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核磁共振氢谱方法对红外光谱碳氟键伸缩振动变化的研究

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核磁共振氢谱方法对红外光谱碳氟键伸缩振动变化的研究

刘华卿;蒋凤池

【摘 要】采用傅里叶转换红外光谱方法测定了三种1,2-二-[β-(α-甲基-α'对位取代基苯基)噻吩]六氟环戊烯化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的红外光谱.在确认主要红外吸收峰归属并对图谱进行解析的基础上观测到环戊烯环上的碳氟键吸收频率依化合物Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ次序逐一相应增高,发生规律性变化.化合物Ⅰ:vas C-F=1 332.21cm-1,vs C-F=1

231.91 cm-1,δ C-F=1 159.99 cm-1;化合物Ⅱ:vas C-F=1 338.18 cm1,vs C-F=1

254.31cm-1,δ C-F=1 179.22 cm-1;化合物Ⅲ:vas C-F=1 360.99 cm-1,vs C-F=1

263.29 cm-1,δ C-F=1 194.00cm-1.对此不仅从红外光谱吸收原理进行了定性讨论,而且采用核磁共振谱测定化合物氢谱的方法给出了定量描述:化合物Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的H-1,H-2化学位移δ值,均为Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ,反映出取代基引起苯环质子周围的电子云密度增加.因此可确认红外吸收的诱导效应与共轭效应共同作用是导致化合物环戊烯环上的碳氟键伸缩振动频率发生规律性变化的原因.这说明核磁共振氢谱是红外光谱解析的有力工具.

【期刊名称】《光谱学与光谱分析》

【年(卷),期】2007(027)011

【总页数】3页(P2243-2245)

【关键词】傅里叶转换红外光谱;核磁共振氢谱;碳氟键吸收频率

【作 者】刘华卿;蒋凤池

【作者单位】江西师范大学理化测试中心,江西,南昌,330022;江西师范大学理化测试中心,江西,南昌,330022

【正文语种】中 文

【中图分类】其他

【文献来源】https:///academic-journal-cn_spectroscopy-spectral-analysis_thesis/0201232922929.html

第27 卷 ，第 11 期2 0 0 7年 11月 光谱 学 与 光 谱 分 析Vol.27 ，No.11 ，pp2243-2245 SpectroscopyandSpectral Analysis November, 2007核磁 共

振氢谱 方 法 对 红 外 光 谱 碳氟键伸 缩 振 动 变 化 的研 究刘华卿， 蒋凤 池江西师范大学理化测试中心， 江西 南昌 330022摘 要 采用傅里叶转换红外光谱方法测定了三种 1 ， 2一二一[p一 《 r 甲基一口’对位取代基苯基)噻吩]六氟环戊烯化合物 I 、 Ⅱ、 Ⅲ的红外光谱。 在确认主要红外吸收峰归属并对图谱进行解析的基础上观测到环戊烯环 上的碳氟键吸收频率依化合物 I ， Ⅱ， Ⅲ次序逐一相应增高， 发生规律性变化。 化合物 I ： h 。C-F-1332.21cm-l ， v。CF

=1231.91cm-1 ， 8C-F-1 159.99cm-1 ； 化合物 Ⅱ： 地。C-F=1 338.18cm-1 ， 地C--F=1 254.31 cm-l ， 瑟 F=1 179.22cm-1 ； 化合物 Ⅲ： VsC-F=1360.99cm-1 ， 坫 C-F-1 263.29cm-1 ， 8C-F=1 194.00 cm1 。 对此不仅从红外光谱吸收原理进行了定性讨论 ， 而且采用核磁共振谱测定化合物氢谱的方法给出了定量描述 ： 化合物 I ， Ⅱ， Ⅲ的 H 一1 ， H-2 化学位移 赫 ， 均为 I>

Ⅱ> Ⅲ， 反映出取代基引起苯环质子周 围 的电子云密度增加 。 因此可确认红外吸收的诱导效应与共轭效应共同作用是导致化合物环戊烯环上的碳氟 键伸缩振动频率发生规律性变化的原因。 这说明核磁共振氢谱是红外光谱解析的有力工具。关键词傅里叶转换红外光谱 ； 核磁共振氢谱；碳氟键吸收频率中图分类号 ：

0657.3文献标识码 ： A文章编号 ： 1000-0593{2007)11-2243-03引 言 ． 红外光谱中造成官能团吸收频率变化的分子内部因素主要有电子效应（ 包括诱导、

中介、共轭效应） ， 空间效应 （ 包括 环的张力 、 空间障碍） 以及氢键和质量效应等[1-5] 。本文选取的三种 1 ， 2-=-[f3-(cr 甲基 -a‘苯基)噻吩]六氟环戊烯的苯基对位取代物 ， 具有相 同的“母体 ” ， 不 同的取代基。 取代基-F是吸电子基团， 取代基-OCH2CH3 和-N(CH3)2 则 是推 电 子 基 团， 但 它 们 的 推 电

子 作 用 又 有 所 差 别 ：-OCH2CH3 弱于-N(CH3)z 。 测定环戊烯上 C-F 键吸收 频率在此较复杂环境中可能受取代基影响而发生的变化及借 助核磁共振氢谱研究其原因， 对红外吸收原理的运用和分析 实践都具有一定意义 。 1 实验部分1.1

仪器及试样 傅里叶变换红外光谱仪(Spectrumone ， PE 公司) ， 核磁共振仪(AV400， 400MHz ， Bruker 公司)。 实验用样品均重结晶，过柱 ， 纯度>99% 。 化合物 I ： 1 ，2一二一豳 一 (cr甲基一口 ‘一对氟苯基)噻吩]六氟环戊烯。化合物 Ⅱ： 1 ，2一二一[p一 (cr甲基m‘一对乙氧基苯基)噻吩]六氟环戊烯。化合物 Ⅲ： 1 ，2一二一[p （ 旷甲基一a ‘ 一 对二 甲氨基苯基） 噻吩]六氟环戊烯。 其结构式见 Scheme1 。 化合物 I:R=F ， 化合物 Ⅱ： R-OCH2CH3 ， 化合物Ⅲ： R=N(CH3)2 。F2圈 1.3 实验方法 取试样～4mg 与

KBr ～120mg 混合研磨 ，固体压片。 红外光谱测定 ： 波数范围 4000 ～450cm-1 ， 扫描次数 8 次 ． S-l ； 扫描时间 1min， 分辨率 4cm-1 ， 检测器为 DTGS 。 核磁共振氢谱测定 ： 400MHz ， 溶剂用 CDCl3 ， TMS 。收稿 日期 ： 2006-08-0

6 ． 修订 日期 ： 2006-11-08 基金项目： 国家自然科学基金项 目(20464001)

资助 作者简介： 刘华卿， 1950 年生， 江西师范大学理化测试中心高级实验师

e-mail ： jxsdlhq@第27卷，第 11 期 2 0 0 7年 11月光谱学与分析

Vol.27 ，No.11 ，pp2243-2245 SpectroscopyandSpectral Analysis摘要采用傅里叶转换红外光谱方法测定了三种 1 ， 2一二一[p一 《 r 甲基一口烯化合物 I 、

Ⅱ、 Ⅲ的红外光谱。 在确认主要红外吸收峰归属并对图谱进行解析的基础上观测

到环戊烯环上的碳氟键吸收频率依化合物 I ， Ⅱ， Ⅲ次序逐一相应增高， 发生规律性变化。 化合物 I ： h 。C-F-1332.21 cm-l ， v。CF =1231.91cm-1 ， 8C-F-1 159.99cm-1 ； 化合物 Ⅱ： 地。C-F=1 338.18cm-1 ， 地C--F=1 cm-l ，

瑟 F=1 179.22cm-1 ； 化合物 Ⅲ： VsC-F=1360.99cm-1 ， 坫 C-F-1

263.29cm-1 ， 8C-F=1 cm1。对此不仅从红外光谱吸收原理进行了定性讨论 ，

而且采用核磁共振谱测定化合物氢谱的方法给出了定量描述 ： 化合物 I ， Ⅱ，

Ⅲ的 H 一1 ， H-2 化学位移 赫 ， 均为 I> Ⅱ> Ⅲ， 反映出取代基引起苯环质子周 围的电子云密度增加 。 因此可确认红外吸收的诱导效应与共轭效应共同作用是导致化合物环戊烯环上的碳氟键伸缩振动频率发生规律性变化的原因。 这说明核磁共振氢谱是红外光谱解析的有力工具。引言．红外光谱中造成官能团吸收频率变化的分子内部因素主要有电子效应（ 包括诱导、 中介、共轭效应） ， 空间效应

（ 包括环的张力 、 空间障碍） 以及氢键和质量效应等[1-5]“母体”，不 同的取代基。 取代是吸电子基团， 取代基-OCH2CH3 和-N(CH3)2 则是推 电 子 基 团，

但 它 们 的 推 电 子 作 用 又 有 所 差 别 ： -OCH2CH3 弱于-N(CH3)z 。 测定环戊烯上 C-F 键吸收频率在此较复杂环境中可能受取代基影响而发生的变化及借助核磁共振氢谱研究其原因， 对红外吸收原理的运用和分析实践都具有一定意义 。

1实验部分 1.1仪器及试样傅里叶变换红外光谱仪(Spectrumone ， PE 公司) ，

核磁400 MHzBruker公司)。 实验用样品均重，过柱 ， 纯度>99% 。化合物 I ：

1 ，2一二一豳 一 (cr甲基一口‘一对氟苯基)噻吩]六氟一a‘一对二 甲氨基苯基）

噻吩]六氟环戊烯。 其结构式见 Scheme1 。 化合物 I:R=F ，化合物 Ⅱ： R-OCH2CH3 ， 化合物Ⅲ： R=N(CH3)2 。 F2 1.3实验方法取试样～4mg 与

KBr ～120mg 混合研磨 ，固体压片。 红外光谱测定 ： 波数范围 4000 ～450cm-1 ， 扫描次数 8 次 ． S-l；扫描时间 1min， 分辨率 4cm-1 ， 检测器为

DTGS 。 核磁共振氢谱测定 ： 400MHz ， 溶剂用 CDCl3 ， TMS 。收稿 日期 ：

2006-08-06 ． 修订 日期 ： 2006-11-08基金项目： 国家自然科学基金项 目(20464001) 资助作者简介： 刘华卿， 1950 年生， 江西师范大学理化测试中心高级实验师2244光谱学与光谱分析第 27 卷 2结果与讨论2.1Fr Ⅱt 测定结果2.1.1 化合物 I ， Ⅱ， Ⅲ的主要红外吸收峰数据 VFH:3 452～3436,ms;V-CH:3078～2914,m;VCH: 2 980～2856, 1473 ～1443,1384,ms,2804,m;vc_c:1

611～1484,ms;v_c-s-c_:1198～1115,s;v_c-o-e: 1 270～1049,vs;v —d:1108 ～1054, vs;8CH:831～802,sa化合物 I ， Ⅱ， Ⅲ的碳氟键不对称伸缩振动 h 。CF ，

对称 伸缩振动 地CF 和变形振动 8CF 分别为 ： 1332.21， 1231.91，1

159.99,s;1 338.18,1 254.31,1 179.22,s;1 360.99, 1 263.29,1194.00,s 。 2.1.2红外吸收光谱讨论 对照文献‘ 6] ，组成化合物的各基团， 如苯环、 环戊烯、噻吩及取代基-F ， -OCH2CH3 ， -N(CH3)2 等在光谱的官 能团 区 和指纹 区都存在着特征 吸收频率， 这与化合物 I ， Ⅱ，Ⅲ的组成相一致， 说明化合物 I ， Ⅱ，

Ⅲ的红外光谱 由各基团的多种振动吸收共同构建。 2.1.3环戊烯上 C-F 键特征吸收频率规律变化的原 因 若不考虑空 间效应 ， 环戊烯上存在着二种 C-F 键： 第

一种 C-F键的碳与双键碳相连 ； 第二种 C-F 键的碳与双键碳相隔二个 d 键 、 处在五元环顶上。 这样 ， 第一种 C-F 键受超共轭效应影响较大， 第二种 C-F 键受超共轭效应影 响较小。 因此， 化合物 I ， Ⅱ， Ⅲ的红外光谱中出现了不同 的碳氟键振动频率。环戊烯环上的碳氟键伸缩振动频率， 依化合物 I ， Ⅱ， Ⅲ次序逐一相应增高（ 见图 1） 。 这与苯环上的取代基中心原 子F ， 0 ， N 的电负性依次减小一致 ； 取代基-F 为吸电子基团 ，而取代基-OCH2CH3 和-N(CH3)2> 为给电子基团。 由 于取代基具有不同的电负性 ， 通过静电诱导作用 ， 引起分子

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核磁共振氢谱方法对红外光谱碳氟键伸缩振动变化的研究

核磁共振氢谱方法对红外光谱碳氟键伸缩振动变化的研究

第２　７卷，第１１期　２　０　０　７年１　１月　光谱学与光谱分析　Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．１１，ｐｐ２２４３—２２４５　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２００７　

核磁共振氢谱方法对红外光谱碳氟键伸缩振动变化的研究　

刘华卿，蒋凤池　

江西师范大学理化测试中心，江西南昌　３３００２２　

摘要采用傅里叶转换红外光谱方法测定了三种１，２－二一［　一（　甲基一　对位取代基苯基）噻吩］六氟环戊　

烯化合物Ｉ、Ⅱ、Ⅲ的红外光谱。在确认主要红外吸收峰归属并对图谱进行解析的基础上观测到环戊烯环　上的碳氟键吸收频率依化合物Ｉ，Ⅱ，Ⅲ次序逐一相应增高，发生规律性变化。化合物Ｉ：　一ｒ一１　３３２．２１　

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ｃｍ一　。对此不仅从红外光谱吸收原理进行了定性讨论，而且采用核磁共振谱测定化合物氢谱的方法给出了　

定量描述：化合物Ｉ，Ⅱ，Ⅲ的Ｈ一１，Ｈ一２化学位移船，均为Ｉ＞Ⅱ＞Ⅲ，反映出取代基引起苯环质子周围　

的电子云密度增加。因此可确认红外吸收的诱导效应与共轭效应共同作用是导致化合物环戊烯环上的碳氟　

键伸缩振动频率发生规律性变化的原因。这说明核磁共振氢谱是红外光谱解析的有力工具。　

关键词傅里叶转换红外光谱；核磁共振氢谱；碳氟键吸收频率　

中图分类号：０６５７．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—０５９３（２００７）１１－２２４３—０３　

引　言　

红外光谱中造成官能团吸收频率变化的分子内部因素主　

要有电子效应（包括诱导、中介、共轭效应），空间效应（包括　

环的张力、空间障碍）以及氢键和质量效应等ｌ】　］。本文选取　

红外光谱与核磁的分析原理及应用

红外光谱与核磁的分析原理及应用

1 红外光谱与核磁的分析原理及应用

姓名:贾姸妍 ,学号:201120679,专业:材料化学

摘要 红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是含氢基团X-H（X=C、N、O）振动的倍频和合频吸收。不同基团（如甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质的测量。核磁共振是指原子核在外加恒力磁场作用下产生能级分裂，从而对特定的电磁波发生共振吸收的现象。因而通过测定和分析受测物质对电磁波的吸收情况就可以判定它含有哪种原子，以及原子之间的距离多大，并据此分析出它的三维结构。本文主要介绍了红外光谱和核磁的分析原理及应用，还对其发展做了展望！

关键词 红外光谱 核磁共振 原理 应用 展望

一、 红外光谱

1.1 红外光谱概述

物质分子吸收红外线（中红外区、即基本振动-转动区）产生吸收光谱,主要是由于振动和转动能级跃迁引起的，因此红外吸收光谱又称振转光谱。

1.2 红外光谱的表示方法

纵坐标为吸收强度，透过率（T %）或吸光度（A），横坐标为吸收峰的位置，用波长λ （m ）或波数1/λ 单位：cm-1，可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。

应用：有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度。

2 1.3 红外吸收光谱产生的条件

1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。△E=E激 - E基 = △V ×h ×v， △V =±1，△V 是振动光谱的跃迁选率，IR主要观察的是 V=0→ V=1的吸收峰，其振动频率等于红外辐射的频率，称为基频峰。

2. 振动过程中必须是能引起分子偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2

化学二十八红外光谱与核磁共振的应用

化学二十八红外光谱与核磁共振的应用

化学二十八红外光谱与核磁共振的应用

红外光谱与核磁共振是化学分析领域中常用的仪器分析方法。它们通过不同的原理和技术手段实现对物质结构和性质的研究。本文将介绍化学二十八红外光谱与核磁共振的应用，并探讨它们在化学领域中的重要作用。

一、红外光谱的应用

红外光谱是靠吸收物质中红外辐射产生的振动能量的方法来分析物质结构的。吸收峰对应的波数可以指示化学键的类型，从而得出有关功能团或官能团的信息。红外光谱广泛应用于有机物的结构鉴定、无机物的分析等领域。

1. 有机物结构鉴定

红外光谱可以用于有机物结构的鉴定。有机物的红外光谱图谱中，常会存在一些特征峰，通过对比实验样品的光谱图谱和参考物质的光谱图谱，可以确定有机物中存在的官能团、键的类型以及它们的位置。这对于化学品的质量控制以及有机合成的过程中的反应监控具有重要意义。

2. 石油和化工领域

在石油和化工领域，红外光谱被广泛应用于原油和石油产品的组分分析。通过测量各种石油化工产品中的红外光谱，可以了解它们的组成和性质，帮助石油和化工工程师进行产品质量的控制和改良。 3. 医药和食品领域

红外光谱在医药和食品领域也有着重要的应用。通过测量不同药物和食品的红外光谱，可以对药物的纯度和含量进行分析。同时，红外光谱还可以鉴定食品中存在的添加剂、污染物等。

二、核磁共振的应用

核磁共振是利用原子核的不同应能态之间的共振现象来研究物质结构和性质的方法。核磁共振技术具有高分辨率、非破坏性等特点，被广泛应用于有机化合物、无机化合物以及生物化学等领域。

1. 有机化合物结构鉴定

核磁共振谱图可以提供有机化合物中所有的氢或碳原子的信息，从而确定有机物的结构。通过观察核磁共振谱图上的不同峰位以及相互之间的耦合关系，可以推断出化合物的分子结构。

2. 生物化学研究

核磁共振在生物化学研究方面有着重要的应用。例如，在蛋白质研究中，核磁共振可以提供蛋白质结构、动力学、折叠等方面的信息。通过核磁共振技术，科学家可以了解蛋白质的构象和相互作用，从而深入研究其功能和作用机制。

质谱法红外光谱法核磁共振氢谱区别

质谱法红外光谱法核磁共振氢谱区别

质谱法、红外光谱法、核磁共振、氢谱区别

简单来说，质谱，就是测质量的，只不过测定出来的质量数高中只需要看最大值。最大值就是分子质量。

核磁共振，这个分氢谱和碳谱，碳谱不常用，我大学用的也少，好像不是很好看。

氢谱比较常用，看氢化学环境的，同时还能分析出相邻的氢的情况，这个比较好用。不过高中好像是只需要看氢数量。

红外，这个是分析官能团用的。

紫外，这个分析未知物质基本没用，不过可以测定已知的物质的含量。

【红外】

利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。所以分子的红外光谱属带状光谱。分子越大，红外谱带也越多。

【紫外】

分子振动能级的能级差为0.05～1 eV，转动能级的能差小于0.05eV，都远远低于电子能级的能差，因此当电子能级改变时，振动能级和转动能级也不可避免地会有变化，即电子光谱中不但包括电子跃迁产生的谱线，也有振动谱线和转动谱线，分辨率不高的仪器测出的谱图，由于各种谱线密集在一起，往往只看到一个较宽的吸收带。若紫外光谱在惰性溶剂的稀溶液或气态中测定，则图谱的吸收峰上因振动吸收而会表现出锯齿状精细结构。降低温度可以减少振动和转动对吸收带的贡献， 因此有时降温可以使吸收带呈现某种单峰式的电子跃迁。溶剂的极性对吸收带的形状也有影响，通常的规律是溶剂从非极性变到极性时，精细结构逐渐消失，图谱趋向平滑。