红外分光光度计在有机分析方面的应用
时间：2022-03-21 阅读：3282
红外分光光度计：由光源发出的光，被分为能量均等对称的两束，一束为样品光通过样品，另一束为参考光作为基准。这两束光通过样品室进入光度计后，被扇形镜以一定的频率所调制，形成交变信号。
基本原理
由光源发出的光，被分为能量均等对称的两束，一束为样品光通过样品，另一束为参考光作为基准。这两束光通过样品室进入光度计后，被扇形镜以一定的频率所调制，形成交变信号，然后两束光和为一束，并交替通过入射狭缝进入单色器中，经离轴抛物镜将光束平行地投射在光栅上，色散并通过出射狭缝之后，被滤光片滤除高级次光谱，再经椭球镜聚焦在探测器的接收面上。探测器将上述交变的信号转换为相应的电信号，经放大器进行电压放大后，转入A/D转换单位，计算机处理后得到从高波数到低波数的红外吸收光谱图。
用一定频率的红外线聚焦照射被分析的试样,如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生共振,这个基团就吸收一定频率的红外线,把分子吸收的红外线的情况用仪器记录下来,便能得到全面反映试样成份特征的光谱,从而推测化合物的类型和结构.IR光谱主要是定性技术,但是随着比例记录电子装置的出现,也能迅速而准确地进行定量分析.
特点和主要用途:一般的红外光谱是指2.5-50微米(对应波数4000--200厘米-1)之间的中红外光谱,这是研究研究有机化合物常用的光谱区域.红外光谱法的特点是:快速,样品量少(几微克-几毫克),特征性强(各种物质有其特定的红外光谱图),能分析各种状态(气,液,固)的试样以及不破坏样品.红外光谱仪是化学,物理,地质,生物,医学,纺织,环保及材料科学等的重要研究工具和测试手段,而远红光谱更是研究金属配位化合物的重要手段.
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*,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*.
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.