偶合常数。偶合常数只依赖丁邻近质子的自旋偶合作用，而与外加磁场强度无关。（1）自旋偶合主要发生在同一碳或相邻碳上的不等性质子之间（2）活泼质子一般图谱中观察不到相互自旋偶合作用。（3）当一组质子相邻的同类质子数为 n时，该组质子的信号裂分为（n+1）重峰， 称之为（n+1）规律。一般用s表示单峰,d表示二重峰,t表示三重峰,q表示 四重峰，m表示四重峰以上的多重峰。（4）各裂分峰的强度比等于二项式（a+b） n展开式的各项系数，n为邻接氢质子 的数目。五、1HNMR谱的解析解析核磁共振谱，主要是从其中寻找信号的位置、数目、强度及裂分情况的信息。从信号的数目可知分子中有多少种不同类型的质子；从信号的位置（即化学位移a值）可知每类质子的电子环境；各吸收峰占有的相对面积则表示各类质子的 相对数目；从信号的裂分情况可提供邻近基团结构的信息。如果再结合红外光谱