《红外光谱》ppt课件

1、Infrared Spectrometry红外光谱UV-VisIR讲义P10-12)(2 .130211cmKKc2121mmmmK：化学键的力常数键能和键长：化学键的力常数键能和键长 ：双原子的折合质量；：双原子的折合质量；m：相对原子质量；：相对原子质量；化学键键强越强化学键键强越强K越大，越大， 越小，化学键的越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出如今高波数区。振动频率越大，吸收峰将出如今高波数区。9.6表：化学键的力常数表：化学键的力常数 102 N/m例例: C=C键的波数值键的波数值62121mmmmK12cm16506106 . 92 .1302 .130Kv正己烯正己烯C=C:

2、1652 cm-1; 丁烯丁烯C=C1648cm-1C-C; C=C; CCCH2=CH-CH2-CH3CH2=CH-CH=CH2 1200; 1650; 2100cm-11648cm-11597cm-1思索：以下化学键振动频率大小思索：以下化学键振动频率大小 分子内基团的红外吸收会遭到临近基团及整个分子其他部分的影响，也会因测定条件及样品的物理形状而改动。所以同一基团的特征吸收会在一定范围内动摇。H3CCHOH3CCClOH3CCCH3O1715cm-11807cm-11731cm-1吸电子基团使吸收峰向高频方向挪动吸电子基团使吸收峰向高频方向挪动推电子基团使吸收峰向低频方向挪动推电子基团使

3、吸收峰向低频方向挪动o空间效应：场效应；空间位阻；环张力空间效应：场效应；空间位阻；环张力o诱导效应、共轭效应、氢键效应诱导效应、共轭效应、氢键效应炔炔烃烃红红外外光光谱谱产产生生的的条条件件A. E = EB. 0 o假设分子中某一个键是对称的并且偶极矩变假设分子中某一个键是对称的并且偶极矩变化为零，它的振动称为红外非活性振动。在化为零，它的振动称为红外非活性振动。在红外光谱上普通没有吸收发生。红外光谱上普通没有吸收发生。红外非活性和红外活性振动红外非活性和红外活性振动H-CC-H(O2、Cl2 0)o偶极矩不为零的键的振动通常偶极矩不为零的键的振动通常会有红外吸收，这样的振动称会有红外吸收

4、，这样的振动称为红外活性振动。为红外活性振动。H-CC-R; 0R-CC-RO=C=OOCO 0OCO 0烷烃烷烃烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体 (C=C):16951540cm-1基频区和指纹区的用途基频区和指纹区的用途醇醛醛酮酮的的区区分分2500 - 3300 cm-1 1680 - 1750 cm-1 1740 cm-1 1240 cm-1 C-OC=O苯苯表表 取代苯的红外吸收峰值取代苯的红外吸收峰值取代类型Frequency, cm-1Remarks单取代770-730 and 720-680 5Hs双峰邻二取代770-7354Hs单峰间二取代900-8601H 810-7503Hw

5、 to m三个峰 对二取代860-8002Hs单峰1,3,5-三取代860-7101Hm三个峰1,2,3-三取代780-7603Hm to w双峰1,2,4-三取代870-8501H 825-8052H m to w双峰CH stretching 3030m to wC=C stretching1430-1650s to mInstrumentation两种类型：色散型两种类型：色散型 干涉型付立叶变换干涉型付立叶变换IR仪仪记录安装记录安装光源光源单色器单色器检测器检测器样品池样品池Nernst 能斯特灯能斯特灯rare-earth oxides 稀土元素的氧化物稀土元素的氧化物Globar

6、碳硅棒碳硅棒silicon carbide glowerssalt crystalsThermocouples 热电偶热电偶Bolometers测辐射热仪测辐射热仪alkali or alkaline earth halides crystalsNaCl: 2.5 15.4 m (4000 650 cm-1)KBr: 10 25 m; CsI: 10 38 m Note:These (and the monochromator compartment) must be kept dry.INTRUMENTATION 制样方法制样方法1气体气体气体池气体池2液体：液体：液膜法液膜法难挥发液体难挥

7、发液体(BP80C)溶液法溶液法液体池液体池(溶剂溶剂CCl4 ，CS2)3) 固体固体:研糊法研糊法 液体石腊法液体石腊法KBr压片法压片法薄膜法薄膜法红外吸收光谱的运用红外吸收光谱的运用1 有机化合物的鉴定 规范谱图集简介、未知物构造测定2 定量分析)22(21134nnnU6)28092(21)22(21134nnnU6)25172(21UC7H5NO3l作用：作用： 由分子的不饱和度可以推断分子中由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。例：图解析的正确性。例： C9H8O2CnHm l can be ca

8、lculated readily from the molecular formula by applying the following rules: l Rule 1: Replace all halogens in the molecular formula by hydrogens.l Rule 2: Omit oxygens and sulfurs.l Rule 3: For each nitrogen, omit the nitrogen and one hydrogen.122)22(mnmnExamplelDetermine the unsaturation index of

9、a compound with the molecular formula C8H8NOBr.l Rule 1: X H: C8H9NOl Rule 2: omit oxygens: C8H9Nl Rule 3: For N, omit N and H: C8H8lTherefore, n = 8, m = 8512882)22(mn5)2882(21UCompound A, with molecular formula C6H10, reacts with H2/Ni to give compound B, with molecular formula C6H12. The IR spect

10、rum of compound A is provided. From this information about compound A tell (1)Its unsaturation index(2)The number of rings or bonds (or both) (3)What structural features.HC=CCHCCCH1HC126U2HC106UCC例3 某未知物分子式为C10H12O, 试根据其IR数据3020(w)、2820、2720、1700、1610、1575、0、5、830cm-1，推测其构造。5)212102(21)22(21134nnnCH

11、OC3H7CHCHOH3CH3C 假设某个基团的特征频率吸收假设某个基团的特征频率吸收区，找不到吸收峰，我们就判别样区，找不到吸收峰，我们就判别样品中部不存在该基团。品中部不存在该基团。1. 否认法否认法2. 一定法一定法3. 否认法与一定法结合否认法与一定法结合5)21092(21COCH2CH3C9H10O IR主要吸收峰：主要吸收峰：3060，3030， 2980，2920，1700，1600，1580， 1500，1435，0，750，690cm-1。某未知物分子式为C9H8O4, 试根据其IR数据3000(vbr)、1745 (vs)、1685(s)、1600、1500、1310-1

12、250(s)、1150-1100(s)cm-1，推测其构造。6)2892(21)22(21134nnnCOOHOCCH3O邻位、间位、对位？1. 某化合物分子中含有羰基某化合物分子中含有羰基C=O和氰基和氰基CN，预测其红外光谱在哪些区域会出，预测其红外光谱在哪些区域会出现特征吸收峰？现特征吸收峰？2.丙烯醇丙烯醇CH2=CH-CH2-OH和丙酮和丙酮CH3COCH3是同分异构体，能否用是同分异构体，能否用IR鉴鉴别它们，为什么？别它们，为什么？C3H6O IR：3300(s,b)，1650，1430，995，920 cm-1；C14H14 IR：3020，2938，2918，1600，158

13、4， 1493， 1452， 755， 690cm-1； CH2=CHCH2OH Ph-CH2CH2-PhExample 1 (P13)nIR用来监控含有效成份用来监控含有效成份XR375药片的药片的消费过程。用一不含有效成份的药片消费过程。用一不含有效成份的药片做空白样品。不含有效成份的药片和做空白样品。不含有效成份的药片和含有效成份含有效成份XR375药片均经一样的提药片均经一样的提取步骤，有效成份取步骤，有效成份XR375回收率为回收率为( 97.00.5)%。n正己烷提取物用新枯燥无水MgSO4除水后,用枯燥的正己烷稀释至100.0mL, 取该溶液10.00mL用枯燥正己烷再稀释至10

14、0.0mL，用IR分析测定4次。规范溶液用100.0mL枯燥正己烷溶解 25.0mgXR375制的。用纯粹己烷来校正仪器的基线100%T 。实验结果见下表。假定合格药片应含有效成份XR375 250 (10.0) mg。 问消费的药片能否到达此要求？样品样品T%3255cm-1A正己烷空白样品规范样品药片 #1药片 #2药片 #3药片 #410088.033.834.533.8000.0550.4710.4620.4710.4670.470解：T%A，扣除空白值得校正后A，如下表。 样样品品T%3255cm-1A 校校正正后后A正己烷空白样品规范样品药片 #1药片 #2药

15、片 #3药片 #410088.033.834.533.8000.0550.4710.4620.4710.4670.4700.0000.4160.4070.4160.4120.415n根据朗伯比尔定律：浓度与A呈线性关系，且样品配置均以同体积配置，故可以用样品分量替代浓度，有以下等式成立：mgsampleAdardmgsAsampledardstantan3752560 .97100108 .24mgXRmgmgsamplemg413. 025416. 0mgmgsample8 .24n实践样品4次测试平均值为：0.407+0.416+0.412+0.415/ 4 =0.413n经过计算，药片符合配方要求。IR(色散型)技