第九章

紅外吸收光譜分析法一、概述二、紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)三、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式四、影響峰位變化的因素第一節(jié)

紅外光譜分析基本原理分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜一、概述紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為吸收強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)λ（

μm）和波數(shù)1/λ

單位：cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來描述。應(yīng)用：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)解析。定性：基團(tuán)的特征吸收頻率；定量：特征峰的強(qiáng)度；二、紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)1.紅外光譜產(chǎn)生的條件滿足兩個(gè)條件：(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量；(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。

對(duì)稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。

如：N2、O2、Cl2

等。

非對(duì)稱分子：有偶極矩，紅外活性。偶極子在交變電場(chǎng)中的作用示意圖2.分子振動(dòng)方程式分子的振動(dòng)能級(jí)（量子化）：

E振=（V+1/2）h

V：化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率；

：振動(dòng)量子數(shù)。(1)雙原子分子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)及其頻率化學(xué)鍵的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧(2)分子振動(dòng)方程式任意兩個(gè)相鄰的能級(jí)間的能量差為：K化學(xué)鍵的力常數(shù)，與鍵能和鍵長(zhǎng)有關(guān)，

為雙原子的折合質(zhì)量

=m1m2/（m1+m2）發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量和鍵的力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。表某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）鍵類型:—CC—>—C=C—>—C—C—力常數(shù):15

179.5

9.94.5

5.6峰位:4.5

m6.0

m7.0

m

化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。

例題:由表中查知C=C鍵的k=9.5

9.9,令其為9.6,計(jì)算波數(shù)值正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測(cè)值為1652cm-1三、分子中基團(tuán)的基本振動(dòng)形式1．兩類基本振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)亞甲基：變形振動(dòng)亞甲基例１水分子２．峰位、峰數(shù)與峰強(qiáng)（1）峰位化學(xué)鍵的力常數(shù)k越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長(zhǎng)區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長(zhǎng)區(qū)）。（2）峰數(shù)峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無瞬間偶基距變化時(shí)，無紅外吸收。例2CO2分子（4）由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸收峰，基頻峰；（5）由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰，倍頻峰；（3）瞬間偶基距變化大，吸收峰強(qiáng)；鍵兩端原子電負(fù)性相差越大（極性越大），吸收峰越強(qiáng)；

1．內(nèi)部因素（1）電子效應(yīng)a．誘導(dǎo)效應(yīng)：吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)（蘭移）四、影響峰位變化的因素

化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率不僅與其性質(zhì)有關(guān)，還受分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部因素影響。各種化合物中相同基團(tuán)的特征吸收并不總在一個(gè)固定頻率上。R-COR

C=01715cm-1;R-COH

C=01730cm-1；R-COCl

C=01800cm-1;R-COF

C=01920cm-1;F-COF

C=01920cm-1;R-CONH2

C=01928cm-1;ｂ．共軛效應(yīng)cm-1cm-1cm-1cm-1規(guī)律：CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-1（２）空間效應(yīng)

場(chǎng)效應(yīng)；空間位阻；環(huán)張力CH3060-3030cm-12900-2800cm-122222.氫鍵效應(yīng)氫鍵(分子內(nèi)氫鍵；