1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上傅里葉紅外光譜分析第一節(jié) 一般原理電子能級躍遷所產(chǎn)生的吸收光譜，主要在近紫外區(qū)和可見區(qū)，稱為可見-紫外光譜；鍵振動能級躍遷所產(chǎn)生的吸收光譜，主要在中紅外區(qū)，稱為紅外光譜；自旋的原子核在外加磁場中可吸收無線電波而引起能級的躍遷，所產(chǎn)生的吸收光譜稱為核磁共振譜。第二節(jié) 紫外光譜 一、紫外光譜的基本原理用波長范圍200 nm800 nm的光照射含有共軛體系的的不飽和化合物的稀溶液時，部分波長的光被吸收，被吸收光的波長和強度取決于不飽和化合物的結(jié)構(gòu)。以波長l為橫座標，吸收度A為縱座標作圖，得紫外光譜，或稱電子光譜。 紫外光譜中化合物的最大吸收波長max是化合物紫外光

2、譜的特征常數(shù)。 可見紫外光譜適用于分析分子中具有鍵不飽和結(jié)構(gòu)的化合物。 二、紫外光譜在有機結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用隨著共軛體系的延長，紫外吸收向長波方向移動，且強度增大(*)，因此可判斷分子中共軛的程度。 利用紫外光譜可以測定化合物的純度或含量。 第三節(jié) 紅 外 光 譜 一、紅外光譜的基本原理 用不斷改變波長的紅外光照射樣品，當(dāng)某一波長的頻率剛好與分子中某一化學(xué)鍵的振動頻率相同時，分子就會吸收紅外光，產(chǎn)生吸收峰。用波長（）或波長的倒數(shù)波數(shù)（cm-1）為橫坐標，百分透光率（T）或吸收度（A）為縱坐標做圖，得到紅外吸收光譜圖（IR）。分子振動所需能量對應(yīng)波數(shù)范圍在400 cm-14000 cm-1。 二、

3、紅外吸收峰的位置和強度分子中的一個化學(xué)鍵可有幾種不同的振動形式，而產(chǎn)生不同的紅外吸收峰，鍵的振動分為兩大類。 伸縮振動，用n表示，原子間沿鍵軸方向伸長或縮短。 彎曲振動用表示，形成化學(xué)鍵的兩個原子之一與鍵軸垂直方向作上下或左右彎曲。 組成化學(xué)鍵的原子的質(zhì)量越小，鍵能越高，鍵長越短，振動所需能量越大，吸收峰所在的波數(shù)就越高。 紅外光譜的吸收峰分為兩大區(qū)域： 4000 cm11330 cm1區(qū)域：特征譜帶區(qū)，是紅外光譜分析的主要依據(jù)。 1330 cm-1650 cm-1區(qū)域：指紋區(qū)。每一化合物在指紋區(qū)都有它自己的特征光譜，對分子結(jié)構(gòu)的鑒定能提供重要信息。 紅外吸收峰的強弱用下列符號表示：vs（很強

4、）；s（強）；m（中強）；w（弱）；vw（很弱）；b（寬峰）。凡能使鍵增強的因素，引起峰位向高波數(shù)方向移動，反之，則向低波數(shù)方向移動。三、各類化合物的紅外光譜舉例（一）烴類化合物 注： 烷烴，即飽和烴，是只有碳碳和碳氫鍵的鏈烴。烷烴的為CnH2n+2。烯烴是指含有C=C鍵（碳-碳雙鍵）（烯鍵）的碳氫化合物，單鏈烯烴分子通式為CnH2n炔烴，為分子中含有碳碳三鍵的碳氫化合物的總稱，其官能團為碳-碳三鍵（CC），分子通式為CnH2n-2烯烴的C=C伸縮振動n（C=C）吸收峰在1640 cm-11680 cm-1處；炔烴的CC伸縮振動n（CC）吸收峰在2100 cm-12200 cm-1處。但當(dāng)取代

5、烯烴或炔烴相當(dāng)對稱時，n（C=C）或n（CC）不會引起偶極矩的變化而不出現(xiàn)吸收峰。C-H鍵伸縮振動所產(chǎn)生的吸收峰在光譜的高頻區(qū)。烷烴中n（Csp3-H）在2800 cm-13000 cm-1，烯烴的n（Csp2-H）在3000 cm-13100 cm-1，而炔烴的n（Csp-H）在3300 cm-1，據(jù)此可區(qū)別飽和和不飽和烴。各種C-H鍵的彎曲振動所產(chǎn)生的吸收峰在光譜的低頻區(qū)，烷烴中-CH3的C-H約1450cm-1(m)和1380cm-1(w),-CH2的C-H約為1450cm-1(m),如果約在1380cm-1出現(xiàn)等強的雙峰，表明有異丙基存在。烯烴的C-H有面內(nèi)和面外兩種，烯烴的結(jié)構(gòu)不同，

6、吸收峰的位置存在差別，這對烯烴異構(gòu)體的鑒別，可提供有價值的信息。芳環(huán)的C-H鍵伸縮振動n（C-H）在3000 cm-13100 cm-1（m）；C-C鍵的伸縮振動n（C=C）在1500 cm-11600 cm-1，芳烴的骨架振動一般在1500 cm-1和1600 cm-1處，最多可能出現(xiàn)強度不等的4個峰，這是區(qū)別于烯烴n（C=C）的重要特征；芳烴C-H鍵的面外彎曲在680 cm-1880 cm-1。這些吸收峰根據(jù)苯環(huán)上取代基的個數(shù)和位置不同而發(fā)生變化。因此，該區(qū)域可作為判別取代苯異構(gòu)體的依據(jù)。 取代苯的彎曲振動特征吸收頻率 取代苯類型/ cm-1吸收峰強弱單取代苯（5個鄰接H）700和750（

7、雙峰）ms 鄰位取代（4個鄰接H）735770ms 間位取代（3個鄰接H）750810和690710（雙峰）ms 對位取代（2個鄰接H）800850ms (二)含氧化合物 醇類或酚類化合物的紅外特征吸收峰是在3300 cm-1左右有一個寬而強的nO-H吸收帶，可作為區(qū)別醇、酚與醚的重要依據(jù)。醛和酮的C=O特征吸收峰在1725 cm-1左右。醛C=O上的C-H的伸縮振動在2810 cm-12715 cm-1。    羧酸通常以二聚體形式存在，C=O伸縮振動在1720 cm-1左右，而O-H的吸收在3300 cm-12500 cm-1間有一個相當(dāng)寬的峰，中心位于3000 cm-

8、1，因此C-H的伸縮振動吸收峰常被覆蓋。 （三）胺類化合物 胺類化合物的特征吸收峰是在3200 cm-13500cm-1范圍內(nèi)有N-H的伸縮振動，伯胺有兩個吸收峰，仲胺有一個吸收峰，而叔胺在此范圍內(nèi)無吸收峰。 四、紅外光譜的解析 利用紅外圖譜解析有機化合物的結(jié)構(gòu)，首先根據(jù)官能團區(qū)域中的特征吸收峰的位置，判別可能存在什么官能團；然后找出該官能團的相關(guān)峰，以確證該官能團的存在；最后，將所測圖譜與標準圖譜對照。 第四節(jié) 核磁共振譜一、核磁共振基本原理 當(dāng)外界提供的能量等于兩種自旋取向的能級差（E）時，核從低能級自旋狀態(tài)向高能級自旋狀態(tài)躍遷，即發(fā)生核磁共振（NMR）。廣泛研究的是1H和13C的核磁共振

9、譜即1HNMR和13CNMR。 二、化學(xué)位移 （一）屏蔽作用 核外的電子云密度越高，則受到的屏蔽作用就越強，共振時所需的外加磁場強度也越高，其信號必然在較高磁場出現(xiàn)。反之，核外的電子云密度越低，信號必然在較低磁場出現(xiàn)。 （二）化學(xué)位移因質(zhì)子所處的化學(xué)環(huán)境不同，即核外電子云密度不同，所受屏蔽作用的強弱不同而引起質(zhì)子在核磁共振譜中吸收信號位置的移動，稱為化學(xué)位移。 一般采用四甲基硅烷（TMS）為參考物。 用表示化學(xué)位移值時，規(guī)定TMS的值為0.0，TMS信號左側(cè)的值為正，右側(cè)的值為負。一般化學(xué)位移值在0.014.0范圍內(nèi)。 在核磁共振譜中，信號的數(shù)目表示一個分子中有幾種類型的H原子。 1、化學(xué)位移

10、d值隨著其鄰近原子（或基團）中電負性增強而增大。 2、烴基氫的d值為芳環(huán)上氫>烯基氫>炔基氫>飽和碳原子上的氫。 3、飽和碳原子上的氫的d值為3°>2°>1°。 4、-OH、-COOH、-NH2、-SH等活潑氫，由于氫鍵的形成使d值向低場位移，并隨測定時的溫度、濃度而變化。這些質(zhì)子由于溶劑效應(yīng)，其d值可能隨測定時的溶劑不同而不同。 三、吸收峰的面積質(zhì)子的數(shù)目各類質(zhì)子的數(shù)目與其產(chǎn)生的信號強度有關(guān)。 四、自旋偶合-裂分     相鄰的不等性質(zhì)子由于自旋而產(chǎn)生的磁性間相互作用，稱為自旋-自旋偶合。自旋

11、偶合所引起的信號吸收峰裂分而峰增多的現(xiàn)象，稱為自旋-自旋裂分。 質(zhì)子吸收信號中各裂分峰間的距離稱為偶合常數(shù)，以J表示，單位為Hz。J值越大，核間自旋-自旋偶合的作用越強。相互偶合的兩組信號具有相同的偶合常數(shù)。偶合常數(shù)只依賴于鄰近質(zhì)子的自旋偶合作用，而與外加磁場強度無關(guān)。  (1)自旋偶合主要發(fā)生在同一碳或相鄰碳上的不等性質(zhì)子之間。:（2）活潑質(zhì)子一般圖譜中觀察不到相互自旋偶合作用。 （3）當(dāng)一組質(zhì)子相鄰的同類質(zhì)子數(shù)為n時，該組質(zhì)子的信號裂分為（n+1）重峰，稱之為（n+1）規(guī)律。一般用s表示單峰，d表示二重峰，t表示三重峰，q表示四重峰，m表示四重峰以上的多重峰。 (4) 各裂分峰的強度比等于二項式（a+b）n展開式的各項系數(shù)，n為鄰接氫質(zhì)子的數(shù)目。 五、 1H譜的解析解析核磁共振譜，主要是從其中尋找信號的位置、數(shù)目、強度及裂分情況的信息。從信號的數(shù)目可知分子中有多少種不同類型的質(zhì)子；從信號的位置（即化學(xué)位移值）可知每類質(zhì)子的電子環(huán)境；各吸收峰占有的相對面積則表示各類質(zhì)子的相對數(shù)目；從信號的裂分情況可提供鄰近基團結(jié)構(gòu)的信息。如果再結(jié)合紅