红外光谱学习必知知识.doc

通常将红外光谱分为三个区域:近红外区(13330~4000cm-1)、中红外区(4000~400cm-1)和远红外区(400~10cm-1)。通常所说的红外光谱即指中红外光谱。
按吸收峰的来源,可以将4000~400cm-1的红外光谱图大体上分为特征频率区(4000~1300cm-1)以及指纹区(1300~400cm-1)两个区域。其中特征频率区中的吸收峰基本是由基团的伸缩振动产生,数目不是很多,但具有很强的特征性,因此在基团鉴定工作上很有价值,主要用于鉴定官能团。如羰基,不论是在酮、酸、酯或酰胺等类化合物中,其伸缩振动总是在1700cm-1左右出现一个强吸收峰,如谱图中1700cm-1左右有一个强吸收峰,则大致可以断定分子中有羰基。指纹区的情况不同,该区峰多而复杂,没有强的特征性,主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样,因而称为指纹区。指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
在定性分析过程中,除了获得清晰可靠的图谱外,最重要的是对谱图作出正确的解析。所谓谱图的解析就是根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状,利用基团振动频率与分子结构的关系,确定吸收带的归属,确认分子中所含的基团或键,进而推定分子的结构。
简单地说,就是根据红外光谱所提供的信息,正确地把化合物的结构“翻译”出来。往往还需结合其他实验资料,如相对分子质量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱及质谱等数据才能正确判断其结构。
红外光谱的分区
400-2500cm-1:这是X-H单键的伸缩振动区。
2500-2000cm-1:此处为叁键和累积双键伸缩振动区
2000-1500cm-1:此处为双键伸缩振动区
1500-600cm-1:此区域主要提供C-H弯曲振动的信息
红外图谱的解析步骤
准备工作
在进行未知物光谱解析之前,必须对样品有透彻的了解,例如样品的来源、外观,根据样品存在的形态,选择适当的制样方法;注意视察样品的颜色、气味等,它们住往是判断未知物结构的佐证。还应注意样品的纯度以及样品的元素分析及其它物理常数的测定结果。元素分析是推断未知样品结构的另一依据。样品的相对分子质量、沸点、熔点、折光率、旋光率等物理常数,可作光谱解释的旁证,并有助于缩小化合物的范围。
2)确定未知物的不饱和度
由元素分析的结果可求出化合物的经验式,由相对分子质量可求出其化学式,并求出不饱和度。从不饱和度可推出化合物可能的范围。
不饱和度是表示有机分子中碳原子的不饱和程度。计算不饱和度W的经验公式为:
W=1+n4+(n3-n1)/2
式中n4、n3、n1分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。二价原子如S、O等不参加计算。
当计算得:
W=0时,表示分子是饱和的,应在链状烃及其不含双键的衍生物。
当W=1时,可能有一个双键或脂环;
当W=2时,可能有两个双键和脂环,也可能有一个叁键;
当W=4时,可能有一个苯环等。
3)官能团分析
根据官能团的初步分析可以排除一部分结构的可能性,肯定某些可能存在的结构,并初步可以推测化合物的类别。
在红外光谱官能团初审申