关注公众号

关注公众号

手机扫码查看

手机查看

喜欢作者

打赏方式

微信支付微信支付
支付宝支付支付宝支付
×

实验室分析方法--红外光谱定性分析方法介绍

2022.1.24

反映红外光谱特征的是谱带的数目和位置,谱带的形状和谱带的相对强度,并通过这些特征来获得化合物结构信息就是光谱的解析。但至今并没有建立起一套完整的解析图谱的系统方法。早在1958年日本学者岛内武彦曾做过使官能团定性分析系统化的尝试,提出了所谓“八区法”。南京药学院主编的《分析化学》一书中对红外光谱解析程序提出了所谓“四先、四后、一抓”法,即将解析程序归纳为五句话:“先特征,后指纹;先最强峰,后次强峰先粗査,后细找;先否定,后肯定;一抓,即抓一组相关峰”。这个解析程序,其实质就是从特征区开始,从最强峰入手,先否定可以逐步缩小化合物范围,并结合相关峰,从而确定化合物的类别。目前被大家更多采用的是否定法和肯定法同。如果已知某波数范围的谱带对于某个基团是特征的,那么当这个波数区没有出现谱带时,可以判断不存在这个基团。肯定法是根据某波数区出现的谱带来判断存在的基团,一般是从强谱带开始,然后再分析其他较特征的谱带。当同一波数区可能有很多基团都会出现时,就需要根据一个基团的各种振动频率,从几个波数区谱带的组合来判断某基团的存在。更具体地来说,红外光谱的初步解析程序大致如下。


第一步,首先将整个红外光谱由高频区至低频区分为几个波数区段来检査吸收峰存在的情况。先将红外光谱区划分为特征官能团区(即4000~133cm—1区)和指纹区(即1333~667cm—1区):再将特征官能团区分为3个波段进行检査,即4000~2400cm—1区、2400~2000cm—1区和2000~1333cm—1区;将指纹区再分为两个波数区进行检查,即1333~900m—1区和900~667cm—1区。


在做第一步分析时可参照表1~表8:表1为负相关表,在表中所列的波数范围若无峰,则不存在相应的基团或化合物;表2~表6为正相关表,按以上5个波数区,分别给出了可能存在的官能团或化合物;另外在表7中给出了特征的倍频或合频谱带,在表8中给出了特征的宽谱带。


利用以上各表中的数据可以对红外光谱做出初步分析,确定该化合物是无机物还是有机物:是饱和的还是不饱和的:是脂肪族、脂环族、芳香族、杂环化合物,还是杂环芳香族可以根据存在的基团进一步确定为哪一类化合物及可能存在的结构单元,为查找标准谱图或对谱图做进一步分析做准备。


在进行谱图分析时,有时在判别特征峰的归属时会遇到困难,这时需要依靠一些辅助手段,其中比较常用的有:同位素取代法,溶剂移动法,形成复合物法,氢化、成盐、酯化和酰胺化、酰化等化学方法和模型化合物对比法等。


第二步,在确定了化合物类型和可能存在的官能团与结构单元后,可以按类细致查阅各类化合物的特征吸收谱带的特征频率表,并考虑影响特征频率移动的各种因素:质量效应、偶合效应、费米共振、立体因素(包括空间障碍、场效应和环的张力等)、电性因素(包括诱导效应和中介效应)及氢键因素等,进一步研究结构细节。


第三步,当以上步骤确定了化合物的可能结构后,应对照相关化合物的标准谱图或者用标准化合物在同样条件下绘制红外谱图进行对照。一般来说,只有在知道未知样品的分子式,而且该样品是仅含有单官能团的简单化合物的情况下,オ有可能单凭红外光谱对化合物结构做出确认。通常需要结合质谱、核磁共振波谱,以及元素分析等结果才能推断化合物结构。


在解析谱图时,需注意以下几点:

①某吸收带不存在,可以确信某官能团不存在;相反,吸收带存在时不一定是该官能团存在的确证。

②不需要往往也不可能对光谱中的所有吸收峰指出其归属,首先要注意强峰,但也不可忽略某些特征的弱峰和肩峰。

③要注意峰的强度所提供的结构信息,两个特征峰相对强度的变化有时可为确证复杂官能团的存在提供线索。

④要注意红外光谱中可能出现的杂质等因素引起的多余谱带和假的吸收谱带(见表9和表10)。



表1 特征基团频率的负相关表


661546417460_.pic_hd.png


表2 4000~2400cm-1波数区出现的主要特征吸收谱带

WechatIMG238.jpeg



表3 2400~2000cm_1波数区出现的主要特征吸收谱带

WechatIMG233.jpeg



表4 2000~1333cm_1波数区出现的主要特征吸收谱带

691546418434_.pic_hd.png


 

表5 1333~900cm—1波数区出现的主要特征吸收谱带

WechatIMG234.jpeg




表6 900~667cm—1波数区出现的主要特征吸收谱带

711546418485_.pic.png



表7 倍频或合频谱带

WechatIMG235.jpeg




表8 特征宽谱带

731546418537_.pic_hd.png

 

表9 在红外光谱中可能出现的多余谱带

WechatIMG236.jpeg


表10 在任何波长可能发生的假谱带

WechatIMG237.jpeg


推荐
关闭