《IR谱图的讲解》课件

红外光谱图的讲解红外光谱图是一种强大的工具，可以用来分析物质的结构和成分。通过观察红外光谱图，可以获得关于分子中各种官能团的信息，例如C-H键，C=O键，O-H键等。IR谱图简介红外光谱仪红外光谱仪是一种测量物质对红外光的吸收或透射的仪器。红外光谱图红外光谱图是物质吸收或透射红外光后的数据，以波数为横坐标，透过率或吸光度为纵坐标绘制的图形。分子振动红外光谱图中不同的吸收峰代表分子中不同的官能团的振动模式。IR谱图的组成部分横坐标表示波数，单位为cm-1，反映分子振动频率。纵坐标表示透过率，单位为百分比，反映光束通过样品后透过的程度。吸收峰表示特定波数的辐射被样品吸收，反映分子结构中的基团。基线代表光束通过样品后透过的平均程度，用于参考吸收峰的高度。波数的定义和单位波数定义波数是红外光谱中常用的单位，表示每厘米光波的数目。波数单位波数的单位为厘米-1，通常简写为cm-1。波数与频率波数与频率成反比，即波数越高，频率越低。不同基团的特征吸收峰C-H伸缩振动烷烃、烯烃、炔烃和芳香族化合物中，C-H键伸缩振动吸收峰位置与碳原子的杂化方式有关。饱和烷烃的C-H伸缩振动吸收峰出现在2850-2960cm-1，而烯烃的C-H伸缩振动吸收峰则出现在3000-3100cm-1。C=O伸缩振动羰基化合物中，C=O键伸缩振动吸收峰位置与羰基的化学环境有关。醛、酮、羧酸和酰胺的C=O伸缩振动吸收峰一般出现在1650-1800cm-1。O-H伸缩振动醇和酚中，O-H键伸缩振动吸收峰的位置会受到氢键的影响。自由羟基的O-H伸缩振动吸收峰出现在3600-3650cm-1，而形成氢键的羟基的吸收峰则出现在3200-3500cm-1。N-H伸缩振动胺类化合物中，N-H键伸缩振动吸收峰位置与胺的类型有关。伯胺的N-H伸缩振动吸收峰出现在3300-3500cm-1，仲胺的吸收峰出现在3300cm-1左右，叔胺则没有N-H键，因此没有相应的吸收峰。烷烃的特征吸收峰1C-H伸缩振动烷烃中C-H键的伸缩振动会产生特征吸收峰。2C-H弯曲振动烷烃中C-H键的弯曲振动也会产生特征吸收峰，通常出现在较低的波数区域。3甲基特征峰甲基(CH3)往往会产生在2960-2850cm-1范围内的吸收峰。4亚甲基特征峰亚甲基(CH2)往往会产生在2930-2850cm-1范围内的吸收峰。烯烃的特征吸收峰C=C伸缩振动烯烃中碳碳双键的伸缩振动，通常出现在1640-1680cm-1之间。该吸收峰的强度与双键的取代程度有关，取代越多，吸收峰越弱。C-H弯曲振动烯烃中碳氢键的弯曲振动，通常出现在1400-1480cm-1之间。该吸收峰的强度与双键的取代程度有关，取代越多，吸收峰越强。炔烃的特征吸收峰C≡C伸缩振动炔烃中C≡C键的伸缩振动频率约为2100-2260cm-1，该吸收峰强度较弱，常出现于该区域的低波数端。C-H伸缩振动炔烃中C-H键的伸缩振动频率约为3300cm-1，该吸收峰强度较强，常出现于该区域的高波数端。C-H弯曲振动炔烃中C-H键的弯曲振动频率约为600-700cm-1，该吸收峰强度较弱，常出现于该区域的低波数端。芳香族化合物的特征吸收峰苯环振动芳香族化合物中，苯环的伸缩振动在1600-1450cm-1之间出现多个吸收峰。C-H键振动苯环上C-H键的伸缩振动在3100-3000cm-1出现吸收峰。C-H键弯曲振动苯环上C-H键的弯曲振动在2000-1650cm-1出现吸收峰，常被称之为“芳香指纹区”。取代基的影响芳香环上的取代基会对苯环的振动频率产生影响，从而影响吸收峰的位置。含氧化合物的特征吸收峰羟基羟基的特征吸收峰出现在3600-3200cm-1区域，由于氢键的存在，该吸收峰会发生移动和展宽。羰基羰基的特征吸收峰出现在1750-1650cm-1区域，其具体位置和强度取决于羰基所处的环境和结构。醚醚的特征吸收峰出现在1150-1050cm-1区域，该吸收峰通常比较弱。羧基羧基的特征吸收峰出现在1750-1700cm-1区域，其具体位置和强度取决于羧基所处的环境和结构。含氮化合物的特征吸收峰11.胺类化合物胺类化合物中，N-H伸缩振动频率通常出现在3300-3500cm-1范围内，其特征吸收峰比较尖锐，且随着N上取代基的增多，吸收峰的频率会略微降低。22.酰胺类化合物酰胺类化合物中，N-H伸缩振动频率通常出现在3200-3500cm-1范围内，其特征吸收峰比较宽，且随着N上取代基的增多，吸收峰的频率会略微降低。33.硝基化合物硝基化合物中，N=O伸缩振动频率通常出现在1550-1650cm-1范围内，其特征吸收峰比较强，且随着硝基的取代位置不同，吸收峰的频率会略微变化。44.氰基化合物氰基化合物中，C≡N伸缩振动频率通常出现在2200-2300cm-1范围内，其特征吸收峰比较尖锐，且随着氰基的取代位置不同，吸收峰的频率会略微变化。羰基化合物的特征吸收峰羰基伸缩振动羰基化合物在红外光谱中表现出强烈的特征吸收峰，通常位于1650-1800cm-1区域。吸收峰位置吸收峰位置受羰基所连接的基团影响，例如醛、酮、羧酸和酯的吸收峰位置略有差异。峰强度吸收峰强度与羰基的极性有关，极性越强，吸收峰强度越大。峰形状羰基化合物在红外光谱中通常表现出尖锐的吸收峰，这是由于羰基的伸缩振动所致。羟基化合物的特征吸收峰11.羟基伸缩振动3600-3200cm-1区域，出现较强的吸收峰，受氢键影响，峰位会发生变化。22.羟基弯曲振动1450-1300cm-1区域，出现较弱的吸收峰。33.氢键影响氢键的存在会使羟基伸缩振动峰的吸收峰位降低，并出现更宽的吸收带。44.醇和酚醇和酚的羟基吸收峰通常较强，峰位也较为稳定。卤代化合物的特征吸收峰C-X伸缩振动卤代烷烃中C-X键的伸缩振动频率，随着卤素原子质量的增加而降低。C-X弯曲振动卤代烷烃中C-X键的弯曲振动频率，与C-X键的强度和卤素原子的质量有关。指纹区卤代烷烃的指纹区通常比较复杂，包含了多种振动模式。IR谱图的解读步骤1确定分子骨架分析谱图中主要特征峰，确定化合物中存在的碳氢键类型和数量。2推断官能团根据特征吸收峰的位置、形状和强度，确定分子中存在的官能团。3确定取代基根据取代基的特征吸收峰，推断分子中可能存在的取代基类型。4确认结构结合其他分析手段，例如核磁共振谱，最终确认分子的结构。通过系统地分析IR谱图，我们可以从复杂的光谱信息中提取出重要的结构信息，为化合物结构的确定提供重要的线索。结构确定的基本原理分子结构结构式是反映分子中原子连接方式的图示。光谱分析红外光谱分析提供有关分子中官能团和骨架的信息。匹配分析通过对比已知化合物的光谱数据，可以推断未知物质的结构。确定分子骨架1识别特征峰观察IR谱图中主要吸收峰的波数范围2判断官能团利用特征峰信息推断可能存在的官能团3确定碳链类型根据C-H伸缩振动和弯曲振动特征峰推断碳链类型4构建分子骨架结合官能团和碳链类型构建分子骨架结构根据IR谱图中特征峰的波数范围，可以初步判断分子中可能存在的官能团。例如，在3000cm-1附近的吸收峰通常对应于C-H伸缩振动，而在1700cm-1附近的吸收峰通常对应于C=O伸缩振动。通过分析这些特征峰，可以推断分子骨架中的碳链类型和官能团类型。推断官能团1特征吸收峰通过识别谱图中特定波数范围内的吸收峰，可以推断出分子中存在的官能团。2对照表利用已知的官能团特征吸收峰表，对比谱图，确定分子中可能存在的官能团。3结合其他信息结合其他分析方法，如核磁共振谱、质谱等，可以更准确地推断官能团的存在和结构。确定取代基比较谱图将未知样品的谱图与已知取代基的谱图进行比较，观察是否存在匹配的特征吸收峰。分析吸收峰分析取代基的特征吸收峰的位置、形状和强度，并与已知数据库进行比对。推断取代基类型根据特征吸收峰的特征，推断取代基的类型，例如甲基、乙基、氯原子等。确认取代基位置根据取代基的特征吸收峰的位置和强度，推断取代基在分子中的位置。同时确定多个官能团1特征吸收峰分析谱图中所有特征吸收峰2官能团对应确定每个峰对应的官能团3相互影响考虑官能团之间的相互影响4综合分析根据峰的位置、强度等信息进行综合分析对于含有多个官能团的化合物，需要综合分析各个官能团的特征吸收峰，以确定所有官能团的类型和位置。例如，在谱图中观察到两个特征吸收峰：一个在1700cm-1附近，另一个在3300cm-1附近，可以推断该化合物可能含有羰基和羟基。利用参考文献确认结构1文献检索查找相关结构的文献。2比较光谱与文献中已知结构的光谱进行对比。3验证结构确认结构是否与文献一致。利用参考文献确认结构是确保结构准确性的关键步骤。通过文献检索找到与目标化合物结构相似的化合物，并将其IR光谱与目标化合物的IR光谱进行比较。如果两者的光谱特征基本一致，则可以初步确认目标化合物的结构。IR谱图的应用领域药物分子合成IR谱图能够识别药物分子中的官能团。利用IR谱图可以追踪反应进程，优化反应条件。聚合物分析通过IR谱图可以确定聚合物的结构和成分，还能分析聚合物的降解程度，以及聚合物的结晶度。在药物分子合成中的应用反应监测实时跟踪反应进程，优化反应条件。结构确认验证合成产物的结构，确保目标药物的纯度。质量控制监测药物合成过程中的关键步骤，确保药物质量。在聚合物分析中的应用聚合物结构分析红外光谱可以用来识别聚合物的类型，确定其官能团和结构，从而推断其性能。聚合物性能表征通过分析红外光谱可以确定聚合物的结晶度、取向度、分子量等参数，进而评估其性能。聚合物混合物分析红外光谱可以用来分析聚合物混合物中不同组分的含量，进而评估混合物的性能。在食品安全检测中的应用食品添加剂检测红外光谱可用于检测食品中添加剂的种类和含量，例如防腐剂、色素和甜味剂。食品掺假检测可用于识别食品中是否掺杂了其他物质，例如牛奶中是否掺杂了水或植物油。农药残留检测可用于检测农产品中残留的农药种类和含量，保证食品安全。真菌毒素检测可用于检测食品中真菌毒素的种类和含量，例如黄曲霉毒素和呕吐毒素。在环境分析检测中的应用污染物检测IR谱图可用于识别和量化环境中的污染物，例如大气中的二氧化碳和甲烷。IR技术可以帮助监测污染物浓度，评估污染程度，并制定有效的治理措施。在考古学研究中的应用11.文物年代鉴定红外光谱可以用于分析文物材料的成分，例如骨骼、陶器、金属等，进而推断文物年代。22.文物来源识别不同地区的材料会有不同的成分，红外光谱可以帮助识别文物的产地。33.文物修复研究红外光谱可以用于分析文物腐蚀情况，帮助制定修复方案。44.