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紅外光譜定性分析方法
來源:EWG1990儀器學習網 | 作者:admin | 發布時間: 2023-04-17 | 4058 次瀏覽 | 分享到:
反映紅外光譜特征的是譜帶的數目和位置,譜帶的形狀和譜帶的相對強度,并通過這些特征來獲得化合物結構信息就是光譜的解析。但至今并沒有建立起一套完整的解析圖譜的系統方法。早在1958年日本學者島內武彥曾做過使官能團定性分析系統化的嘗試,提出了所謂“八區法”。南京藥學院主編的《分析化學》一書中對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:“先特征,后指紋;先*強峰,后次強峰先粗査,后細找;先否定,后肯定;一抓,即抓一組相關峰”。這個解析程序,其實質就是從特征區開始,從*強峰入手,先否定可以逐步縮小化合物范圍,并結合相關峰,從而確定化合物的類別。目前被大家更多采用的是否定法和肯定法同。如果已知某波數范圍的譜帶對于某個基團是特征的,那么當這個波數區沒有出現譜帶時,可以判斷不存在這個基團。肯定法是根據某波數區出現的譜帶來判斷存在的基團,一般是從強譜帶開始,然后再分析其他較特征的譜帶。當同一波數區可能有很多基團都會出現時,就需要根據一個基團的各種振動頻率,從幾個波數區譜帶的組合來判斷某基團的存在。更具體地來說,紅外光譜的初步解析程序大致如下。

**步,首先將整個紅外光譜由高頻區至低頻區分為幾個波數區段來檢査吸收峰存在的情況。先將紅外光譜區劃分為特征官能團區(即4000~133cm—1區)和指紋區(即1333~667cm—1區):再將特征官能團區分為3個波段進行檢査,即4000~2400cm—1區、2400~2000cm—1區和2000~1333cm—1區;將指紋區再分為兩個波數區進行檢查,即1333~900m—1區和900~667cm—1區。


在做**步分析時可參照表1~表8:表1為負相關表,在表中所列的波數范圍若無峰,則不存在相應的基團或化合物;表2~表6為正相關表,按以上5個波數區,分別給出了可能存在的官能團或化合物;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據可以對紅外光譜做出初步分析,確定該化合物是無機物還是有機物:是飽和的還是不飽和的:是脂肪族、脂環族、芳香族、雜環化合物,還是雜環芳香族可以根據存在的基團進一步確定為哪一類化合物及可能存在的結構單元,為查找標準譜圖或對譜圖做進一步分析做準備。


在進行譜圖分析時,有時在判別特征峰的歸屬時會遇到困難,這時需要依靠一些輔助手段,其中比較常用的有:同位素取代法,溶劑移動法,形成復合物法,氫化、成鹽、酯化和酰胺化、酰化等化學方法和模型化合物對比法等。


第二步,在確定了化合物類型和可能存在的官能團與結構單元后,可以按類細致查閱各類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的各種因素:質量效應、偶合效應、費米共振、立體因素(包括空間障礙、場效應和環的張力等)、電性因素(包括誘導效應和中介效應)及氫鍵因素等,進一步研究結構細節。


第三步,當以上步驟確定了化合物的可能結構后,應對照相關化合物的標準譜圖或者用標準化合物在同樣條件下繪制紅外譜圖進行對照。一般來說,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的簡單化合物的情況下,オ有可能單憑紅外光譜對化合物結構做出確認。通常需要結合質譜、核磁共振波譜,以及元素分析等結果才能推斷化合物結構。


在解析譜圖時,需注意以下幾點:

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

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

③要注意峰的強度所提供的結構信息,兩個特征峰相對強度的變化有時可為確證復雜官能團的存在提供線索。

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



表1 特征基團頻率的負相關表


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表2 4000~2400cm-1波數區出現的主要特征吸收譜帶

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表3 2400~2000cm_1波數區出現的主要特征吸收譜帶

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表4 2000~1333cm_1波數區出現的主要特征吸收譜帶

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表5 1333~900cm—1波數區出現的主要特征吸收譜帶

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表6 900~667cm—1波數區出現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的多余譜帶

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表10 在任何波長可能發生的假譜帶

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