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定性分析—在有机官能团的鉴定和结构分析中的应用

发布时间:2018-04-29 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2395

利用红外吸收光谱进行有机化合物定性分析可分为两个方面:一是官能团定性分析,主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团,以确定未知化合物的类别;二是结构分析,即利用红外吸收光谱提供的信息,结合未知物的各种性质和其它结构分析手段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息,来确定未知物的化学结构式或立体结构。

(一)谱图解析要点

当解析红外吸收谱图时,应特别注意以下两点。

1.红外吸收峰的位置、峰形和强度

①谱峰位置谱峰位置即谱带的特征振动频率,是对官能团进行定性分析的基础,依据特征峰的位置可确定化合物的类型。

②谱带形状谱带形状包括谱带是否分裂。可用来研究分子内是否存在缔合,以及分子的对称性、互变异构等结构特征。

③谱带强度谱带强度与分子振动时偶极矩的变化率有关,同时又与分子的含量成正比,因此可作为定量分析的基础。
在获得谱带的位置、形状和强度三要素后,应当与已知标准物的红外吸收谱图比较,才能综合得出比较可靠的结论。同时也要考虑测定的外部条件变化对红外吸收光谱峰位和形状的影响。

2、特征峰与相关峰

要牢记与同一官能团的几种振动形式对应的相关峰是与特征峰同时存在的。因此单凭一个特征峰就下结论是不充分的,要尽可能把一个基团的每个相关峰都找到再做出结论。例如对甲基基团,其不仅在2960cm-1、2870cm-1存在对称和不对称的伸缩振动,还在1380cm-1存在面内弯曲振动。当多个甲基共存时还会在1385 cm-1和1370cm-1产生异丙基分裂的双峰,或在1397cm-1和1367cm-1出现异丁基分裂的双峰。

谱图解析并无统一的程序,通常可以两种方式进行。一种是按谱图中吸收峰强度的强、弱顺序进行解析,首先从特征区识别最强峰、次强峰或较弱峰,确定它们分别属于何种官能团,然后再查指纹区找出相关峰并加以验证,从而初步推断样品属于何类化合物。最后详细查阅标准谱图资料,来确证样品的结构。

另一种是以化合物中特征官能团吸收峰的峰位顺序进行解析,官能团的排布可按羰基()羟基(-OH)、醚基(-O-)、双键(,包括芳烃)、三键(-C≡C-或-C≡N)、硝基(-NO2)顺序进行,采用肯定与否定的方法,判断样品中某官能团的特征吸收峰是否存在,以获得分子结构的概况。然后再查阅标准谱图,确定其结构。

在谱图解析过程中,要特别关注吸收峰强度大的主要官能团的特征峰和相关峰,它们易于识别,无论肯定或否定其存在,都可缩小查找范围。

化合物中各官能团的振动频率可采用文献中引证波数的中间值。若存在邻近取代基团的振动或电子效应的影响,就不必为官能团的某些吸收峰位置的差别而困惑,此时振动吸收峰会向高波数或低波数移动。

对接近3000cm-1的,vC-H吸收峰不要急于分析,因几乎所有的有机物都有此吸收带。对在某特殊区域获得吸收峰不存在的信息,有时会比吸收峰存在的信息更有价值,这样就取得可靠的否定证据。

谱图解析的可靠性,要通过自身实践经验的积累,才能日趋完善。

相关链接:傅里叶变换红外吸收光谱仪

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