第一节　红外吸收光谱

一、红外吸收光谱的表示方法

在光谱分析中，通常将波长在0.76～2.5μm的电磁辐射波段称为近红外光区；波长在2.5～50μm的电磁辐射波段称为中红外光区，其中最常用的是2.5～25μm波段；波长在50～1000μm的电磁辐射波段称为远红外光区。分子受到频率连续变化的红外光照射时，吸收某特定频率的红外光，发生分子振动能级和转动能级的跃迁，产生的吸收光谱，称为红外吸收光谱，通常用透光率T（％）随红外线波数σ（波长的倒数，单位为cm-1）或波长λ（单位为μm）变化而变化的曲线来表示，即红外吸收光谱常用红外吸收曲线（T-λ曲线或T-σ曲线）来表示。在红外吸收光谱中，吸收峰的位置常用波数来表示，吸收峰向下，“谷”向上，如图5-1所示。

根据红外光的波段不同，红外吸收光谱可以细分为近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。因为最常用的中红外辐射能够引起分子的振动能级跃迁，同时又伴随着许多转动能级跃迁，故这种因分子的振动及转动能级的跃迁而产生的中红外光谱，称为振-转光谱，简称红外光谱。

二、红外吸收光谱的有关概念

分子从基态跃迁到第一激发态，对应的吸收光谱带称为基频峰。分子中基团的能级从基态向第二、第三……激发态跃迁，对应的吸收光谱带称为二倍频峰、三倍频峰……统称倍频峰。有些吸收峰是由两个或多个基频峰频率的和或差形成，分别称为合频峰或差频峰，如合频峰（ν1+ν2，2ν1+ν2），差频峰（ν1-ν2，2ν1-ν2）等。倍频峰、合频峰及差频峰统称泛频峰。虽然泛频峰多数为弱峰，在红外光谱上不易辨认，但泛频峰使图谱变得复杂化，从而增加了特征性。

红外吸收光谱的形状是分子结构的反映，吸收峰的强度和位置与分子中各基团的振动形式密切相关。能够用于鉴定原子团存在的吸收峰，称为特征峰。例如，在1700cm-1附近的强大吸收峰，一般就是羰基的伸缩振动吸收峰。如果图谱上出现这种吸收峰，就可以判定化合物结构中存在羰基。因此，1700cm-1附近的强大吸收峰称为羰基的特征峰。

由一个官能团产生的一组相互依存的吸收峰，称为相关峰。在多原子分子中，一个官能团可能有多种振动形式，而每一种红外活性振动，一般均能相应产生一个吸收峰，有时还能产生各种泛频峰，表现为一组相互依存的吸收峰。

在实际工作中，常用光谱中不存在某官能团的特征峰，来否定某些官能团的存在，用一组相关峰来确定某个官能团的存在，这是红外光谱解析的一条重要原则。

三、红外吸收光谱与紫外吸收光谱的比较

1.相同点

红外吸收光谱与紫外吸收光谱都属于分子吸收光谱，都反映分子结构的某些特性。

2.不同点

红外吸收光谱与紫外吸收光谱的不同之处见表5-1。

四、红外分光光度法的用途

红外分光光度法的用途非常广泛，除单原子分子及同核的双原子分子外，几乎所有的有机化合物都能在红外光区产生吸收；固态、液态或气态试样均可用于测定，且用样量少，分析速度快，不破坏试样。因此，在有机化学、药物化学、药物分析和天然药物化学中占有重要地位。

在定性和结构分析方面，用于未知物的鉴别、化学结构的确定、化学反应和环境污染的监测等；在理论研究方面，可以计算化合物的键力常数、键长、键角等物理常数；在定量分析方面，虽然可供选择的波长比较多，但实际操作比较麻烦，其准确度不如紫外-可见分光光度法，有时可用于异构体的相对含量测定。