《紅外光譜》ppt課件

1、Infrared Spectrometry紅外光譜UV-VisIR講義P10-12)(2 .130211cmKKc2121mmmmK：化學(xué)鍵的力常數(shù)鍵能和鍵長(zhǎng)：化學(xué)鍵的力常數(shù)鍵能和鍵長(zhǎng) ：雙原子的折合質(zhì)量；：雙原子的折合質(zhì)量；m：相對(duì)原子質(zhì)量；：相對(duì)原子質(zhì)量；化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)K越大，越大， 越小，化學(xué)鍵的越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出如今高波數(shù)區(qū)。振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出如今高波數(shù)區(qū)。9.6表：化學(xué)鍵的力常數(shù)表：化學(xué)鍵的力常數(shù) 102 N/m例例: C=C鍵的波數(shù)值鍵的波數(shù)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：以下化學(xué)鍵振動(dòng)頻率大小思索：以下化學(xué)鍵振動(dòng)頻率大小 分子內(nèi)基團(tuán)的紅外吸收會(huì)遭到臨近基團(tuán)及整個(gè)分子其他部分的影響，也會(huì)因測(cè)定條件及樣品的物理形狀而改動(dòng)。所以同一基團(tuán)的特征吸收會(huì)在一定范圍內(nèi)動(dòng)搖。H3CCHOH3CCClOH3CCCH3O1715cm-11807cm-11731cm-1吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向挪動(dòng)吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向挪動(dòng)推電子基團(tuán)使吸收峰向低頻方向挪動(dòng)推電子基團(tuán)使

3、吸收峰向低頻方向挪動(dòng)o空間效應(yīng)：場(chǎng)效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力空間效應(yīng)：場(chǎng)效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力o誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、氫鍵效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、氫鍵效應(yīng)炔炔烴烴紅紅外外光光譜譜產(chǎn)產(chǎn)生生的的條條件件A. E = EB. 0 o假設(shè)分子中某一個(gè)鍵是對(duì)稱的并且偶極矩變假設(shè)分子中某一個(gè)鍵是對(duì)稱的并且偶極矩變化為零，它的振動(dòng)稱為紅外非活性振動(dòng)。在化為零，它的振動(dòng)稱為紅外非活性振動(dòng)。在紅外光譜上普通沒有吸收發(fā)生。紅外光譜上普通沒有吸收發(fā)生。紅外非活性和紅外活性振動(dòng)紅外非活性和紅外活性振動(dòng)H-CC-H(O2、Cl2 0)o偶極矩不為零的鍵的振動(dòng)通常偶極矩不為零的鍵的振動(dòng)通常會(huì)有紅外吸收，這樣的振動(dòng)稱會(huì)有紅外吸收

4、，這樣的振動(dòng)稱為紅外活性振動(dòng)。為紅外活性振動(dòng)。H-CC-R; 0R-CC-RO=C=OOCO 0OCO 0烷烴烷烴烯烴順反異構(gòu)體烯烴順反異構(gòu)體 (C=C):16951540cm-1基頻區(qū)和指紋區(qū)的用途基頻區(qū)和指紋區(qū)的用途醇醛醛酮酮的的區(qū)區(qū)分分2500 - 3300 cm-1 1680 - 1750 cm-1 1740 cm-1 1240 cm-1 C-OC=O苯苯表表 取代苯的紅外吸收峰值取代苯的紅外吸收峰值取代類型Frequency, cm-1Remarks單取代770-730 and 720-680 5Hs雙峰鄰二取代770-7354Hs單峰間二取代900-8601H 810-7503Hw

5、 to m三個(gè)峰 對(duì)二取代860-8002Hs單峰1,3,5-三取代860-7101Hm三個(gè)峰1,2,3-三取代780-7603Hm to w雙峰1,2,4-三取代870-8501H 825-8052H m to w雙峰CH stretching 3030m to wC=C stretching1430-1650s to mInstrumentation兩種類型：色散型兩種類型：色散型 干涉型付立葉變換干涉型付立葉變換IR儀儀記錄安裝記錄安裝光源光源單色器單色器檢測(cè)器檢測(cè)器樣品池樣品池Nernst 能斯特?zé)裟芩固責(zé)魊are-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 熱電偶熱電偶Bolometers測(cè)輻射熱儀測(cè)輻射熱儀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 制樣方法制樣方法1氣體氣體氣體池氣體池2液體：液體：液膜法液膜法難揮發(fā)液體難揮

7、發(fā)液體(BP80C)溶液法溶液法液體池液體池(溶劑溶劑CCl4 ，CS2)3) 固體固體:研糊法研糊法 液體石臘法液體石臘法KBr壓片法壓片法薄膜法薄膜法紅外吸收光譜的運(yùn)用紅外吸收光譜的運(yùn)用1 有機(jī)化合物的鑒定 規(guī)范譜圖集簡(jiǎn)介、未知物構(gòu)造測(cè)定2 定量分析)22(21134nnnU6)28092(21)22(21134nnnU6)25172(21UC7H5NO3l作用：作用： 由分子的不飽和度可以推斷分子中由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜含有雙鍵，三鍵，環(huán)，芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性。例：圖解析的正確性。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 某未知物分子式為C10H12O, 試根據(jù)其IR數(shù)據(jù)3020(w)、2820、2720、1700、1610、1575、0、5、830cm-1，推測(cè)其構(gòu)造。5)212102(21)22(21134nnnCH

11、OC3H7CHCHOH3CH3C 假設(shè)某個(gè)基團(tuán)的特征頻率吸收假設(shè)某個(gè)基團(tuán)的特征頻率吸收區(qū)，找不到吸收峰，我們就判別樣區(qū)，找不到吸收峰，我們就判別樣品中部不存在該基團(tuán)。品中部不存在該基團(tuán)。1. 否認(rèn)法否認(rèn)法2. 一定法一定法3. 否認(rèn)法與一定法結(jié)合否認(rèn)法與一定法結(jié)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。某未知物分子式為C9H8O4, 試根據(jù)其IR數(shù)據(jù)3000(vbr)、1745 (vs)、1685(s)、1600、1500、1310-1

12、250(s)、1150-1100(s)cm-1，推測(cè)其構(gòu)造。6)2892(21)22(21134nnnCOOHOCCH3O鄰位、間位、對(duì)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，預(yù)測(cè)其紅外光譜在哪些區(qū)域會(huì)出，預(yù)測(cè)其紅外光譜在哪些區(qū)域會(huì)出現(xiàn)特征吸收峰？現(xiàn)特征吸收峰？2.丙烯醇丙烯醇CH2=CH-CH2-OH和丙酮和丙酮CH3COCH3是同分異構(gòu)體，能否用是同分異構(gòu)體，能否用IR鑒鑒別它們，為什么？別它們，為什么？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用來(lái)監(jiān)控含有效成份用來(lái)監(jiān)控含有效成份XR375藥片的藥片的消費(fèi)過程。用一不含有效成份的藥片消費(fèi)過程。用一不含有效成份的藥片做空白樣品。不含有效成份的藥片和做空白樣品。不含有效成份的藥片和含有效成份含有效成份XR375藥片均經(jīng)一樣的提藥片均經(jīng)一樣的提取步驟，有效成份取步驟，有效成份XR375回收率為回收率為( 97.00.5)%。n正己烷提取物用新枯燥無(wú)水MgSO4除水后,用枯燥的正己烷稀釋至100.0mL, 取該溶液10.00mL用枯燥正己烷再稀釋至10

14、0.0mL，用IR分析測(cè)定4次。規(guī)范溶液用100.0mL枯燥正己烷溶解 25.0mgXR375制的。用純粹己烷來(lái)校正儀器的基線100%T 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表。假定合格藥片應(yīng)含有效成份XR375 250 (10.0) mg。 問消費(fèi)的藥片能否到達(dá)此要求？樣品樣品T%3255cm-1A正己烷空白樣品規(guī)范樣品藥片 #1藥片 #2藥片 #3藥片 #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。 樣樣品品T%3255cm-1A 校校正正后后A正己烷空白樣品規(guī)范樣品藥片 #1藥片 #2藥

15、片 #3藥片 #410088.033.834.533.8000.0550.4710.4620.4710.4670.4700.0000.4160.4070.4160.4120.415n根據(jù)朗伯比爾定律：濃度與A呈線性關(guān)系，且樣品配置均以同體積配置，故可以用樣品分量替代濃度，有以下等式成立：mgsampleAdardmgsAsampledardstantan3752560 .97100108 .24mgXRmgmgsamplemg413. 025416. 0mgmgsample8 .24n實(shí)踐樣品4次測(cè)試平均值為：0.407+0.416+0.412+0.415/ 4 =0.413n經(jīng)過計(jì)算，藥片符合配方要求。IR(色散型)技