当前课程知识点:有机化学(下) > 第八章 有机波谱学基础 > 8.2.1 红外光谱的简介 > 红外光谱简介
上一章我们学习了紫外光谱
分子式为C₄H₆O的化合物
它的紫外光谱波长在230 nm
左右有较强的吸收
同学们想一想能否通过紫外光谱
就能判断该化合物
是下面四种共轭分子中的哪一种呢
显然单凭紫外光谱无法判断
通过本节红外光谱的学习就可以解决这个问题
美国物理学家威廉·科布伦茨
是红外光谱的奠基人
在1903到1905年期间
他用自己安装的仪器
测试了几百个无机和有机化合物的红外光谱
开创了分子红外光谱学
本章主要介绍这些内容
我们先介绍红外光谱的发展历程
和红外光谱的特点
看红外光谱法的发展历程
在20世纪30年代
制造出了第一台红外光谱仪样机
50年代初期
商品红外光谱仪问世
70年代中期
红外光谱已成为有机化合物结构鉴定的
最重要的方法
90年代傅里叶变换红外光谱仪的普及
以及一些新技术的出现
使红外光谱得到了更加广泛的应用
看红外光谱的特点
特征性强 测定快速
不破坏试样 试样用量少
操作简便
任何气态 液态 固态样品
均可进行红外光谱测定
可针对特殊样品运用特殊的测试方法
但是红外光谱的分析灵敏度较低
定量分析误差较大
在定性分析和结构分析方面
红外光谱具有非常鲜明的特征性
其谱带的数目 位置
形状和强度都随化合物不同有不同的吸收
例如酮 酰氯 酰溴和酰氟
羰基的伸缩振动吸附峰有明显的区别
因此由红外光谱可得到化合物丰富的结构信息
我们看一下红外光谱的基本原理
红外光谱是分子吸收红外光引起的振动
和转动能级跃迁产生的吸收信号
红外区分为近红外区
中红外区和远红外区
是不是有机化合物的基频吸收带
都在整个红外区呢
实际上
绝大多数有机化合物
和无机离子的基频吸收带都在中红外区
由于基频振动是分子中吸收最强的振动
所以该区最适于进行化合物的定性
和定量分析
同时由于中红外光谱仪最为成熟 简单
而且目前已积累了该区大量的标准谱图的数据
通常的红外光谱是指的中红外区的光谱
分子的振动形式
分子的振动形式有
伸缩振动键长变化
键角不变 和变角振动
键角变化 键长不变
伸缩振动有对称和反对称
变角有面内弯曲
面外弯曲
和变形振动
分子振动能量的大小
△E伸缩大于△E面内
△E面内又大于△E面外
通过动画来看看分子几种类型的振动和转动
对称伸缩振动
不对称伸缩振动
平面摇摆振动
平面剪切振动
面外摇摆振动
面外扭曲振动
大家认为氯化氢和氮气
是不是都有红外吸收呢
一个多原子的有机化合物分子
可能存在很多振动方式
但并不是所有的分子振动都能吸收红外光
分子振动过程中能引起偶极距的变化
即红外活性振动才能产生红外光谱
如非极性的同核双原子分子N₂ O₂等
它们的振动不产生红外吸收谱带
极性双原子分子如氯化氢分子有红外活性
那么红外光谱是怎么产生的呢
当一束连续波长的红外光
透过极性分子材料时
某一波长的红外光的频率
若与分子中的某一原子
或基团的振动频率相同时
即发生共振
这时光子的能量
通过分子偶极矩的变化传递给分子
导致分子对这一频率的光子的选择吸收
从振动基态激发到振动激发态
产生振动能级的跃迁
记录被吸收光子的频率
或波长及相应的吸收强度
即形成了红外光谱图
红外光谱一般以波数
或波长为横坐标
以透过率或吸光度为纵坐标
该图以透过率为纵坐标
曲线是向下的谷
曲线愈向下降
表示基团的吸收愈强
如以吸光度为纵坐标
曲线则是向上的峰
产生红外光谱的必要条件
红外辐射光的频率与分子振动的频率相当
才能满足分子振动能级跃迁
所需的能量
而产生吸收光谱
振动过程中
必须能引起分子偶极矩的变化
才能产生红外吸收
刚才我们讲过分子的振动形式有许多种
那么红外吸收峰的数目与理论振动数目相等吗
我们看分子的振动
分解成许多简单的基本振动
即简正振动
线性分子振动自由度为3N-5
而非线性分子为3N-6
N是原子个数
那么二氧化碳分子的四种振动方式
都具有红外活性吗
线型二氧化碳分子的基本振动自由度为4
对称伸缩振动偶极矩为零
不对称伸缩振动的波数是2349
面内变形振动
和面外变形振动的波数都是667
所以两个峰简并
实际上观察到二氧化碳的
红外吸收峰的数目是两个
这次课我们就先上到这儿
-8.1.1 紫外光谱的基本原理
--紫外光谱的基本原理
-8.1.2 紫外光谱与分子结构
--紫外光谱与分子结构
-8.1.3 紫外吸收波长影响因素
--紫外吸收波长影响因素
-8.1.4 最大吸收波长计算(一)
--最大吸收波长的计算(一)
-8.1.5最大吸收波长计算(二)
--最大吸收波长计算(二)
-8.1.6 紫外光谱的应用
--紫外光谱的应用
--紫外光谱的应用
-8.2.1 红外光谱的简介
--红外光谱简介
--红外光谱简介简介
-8.2.2 分子结构与红外光谱特征的吸收频率
--分子结构和红外光谱的特征频率
-8.2.3常见有机化合物的红外光谱图(一)
--烃及卤代烃红外光谱
-8.2.4 常见有机化合物的红外光谱图(二)
--含氧氮有机物红外光谱
-8.2.5 红外光谱应用
--红外光谱的应用
--红外光谱的应用
-8.3.1.1 核磁共振谱的基本原理
--核磁共振谱基本原理
-8.3.1.2 化学位移
--化学位移
--化学位移
-8.3.1.3 自旋耦合和自旋裂分
--自旋耦合和自旋裂分
-8.3.1.4 核磁共振氢谱的解析
--氢核磁谱图的解析
--氢核磁共振谱解析
-8.3.2.1 碳核磁共振谱(上)
--碳核磁共振谱上
--碳核磁共振谱(上)
-8.3.2.2 碳核磁共振谱(下)
--碳核磁共振谱下
--碳核磁谱(下)
-8.3.3.1 二维核磁谱图(一)
--二维核磁谱图(一)
-8.3.3.2 二维核磁谱图(二)
--二维核磁谱图(二)
-8.4.1 质谱简介
--质谱简介
--质谱简介练习题
-8.4.2 有机质谱中的主要离子类型
--有机质谱中的主要离子类型练习题
-8.4.3 有机质谱中的裂解和重排
--有机质谱中的裂解和重排习题
-8.4.4 常见有机化合物的质谱特征(一)
--烃类的质谱特征练习题
-8.4.5 常见有机化合物的质谱特征(二)
--含氧化合物,醚和酮的质谱特征练习题
-8.4.6 常见有机化合物的质谱特征(三)
--醛,羧酸及杂原子有机物的质谱特征练习题
-8.4.7 质谱的解析
--质谱的解析
--质谱解析练习题
-8.5.1 单一谱图解析
--单一谱图解析
--单一谱图解析主观题
--单一谱图解析
-8.5.2 综合谱图解析
--综合谱图解析
--综合谱图解析主观题
--综合谱图解析客观题
-9.1.1 醇的命名和结构
--醇的命名和结构
--醇的结构和命名
-9.1.2 醇的制备
--醇的制备
--醇的制备
-9.1.3 醇的性质(一)
--醇的性质(一)
--醇的性质(一)
-9.1.4 醇的性质(二)
--醇的性质(二)
--醇的性质(二)
-9.1.5 醚的命名和制备
--醚的命名和制备
--醚的命名和制备
-9.1.6 醚的性质
--醚的性质
--醚的性质
-9.2.1 酚的命名、结构
--酚的命名、结构
--酚的命名和结构
-9.2.2酚的制备和物理性质
--酚的制备和物理性质
-9.2.3 酚的化学性质(一)
--酚的化学性质(一)
-9.2.4 酚的化学性质(二)
--酚的化学性质(二)
-9.3.1 醛酮的命名和结构
--醛酮的结构和命名
--醛酮的命名和结构
-9.3.2 醛酮的制备
--醛酮的制备
--醛酮的制备
-9.3.3 醛酮的性质(一)
--醛酮的性质(一)
--醛酮的性质(一)
-9.3.4 醛酮的性质(二)
--醛酮的性质(二)
--醛酮的性质(二)
-9.3.5 醛酮的性质(三)
--醛酮的性质(三)
--醛酮的化学性质(三)
-9.4.1 羧酸及其衍生物的结构、命名
--羧酸及其衍生物的结构、命名
-9.4.2 羧酸的制备
--羧酸的制备
--羧酸的制备
-9.4.3 羧酸衍生物制备及物理性质
--羧酸衍生物制备及物理性质
-9.4.4 羧酸的性质(一)
--羧酸的性质(一)
--羧酸的性质(一)
-9.4.5 羧酸的性质(二)
--羧酸的性质(二)
--羧酸的性质(二)
-9.4.6 羟基羧酸的制备及性质
--羟基羧酸的制备及性质
-9.4.7 羧酸衍生物的性质(一)
--羧酸衍生物的性质(一)
-9.4.8 羧酸衍生物的性质(二)
--羧酸衍生物的性质(二)
-9.5.1 β-二羰基化合物
--β-二羰基化合物
--β-二羰基化合物
-9.5.2 克莱森酯缩合及其在有机合成中的应用
--克莱森酯缩合及其在有机合成中的应用
-9.5.3 乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用
--乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用
-9.5.4 麦克尔加成
--麦克尔加成
--麦克尔加成
-10.1 硝基化合物的结构和命名
--硝基化合物的结构和命名
-10.2 硝基化合物的化学性质
--硝基化合物的化学性质
-10.3 胺的结构和命名
--胺的结构和命名
--胺的结构和命名
-10.4 胺的制备
--胺的制备方法
--胺的制备
-10.5 胺的化学性质(一)
--胺的化学性质(一)
-10.6 胺的化学性质(二)
--胺的化学性质(二)
-10.7 季铵盐和季铵碱
--季铵盐和季铵碱
--季铵盐和季铵碱
-10.8 腈和异腈
--腈和异腈
--腈和异腈
-10.9 重氮盐的性质(一)
--重氮盐的性质(一)
-10.10 重氮盐的性质(二)
--重氮盐的性质(二)
-11.1 杂环化合物的分类和命名
--杂环化合物的分类和命名
-11.2 杂环化合物的结构
--杂环化合物的结构
--杂环化合物的结构
-11.3 五元杂环化合物的性质
--五元杂环化合物的性质
-11.4 六元杂环化合物的性质
--六元杂环化合物的性质
-11.5 稠杂环化合物
--稠杂环化合物
--稠杂环化合物
-12.1 有机合成的任务
--有机合成的任务
--有机合成的任务
-12.2 有机合成路线的设计
--有机合成路线的设计
-12.3 药物合成案例
--药物合成案例
--药物合成案例
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