红外吸收光谱的特征峰讲解.ppt

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1、红外吸收光谱的特征峰红外吸收光谱的特征峰 与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率振动频率振动频率振动频率基团特征频率（特征峰）。基团特征频率（特征峰）。基团特征频率（特征峰）。基团特征频率（特征峰）。常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 600 cm-1依据基团的振动形式，分为四个区：依据基团的振动形式，分为四个区：(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，

2、C，S）(2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区三键，累积双键伸缩振动区(3)2000 1330 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区(1)(3)称为官能团区称为官能团区(4)1350 600 cm-1 XY伸缩，伸缩，XH变形振动区变形振动区 称为指纹区称为指纹区红外光谱信息区红外光谱信息区红外光谱信息区红外光谱信息区1）由分子式计算不饱和度由分子式计算不饱和度2）峰归属峰归属3）可能的结构）可能的结构红外吸收光谱谱图解析步骤红外吸收光谱谱图解析步骤不饱和度不饱和度 定义：定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的的“对

3、对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为和度为1。计算：计算：若分子中仅含一，二，三，四价元素（若分子中仅含一，二，三，四价元素（H，O，N，C），），则可按下式进行不饱和度的计算：则可按下式进行不饱和度的计算：=（2+22+2n n4 4+n n3 3 n n1 1 ）/2/2 n4，n3 ，n1 分别为分子中四价，三价，一价元素数目。分别为分子中四价，三价，一价元素数目。作用：作用：由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。三键，环，芳环的数目，验证谱

4、图解析的正确性。质谱 质谱是纯物质鉴定的最有力工具之一，其中包括相对分子质量测定、化学式确定及结构鉴定等。1相对分子质量的测定 如前所述，从分子离子峰的质荷比的数据可以准确地测如前所述，从分子离子峰的质荷比的数据可以准确地测定其相对分子质量，所以准确地确认分子离子峰十分重要。虽定其相对分子质量，所以准确地确认分子离子峰十分重要。虽然理论上可认为除同位素峰外分子离子峰应是最高质量处的峰，然理论上可认为除同位素峰外分子离子峰应是最高质量处的峰，但在实际中并不能由此简单认定。有时由于分子离子稳定性差但在实际中并不能由此简单认定。有时由于分子离子稳定性差而观察不到分子离子峰，因此在实际分析时必须加以注

5、意。而观察不到分子离子峰，因此在实际分析时必须加以注意。在纯样品质谱中，分子离子峰应具有以下性质：在纯样品质谱中，分子离子峰应具有以下性质：（l l）原原则则上上除除同同位位素素峰峰外外它它是是最最高高质质量量的的峰峰。但但要要注注意意某某些些样样品品会会形形成成质质子子化化离离子子(M MH)H)+峰峰（醚醚，脂脂，胺胺等等），去去质质子子化化离离子子(M MH)+H)+峰峰（芳芳醛醛、醇醇等等）及及缔缔合合离子离子(M MR)R)+峰。峰。（2 2）它要符合）它要符合“氮律氮律”。在只含在只含C C，H H，0 0，N N的化合物中，不含或含偶数个氮原子的化合物中，不含或含偶数个氮原子的分

6、子的质量数为偶数，含有奇数个氮的分子的质量数为偶数，含有奇数个氮原子的分子的质量数为奇数。这是因为原子的分子的质量数为奇数。这是因为在由在由C C，H H，0 0，N,PN,P卤素等元素组成的有卤素等元素组成的有机分子中，只有氮原子的化合价为奇数机分子中，只有氮原子的化合价为奇数而质量数为偶数。而质量数为偶数。（3 3）存存在在合合理理的的中中性性碎碎片片损损失失。因因为为在在有有机机分分子子中中，经经电电离离后后，分分子子离离子子可可能能损损失失一一个个H H或或CHCH3 3，H H2 20 0，C C2 2H H4 4等等碎碎片片，相相应应为为 M-lM-l，M-15M-15，M-18M

7、-18，M-28M-28碎碎片片峰峰，而而不不可可能能出出现现M M3 3至至M M1414，M M一一2121至至M M2424范范围围内内的的碎碎片片峰峰，若若出出现现这这些些峰峰，则则峰不是分子离子峰。峰不是分子离子峰。（4 4）在）在EIEI源中，若降低电子轰击电压，则源中，若降低电子轰击电压，则分子离子峰的相对强度应增加；若不增分子离子峰的相对强度应增加；若不增加则不是分子离子峰。加则不是分子离子峰。由于分子离子峰的相对强度直接与分子离子稳定性有关，其大致顺序是：芳香环共轭烯烯脂环羰基化合物直链碳氢化合物 醚脂胺酸醇支链烃 在同系物中，相对分子质量越大则分子离子峰相对强度越小。2化学

8、式的确定 由于高分辨的质谱仪可以非常精确地测定分子离子或碎片离子的质荷比（误差可小于10-5），则利用表21-3中的确切质量求算出其元素组成。如CO与N2两者的质量数都是28但从表21-3可算出其确切质量为27.9949与28.0061，若质谱仪测得的质行比为28.0040则可推断其为N2。同样，复杂分子的化学式也可算出。在低分辨的质谱仪上，则可以通过同位素相在低分辨的质谱仪上，则可以通过同位素相对丰度法推导其化学式，同位素离子峰相对强度与对丰度法推导其化学式，同位素离子峰相对强度与其中各元素的天然丰度及存在个数成正比，对于一其中各元素的天然丰度及存在个数成正比，对于一个个C Cw wH Hx

9、 xN Ny yO Oz z的化合物，其同位素离子峰的化合物，其同位素离子峰(M+l)M+l)+、(M(M2)2)+与分子离子峰与分子离子峰M M+的强度之比为的强度之比为 注：忽略注：忽略注：忽略注：忽略2 2 2 2H H H H、17171717O O O O影响影响影响影响 利用精确测定的(M+1)+，(M+2)+相对于M+的强度比值，可从Beynon表中查出最可能的化学式，再结合其他规则，确定化学式。对于含有Cl，Br，S等同位素天然丰度较高的元素的化合物，其同位素离子峰相对强度可由（ab）n展开式计算，式中a，b分别为该元素轻、重同位素的相对丰度，n为分子中该元素个数。如在CH2C

10、l2中，对元素Cl来说，a=3,bl，n2故（ab）n=96l，则其分子离子峰与相应同位素离子峰相对强度之比为:m/z84(M):m/z86(M+2):m/z88(M+4)=9:6:1 若有多种元素存在时，则以(a+b)n(a+b)n计算。谱图中化合物的结构信息谱图中化合物的结构信息（1）峰的数目：）峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，标志分子中磁不等性质子的种类，标志分子中磁不等性质子的种类，标志分子中磁不等性质子的种类，多少种；多少种；多少种；多少种；（2）峰的强度）峰的强度(面积面积)：每类质子的数目每类质子的数目每类质子的数目每类质子的数目(相对相对相对相对)，多少个；，多少个；，

11、多少个；，多少个；（3）峰的位移）峰的位移()：每类质子所处的化学环境，化合物中位每类质子所处的化学环境，化合物中位每类质子所处的化学环境，化合物中位每类质子所处的化学环境，化合物中位置；置；置；置；（4）峰的裂分数：）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；（5）偶合常数）偶合常数(J)：确定化合物构型。确定化合物构型。确定化合物构型。确定化合物构型。核磁共振氢谱核磁共振氢谱一级谱的特点一级谱的特点裂分峰数符和裂分峰数符和n+1规律，相邻的核为磁等价即只有一个偶合常规律，相邻的核为磁等价即只有一个偶合常数数J；若相邻若相邻n个核个核n1个核

12、偶合常数为个核偶合常数为J1，n2个核偶合常数为个核偶合常数为J2，n=n1+n2则裂分则裂分峰数为峰数为（n1+1)(n2+1)q峰组内各裂分峰强度比峰组内各裂分峰强度比(a+1)n的展开系数的展开系数q从谱图中可直接读出从谱图中可直接读出 和和J，化学位移化学位移 在裂分峰的对称中心，在裂分峰的对称中心，裂分峰之间的距离（裂分峰之间的距离（Hz）为偶合常数为偶合常数J谱图解析步骤谱图解析步骤i.由分子式求不饱合度由分子式求不饱合度ii.由积分曲线求由积分曲线求1H核的相对数目核的相对数目iii.解析各基团解析各基团 首首 先解析：先解析：再解析：再解析：(低场信号低场信号)最后解析：最后解析：芳烃质子和其它质子芳烃质子和其它质子 活泼氢活泼氢D2O交换，解析消失的信号交换，解析消失的信号 由化学位移，偶合常数和峰数目用一级谱解析由化学位移，偶合常数和峰数目用一级谱解析 参考参考 IR，UV，MS和其它数据推断解构和其它数据推断解构 得出结论，验证解构得出结论，验证解构核磁共振氢谱核磁共振氢谱