紫外可见和红外分光光度计的区别( 二 ) _红外分光光度计和傅里叶红外光谱仪之间的区别

红外分光光度计在有机分析方面的应用
在有机分析方面的应用
1.化合物中各原子团组合排列情况,是同红外光谱中出现的特征官能团来确定的.
(1)溴化四氯化对位甲酚的结构,过去实验认为它有三种可能的结构,但未能鉴别确定,现经过红外光谱证实只有一种结构.
(2)二分子醛缩合醇酮,应为(I)式.若(I)式R换成吡啶基,则化学性质和(I)却不相同了,它具有烯二醇式的反应如(II)式.可是在极烯的溶液中,也看不到自由羟基的3700cm(-1)-谱带,却在2750cm(-1)有缔全氢键出现.可知它已形成了分子内氢键. (I)羟酮式 (II)烯二醇式
2.异构体的测定——可鉴定立体异构体和同分异构体
(1)顺反异体的测定——顺反异构体原子团排列顺序因无对称中心,故C=C双键在1630cm(-1),724cm(-1),而反式的C=C在较高频率.
(2)同分异构体的鉴定——红外光谱900～660cm(-1)区内可看到苯环取代位置不同的同分体.
如二甲苯三个异构体的吸收谱带很不相同.邻位在742cm(-1),间位在770cm(-1),对位在 800cm(-1),且因对二甲苯对称性强,它的C=C双键(苯骨架)在1500cm(-1)变小,并且600cm(-1)谱带消失.
又如正丙基,异丙基,叔丁基由红外光谱中的甲基弯曲振动可以看出.在1375cm(-1)只出现一个吸收带,则表示为正丙基;若在1375cm(-1)出现相等强度的双峰,则为异丙基;若在`1390cm(-1)及1365cm(-1)出现一强一弱谱带,则为叔丁基.
乙醇和甲醚的分子式完全相同C2H6O,乙醇有羟基吸收带在3500cm(-1),C-0伸缩振动在1050～1250cm(-1),羟基弯曲振动在950cm(-1).甲醚在3500cm(-1)无羟基吸收.它的第一强1150～1250cm(-1),这两个同分异构体很容易区别.
3.化学反应的检查——一个化学反应是否已进行完全,可用红外光谱检查,这是因原料和预期的产品都有其特征吸收带. 例如氧化仲醇为酮时,原料仲醇的羟基吸收应消失,酮的羰基171cm(-1)应在产物中出现才反应进行完全.
4.未知物剖析——可先将未知物分离提纯,作元素分析,写出分子式,计算不饱和度.从红外光谱可得到此未知物主要官能团的信息,确定它是属于哪种化合物.结合紫外,核磁等可鉴定此化合物的结构.
红外光谱一、红外光谱的基本原理
分子运动包括分子整体的转动、组成原子的振动和分子中电子的运动。分子的每一运动状态都具有一定的能量。在分子中，各原子靠相互的键力作用维持在平衡位置，并在平衡位置附近作微小的振动，构成分子的振动模式。分子的振动在一般的情况下是复杂的，因此在一定条件下可把分子的振动看作是几种相互独立的较简单的振动方式的叠加。这些相互独立的较简单的振动方式转为简正振动模式。每种简正振动模式有其特征频率(v)，各种简正振动频率由分子的几何构型、原子间的键力场及原子的质量等因素决定的。
分子在作频率为v的简正振动时，它的振动能量为：En=(1/2+n)hv式中，n是振动能级的振动量子数，取整数0，1，2，…，h是普朗克常量。
振动基态E0称为零点振动能，即便是在绝对零度时也存在零点振动能。当入射光子的能量hv恰好等于振动的能级差时，分子有可能吸收光子能量而发生振动状态的跃迁。
可见，hv光=E1-E0=hv0 。当入射光的频率等于分子的一个简正振动频率(v光=v0)时，则分子有可能吸收光的能量，从基态跃迁到第一激发态。按经典理论的说法，就是由于入射光的频率等于振动的固有频率，使分子对光能发生共振吸收(图13-5-1) 。
图13-5-1 红外光谱振动基态
产生红外吸收的条件，除了上述的跃迁规律外，同时还必须具有偶极矩的变化，这种振动方式称为红外活性的，反之，在振动过程中偶极矩不发生变化的振动方式是非红外活性的，虽然有振动，但不能吸收红外辐射。一个多原子分子可具有3N-6种(N为组成分子的原子数)简谐振动(对于线性分子只有3N-5种)，各种简谐振动具有一定的能量，在特有的波数位置上应产生吸收，即每种简谐振动相应有一个振动频率。在各种简谐振动中，有的振动属于非红外活性，有的因具有相同的振动频率(但方向相反)而产生振动简并。所以，红外振动频率数目总是少于振动形式数目3N-6(或3N-5)，分子对称型越高，简并越多，振动频率越少于振动数目。
测量和记录红外吸收光谱的仪器称为红外分光光度计。根据分光原理的不同，红外分光光度计可分为两大类型：色散型和干涉型。色散型红外分光光度计依据光的折射和衍射，采用色散元件(棱镜或光栅)进行分光；干涉型红外分光光度计则是基于光相干性原理利用干涉仪达到分光的目的。再根据数学上的傅立叶变换函数的特性对干涉仪进行改进，并利用计算机将其光源的干涉图转换成光源的光谱图，故又称为傅立叶红外分光光度计(fTIR) 。