第12章 红外吸收光谱法
学习目标
1．掌握 基频峰和泛频峰，特征峰和相关峰，特征区和指纹区等基本概念；红外吸收峰产生的条件；吸收峰位置的分布规律及影响峰位的因素：红外吸收光谱的解析程序与方法。
2．熟悉 常见的几种振动形式，振动能级和振动频率；振动自由度。
3．了解 红外光谱仪的主要部件及其工作原理，试样的制备方法。
案例12-1
2006年4月下旬，某药厂生产的亮菌甲素注射液，导致多名患者因肾衰竭而死亡。事故调查结果显示，问题出现在误把二甘醇当作丙二醇。丙二醇是一种药用溶剂，而二甘醇则是工业用溶剂，有很强的毒性。．如何区别丙二醇和二甘醇呢？中国药典2005版上规定用红外光谱来鉴定丙二醇。此外，在药典上还有许多需要用红外光谱区分的物质。
问题：
1．什么是红外光谱？红外光谱是怎样产生的？
2．红外光谱在药物的合成、提取分离、有效成分的分析中的作用？
3．如何利用红外光谱对物质进行定性、定量和结构分析？
红外线( infrared ray)是指波长为0.76 - 500 um（或1000 Vm）的电磁辐射(electromagnetic
radiation)。
红外线常按波长分为三个区域。这三个区域的红外线可引起3种不同的能级跃迁（表12-1]。
表12-1 红外线的区划与跃迁类型
区域 波长λ（μm） 波数σ（cm-1） 能级跃迁类型
近红外区 0.76-2.5 13 158-4000 OH、NH及CH键的倍频吸收区
中红外区 2.5-50 4000-200 振动，伴随着转动（基本振动区）
远红外区 50-500（或1000） 200-20（或10） 纯转动
目前中红外区是研究最多、应用最广的区域，我们将物质分子吸收该区域的红外线所得到的吸收光谱( absorption spectroscopy)称为中红外吸收光谱，亦称红外吸收光谱(infraredabsorption spectroscopy；IR)，简称红外光谱(infrared spectrum)。由于物质分子吸收该区域的红外光后引起分子振动能级之间跃迁，并伴随分子的转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称振一转光谱。IR在化学领域中主要用于分子结构的基础研究以及化学组成的分析，其中应用最广泛的还是化合物的结构鉴定。根据红外光谱的峰位、峰强及峰形，判断化合物中可能存在的官能团，从而推断出未知物的结构，因此IP是有机药物结构测定和鉴定最重要的方法之一。
第四章 红外吸收光谱法
教学时数：8
教学目的与要求：
一、掌握
1.掌握红外吸收光谱的成因及产生的条件；
2.掌握分子振动自由度与红外吸收峰数，非线性分子及线性分子的振动自由度；
3.掌握多原子分子的基本振动类型；
二、理解
1.理解红外吸收峰的位置和强度及影响峰位的主要因素；
2.理解红外吸收光谱与有机化合物官能团及结构的关系。
三、了解
1.了解常见官能团如O—H，N—H，C=O等的峰位；
2.了解色散型红外光谱仪的组成，工作原理；傅里叶变换红外光谱仪的组成，工作原理，二者的区别及特点；
3.了解红外光谱及其表示方法，红外光谱的分区。红外吸收光谱分析的特点、局限及应用范围；
4.了解红外分析操作技术、定性及结构分析、饱和度的计算、简单红外图谱的解析。
教学重点：
1.掌握红外吸收光谱的成因及产生的条件；
2.掌握分子振动自由度与红外吸收峰数，非线性分子及线性分子的振动自由度；
3.掌握多原子分子的基本振动类型；
教学难点
1.红外吸收峰的位置和强度及影响峰位的主要因素；
2.红外吸收光谱与有机化合物官能团及结构的关系。
教学设计
1.教学内容线索
红外吸收光谱的成因及产生的条件——掌握多原子分子的基本振动类型——分子振动自由度与红外吸收峰数，非线性分子及线性分子的振动自由度——多原子分子的基本振动类型——常见官能团如O—H，N—H，C=O等的峰位——色散型红外光谱仪的组成，工作原理；傅里叶变换红外光谱仪的组成，工作原理，二者的区别及特点——红外分析操作技术、定性及结构分析、饱和度的计算、简单红外图谱的解析。
2.制作幻灯片和投影片，尽可能结合实际采用现代教育技术进行讲授。 3.选择典型例题和习题讲解突出重点，突破难点。
4.利用实验室设备及条件式学生实际感受中红外分光光度计的使用及图谱解析。
教学方法：通过讲解和对比使学生了解红外吸收光谱法的特点和分类，通过课堂讲练结合方式突出重点，突破难点。
作业题
第四章 红外分光光度法
第一节 概述
填空题
1、红外光区位于
光区和
光区之间，波长范围为
，习惯上又可将其细分为
、
和
三个光区，应用较多的是 光区。 2、红外谱图纵坐标一般为 ，横坐标一般为 。
简答题：
红外分光光度法的特点。
第二节 基本原理
1、分子内部的运动方式有三种，即： 、 和 ，相应于这三种不同的运动形式，分子具有 能级、 能级和 能级。
2、一般多原子分子的振动类型分为 振动和 振动。
3、乙烷的振动自由度是 。
4、甲酸的振动自由度是 。
判断题：
1、对称结构分子，如H2O分子，没有红外活性。
（ ）
2、水分子的H－O－H对称伸缩振动不产生吸收峰。
（ ）
选择题： 1、试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰, 频率最小的是 ( )
A C-H B N-H C O-H D F-H
2、已知下列单键伸缩振动中 C-C C-N C-O 键力常数k/(N•cm-1) 4.5 5.8 5.0 吸收峰波长λ/μm 6
6.46 6.85 问C-C, C-N, C-O键振动能级之差⊿E顺序为 ( )
A C-C > C-N > C-O B C-N > C-O > C-C
C C-C > C-O > C-N D C-O > C-N > C-C
3、判断下列各分子的碳碳对称伸缩振动在红外光谱中哪个是非活性的（） A. CH3CH3 B. CH3CCl3 C.
第十 章 红外吸收光谱法
第一节 概述
红外分光光度法：利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，又称红外吸收光谱法
一、红外光的区划
红外线：波长在0.76~500μm (1000μm) 范围内的电磁波
近红外区：0.76~2.5μm —OH和—NH倍频吸收区
中红外区：2.5~25μm 振动、伴随转动光谱
远红外区：25~500μm 纯转动光谱
二、红外吸收过程
UV——分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱）
IR——分子振动和转动能级的跃迁 （振转光谱）
三、红外光谱的作用
1．可以确定化合物的类别（芳香类）
2．确定官能团： 例：—CO—，—C＝C—，—C≡C—
3．推测分子结构（简单化合物）
4．定量分析
四、红外光谱的表示方法
T~λ曲线 →前密后疏 )(10)(41mcm
T ~σ曲线 →前疏后密
五、IR与UV的区别
IR UV
起源 分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子外层价电子能级跃迁
适用 所有红外吸收的有机化合物 具n-π*跃迁有机化合物
具π-π*跃迁有机化合物
特征性 特征性强 简单、特征性不强
用途 鉴定化合物类别 定量
鉴定官能团 推测有机化合物共轭骨架
