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紅外光譜定性分析方法
來(lái)源:EWG1990儀器學(xué)習(xí)網(wǎng) | 作者:admin | 發(fā)布時(shí)間: 2023-04-17 | 4068 次瀏覽 | 分享到:
反映紅外光譜特征的是譜帶的數(shù)目和位置,譜帶的形狀和譜帶的相對(duì)強(qiáng)度,并通過(guò)這些特征來(lái)獲得化合物結(jié)構(gòu)信息就是光譜的解析。但至今并沒(méi)有建立起一套完整的解析圖譜的系統(tǒng)方法。早在1958年日本學(xué)者島內(nèi)武彥曾做過(guò)使官能團(tuán)定性分析系統(tǒng)化的嘗試,提出了所謂“八區(qū)法”。南京藥學(xué)院主編的《分析化學(xué)》一書(shū)中對(duì)紅外光譜解析程序提出了所謂“四先、四后、一抓”法,即將解析程序歸納為五句話(huà):“先特征,后指紋;先*強(qiáng)峰,后次強(qiáng)峰先粗査,后細(xì)找;先否定,后肯定;一抓,即抓一組相關(guān)峰”。這個(gè)解析程序,其實(shí)質(zhì)就是從特征區(qū)開(kāi)始,從*強(qiáng)峰入手,先否定可以逐步縮小化合物范圍,并結(jié)合相關(guān)峰,從而確定化合物的類(lèi)別。目前被大家更多采用的是否定法和肯定法同。如果已知某波數(shù)范圍的譜帶對(duì)于某個(gè)基團(tuán)是特征的,那么當(dāng)這個(gè)波數(shù)區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)譜帶時(shí),可以判斷不存在這個(gè)基團(tuán)。肯定法是根據(jù)某波數(shù)區(qū)出現(xiàn)的譜帶來(lái)判斷存在的基團(tuán),一般是從強(qiáng)譜帶開(kāi)始,然后再分析其他較特征的譜帶。當(dāng)同一波數(shù)區(qū)可能有很多基團(tuán)都會(huì)出現(xiàn)時(shí),就需要根據(jù)一個(gè)基團(tuán)的各種振動(dòng)頻率,從幾個(gè)波數(shù)區(qū)譜帶的組合來(lái)判斷某基團(tuán)的存在。更具體地來(lái)說(shuō),紅外光譜的初步解析程序大致如下。

**步,首先將整個(gè)紅外光譜由高頻區(qū)至低頻區(qū)分為幾個(gè)波數(shù)區(qū)段來(lái)檢査吸收峰存在的情況。先將紅外光譜區(qū)劃分為特征官能團(tuán)區(qū)(即4000~133cm—1區(qū))和指紋區(qū)(即1333~667cm—1區(qū)):再將特征官能團(tuán)區(qū)分為3個(gè)波段進(jìn)行檢査,即4000~2400cm—1區(qū)、2400~2000cm—1區(qū)和2000~1333cm—1區(qū);將指紋區(qū)再分為兩個(gè)波數(shù)區(qū)進(jìn)行檢查,即1333~900m—1區(qū)和900~667cm—1區(qū)。


在做**步分析時(shí)可參照表1~表8:表1為負(fù)相關(guān)表,在表中所列的波數(shù)范圍若無(wú)峰,則不存在相應(yīng)的基團(tuán)或化合物;表2~表6為正相關(guān)表,按以上5個(gè)波數(shù)區(qū),分別給出了可能存在的官能團(tuán)或化合物;另外在表7中給出了特征的倍頻或合頻譜帶,在表8中給出了特征的寬譜帶。


利用以上各表中的數(shù)據(jù)可以對(duì)紅外光譜做出初步分析,確定該化合物是無(wú)機(jī)物還是有機(jī)物:是飽和的還是不飽和的:是脂肪族、脂環(huán)族、芳香族、雜環(huán)化合物,還是雜環(huán)芳香族可以根據(jù)存在的基團(tuán)進(jìn)一步確定為哪一類(lèi)化合物及可能存在的結(jié)構(gòu)單元,為查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖或?qū)ψV圖做進(jìn)一步分析做準(zhǔn)備。


在進(jìn)行譜圖分析時(shí),有時(shí)在判別特征峰的歸屬時(shí)會(huì)遇到困難,這時(shí)需要依靠一些輔助手段,其中比較常用的有:同位素取代法,溶劑移動(dòng)法,形成復(fù)合物法,氫化、成鹽、酯化和酰胺化、?;然瘜W(xué)方法和模型化合物對(duì)比法等。


第二步,在確定了化合物類(lèi)型和可能存在的官能團(tuán)與結(jié)構(gòu)單元后,可以按類(lèi)細(xì)致查閱各類(lèi)化合物的特征吸收譜帶的特征頻率表,并考慮影響特征頻率移動(dòng)的各種因素:質(zhì)量效應(yīng)、偶合效應(yīng)、費(fèi)米共振、立體因素(包括空間障礙、場(chǎng)效應(yīng)和環(huán)的張力等)、電性因素(包括誘導(dǎo)效應(yīng)和中介效應(yīng))及氫鍵因素等,進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。


第三步,當(dāng)以上步驟確定了化合物的可能結(jié)構(gòu)后,應(yīng)對(duì)照相關(guān)化合物的標(biāo)準(zhǔn)譜圖或者用標(biāo)準(zhǔn)化合物在同樣條件下繪制紅外譜圖進(jìn)行對(duì)照。一般來(lái)說(shuō),只有在知道未知樣品的分子式,而且該樣品是僅含有單官能團(tuán)的簡(jiǎn)單化合物的情況下,オ有可能單憑紅外光譜對(duì)化合物結(jié)構(gòu)做出確認(rèn)。通常需要結(jié)合質(zhì)譜、核磁共振波譜,以及元素分析等結(jié)果才能推斷化合物結(jié)構(gòu)。


在解析譜圖時(shí),需注意以下幾點(diǎn):

①某吸收帶不存在,可以確信某官能團(tuán)不存在;相反,吸收帶存在時(shí)不一定是該官能團(tuán)存在的確證。

②不需要往往也不可能對(duì)光譜中的所有吸收峰指出其歸屬,首先要注意強(qiáng)峰,但也不可忽略某些特征的弱峰和肩峰。

③要注意峰的強(qiáng)度所提供的結(jié)構(gòu)信息,兩個(gè)特征峰相對(duì)強(qiáng)度的變化有時(shí)可為確證復(fù)雜官能團(tuán)的存在提供線索。

④要注意紅外光譜中可能出現(xiàn)的雜質(zhì)等因素引起的多余譜帶和假的吸收譜帶(見(jiàn)表9和表10)。



表1 特征基團(tuán)頻率的負(fù)相關(guān)表


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表2 4000~2400cm-1波數(shù)區(qū)出現(xiàn)的主要特征吸收譜帶

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表3 2400~2000cm_1波數(shù)區(qū)出現(xiàn)的主要特征吸收譜帶

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表4 2000~1333cm_1波數(shù)區(qū)出現(xiàn)的主要特征吸收譜帶

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表5 1333~900cm—1波數(shù)區(qū)出現(xiàn)的主要特征吸收譜帶

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表6 900~667cm—1波數(shù)區(qū)出現(xiàn)的主要特征吸收譜帶

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表7 倍頻或合頻譜帶

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表8 特征寬譜帶

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表9 在紅外光譜中可能出現(xiàn)的多余譜帶

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表10 在任何波長(zhǎng)可能發(fā)生的假譜帶

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