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紅外光譜--淺談“指紋區識別”

日期: 21-08-24 16:18 瀏覽次數 :5

紅外光譜指紋區(1300~400cm-1,7.69~ 25微米)吸收峰的特征性強,可用于區別不同化合物結構上的微小差異。猶如人的指紋,故稱為指紋區。指紋區的紅外吸收光譜很復雜,能反映分子結構的細微變化。常見的紅外吸收光譜如下圖所示:

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    這個區域的振動類型復雜而且重疊,特征性差,但對分子結構的變化高度敏感,只要分子結構上有微小的變化,都會引起這部分光譜的明顯改變。下圖所示為常見官能團的基團吸收峰位置:

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解析區間

(1)根據分子式計算不飽和度公式:不飽和度 Ω=n4+1+(n3-n1)/2 其中:n4:化合價為4價的原子個數(主要是C原子), n3:化合價為3價的原子個數(主要是N原子), n1:化合價為1價的原子個數(主要是H,X原子)

(2)分析3300~2800cm-1區域C-H伸縮振動吸收;以3000 cm-1為界:高于3000cm-1為不飽和碳C-H伸縮振動吸收,有可能為烯,炔,芳香化合物;而低于3000cm-1一般為飽和C-H伸縮振動吸收;如下圖細分:

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(3)若在稍高于3000cm-1有吸收,則應在2250~1450cm-1頻區,分析不飽和碳碳鍵的伸縮振動吸收特征峰,其中炔:2200~2100 cm-1, 烯:1680~1640 cm-1 芳環:1600,1580,1500,1450 cm-1若已確定為烯或芳香化合物,則應進一步解析指紋區,即1000~650cm-1的頻區,以確定取代基個數和位置(順、反,鄰、間、對);


(4)碳骨架類型確定后,再依據官能團特征吸收,判定化合物的官能團; 


(5)解析時應注意把描述各官能團的相關峰聯系起來,以準確判定官能團的存在,如2820,2720和1750~1700cm-1的三個峰,說明醛基的存在。

例子1:

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 例子2:

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健值心法口訣

1.烷烴:C-H伸縮振動(3000-2850cm-1)C-H彎曲振動(1465-1340cm-1) 一般飽和烴C-H伸縮均在3000cm-1以下,接近3000cm-1的頻率吸收。 

2.烯烴:烯烴C-H伸縮(3100~3010cm-1),C=C伸縮(1675~1640 cm-1),烯烴C-H面外彎曲振動(1000~675cm-1)。 

3.炔烴:炔烴C-H伸縮振動(3300cm-1附近),三鍵伸縮振動(2250~2100cm-1)。 

4.芳烴:芳環上C-H伸縮振動3100~3000cm-1,C=C 骨架振動1600~1450cm-1,C-H面外彎曲振動880~680cm-1。 

芳烴重要特征:在1600,1580,1500和1450cm-1可能出現強度不等的4個峰。C-H面外彎曲振動吸收880~680cm-1,依苯環上取代基個數和位置不同而發生變化,在芳香化合物紅外譜圖分析中,常用判別異構體。 

5.醇和酚:主要特征吸收是O-H和C-O的伸縮振動吸收, 自由羥基O-H的伸縮振動:3650~3600cm-1,為尖銳的吸收峰, 分子間氫鍵O-H伸縮振動:3500~3200cm-1,為寬的吸收峰; C-O 伸縮振動:1300~1000cm-1,O-H 面外彎曲:769-659cm-1 

6.醚特征吸收:1300~1000cm-1 的伸縮振動, 脂肪醚:1150~1060cm-1 一個強的吸收峰 芳香醚:1270~1230cm-1(為Ar-O伸縮),1050~1000cm-1(為R-O伸縮) 

7.醛和酮:醛的特征吸收:1750~1700cm-1(C=O伸縮),2820,2720cm-1(醛基C-H伸縮) 脂肪酮:1715cm-1,強的C=O伸縮振動吸收,如果羰基與烯鍵或芳環共軛會使吸收頻率降低 

8.羧酸:羧酸二聚體:3300~2500cm-1 寬而強的O-H伸縮吸收1720~1706cm-1 C=O伸縮吸收1320~1210cm-1 C-O伸縮吸收 , 920cm-1 成鍵的O-H鍵的面外彎曲振動  

9.酯:飽和脂肪酸酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收譜帶:1750~1735cm-1區域 飽和酯C-O譜帶:1210~1163cm-1 區域為強吸收 

10.胺:N-H 伸縮振動吸收3500~3100cm-1;C-N 伸縮振動吸收1350~1000cm-1; N-H變形振動相當于CH2的剪式振動吸收:1640~1560cm-1;面外彎曲振動吸收900~650cm-1. 

11.腈:三鍵伸縮振動區域,有弱到中等的吸收脂肪族腈 2260-2240cm-1 芳香族腈 2240-2222cm-1 

12.酰胺:3500-3100cm-1 N-H伸縮振動 

1680-1630cm-1 C=O 伸縮振動 

1655-1590cm-1 N-H彎曲振動 

1420-1400cm-1 C-N伸縮 

13.有機鹵化物:脂肪族C-X 伸縮: C-F1400-730 cm-1,C-Cl 850-550cm-1 ,C-Br 690-515cm-1,C-I 600-500 cm-1

博精科技是一家集研發、設計、制造、銷售和服務于一體的綜合型創新企業。公司以市場為導向,以人為本,以科技為動力致力于各類通用分析儀器、常規實驗儀器、物理光學儀器等產品的研發生產和銷售。主要產品有傅立葉紅外光譜儀、紅外測油儀、紅外分光光度計、粉塵中游離二氧化硅含量測定儀、紅外壓片機、手動粉末壓片機、電動粉末壓片機、全自動壓片機、壓片模具、溴化鉀窗片實驗裝置等。 我們將先進的分析技術方案、分析理念與客戶分享,共同享受科技進步所帶來的便利與價值,同時也希望和國內外更多的廠家達成廣泛合作關系!


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