《红外光谱与核磁共振谱》VIP专享VIP免费

《红外光谱与核磁共振谱》【学习要求】1、了解红外光谱与核磁共振谱基本原理及其有关的概念2、了解红外吸收光谱产生的条件3、了解红外吸收的强度、核磁共振谱中化学位移的概念4、大致了解各类有机化合物红外吸收光谱和核磁共振谱特征一、红外吸收光谱（一）红外吸收光谱的基本原理红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75-1000mm(1mm=10-4cm)其中：远红外0.75-2.5mm中红外2.5-25mm4000-400cm-1近红外25-1000mm红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。波数的定义是：每1厘米范围内所含光波的数目。波数=104/l(mm)。因此，2.5mm波长，相当于104/2.5cm-1，即：4000cm-1，而25mm相当于400cm-1。1．分子的振动能级引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。红外吸收光谱是分子的振动-转动光谱。用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。2、基本振动的类型一般把分子的振动方式分为两大类：化学键的伸缩振动和弯曲振动。（1）伸缩振动指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。在振动过程中，键角并不发生改变，如碳氢单键，碳氧双键，碳氮三键之间的伸缩振动。伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。（2）弯曲振动弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，用d、g表示。如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动，如果弯曲振动完全位于平面上，则称面内弯曲振动。剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，面外摇摆振动和扭曲变形振动为面外弯曲振动。以-CH2-：剪式振动、平面摇摆振动、面外摇摆振动、扭曲变形振动3、影响峰数减少的因素（1）红外非活性振动（2）分子结构对称，某些振动频率相同。（3）强宽峰复盖频率相近的弱而窄的峰。（4）在红外区域外的峰。（5）别弱的峰或彼此十分接近的峰（二）红外吸收光谱产生的条件一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能(hn)等于振动基态(Vo)的能级(E1)与第一振动激发态(V1)的能级(E2)之间的能量差(DE)时，则分子可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动激发态(V0®V1)：DE=E2-E1=hn分子吸收红外光后，引起辐射光强度的改变，由此可记录红外吸收光谱，通常以波长(mm)或波数(cm-1)为横坐标，百分透过率(T%)或吸光度(A)为纵坐标记录。在红外光的作用下，只有偶极矩(Dm)发生变化的振动，即在振动过程中Dm¹0“”时，才会产生红外吸收。这样的振动称为红外活性振动，其吸收带在红外光谱中可见。在振动过程中，偶极矩不发生改变(Dm＝0)“的振动称红外非活”性振动；这种振动不吸收红外光，在IR谱中观测不到。如非极性的同核双原子分子N2，O2等，在振动过程中偶极矩并不发生变化，它们的振动不产生红外“”“”吸收诺带。有些分子既有红外活性振动，又有红外非活性振动。如CO2：其对称伸缩振动，Dm=0“”，红外非活性振动；其反对称伸缩振动，Dm¹0，“”红外活性振动，2349cm-1（三）红外吸收的强度T%愈低，吸光度就愈强，谱带强度就愈大。根据T％，谱带强度大致分为：很强吸收带(vs，T％＜10)；强吸收带(s，10＜T％＜40)，中强吸收带(m，40＜T％＜90)，弱吸收带(w，T％＞90)，宽吸收带用b表示。稀溶液中测得的红外光谱，其谱带的吸光度(A)可遵守Beer-Lambert定律：A＝acl式中a为吸光系数，l为吸收池的厚度，c为溶液的浓度。若c用mol浓度表示，则a用e表示，e为mo1吸光系数。a或e仅在定量分析时使用。红外光谱用于结构分析及结构鉴定时，均使用相对强度T％(或A)，此时所指的强吸收带或弱吸收带是对于整个光谱图的相对强度而言。（四）红外吸收光谱中常用的几个术语1、基频峰与泛频峰分子振动当作谐振动处理时，其选律为DV＝±1。实际上，分子振动为非谐振动，非谐振动的选律不再局限于DV＝±1，它可以等于任何整数值。即DV＝±1，±2，±3。所以IR谱不仅可以观测到较强的基频带，而且还可以观测到较弱的泛频带。V。®V1基频带(n)较强。V。®V2一级泛频带(2n-a)弱（又称倍频峰）V。®V3二级泛频带(3n-b)更弱，难以观测（a、b为非谐振动的修正值，a＞b，b＞o）2、特征峰与相关峰凡是能用于鉴定原子基团存在并有较高强度的吸收峰，称为特征峰，其对应的...