药学实用仪器分析(课件)红外分光光度法

药学实用仪器分析(课件)红外分光光度法内容摘要：

药学实用仪器分析(课件)红外分光光度法 红外分光光度法§ 1. 概述§ 1 概述子光谱、 一转光谱一 、 定义： 由分子的振动 转动能级跃迁产生的光谱为红外光谱。 线，由于波长等距，曲线“前密后疏”使用较多的是 线，由于波数等距，曲线 “ 前疏 后密 ”使用较多的是 振 、起源不同：子光谱）转能级跃迁产生（振 、适用范围：轭 且限于溶液。 几乎所有的有机化合物，且用于固、液、气。 3、特征性强： 波数 m 5 m 中红外（中红外研究最为） 4000 400)(10 4m25500 m 远红外红外主要用于定性 、 紫外主要用于定量三 性 、 定量 、 定结构定结构： 官能量 化学类别 精细结构a. 构型、取代基位置b. 直链、支链§ 2 基本原理由峰位 、 峰形 、 峰强描述主要讨论：起源 、 峰位 、 峰形 、 峰强及其影响因素一 将 A、 学键质量可忽略，则两个原子沿键轴方向的伸缩振动可近似为简谐振动，双原子分子视为谐振子。 U=r=U=0r>U>0 分子振动的总能量：V=0,1,2 （ 振动量子数 ）由 F=条件：弹簧伸长量不能太大。 V=0时 ， 振幅小2)(21 21=1时， 振幅增大当大到一定程度时，化学键断裂了，即分子离解了（达到了离解能） 真实分子并不是谐振。 V=1振动能级是量子化的，分子只能吸收相当于两个能级差的光量子，才能发生跃迁。 假定光子能量： EL= 21210112当 ： L= 动能级跃迁必要条件 L= 基频峰产生必要条件。 二 一 )伸缩振动 (键长沿键轴方向周期性变化。 （ S， 二 )弯曲振动（ 、面内弯曲 ： ： 剪式， 摇摆2、面外弯曲 ： ： 摇摆， 卷曲3、对称变形 S， 不对称变形 曲振动亚甲基(三 )振动自由度 ：基本振动的数目为振动自由度振动自由度 =分子自由度 - 转动自由度- 平动自由度= 3N - 转 - 33（ 非线性分子 ）或：振动自由度 = 3线性分子 ）6非线性分子=3N 性分子例 ： 非线性分子 3× 3 振动形式原因：（ 1） 简并 ：振动形式不同 ， 但振动频率相同 ， 产生简并。 （ 2） 红外非活性振动 ：振动过程中分子偶极矩不发生变化。 （ 3） 仪器分辩率弱（ 4）峰太弱。 产生红外光谱两个必要条件 ： L= V=1、 2 .） 0三 基频峰 ： 分子吸收红外辐射后 ， 振动能级由基态 V=1所产生的吸收峰。 V=1 基本振动频率是否所有基本振动都产生基频峰呢。 2、 泛频峰 ：包括倍频峰 、 合频峰 、 差频峰0 征峰： 凡可用于鉴别官能团存在的吸收峰称为特征吸收峰。 相关峰： 由一个官能团产生的一组相互依存的特征峰称相关峰。 正癸烷 、 正癸睛 、 正癸烯 不饱和亚甲基碳 碳 =碳双键伸缩振动相关峰990 不饱和次甲基而外 振动909 不饱和亚甲基而外 振动2五 、 吸收峰的位置（ 一 ） 基本振动频率：将化学键连接的两个原子近似看作谐振子，则分子中每个谐振子的振动频率 计算如下：（ 键力常数（ 将两个原子由平衡位置拉长 1Å后的恢复力 ）µ 折合质量21 折合质量越小 ， 谐振子的振动频率越大。 则： （ 较适用的形式单键： K=5 N/键： K=10N/键： K=15N/ 碳碳三键波数计算 三键 K=15N/=C =1302 30261212 1212 680610 =1302 H :u= =1 =1302 1、 µ小 ， 大 ， 凡含 一般都出现在高波数。 2、 µ相同 ， 若 也大 C=C> µ相同 ， 一般 > > (K >119065 112112291015 （ 二 ） 影响因素：相邻基团及空间效应。 (1)诱导效应 （ 使吸收峰向高波数移动。 例 :R 使羰基上孤对电子间双键移动 ， 双键性增强 ， K ， 向高波数移动。 C C H 3 3 3 1 5 1 6 8 5 1 6 8 5 1 6 6 01 1 1 1(2)共轭效应 ： （ +m） 向低波数移动：共轭使 电子离域 ， 双键性减弱 ， K， 低波数移动。 例：若诱导和共轭共存时 ， 看哪占主要地位。 例： 但 I>+M 1735 I 1745650) 与分子对称性有关：如：三氯乙烯 1585 C=氯乙烯 无 C=C ( =0)即：不对称分子 ， 大。 (3) 此外：不对称振动 ， 大 （ 同一基团 ）。 § 3 典型光谱一 、 脂肪烃类：1、 烷烃：， ， ， ， (无用，被共它基团峰掩盖 )。 2 9 6 032 8 7 031 4 5 031 3 7 53 9 2 62 8 5 02201 4 6 52 8 9 0于 的讨论：3 5 03 3753380 1:1 13701390 1370 2:1烯烃 ： =3090（ m） C=C 1650(弱 ) 非共轭 1680 1620共轭 1660 1578 =000 650（ 强 ）（ 峰强与对称性有关 ） =990 =910反式： =970（ s）顺式 =30 650（ s）3、 炔烃：CC H 3300（ 峰尖 ） 2140 2100 635判炔在链端R 无 2260 2190(CN 22_)对比烯烃顺反异构体二 、 芳烃： 100 3000 C=C 骨架振动 ) 1600（ m,or s） 1500（ s） 10 650泛频峰： 2000 1667 峰弱，不讨论。 H 1275 960（ 不特征与其它峰重迭）1、 C=C： 1600， 1500苯环与不饱和或 1600， 有时会裂分。 2、 是用来鉴定苯环上取代苯位置及鉴定苯环存在的特征峰。 相邻 5个 H） 770 730 d（ 双峰 ）710 690邻位双取代 4个 H 770 735 s 单峰间位双取代 3个 H 810 750725 680 t 三峰900 860对位双取代 2个 H 860 790三、醚、醇、酚类：1、醇和酚： 离 3650 3590 锐峰 （ s）缔合 3500 3200 钝峰 (s or m)（ 多以此存在、氢键） 250 1000 酚 >1200 伯 1050醇 98%2、 不能含水份 （ 否则产生 干扰判定 ）一、仪器类型与结构两种类型：色散型干涉型（付立叶变换红外光谱仪）内部结构60 测器显示器绘图仪计算机干涉图光谱图样方法1）气体 气体池2）液体： 液膜法 难挥发液体（ 80C）溶液法 液体池溶剂： ) 固体 :研糊法（液体石腊法） 膜法三、联用技术气相色谱红外光谱联用）液相色谱红外光谱联用）光声红外光谱）显微红外光谱） 微量及微区分析§ 5 应用示例一 、 光谱解析（ 一 ） 样品来源和性质 ：1、 来源 、 纯度 、 灰分：来源 ：助于估计样品及杂质范围纯度 ： >98% 否则需精制或分离灰分 ：含无机物2、物理常数：沸点、溶点、折光率等，光谱解析旁证。 3、 分子式：计算不饱和度 ：分子结构中距离达到饱和时的缺一价元素的 “ 对 ” 数。 例 ： 34 128422状饱和化合物 U=0一个双键U=1一个脂环一个三键 ， 或两个双键 U=2苯环 U= 后指纹 （ 1） 2） 标准光谱二 、 解析示例例 1 无色 黄色液体 ， 刺激味 ， 沸点 ， 2+2× 8>4可能含苯环。 振动形式 归属3090,3060,3030 575,1500,1450 C=690（ 双峰 ）。