红外吸收光谱法复习重点提纲

红外吸收光谱法复习重点提纲基本原理1.红外光波通常分为三个区域：中红外区、近红外区和远红外区。波谱区近红外光中红外光远红外光波长/m0.75~2.52.5~5050~1000波数/cm-113333~40004000~200200~10跃迁类型分子振动分子转动2.解释为什么红外吸收谱带数目比理论的计算数目少。答：①存在没有偶极矩变化的振动模式，不产生红外吸收，即非红外活性；②存在能量简并态的振动模式；③仪器的分辨率分辨不出频率十分相近的振动模式；④振动吸收的强度小，检测不到；⑤某些振动模式所吸收的能量不在中红外光谱区。谱带相关概念1.影响基团吸收频率的因素答：内因：诱导效应，共轭效应，氢键效应，键角效应，空间位阻外因：溶剂影响，色散元件影响，以及温度影响等。2.振动频率的影响因素：𝜈̅=12𝜋𝑐√𝐾𝜇可得：化学键的力常数K越大，原子的折合质量越小，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区；反之，出现在低波数区。（两振动原子只要有一个原子的质量减小，μ值减小）3.空间效应的影响（1）空间位阻：当共轭体系的共平面性被破坏时，吸收频率增高强度降低。（2）环张力：环张力大较大时，环外双键加强，吸收频率增大；环内双键减弱，吸收频率减小。4.氢键对吸收频率的影响答;影响原化学键的键力常数，吸收峰向低波数移动；峰型变宽；吸收强度加强。5.溶剂和物质状态的影响答：极性溶剂对非极性物质的谱图影响不大，对极性物质会使基团的伸缩振动频率降低。物质由固态向气态变化，其波数将增加。6影响谱带吸收强度的因素答：（1）振动能级的跃迁几率：因此基频的吸收峰强度比倍频(v0→2、v0→3、v0→4)强。（2）偶极矩的变化：基频振动(v0→1)，偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。（3）吸收峰强度：反对称伸缩振动＞对称伸缩振动＞变形振动（4）诱导效应：使基团极性降低的诱导效应使吸收强度减小，使基团极性增大的诱导效应使吸收强度增加。（5）共轭效应：使π电子离域程度增大，极化程度增加，使不含饱和键的的伸缩振动强度增加。（6）氢键的影响：氢键作用会提高化学键的极化程度，伸缩振动吸收峰加宽、增强。.（7）振动耦合：使吸收增大。指分子内有近似相同振动频率且位于相邻部位的振动基团产生两种以上的基团参加的混合振动。（8）费米共振：使倍频或组频的吸收强度显著增加。指一个化学键的基频和它自己或与之相连的另一化学键的某种振动的倍频或合频的偶合。7.红外吸收光谱的三要素：峰强、峰形、峰位。主要依据峰位，其次是峰强，再次考虑峰形。红外分光光度计1.压片法中常用的分散剂为KBr.它在4000-400cm内无吸收，不产生干扰峰。2.比较傅里叶变换红外光谱仪和色散型红外光谱仪的最大差别是什么？前者有何优越性？答：最大差别是前者采用麦克尔干涉仪作为单色器，为干涉型红外光谱仪:后者采用校镜、光栅为单色器，为色散型红外光谱仪。前者主要优点是:扫描速度快、分排率高、灵敏度高、精密度高、测定光谱范围宽。3.仪器解析答：测定红外吸收的仪器主要有三种类型：（1）光栅色散型分光光度计（主要用于定性分析）；（2）（干涉型）傅里叶变换红外光谱仪（定性和定量分析测定）；（3）非色散型光度计（定量测定大气中各种有机物质）。光源：目前，中红外光区最常用的红外光源是：硅碳棒和Nernst灯。单色器：平面衍射光栅。反射光栅：色散原件，形成光栅光谱。检测器：高真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器、光导电检测器等。吸收池：近红外光谱区的透光材料：石英、玻璃；远红外光谱区的透光材料：KRS-5、聚乙烯膜或颗粒；制片方法压片法——光散射现象较严重糊状法——减少了光散射现象。薄膜法(10~50μm)——常用于高分子有机化合物的测定。熔融法——对于熔点较低，而且热稳定性好的样品，可以采用此法。应用1.红外定性分析的依据。答：红外对有机化合物有鲜明的特征性，因为每一个化合物都有特征的红外光谱，光谱带的数目、位置、形状、强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。2.红外定性分析过程。答：①试样的分离和精制②了解试样有关的资料:③谱图解析;④与标准谱图对期或联机检索对照。3.定性分析试样的要求。答：试样应为“纯物质”(98%),通常在分析前，样品需要纯化:试样不含有水分，试样浓度或厚度应适当，以使T在合适范围。谱带的解析（各官能团与频率对照表）官能团化合物类型吸收频率（cm-1）3000~37003000~33002700~30002100~24001650~19001500~16751300~14751000~1300650~1000-CH3甲基2962±10(s)2872±10(s)~2820和2740~2720两个峰为醛基鉴别峰1375±5(s)此处的峰若分裂为双峰，则表明有2、3个甲基连在一个碳原子上-CH2-乙基2926±10(s)2853±10(s)（722±10）随着乙基数目减少，数值下降2890±10(s)CH:～1340(w)C=C双键3000~此处有吸收峰表明有末端双键1695~1540强度弱667~1010此处为高度特征区，峰较强C≡C三键3300~强，宽此处表明为末端三键2100~2270强峰615~645强、宽苯环3030~3070尖锐（芳氢振动产生）1430~1650该区域为骨架振动，常有两个到四个不等的尖锐峰1000~1250弱单取代770~730710~690邻双取代770~735间双取代810~750710~690对位取代840~810-OH羟基3590~3650（醇和酚）3200（游离的羟基）2500~3300（羧酸，强宽峰）C=O醛基1650~1740强且无干扰羧酸的特征峰1740~（酯，很强的特征峰）C-O-C醚键1150~13301030~1240酯的第二特征峰C━O1000~1250醇1205~1266羧酸1165~1335酚-NH2伯胺3350和3180~双峰1600~-NH仲胺3270~単峰~1600-NR叔胺没有峰-N02硝基1540~1565脂肪族1510~1550芳香族1340~1385脂肪族1335~1365芳香族-C≡N腈官能团化合物吸收频率3000~37003000~33002700~30002100~24001650~19001500~16751300~14751000~1300650~1000H-C=O醛~2820和2740~2720两个峰为醛基鉴别峰1695~1755饱和脂肪醛1680~1705α、β-不饱和醛酮1705~1725饱和链状酮1665~1685α、β-不饱和酮1680~1700芳酮R-O-R＇醚1050~1150强，开链醚1240~1280三元环醚1070~1140大环醚备注：若有π键与其共轭，则其向高频移动自述基团辨别各有各的特征峰，有的含有一个，有的含有几个。峰的辨认理应结合官能团区与指纹区进行双重验证。在面对一个化学式和一张光谱图时，首先在算出不饱和度的情况下猜测其含有那些结构，然后在图谱中找寻其相应的特征峰进行猜想的验证例如，一个分子式为C9H10O的化合物。首先根据饱和度计算可知Ω=5。可能含有一个苯环和一个双键。苯环：υ=C－H3000～3100cm-1（芳环C-H伸缩振动）有一个宽的吸收带，峰形尖锐。υC=C1650～1450cm-1（芳环骨架伸缩振动）1600附近有两个吸收强度相似的峰面外=C-H900～650cm-1用于确定芳烃取代类型746、691两个峰值表明为单取代面外=C-H倍频峰：2000～1600cm-1(w)用于确定芳烃取代类型在谱带上可以看见1680处含有一个强吸收峰，而又存在双键，故可能为羰基（酮或醛）。图谱在~2820、2740~2720处无分裂峰，故分子中含有一个芳酮。1465附近有吸收表明为甲基和亚甲基的剪式振动，同时1353处的吸收表明甲基的存在。1220处的峰值吸收系芳氢面内弯曲振动由于共轭效应增强。952处的吸收峰为亚甲基的面内摇摆振动频率。