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实验分析仪器--红外光谱法应用于有机化合物的定性鉴定

2022.1.24

一、定性分析

1、已知物的鉴定

将试样的谱图与标样的谱图进行比较或者与文献上的标准谱图进行对照,如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同,峰的相对强度也一致时,即可认为试样是该种标准物。如果两张图不一样,或者峰位不对,则说明两者不为同一物质,或试样中有杂质。如用计算机谱图检索,则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。

 

2、未知物结构的测定

确定未知物的结构是红外光谱定性分析的一个重要用途。如果未知物不是新化合物,可以通过两种方式用标准谱图来进行查对,一种是查阅标准谱图的谱带索引,寻找与试样光谱吸收带相同的标准谱图;另一种是进行光谱解析,判断试样的可能结构,然后再由化学分类索引查找标准谱图对照核实。

(1)在解析图谱之前,应尽量收集试样的有关信息,如试样的来源、元素分析结果、相对分析质量、熔点、沸点、溶解度、折射率等物理常数,以估计试样可能是哪类化合物,这样可缩小结构的推测范围,并作定性分析的旁证。

(2)计算化合物的不饱和度(unsaturation number)。由元素分析结果或质谱分析数据可确定分子式,并求出不饱和度U:


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式中,n4、n3和n1分别为四价(如C,Si)、三价(如N、P)和一价(如H、F、Cl、Br、I)原子的数目。二价原子如S、O等不参加计算。当计算得U=0时,表示分子是饱和的,应为链状烃及不含双键的衍生物;U=1时,可能有一个双键或脂环;U=2时,可能有两个双键或脂环,也可能有一个三键; U=4时,可能有一个苯环或一个吡啶环。

 

(3)首先分析基团频率区的最强谱带的位置和形状,推测可能含有的基团和结构单元,判断不可能含有的基团,然后再察看指纹区作进一步验证,用一组相关峰来确认一个基团的存在。如果是芳香族化合物,应找出苯环取代位置。

 

(4)根据官能团及化学合理性,拼凑可能的结构式。

 

(5)最后再结合试样的其他分析资料,综合判断分析结果,提出最可能的结构式。然后用已知试样或标准图谱对照,核对判断的结果是否正确。如果试样为一新化合物,则需要结合紫外、质谱、核磁共振波谱等数据,方能决定所提的结构是否正确。

 

 

 

3、标准红外图谱集

常见的标准红外图谱集有下列三种,其中以萨特勒( Sadtler)红外谱图集最为常见。

(1) Sadtler标准光谱集

(2) Aldrich红外图谱库

(3) Sigma Fourier红外光谱图库

 

二、定量分析

红外光谱定量分析的依据是朗伯-比尔定律。红外光谱用于定量分析是由于有较多的特征吸收峰可选择,有利于消除干扰。对于混合物,如果分别测定其特征谱带的吸收,甚至可不经分离就进行分别定量。在测定某些物质如异构体、过氧化物、高分子化合物等,红外定量法比常用的气相色谱法更为有利。

 

红外光谱定量时,吸光度的测定常采用基线法。


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