第六章红外吸收光谱案例

第六章红外吸收光谱法
基本要点：
1.红外光谱分析基本原理；
2.红外光谱与有机化合物结构；
3.各类化合物的特征基团频率；
4.红外光谱的应用;
5.红外光谱仪.
学时安排：3学时
第一节概述
分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。

红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。

记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。

一、红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~ 1000μｍ，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个
1。

第六章红外吸收光谱案例红外吸收光谱是一种用于识别化合物结构和检测分子之间相互作用的非常有用的分析技术。

在这一章中，我们将介绍三个不同的红外吸收光谱案例，包括有机物的结构确定、聚合物的研究以及生物大分子的分析。

1.有机物的结构确定红外光谱可以用来确定有机化合物的结构，因为不同的官能团和键会产生特定的红外吸收峰。

以苯酚为例，它含有一个羟基官能团和一个芳香环，所以它在红外光谱图中会有两个特征吸收峰。

苯酚的红外光谱图中，有一个峰在3400-3600 cm^-1的位置，这是羟基的伸缩振动所产生的吸收峰。

此外，还有一个峰在1600-1660 cm^-1的位置，这是芳香环的C-C伸缩振动所产生的吸收峰。

通过对红外光谱图的分析，我们可以确定苯酚的化学结构。

2.聚合物的研究红外光谱还可以用于研究聚合物的结构和性质。

聚合物中的不同官能团和键会产生特定的红外吸收峰，从而揭示聚合物的化学结构和分子链的排布。

以聚乙烯醇（PVA）为例，它是一种常用的聚合物材料。

在PVA的红外光谱图中，可以观察到羟基官能团的伸缩振动和C-O-C键的伸缩振动。

羟基官能团的峰位在3200-3500 cm^-1的位置，C-O-C键的峰位在1050-1150 cm^-1的位置。

通过对红外光谱图的分析，可以确定PVA的结构和键合方式。

此外，红外光谱还可以用于研究聚合物的有序性。

对于有序聚合物，如聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），其红外光谱图中的吸收峰会显示出比较明显的峰畸变。

通过对峰畸变的分析，可以了解聚合物的有序结构以及分子链的排布方式。

3.生物大分子的分析红外光谱还可以用来分析生物大分子，如蛋白质、核酸和多糖等。

这些生物大分子中的不同官能团和键也会产生特定的红外吸收峰，从而揭示其结构和功能。

例如，对于蛋白质而言，红外光谱可以用来研究其二级结构，如α-螺旋、β-折叠和无规卷曲等。

不同的二级结构会在红外光谱图中产生不同位置和强度的吸收峰。

通过对这些吸收峰的分析，可以确定蛋白质的二级结构。

实验6有机化合物的红外光谱分析有机化合物的红外光谱分析【实验⽬的】1、初步掌握两种基本样品制备技术及傅⾥叶变换光谱仪器的简单操作；2、通过谱图解析及⽹上标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的⼀般过程；3、掌握有机化合物红外光谱测定的制样⽅法，回顾基础有机化学光谱的相关知识。

【基本原理】原理概述：物质分⼦中的各种不同基团，在有选择地吸收不同频率的红外辐射后，发⽣振动能级之间的跃迁，形成各⾃独特的红外吸收光谱。

据此，可对物质进⾏定性和定量分析。

特别是对化合物结构的鉴定，应⽤更为⼴泛。

红外吸收法：类型：吸收光谱法；原理：电⼦的跃迁——电⼦由于受到光、热、电等的激发，从⼀个能级转移到另⼀个能级的现象。

这是因为分⼦中的电⼦总是处在某⼀种运动状态中，每⼀种状态都具有⼀定的能量，属于⼀定的能级。

当这些电⼦有选择地吸收了不同频率的红外辐射的能量，发⽣振动能级之间的跃迁，形成各⾃独特的红外吸收光谱。

据此，可对化合物进⾏定性和定量分析。

条件：分⼦具有偶极矩。

【仪器与试剂】1、仪器：傅⾥叶变换红外光谱仪（德国Bruker公司，TENSOR27型;美国Thermo Fisher公司，Nicolet6700型）；压⽚机；玛瑙研钵；红外灯。

2、试剂：KBr晶体，待分析试样液体及固体。

【实验步骤】1、样品制备（1）固体样品：KBr压⽚法——在玛瑙研钵将KBr晶体充分研磨后加⼊其量5%左右的待测固体样品，混合研磨直⾄均匀。

在⼀个具有抛光⾯的⾦属模具上放⼀个圆形纸环，⽤刮勺将研磨好的粉末移⾄环中，盖上另⼀块模具，放⼊油压机中进⾏压⽚。

KBr 压⽚形成后，若已透明，可⽤夹具固定测试；（2）液体样品：液膜法——取⼀对NaCl 窗⽚，⽤刮勺沾取液体滴在⼀块窗⽚上，然后⽤另⼀块窗⽚覆盖在上⾯，形成⼀个没有⽓泡的⽑细厚度薄膜，⽤夹具固定，即可放⼊仪器光路中进⾏测试，此法适⽤于⾼沸点液体样品。

（本实验中液膜法采⽤如下⽅法制得：制备纯的KBr 压⽚，然后将待测液体滴在压⽚上，然后⽤夹具固定即可）2、仪器测试与解析（1）打开红外光谱测试软件→进⼊测试对话框→背景测试→样品测试→标峰值→打印谱图→取出样品；（2）解析谱图，推出可能的结构式。

第六章红外吸收光谱法基本要点：1. 红外光谱分析基本原理；2. 红外光谱与有机化合物结构；3. 各类化合物的特征基团频率；4. 红外光谱的应用;5. 红外光谱仪.学时安排：3学时第一节概述分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。

红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。

记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。

一、红外光区的划分红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~1000μm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个1区：近红外光区（0.75 ~ 2.5μm ），中红外光区（2.5 ~ 25μm ），远红外光区（25 ~ 1000μm ）。

近红外光区（0.75 ~ 2.5μm ）近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。

该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。

中红外光区（2.5 ~ 25μm ）绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。

由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。

同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用中红外光谱法又简称为红外光谱法。

，区的光谱。

通常极为广泛远红外光区（25 ~ 1000μm ）该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、振动转动跃迁液体和固体中重原子的伸缩振动、、某-些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。

第6章红外吸收光谱6－1υas（C－H），υas（C-H）,特征频率在3000～2800cm-1，确定是有机化合物的重要信息δas（C-H）1465(+/-20)cm-1,是C-H伸缩振动的相关峰，C-H键存在的旁证δas(C-H) 1380cm-1附近有峰，提供甲基存在的信息，若有双峰，可根据双峰间强度的比确定异丙基或叔丁基，ρ(CH2)N 725cm-1(或722cm-1)有峰，表示相连的亚甲基个数>=4.6－23000～3030cm-1 υ＝C-H, 1630~1680 cm-1 υc＝c，990~675 cm-1三个区域。

从990 cm-1和910 cm-1两个强峰可以判断端烯烃。

6－3主要是C C，C N等三键和C=C=C ,C=N=O等累积双键的伸缩振动。

6－4芳烃特征区域有五个。

3100～3000 υ（＝C－H）m1225～1000 δ（＝C－H）w1000～650 γ（＝C－H）s2000～1660 2γ（＝C－H）w1650～1450 υ（C＝C）s芳环骨架振动6-5醛υc＝o 1740~1720 cm-1酮υc＝o 1720～1715 cm-1酰基υc＝o 1760～1700 cm-1酯υc＝o 1750～1735 cm-1酸酐υc＝o 1860～1800 cm-1，1800～1750 cm-1 酰氯υc＝o 1800～1735 cm-1酰胺υc＝o 1690～1650 cm-16－6A: 3100 cm-1Ar-H 伸缩2260 cm-1 N=C=O 伸缩1601，1510，1452 cm-1 芳香骨架伸缩751，686cm-1 Ar-H 单取代弯曲B: 3030 cm-1 Ar-H 伸缩2920 cm-1–CH2-H 伸缩1607,1508,1450 cm-1 ,Ar（C=C）骨架伸缩振动871 cm-1 Ar-H 弯曲6－7(1) 丙酸乙酯(2) 正癸酸，宽峰(3) 丙酸酐双峰(4)丁胺无羰基吸收峰(1) 丙酸乙酯υc＝o 1740 cm-1 υc－o－c 1200 cm-1其红外光谱的特征除υc＝o峰强外，其υc－o－c峰强而宽。