红外光谱整理版本课件

第6章红外光谱法红外光谱法（Infrared spectroscopy,IRInfrared spectroscopy,IR）本章内容本章内容:4.1 4.1 分子的振动和红外吸收光谱分子的振动和红外吸收光谱4.2 4.2 红外光谱仪红外光谱仪4.3 4.3 有机物结构与红外光谱的关系有机物结构与红外光谱的关系4.4 4.4 红外光谱法的应用红外光谱法的应用4.5 4.5 红外光谱新技术红外光谱新技术4.14.1分子的振动和红外吸收光谱法分子的振动和红外吸收光谱法1）双原子分子振动双原子分子振动2）多原子分子振动多原子分子振动3）红外光谱的产生红外光谱的产生4）红外光谱的强度红外光谱的强度4.1.14.1.1双原子分子振动双原子分子振动经典力学解释经典力学解释：质量分别为：质量分别为m1m1和和m2m2的原的原子，依靠类似弹簧的化学键连在一起。子，依靠类似弹簧的化学键连在一起。m m1 1m m2 2分子振动的频率分子振动的频率：振动频率振动频率 H HZ ZK K：键力常数键力常数：折合质量折合质量分子振动频率分子振动频率h 入射光频率与分子振动频率相等时，分子入射光频率与分子振动频率相等时，分子将吸收入射光，振动振幅加大，产生吸收将吸收入射光，振动振幅加大，产生吸收光谱，因此，吸收光谱的频率为光谱，因此，吸收光谱的频率为例：H-Cl键振动从量子力学观点解释从量子力学观点解释：振动能级是量：振动能级是量子化的，不是连续的。子化的，不是连续的。振动能级能量振动能级能量V：振动量子数振动量子数 V=0,1,2,3当入射光子的能量为两个能级之差时，当入射光子的能量为两个能级之差时，光子被吸收，振动能级跃迁光子被吸收，振动能级跃迁光子的振动频率与经典力学结论类似光子的振动频率与经典力学结论类似4.1.2 4.1.2 多原子分子振动多原子分子振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动 对称伸缩振动对称伸缩振动 反对称伸缩振动反对称伸缩振动弯曲振动弯曲振动弯曲振动弯曲振动 剪式振动剪式振动 摇摆振动摇摆振动 扭曲振动扭曲振动对对称称伸伸缩缩振振动动，以以对对称称伸伸缩缩振振动动，以以-C CH HC CH H3 3 3 3为为 例例为为 例例反对称伸缩振动反对称伸缩振动反对称伸缩振动反对称伸缩振动 剪式振动剪式振动剪式振动剪式振动摇摆振动摇摆振动摇摆振动摇摆振动扭曲振动扭曲振动扭曲振动扭曲振动每一种振动对应一种频率的红外光的每一种振动对应一种频率的红外光的吸收，一个分子振动会产生很多频率吸收，一个分子振动会产生很多频率的吸收，形成分子的红外吸收光谱。的吸收，形成分子的红外吸收光谱。4.1.3 红外光谱的产生红外光谱的产生红外吸收光谱红外吸收光谱 波长与波数波长与波数波长：波长：=c/c/波数波数:=1/1/cmcm （每（每cmcm中波的个数）中波的个数）红外光谱的波数范围红外光谱的波数范围波长：波长：2.5-15波数：波数：4000-650cm-14.1.4 红外光谱的强度红外光谱的强度 1 偶极矩变化偶极矩变化 红外吸收光谱强度取决于振动时偶极矩变化的红外吸收光谱强度取决于振动时偶极矩变化的大小，大小，偶极矩变化大，吸收强度强；偶极矩变化偶极矩变化大，吸收强度强；偶极矩变化小，小，吸收强度弱；偶极矩不变，吸收强度为零。吸收强度弱；偶极矩不变，吸收强度为零。以以 CH3-CH3 和和 CO2为例说明。为例说明。2 振动简并振动简并 3 仪器检测灵敏度仪器检测灵敏度 4 检测的波长范围检测的波长范围4.1.4 4.1.4 红外光谱法定性分析基础红外光谱法定性分析基础1官能团与特征吸收频率官能团与特征吸收频率22 影响官能团吸收频率的因素官能团吸收频率的因素红外光谱图的六个区域红外光谱图的六个区域红外光谱图的六个区域红外光谱图的六个区域4000-2500cm-1 X-H伸缩振动区伸缩振动区2500-2000cm-1 三键伸缩振动区三键伸缩振动区2000-1500cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区1500-1300cm-1 C-H弯曲振动区弯曲振动区1300-910cm-1 单键伸缩振动区单键伸缩振动区910cm-1以下以下 苯环取代苯环取代 4000-2500cm-1 X-HX-HX-HX-H伸缩振动（伸缩振动（伸缩振动（伸缩振动（X=OX=OX=OX=O、N N N N、C C C C）O H伸伸 缩缩：3200-3650c m-1N H伸伸 缩缩：3300-3500c m-1C H伸伸 缩缩：3 0 0 0 c m-1 饱饱 和和的的 C H：3000cm-1OHOHOHOH伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动游离游离 OHOH缔合缔合 OHOH3600(3600(中中)3300(3300(强，宽强，宽)NHNHNHNH伸缩振动伸缩振动伸缩振动伸缩振动NHNH2 2 NHNH32003200（中）（中）34003400（中）（中）33003300（中）（中）CHCHCHCH伸缩振动（饱和伸缩振动（饱和伸缩振动（饱和伸缩振动（饱和C C C C）2960292528702850CHCHCHCH伸缩振动（不饱和伸缩振动（不饱和伸缩振动（不饱和伸缩振动（不饱和C C C C）烯烯苯苯30803080（中）（中）30303030（弱）（弱）2500-2000cm-1 三键和垒积双键伸缩振动三键和垒积双键伸缩振动三键和垒积双键伸缩振动三键和垒积双键伸缩振动炔炔CC CN OCO (反对称体反对称体)2140(中中)2240(中中)2350(中中)2000-1500cm-1 双键伸缩振动双键伸缩振动双键伸缩振动双键伸缩振动羰基羰基芳环芳环C=CC=C 双键双键17401740（强）（强）16001600（中）（中）15001500（中）（中）16401640（强）（强）1500-1300cm-1 C-HC-HC-HC-H弯曲振动弯曲振动弯曲振动弯曲振动CH3 CCH3 CH3 CH2 14601380（中）（中）1460（中）（中）13751300-910cm-1 单键伸缩振动区单键伸缩振动区C-O醇：醇：酚：酚：醚：醚：910cm-1以下以下 取代苯取代苯取代苯取代苯C-HC-HC-HC-H弯曲弯曲弯曲弯曲单单 取取 代代：770-730，7 1 0-6 9 01,2取取代代：7 7 01,3取取 代代：810-750，7 1 0-6 9 01,4取取代代：8 3 0-8 1 01,3,5取取代代：9 1 0-8 4 01,2,4取取 代代：810，850-9002影响官能团吸收频率的因素官能团吸收频率的因素3 1）诱导效应）诱导效应4 2）共轭效应）共轭效应5 3）氢键的影响）氢键的影响4.2红外光谱仪红外光谱仪4.2.14.2.1色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪4.2.24.2.2傅里叶变换型红外光谱仪傅里叶变换型红外光谱仪4.2.14.2.1色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪光源：镍铬丝圈，硅碳棒，能斯特灯光源：镍铬丝圈，硅碳棒，能斯特灯光源：镍铬丝圈，硅碳棒，能斯特灯光源：镍铬丝圈，硅碳棒，能斯特灯分光器：光栅分光器：光栅分光器：光栅分光器：光栅吸收池（样品台）：吸收池（样品台）：吸收池（样品台）：吸收池（样品台）：KBrKBrKBrKBr或或或或NaclNaclNaclNacl检测器：热电偶、高莱池，硫酸三苷肽检测器：热电偶、高莱池，硫酸三苷肽检测器：热电偶、高莱池，硫酸三苷肽检测器：热电偶、高莱池，硫酸三苷肽色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪缺点色散型红外光谱仪缺点色散型红外光谱仪缺点色散型红外光谱仪缺点扫描速度慢：扫描速度慢：一个谱需约一个谱需约4 4分钟分钟灵敏度差灵敏度差分辩率低分辩率低4.2.2 4.2.2 傅里叶变换型红外光谱仪傅里叶变换型红外光谱仪(Fourier transform InfraredFourier transform Infrared spectroscopy,FTIR)spectroscopy,FTIR)光源：光源：同色散型红外光谱仪同色散型红外光谱仪麦克尔逊干涉仪：麦克尔逊干涉仪：动镜动镜 定镜定镜 分束器分束器吸收池：吸收池：液体吸收池液体吸收池 盐片盐片检测器检测器：计算机计算机：傅立叶变换红外光谱仪傅立叶变换红外光谱仪4.2.34.2.3样品制备样品制备涂膜法涂膜法压片法压片法4.44.4红外光谱法应用红外光谱法应用4.4.1有机化合物结构分析 1目标化合物验证 样品制备样品制备样品制备样品制备 做红外光谱图做红外光谱图做红外光谱图做红外光谱图 查红外标准谱图查红外标准谱图查红外标准谱图查红外标准谱图萨特勒红外标准谱萨特勒红外标准谱the Sadteler standard spectrathe Sadteler standard spectra，IR IR索引：分子组成式索引：分子组成式C C，H H，O O，N N 化合物名称化合物名称2.2.未知物定性分析未知物定性分析谱图解析方法谱图解析方法 根据分子式（如果有）计算不饱和度根据分子式（如果有）计算不饱和度根据分子式（如果有）计算不饱和度根据分子式（如果有）计算不饱和度 根据吸收峰确定官能团根据吸收峰确定官能团根据吸收峰确定官能团根据吸收峰确定官能团 根据官能团和分子式，给出可能的结构根据官能团和分子式，给出可能的结构根据官能团和分子式，给出可能的结构根据官能团和分子式，给出可能的结构 根据其他信息给出最终结构式根据其他信息给出最终结构式根据其他信息给出最终结构式根据其他信息给出最终结构式谱图解析例谱图解析例1 1某化合物分子式为某化合物分子式为某化合物分子式为某化合物分子式为C C C C4 4 4 4H H H H8 8 8 8O O O O2 2 2 2谱图如下谱图如下谱图如下谱图如下求结构求结构求结构求结构3000cm-1 CH2,C H31740cm-1 C=0 1 4 7 0 C H2 1 3 7 5 C H31239 C-O-C解释解释可能的结构可能的结构CHCH3 3 C C C C2 2H H5 5 O O O O HCHC O O O O C C3 3H H7 7 C C2 2H H5 5 C C CHCH3 3 O O O O 最后判断：最后判断：查标准谱图查标准谱图sadtlersadtler标准谱图标准谱图用标准样品用标准样品进一步分析谱图或借助其他信息进一步分析谱图或借助其他信息谱图解析例谱图解析例2 2某化合物分子式为某化合物分子式为某化合物分子式为某化合物分子式为C C C C8 8 8 8H H H H10101010谱图如下谱图如下谱图如下谱图如下求结构求结构求结构求结构4.4.24.4.2化合物定量分析化合物定量分析4.5 4.5 红外光谱法的进展红外光谱法的进展4.4.1 气相色谱-红外联用（GC-IR）4.4.2 二维红外光谱4.4.3 时间分辨光谱本本章章重重点点分子的振动，红外吸收光谱的产分子的振动，红外吸收光谱的产生生波长，波数波长，波数红外光谱仪：组成，部件红外光谱仪：组成，部件官能团与吸收频率的关系官能团与吸收频率的关系谱图解析方法谱图解析方法感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！