你所不知道的简述红外光谱图解析的一般步骤

　　一、红外光谱的原理

　　1. 原理

　　样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。

　　辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构

　　3.分子中振动能级的基本振动形式

　　红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。

　　二、解析红外光谱图

　　1.振动自由度

　　振动自由度是分子独立的振动数目。N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。

　　为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。

　　U=0→无双键或环状结构

　　U=1→一个双键或一个环状结构

　　U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键

　　U=4→分子中可能含有苯环

　　U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键

　　2.红外光谱峰的类型

　　基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。

　　泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。

　　特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。

　　3.根据未知物的红外光谱图找出主要的强吸收峰。

　　按照由简单到复杂的顺序，习惯上将红外区分为五个区域来分析：

　　（1）4000~2500cm-1. 这是X-H(x包括 C、 N、 O、 S等）伸缩振动区，主要的吸收基团有羟基、胺基、烃基等。

　　（2）2500~2000cm-1. 为叁键和累积双键（-C≡C-、 -C≡N-、 -C＝C＝C-、 -N＝C＝O-、 -N＝C＝S-等）的伸缩振动区。

　　（3） 2000~1500cm-1. 为双键伸缩振动区，主要有羰基（C=O)吸收、碳碳双键（C=C)吸收、苯环的骨架振动及C=N N=O等基团的吸收。

　　（4） 2000~1500cm-1，为C-H的弯曲振动吸收峰。

　　（5）1300~400cm-1. 这个区域中有单键的伸缩振动频率、分子的骨架振动频率及反映取代类型的苯环和烯烃面外弯曲振动频率等吸收。

　　在解析图谱时，可先从4000-1500cm-1的官能团入手，找出该化合物存在的官能团，然后有的放矢到指纹区找这些基团的吸收峰。例如：如果样品的光谱在1740cm-1出现强的吸收时，表示有酯羰基存在，接着从指纹区的1300-1050cm-1有酯的Ｃ－Ｏ伸缩振动强吸收，酯的官能团就进一步得到肯定。另外，指纹区的一些谱带也能提拱很有用的信息。例如在900-650cm-1区，就可以确定（CH2）4的存在，双键取代程度、芳环取代位置等。