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傅里叶红外光谱分析
第一节 一般原理 电子能级跃迁所产生的吸收光谱,主要在近紫外区和可见区,称为可见 - 紫外光
谱;键振动能级跃迁所产生的吸收光谱,主要在中红外区,称为红外光谱;自旋 的原子核在外加磁场中可吸收无线电波而引起能级的跃迁, 所产生的吸收光谱称 为核磁共振谱。
第二节 紫外光谱
一、紫外光谱的基本原理
用波长范围200 nm〜800 nm的光照射含有共轭体系的的不饱和化合物的稀溶液 时,部分波长的光被吸收,被吸收光的波长和强度取决于不饱和化合物的结构。 以波长 l 为横座标,吸收度 A 为纵座标作图,得紫外光谱,或称电子光谱。
紫外光谱中化合物的最大吸收波长入max是化合物紫外光谱的特征常数。
可见一紫外光谱适用于分析分子中具有 n键不饱和结构的化合物。
二、紫外光谱在有机结构分析中的应用
随着共轭体系的延长,紫外吸收向长波方向移动,且强度增大 (n — n *),因此
可判断分子中共轭的程度。
利用紫外光谱可以测定化合物的纯度或含量。
第三节 红 外 光 谱
、红外光谱的基本原理 用不断改变波长的红外光照射样品, 当某一波长的频率刚好与分子中某一化学键
的振动频率相同时,分子就会吸收红外光,产生吸收峰。用波长(入)或波长的 倒数一波数(cm-1 )为横坐标,百分透光率(T%)或吸收度(A)为纵坐标做图, 得到红外吸收光谱图(IR)。分子振动所需能量对应波数范围在 400 cm1〜4000
-1
cm 。
二、 红外吸收峰的位置和强度
分子中的一个化学键可有几种不同的振动形式, 而产生不同的红外吸收峰, 键的 振动分为两大类。
伸缩振动,用 n 表示 ,原子间沿键轴方向伸长或缩短。
弯曲振动用S表示,形成化学键的两个原子之一与键轴垂直方向作上下或左右 弯曲。
组成化学键的原子的质量越小,键能越高,键长越短,振动所需能量越大,吸收 峰所在的波数就越高。
红外光谱的吸收峰分为两大区域:
4000 cm -1〜1330 cm -1 区域:特征谱带区,是红外光谱分析的主要依据。
1330 cm1〜650 cm1区域:指纹区。每一化合物在指纹区都有它自己的特征光谱, 对分子结构的鉴定能提供重要信息。
红外吸收峰的强弱用下列符号表示:Vs (很强);s (强);m(中强);w (弱); Vw (很弱);b (宽峰)。
凡能使键增强的因素, 引起峰位向高波数方向移动, 反之,则向低波数方向移动。
三、 各类化合物的红外光谱举例
一)烃类化合物
注: 烷烃,即饱和烃,是只有碳碳单键和碳氢键的链烃。烷烃的通式为 CnH2n+2。
烯烃是指含有C=C键(碳-碳双键)(烯键)的碳氢化合物,单链烯烃分子通式为 CnH2n
炔烃,为分子中含有碳碳三键的碳氢化合物的总称,其官能团为碳 -碳三键(OC),
分子通式为 CnH2n-2
烯烃的C=C伸缩振动n (C=C吸收峰在1640 cm-1〜1680 cm-1处;
炔烃的C^C伸缩振动n (gC)吸收峰在2100 cm-1〜2200 cm-1处。但当取代烯 烃或炔烃相当对称时,n (C=C或n (C三C)不会