标题：红外光谱法
红外光谱法的一般特点
特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大。
对样品的要求
①试样纯度应大于98%，或者符合商业规格
&Oslash; 这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照
&Oslash; 多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析
②试样不应含水（结晶水或游离水）
水有红外吸收，与羟基峰干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干燥处理
③试样浓度和厚度要适当
使最强吸收透光度在5～20%之间
定性分析和结构分析
红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具①已知物的鉴定将试样的谱图与标准品测得的谱图相对照，或者与文献上的标准谱图（例如《药品红外光谱图集》、Sadtler标准光谱、Sadtler商业光谱等）相对照，即可定性
使用文献上的谱图应当注意：试样的物态、结晶形状、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同②未知物的鉴定未知物如果不是新化合物，标准光谱己有收载的，可有两种方法来查对标准光谱：
A.利用标准光谱的谱带索引，寻找标准光谱中与试样光谱吸收带相同的谱图
B.进行光谱解析，判断试样可能的结构。然后由化学分类索引查找标准光谱对照核实
解析光谱之前的准备：
&Oslash; 了解试样的来源以估计其可能的范围
&Oslash; 测定试样的物理常数如熔沸点、溶解度、折光率、旋光率等作为定性的旁证
&Oslash; 根据元素分析及分子量的测定，求出分子式
&Oslash; 计算化合物的不饱和度Ω，用以估计结构并验证光谱解析结果的合理性解析光谱的程序一般为：
A.从特征区的最强谱带入手，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团
B.用指纹区的谱带验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰来确认一个基团的存在
C.对于简单化合物，确认几个基团之后，便可初步确定分子结构
D.查对标准光谱核实③新化合物的结构分析红外光谱主要提供官能团的结构信息，对于复杂化合物，尤其是新化合物，单靠红外光谱不能解决问题，需要与紫外光谱、质谱和核磁共振等分析手段互相配合，进行综合光谱解析，才能确定分子结构。④鉴定细菌，研究细胞和其它活组织的结构
定量分析
红外光谱有许多谱带可供选择，更有利于排除干扰。&Oslash; 红外光源发光能量较低，红外检测器的灵敏度也很低，ε<103
&Oslash; 吸收池厚度小、单色器狭缝宽度大，测量误差也较大
☆对于农药组份、土壤表面水份、田间二氧化碳含量的测定和谷物油料作物及肉类食品中蛋白质、脂肪和水份含量的测定，红外光谱法是较好的分析方法
红外光谱区划分：
通常将红外波谱区分为近红外(near-infrared)，中红外(middle-infrared)和远红外(far-infrared)。
区域
波长范围(mm)
波数范围(cm-1)
频率(Hz)
近红外
0.78-2.5
12800-4000
3.8?10-1.2?10
中红外
2.5-50
4000-200
1.2?10-6.0?10
远红外
50-1000
200-10
6.0?10-3.0?10
常用
2.5-15
4000-670
1.2?10-2.0?10
​当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，产生分子振动能级和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。 

通过比较大量已知化合物的红外光谱，发现：组成分子的各种基团，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O和C?C等，都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。分子吸收红外辐射后，由基态振动能级(n=0)跃迁至第一振动激发态(n=1)时，所产生的吸收峰称为基频峰。因为(振动量子数的差值) △n=1时，nL=n，所以基频峰的位置(nL)等于分子的振动频率。在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态(n=0)跃迁至第二激发态(n=2)、第三激发态(n=3)?，所产生的吸收峰称为倍频峰。由n = 0跃迁至n = 2时，△n = 2，则nL = 2n，即吸收的红外线谱线(nL )是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。
下图是双原子分子的能级示意图，图中EA和EB表示不同能量的电子能级，在每个电子能级中因振动能量不同而分为若干个n = 0、1、2、3……的振动能级，在同一电子能级和同一振动能级中，还因转动能量不同而分为若干个J= 0、1、2、3……的转动能级。
由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。以HCl为例：
基频峰(n0→1) 2885.9 cm 最强
二倍频峰(n0→2 ) 5668.0 cm 较弱
三倍频峰(n0→3 ) 8346.9 cm 很弱
四倍频峰(n0→4 ) 10923.1 cm 极弱
五倍频峰(n0→5 ) 13396.5 cm 极弱
除此之外，还有合频峰(n1+n2，2n1+n2，?)，差频峰(n1-n2，2n1-n2，?)等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。[1]
基团频率区
中红外光谱区可分成4000 cm~1300(1800) cm和1800 (1300 ) cm~ 600 cm两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm~ 1300 cm之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。
在1800 cm(1300 cm)~600 cm区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
基团频率区可分为三个区域
(1) 4000 ~2500 cm X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。
O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。
当醇和酚溶于非极性溶剂(如CCl4)，浓度于0.01mol. dm时，在3650 ~3580 cm处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm出现一个宽而强的吸收峰。
胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。
C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种：
饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm以下，约3000~2800 cm，取代基对它们影响很小。如-CH3基的伸缩吸收出现在2960 cm和2876 cm附近；R2CH2基的吸收在2930 cm和2850 cm附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm附近，但强度很弱。
不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm以上，以此来判别化合物中是否含有不饱和的C-H键。
苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm附近，它的特征是强度比饱和的C-H浆键稍弱，但谱带比较尖锐。
不饱和的双键=C-H的吸收出现在3010~3040 cm范围内，末端= CH2的吸收出现在3085 cm附近。
叁键?CH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域(3300 cm)附近。
(2) 2500~1900 cm为叁键和累积双键区，主要包括-C?C、-C?N等叁键的伸缩振动，以及-C =C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动。
对于炔烃类化合物，可以分成R-C?CH和R?-C ?C-R两种类型：
R-C?CH的伸缩振动出现在2100~2140 cm附近；
R?-C ?C-R出现在2190~2260 cm附近；
R-C ?C-R分子是对称，则为非红外活性。
-C ?N基的伸缩振动在非共轭的情况下出现2240~2260 cm附近。当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到2220~2230 cm附近。若分子中含有C、H、N原子，-C ?N基吸收比较强而尖锐。若分子中含有O原子，且O原子离-C ?N基越近，-C ?N基的吸收越弱，甚至观察不到。
(3) 1900~1200 cm为双键伸缩振动区,该区域重要包括三种伸缩振动：
C=O伸缩振动出现在1900~1650 cm，是红外光谱中特征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰,苯的衍生物的泛频谱带，出现在2000~1650 cm范围，是C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上有一定的作用。[1]
指纹区
(1) 1800(1300) cm~ 900 cm区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。
其中：1375 cm的谱带为甲基的dC-H对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在1300~1000 cm，是该区域最强的峰，也较易识别。
(2) 900 ~ 650 cm区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。
利用上区域中苯环的C-H面外变形振动吸收峰和2000~ 1667cm区域苯的倍频或组合频吸收峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。[1]