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1分鐘學會紅外光譜圖分析 紅外光譜解析

不飽和伸縮出現在雙鍵

紅外光譜分析(學習紅外光譜分析1分鐘)
紅外光譜是指物質分子對紅外輻射的吸收，及其振動或旋轉運動引起偶極矩的精細變化，導致分子振動和旋轉能級從基態躍遷到激發態，獲得分子振動能級和旋轉能級變化產生的振動-旋轉光譜，也稱紅外光譜 。
紅外分光計
紅外光譜是鑒定化合物和確定物質分子結構的常用分析方法 。它不僅可以定性分析物質，還可以定量分析混合物中的單個成分或組分 。特別是對于一些難以分離，在紫外和可見光區找不到明顯特征峰的樣品，可以方便快捷地完成定量分析 。
一、紅外光譜分析基礎知識
1.群頻率區域
中紅外光譜區可分為4000cm-1~1300(1800)cm-1和1800(1300)cm-1~600cm-1 。最有價值的群頻率在4000 cm-1到1300 cm-1之間 。這個區域稱為群頻率區域、功能群區域或特征區域 。該區域的峰是拉伸振動產生的吸收帶，稀疏且易于識別，常用于識別官能團 。
在1800cm-1(1300cm-1)~600cm-1范圍內，除了單鍵的拉伸振動外，還存在形變振動導致的帶 。這個振動基團的頻率和特征吸收峰與整個分子的結構有關 。當分子結構略有不同時，該區域的吸收略有不同，表現出分子特征 。這種情況就像人的指紋一樣，所以叫做指紋區 。指紋區域對于識別結構相似的化合物非常有幫助，可以作為化合物中存在某些基團的旁證 。
群頻率區域可分為三個區域 。
(1)4000~2500cm-1X-H伸縮振動區，其中x可以是O、N、C或s等原子，O-H基團的拉伸振動出現在3650~3200cm-1范圍內，可作為判斷是否存在醇類、酚類和有機酸類的重要依據 。
當乙醇和苯酚溶于非極性溶劑(如四氯化碳)中，濃度為0.01mol·DM-3時，游離O-H基團的拉伸振動吸收發生在3650~3580cm-1，峰形尖銳，不受其他吸收峰干擾，易于識別 。當樣品濃度增加時，羥基化合物會締合，O-H基團的拉伸振動吸收峰向低波數移動，在3400~3200cm-1處出現一個寬而強的吸收峰 。胺和酰胺的N-H拉伸振動也出現在3500~3100cm-1，因此可能干擾O-H拉伸振動 。
C-H的伸縮振動可分為飽和和非飽和兩種類型:
C-H的飽和C-H拉伸振動在3000cm-1以下，約為3000~2800cm-1，取代基對其影響不大 。例如-CH3基團的拉伸吸收出現在2960cm-1和2876cm-1資源網絡附近；R2CH2基團的吸收在2930cm-1和2850cm-1左右；R3CH基團的吸收基團出現在2890cm-1附近，但強度很弱 。
不飽和C-H拉伸振動出現在3000cm-1以上，從而判斷化合物是否含有不飽和C-H鍵 。苯環C-H鍵的拉伸振動出現在3030cm-1附近，其特征是強度略弱于飽和C-H鍵，但光譜帶尖銳 。不飽和雙鍵=C-H的吸收出現在3010~3040cm-1范圍內，末端=CH2的吸收出現在3085cm-1附近 。三個鍵C-H上的C-H伸縮振動出現在較高區域(3300cm-1)附近 。
(2)2500~1900cm-1為三鍵和累積雙鍵區，主要包括-C≡C、-C≡N等三鍵的拉伸振動，以及-C=C=C、-c = c = o等累積雙鍵的不對稱拉伸振動 。
炔烴化合物可分為兩類:R-C≡CH和R≡C≡C-R；
R-C≡CH的伸縮振動出現在2100~2140cm-1附近；
R﹢-C≡C-R出現在2190~2260cm-1附近；
R-C≡C-R分子是對稱的，所以是非紅外活性的 。
非共軛情況下-C≡N基的拉伸振動出現在2240~2260cm-1附近 。當與不飽和鍵或芳香核共軛時，峰移至2220~2230cm-1附近 。如果分子中含有C、H、N原子，則-C≡N基團的吸收比強而尖 。如果分子中含有O原子，且O原子離-C≡N基團越近，則-C≡N基團的吸收越弱，甚至無法觀察到 。
(3)1900~1200cm-1為雙鍵拉伸振動區，包括三種拉伸振動:C=O拉伸振動發生在1900~1650cm-1，具有特征性，在紅外光譜中往往吸收最強，因此很容易判斷有機化合物如酮、醛、酸、酯、酸酐等 。酸酐的羰基吸收帶因振動耦合而出現雙峰 。苯衍生物的泛頻帶出現在2000~1650cm-1范圍內，是C-H平面和C=C平面變形振動的泛頻吸收 。雖然強度很弱，但它們的吸收特征在表征芳香核取代類型方面起著一定的作用 。
2.指紋區
(a)1800(1300)cm-1 ~ 900cm-1區域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O等單鍵的伸縮振動和C=S、S=O、P = O等雙鍵的伸縮振動吸收
其中，1375cm-1的光譜帶為甲基C-H的對稱彎曲振動，對識別甲基非常有用 。C-O的拉伸振動為1300~1000cm-1，為該區域最強峰值，易于識別 。
(b)在900 ~ 650 cm-1范圍內的一些吸收峰可以用來確認化合物的順反構型 。利用上部區域苯環的C-H面外形變振動吸收峰和2000~1667cm-1區域苯的倍頻或合頻吸收峰，可以共同確定苯環的取代類型 。
二、關于紅外光譜分析的順口溜
(1)外部可分為遠、中、近、中、紅特征指紋區，以1300分割 。注意橫軸的劃分 。看圖認識紅外儀器，發現物理狀態、液體、固體、氣體、樣品來源、樣品制備方法、理化性質都有關系 。先學飽和烴再識圖，看3000以下的峰形 。

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