1、Infrared Spectrometry紅外光譜UV-VisIR講義P10-12)(2 .130211cmKKc2121mmmmK：化學鍵的力常數鍵能和鍵長：化學鍵的力常數鍵能和鍵長 ：雙原子的折合質量；：雙原子的折合質量；m：相對原子質量；：相對原子質量；化學鍵鍵強越強化學鍵鍵強越強K越大，越大， 越小，化學鍵的越小，化學鍵的振動頻率越大，吸收峰將出如今高波數區。振動頻率越大，吸收峰將出如今高波數區。9.6表：化學鍵的力常數表：化學鍵的力常數 102 N/m例例: C=C鍵的波數值鍵的波數值62121mmmmK12cm16506106 . 92 .1302 .130Kv正己烯正己烯C=C:

2、1652 cm-1; 丁烯丁烯C=C1648cm-1C-C; C=C; CCCH2=CH-CH2-CH3CH2=CH-CH=CH2 1200; 1650; 2100cm-11648cm-11597cm-1思索：以下化學鍵振動頻率大小思索：以下化學鍵振動頻率大小 分子內基團的紅外吸收會遭到臨近基團及整個分子其他部分的影響，也會因測定條件及樣品的物理形狀而改動。所以同一基團的特征吸收會在一定范圍內動搖。H3CCHOH3CCClOH3CCCH3O1715cm-11807cm-11731cm-1吸電子基團使吸收峰向高頻方向挪動吸電子基團使吸收峰向高頻方向挪動推電子基團使吸收峰向低頻方向挪動推電子基團使

3、吸收峰向低頻方向挪動o空間效應：場效應；空間位阻；環張力空間效應：場效應；空間位阻；環張力o誘導效應、共軛效應、氫鍵效應誘導效應、共軛效應、氫鍵效應炔炔烴烴紅紅外外光光譜譜產產生生的的條條件件A. E = EB. 0 o假設分子中某一個鍵是對稱的并且偶極矩變假設分子中某一個鍵是對稱的并且偶極矩變化為零，它的振動稱為紅外非活性振動。在化為零，它的振動稱為紅外非活性振動。在紅外光譜上普通沒有吸收發生。紅外光譜上普通沒有吸收發生。紅外非活性和紅外活性振動紅外非活性和紅外活性振動H-CC-H(O2、Cl2 0)o偶極矩不為零的鍵的振動通常偶極矩不為零的鍵的振動通常會有紅外吸收，這樣的振動稱會有紅外吸收

4、，這樣的振動稱為紅外活性振動。為紅外活性振動。H-CC-R; 0R-CC-RO=C=OOCO 0OCO 0烷烴烷烴烯烴順反異構體烯烴順反異構體 (C=C):16951540cm-1基頻區和指紋區的用途基頻區和指紋區的用途醇醛醛酮酮的的區區分分2500 - 3300 cm-1 1680 - 1750 cm-1 1740 cm-1 1240 cm-1 C-OC=O苯苯表表 取代苯的紅外吸收峰值取代苯的紅外吸收峰值取代類型Frequency, cm-1Remarks單取代770-730 and 720-680 5Hs雙峰鄰二取代770-7354Hs單峰間二取代900-8601H 810-7503Hw

5、 to m三個峰 對二取代860-8002Hs單峰1,3,5-三取代860-7101Hm三個峰1,2,3-三取代780-7603Hm to w雙峰1,2,4-三取代870-8501H 825-8052H m to w雙峰CH stretching 3030m to wC=C stretching1430-1650s to mInstrumentation兩種類型：色散型兩種類型：色散型 干涉型付立葉變換干涉型付立葉變換IR儀儀記錄安裝記錄安裝光源光源單色器單色器檢測器檢測器樣品池樣品池Nernst 能斯特燈能斯特燈rare-earth oxides 稀土元素的氧化物稀土元素的氧化物Globar

6、碳硅棒碳硅棒silicon carbide glowerssalt crystalsThermocouples 熱電偶熱電偶Bolometers測輻射熱儀測輻射熱儀alkali or alkaline earth halides crystalsNaCl: 2.5 15.4 m (4000 650 cm-1)KBr: 10 25 m; CsI: 10 38 m Note:These (and the monochromator compartment) must be kept dry.INTRUMENTATION 制樣方法制樣方法1氣體氣體氣體池氣體池2液體：液體：液膜法液膜法難揮發液體難揮

7、發液體(BP80C)溶液法溶液法液體池液體池(溶劑溶劑CCl4 ，CS2)3) 固體固體:研糊法研糊法 液體石臘法液體石臘法KBr壓片法壓片法薄膜法薄膜法紅外吸收光譜的運用紅外吸收光譜的運用1 有機化合物的鑒定 規范譜圖集簡介、未知物構造測定2 定量分析)22(21134nnnU6)28092(21)22(21134nnnU6)25172(21UC7H5NO3l作用：作用： 由分子的不飽和度可以推斷分子中由分子的不飽和度可以推斷分子中含有雙鍵，三鍵，環，芳環的數目，驗證譜含有雙鍵，三鍵，環，芳環的數目，驗證譜圖解析的正確性。例：圖解析的正確性。例： C9H8O2CnHm l can be ca

8、lculated readily from the molecular formula by applying the following rules: l Rule 1: Replace all halogens in the molecular formula by hydrogens.l Rule 2: Omit oxygens and sulfurs.l Rule 3: For each nitrogen, omit the nitrogen and one hydrogen.122)22(mnmnExamplelDetermine the unsaturation index of

9、a compound with the molecular formula C8H8NOBr.l Rule 1: X H: C8H9NOl Rule 2: omit oxygens: C8H9Nl Rule 3: For N, omit N and H: C8H8lTherefore, n = 8, m = 8512882)22(mn5)2882(21UCompound A, with molecular formula C6H10, reacts with H2/Ni to give compound B, with molecular formula C6H12. The IR spect

10、rum of compound A is provided. From this information about compound A tell (1)Its unsaturation index(2)The number of rings or bonds (or both) (3)What structural features.HC=CCHCCCH1HC126U2HC106UCC例3 某未知物分子式為C10H12O, 試根據其IR數據3020(w)、2820、2720、1700、1610、1575、0、5、830cm-1，推測其構造。5)212102(21)22(21134nnnCH

11、OC3H7CHCHOH3CH3C 假設某個基團的特征頻率吸收假設某個基團的特征頻率吸收區，找不到吸收峰，我們就判別樣區，找不到吸收峰，我們就判別樣品中部不存在該基團。品中部不存在該基團。1. 否認法否認法2. 一定法一定法3. 否認法與一定法結合否認法與一定法結合5)21092(21COCH2CH3C9H10O IR主要吸收峰：主要吸收峰：3060，3030， 2980，2920，1700，1600，1580， 1500，1435，0，750，690cm-1。某未知物分子式為C9H8O4, 試根據其IR數據3000(vbr)、1745 (vs)、1685(s)、1600、1500、1310-1

12、250(s)、1150-1100(s)cm-1，推測其構造。6)2892(21)22(21134nnnCOOHOCCH3O鄰位、間位、對位？1. 某化合物分子中含有羰基某化合物分子中含有羰基C=O和氰基和氰基CN，預測其紅外光譜在哪些區域會出，預測其紅外光譜在哪些區域會出現特征吸收峰？現特征吸收峰？2.丙烯醇丙烯醇CH2=CH-CH2-OH和丙酮和丙酮CH3COCH3是同分異構體，能否用是同分異構體，能否用IR鑒鑒別它們，為什么？別它們，為什么？C3H6O IR：3300(s,b)，1650，1430，995，920 cm-1；C14H14 IR：3020，2938，2918，1600，158

13、4， 1493， 1452， 755， 690cm-1； CH2=CHCH2OH Ph-CH2CH2-PhExample 1 (P13)nIR用來監控含有效成份用來監控含有效成份XR375藥片的藥片的消費過程。用一不含有效成份的藥片消費過程。用一不含有效成份的藥片做空白樣品。不含有效成份的藥片和做空白樣品。不含有效成份的藥片和含有效成份含有效成份XR375藥片均經一樣的提藥片均經一樣的提取步驟，有效成份取步驟，有效成份XR375回收率為回收率為( 97.00.5)%。n正己烷提取物用新枯燥無水MgSO4除水后,用枯燥的正己烷稀釋至100.0mL, 取該溶液10.00mL用枯燥正己烷再稀釋至10

14、0.0mL，用IR分析測定4次。規范溶液用100.0mL枯燥正己烷溶解 25.0mgXR375制的。用純粹己烷來校正儀器的基線100%T 。實驗結果見下表。假定合格藥片應含有效成份XR375 250 (10.0) mg。 問消費的藥片能否到達此要求？樣品樣品T%3255cm-1A正己烷空白樣品規范樣品藥片 #1藥片 #2藥片 #3藥片 #410088.033.834.533.8000.0550.4710.4620.4710.4670.470解：T%A，扣除空白值得校正后A，如下表。 樣樣品品T%3255cm-1A 校校正正后后A正己烷空白樣品規范樣品藥片 #1藥片 #2藥

15、片 #3藥片 #410088.033.834.533.8000.0550.4710.4620.4710.4670.4700.0000.4160.4070.4160.4120.415n根據朗伯比爾定律：濃度與A呈線性關系，且樣品配置均以同體積配置，故可以用樣品分量替代濃度，有以下等式成立：mgsampleAdardmgsAsampledardstantan3752560 .97100108 .24mgXRmgmgsamplemg413. 025416. 0mgmgsample8 .24n實踐樣品4次測試平均值為：0.407+0.416+0.412+0.415/ 4 =0.413n經過計算，藥片符合配方要求。IR(色散型)技