红外谱图峰位分析方法.doc

红外谱图分析(一)基团频率和特征吸收峰物质的红外光谱,是其分子结构的反映,谱图中的吸收峰,与分子中各基团的振动形式相对应。多原子分子的红外光谱与其结构的关系,一般是通过实验手段得到的。这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱,从中总结出各种基团的吸收规律来。实验表明,组成分子的各种基团,如O—H、N—H、C—H、C═C、C≡C、C═O等,都有自己特定的红外吸收区域,分子其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率,其所在的位置一般又称为特征吸收峰。根据化学键的性质,结合波数与力常数、折合质量之间的关系,可将红外4000~400cm-1划分为四个区:4000~2500cm-1氢键区2500~2000cm-1产生吸收基团有O—H、C—H、N—H;叁键区2000~1500cm-1C≡C、C≡N、C═C═C双键区1500~1000cm-1C═C、C═O等单键区按吸收的特征,又可划分为官能团区和指纹区。一、官能团区和指纹区红外光谱的整个围可分成4000~1300cm-1与1300~600cm-1两个区域。4000~1300cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的吸收带。由于基团的特征吸收峰一般位于高频围,并且在该区域,吸收峰比较稀疏,因此,它是基团鉴定工作最有价值的区域,称为官能团区。在1300~600cm-1区域中,除单键的伸缩振动外,还有因变形振动产生的复杂光谱。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。指纹区可分为两个波段(1)1300~900cm-1这一区域包括C—O,C—N,C—F,C—P,C—S,P—O,Si—O等键的伸缩振动和C═S,S═O,P═O等双键的伸缩振动吸收。(2)900~600cm-1这一区域的吸收峰是很有用的。例如,可以指示(—CH2—)n的存在。实验证明,当n≥4时,—CH2—的平面摇摆振动吸收出现在722cm-1;随着n的减小,逐渐移向高波数。此区域的吸收峰,还可以鉴别烯烃的取代程度和构型提供信息。例如,烯烃为RCH═CH2结构时,在990和910cm-1出现两个强峰;为RC═CRH结构时,其顺、反异构分别在690cm-1和970cm-1出现吸收。此外,利用本区域中苯环的C—H面外变形振动吸收峰和2000~1667cm-1区域苯的倍频或组合频吸收峰,可以共同配合来确定苯环的取代类型。二、主要基团的特征吸收峰在红外光谱中,每种红外活性的振动都相应产生一个吸收峰,所以情况十分复杂。例如,基团除在3700~3600cm-1有O—H的伸缩振动吸收外,还应在1450~1300cm-1和1160~1000cm-1分别有O—H的面变形振动和C—O的伸缩振动。后面的这两个峰的出现,能进一步证明的存在。因此,用红外光谱来确定化合物是否存在某种官能团时,首先应该注意在官能团它的特征峰是否存在,同时也应找到它们的相关峰作为旁证。这样,我们有必要了解各类化合物的特征吸收峰。表列出了主要官能团的特征吸收峰的围。三、影响基团频率的因素尽管基团频率主要由其原子的质量及原子的力常数所决定,但分子部结构和外部环境的改变都会使其频率发生改变,因而使得许多具有同样基团的化合物在红外光谱图中出现在一个较大的频率围。为此,了解影响基团