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 的光照射含有共轭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是化合物紫外光谱的特征常

2、数。max 可见紫外光谱适用于分析分子中具有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 *）随着共轭体系的延长，紫外吸收向长波方向移动，且强度增大（ ，因此可判断分子中共轭的程度。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（）或波长的 -1 ）为横坐标，百分透光率（ T）或吸收度（ A）为纵坐标做图， cm倒数波数 （-1cm4000 400 IR 得到红外吸收光谱图（） 。分子振动所需能量对应波数范围 在

3、 -1 。 cm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 ，原子间沿键轴方向伸长或缩短。 弯曲振动用表示 ，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： 11区域：特征谱带区，是红外光谱分析的主要依据。 1330 cm4000 cm -1-1 区 域：指纹区。 cm1330 cm每一化合物在指纹区都有它自己的特征光谱， 650 对分子结构的鉴定能提供重要信息。

4、红外吸收峰的强弱用下列符号表示： v（很强）； s（强）；m（中强）；w（弱）；sv （很弱）；b（宽峰）。 w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）烃类化合物 注： 烷烃，即饱和烃，是只有碳碳 单键和碳氢键的链烃。烷烃的 通式 为CnH2n+2。 烯烃是指含有 C=C键（碳 -碳双键）（烯键）的碳氢化合物，单链烯烃分子通式为CnH2n-碳三键（ C C）， CnH2n-2炔烃，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-1-1处； 1680 cm）吸收峰在 1640 cm 烯烃的 C=C伸缩振动 n（

5、C=C-1-1 处。但当取 代烯 n（CC）吸收峰在 2100 cm2200 cm炔烃的 CC 伸缩振动烃或炔烃相当 对称时， n（ C=C）或 n（CC）不会引起偶极矩的变化而不出现吸收峰。-1 2800 cm-H）在 C-H键伸缩振动所产生的吸收峰在光谱的高频区 。烷烃中 n （ Csp3-1-1-1 ，而炔烃的 n（C）在 3000 cm-H 3100 cm）在 3000 cm-H，烯烃的 n（Cspsp2-1 ， 据此可区别饱和和不饱和烃。各种 C-H3300 cm键的弯曲振动所产生的吸收峰 -1-1 （w）,-CH 的 C-H约 1450cm和（m）1380cm在光谱的低频区，烷烃中

6、 -CH的 C-H23-1-1 出现等强的双峰，表明有异丙基存在。烯烃 1380cm（m）,约为 1450cm如果 约在的 C-H有面内和面外两种，烯烃的结构不同，吸收峰的位置存在差别，这 对烯烃异构体的鉴别，可提供有价值的信息。-1-1（m）；3100 cmC-C3000c m芳环的 C-H键伸缩振动 n（C-H）在键的伸缩振 -1-1-1-1 cm 和 1500 cm1600 cm1600 ，芳烃的骨架振动一般在 1500 动 n（C=C）在 cm处， 最多可能出现强度不等的 4 个峰，这是区别于烯烃 n（C=C）的重要特征； -1-1 。这 些吸收峰根据苯环上取代基的 880 cm芳烃

7、C-H键的面外弯曲在 680 cm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。 取代苯的弯曲振动特征吸收频率-1 吸收峰强弱 / cm 取代苯类型ms 单取代苯（ 5个邻接 H） 700 和 750（双峰） 邻位取代（ 4个邻接 H） ms 735 770 间位取代（ 3个邻接 H） 750 810和 690 ms 710（双峰） 对位取代（ 2 ms 个邻接 H） 800 850（ 二 ） 含氧化合物-1左右有一个宽而强的 n吸收 3300 醇类或酚类化合物的红外特征吸收峰是在 cmO-H 带，可作为区别醇、酚与醚的重要依据。-1的伸缩振动 C-HC=O左右。醛上的

8、醛和酮的 C=O特征吸收峰在 1725 cm-1-1 2715 cm在 2810 cm。 -1的吸 O-H左右，而 C=O 羧酸通常以二聚体形式存在，伸 缩振动在 1720 cm-1-1-1 C-H3000 cm2500 cm，因此 3300 cm收在间有一个相当宽的峰， 中心位于 的 伸缩振动吸收峰常被覆盖。 （三）胺类化合物-1-1 的伸缩振动，伯范围内有 3500cm3200 胺类化合物的特征吸收峰是在 cmN-H 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 首先根据官能团区域中的特征吸收峰的位利用红外图谱解析有机化 合物的结构， 以确证该官能团的

9、然后找出该官能团的相关峰， 置，判别可能存在 什么官能团； 存在；最后，将所测图谱与标准图谱对照。 核磁共振谱 第四节一、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，核从低能级自旋状态 131的核 H和 C向高能级自旋状态跃迁， 即发生核磁共振 （ NMR）。广泛研究的是 131 CNMR磁共振谱即和 HNM。R 二、化学位移 （一） 屏蔽作用 共振时所需的外加磁场强度则受到的屏蔽作用就越强， 核外的电子云密 度越高，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

10、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。用表示化学位移值时，规定 TMS的值为 0.0 ，TMS信号左侧的14.0 范围内。值为负。一般化学位移值在 0.0 值为正，右侧的 原子。 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 值随着其邻近原 子（或基团）中电负性增强而增大。 1、化学位移 d 饱和碳原子上的氢。炔基 氢 、烃基氢的 d 值为芳环上氢 烯基氢 2 312 。值为 3、饱和碳原子上的 氢的 d 值向低场位移，并随等活泼氢，由于氢键的形成使 d、-NH、-SH4、-OH、 -C

11、OOH2值可能随测定时的溶 d 这些质子由于溶剂效应，测定时的温度、浓度而变 化。其 剂不同而不同。 三、吸收峰的面积质子的数目 各类质子的数目 与其产生的信号强度有关。 裂分四、自旋偶合 - 自旋称为自旋 - 相邻的不等 性质子由于自旋而产生的磁性间相互作用，自旋裂分。 称为自旋偶合。 自旋偶合所引起的信号吸收峰裂分而峰增多的现象， -值越。J 单位为质子吸收信号中 各裂分峰间的距离称为偶合常数，以 J 表示， Hz相互偶合的两组信号具有相同 的偶合常数。自旋偶合的作用越强。大，核间自旋 - 偶合常数只依赖于邻近质 子的自旋偶合作用，而与外加磁场强度无关。 : 自旋偶合主要发生在同一碳或相邻

12、碳上的不等性质子之间。 （1） （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。n 展开式的各项系数， n 为邻接氢质子 （4） 各裂分峰的强度比等于二项式（ a+b） 的数目。1H谱的解析 五、 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 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