利用紅外吸收光譜進行有機化合物定性分析可分為兩個方面

一是官能團定性分析，主要依據紅外吸收光譜的特征頻率來鑒別含有哪些官能團，以確定未知化合物的類別；

二是結構分析，即利用紅外吸收光譜提供的信息，結合未知物的各種性質和其它結構分析手段(如紫外吸收光譜、核磁共振波譜、質譜)提供的信息，來確定未知物的化學結構式或立體結構。

原理

樣品受到頻率連續變化的紅外光照射時，分子吸收其中一些頻率的輻射，分子振動或轉動引起偶極矩的凈變化，是振-轉能級從基態躍遷到激發態，相應于這些區域的透射光強減弱，透過率T%對波數或波長的曲線，即為紅外光譜。

輻射→分子振動能級躍遷→紅外光譜→官能團→分子結構

1、紅外光譜特點

紅外吸收只有振-轉躍遷，能量低；

除單原子分子及單核分子外，幾乎所有有機物均有紅外吸收；

特征性強，可定性分析，紅外光譜的波數位置、波峰數目及強度可以確定分子結構；

定量分析；

固、液、氣態樣均可，用量少，不破壞樣品；

分析速度快；

與色譜聯用定性功能強大。

2、分子中振動能級的基本振動形式

紅外光譜中存在兩類基本振動形式：伸縮振動和彎曲振動。

分子結構與紅外光譜

1、分子官能團與紅外光譜吸收峰

（1）分子的整體振動圖像可分解為若干簡振模式的疊加，每個簡振模式（振動能級躍遷）對應于一定頻率的 ）對應于一定頻率的光吸收峰，全部具有紅外活性的簡振模式的光吸收峰就構成了該分子的振動吸收光譜，即紅外光譜。

（2）分子的簡振模式（振動能級）決定于分子的結構，因此可以將分子結構與其紅外光譜聯系在一起。

（3）分子的一個簡振模式是其所有原子特定運動分量的疊加，也就是說，在一個簡振模式下 ，所有原子都在進行（相同頻率）運動運動。但是一般只有某一個（或幾個）基團的運動起著主要作用，而其它原子的運動相對弱的多。所以，分子的一個簡振模式可以看作只是個別基團（官能團）的運動，因此 ，可以將分子的紅外光譜吸收峰與其官能團相對應。

2、官能團的主要振動方式

（1）化學鍵長度改變

（2）化學鍵鍵角/二面角改變

3、H2O與CH4的簡正振動模式

紅外光譜解析三要素

位置、強度、形態是紅外光譜解析三要素。

1、紅外光譜吸收峰——線形與線寬

2、紅外光譜吸收峰——位置

官能團振動頻率的改變，反映了化合物結構或所處環境的不同 。影響官能團吸收頻率的因素可以分成內部因素和外部因素兩大類。內部因素本質上就是指官能團所處的分子結構對其吸收頻率的影響，如振動耦合、費米共振、電子效應、空間效應、氫鍵和質量效應等。外因一般包括溫度、濃度、溶劑、樣品狀態 、制樣方法等。

影響紅外光譜吸收峰的內部因素

（1）振動耦合

兩個基團相鄰且振動基頻相差又不大時，振動的耦合引起吸收頻率偏離基頻，一個移向高頻方向（反對稱），一個移向低頻方向（對稱），這種現象稱為振動耦合。

（2）費米共振

當一種振動模式的倍頻或合頻與另一振動基頻相近時，由于其相互作用而產生的強吸收帶或發生的峰裂分稱為費米共振。費米共振作用也是一種振動耦合作用，只不過是發生在基頻與倍頻或合頻之間。

（3）電子效應

（4）空間效應

a. 環的張力

b.空間障礙

分子中大的基團存在空間位阻作用，迫使鄰近基團的鍵角改變，使其振動吸收頻率發生改變。當共軛體系的共平面性被破壞或偏離時，共軛體系也受到影響或破壞，其吸收頻率將移向高波數。

（5）氫鍵

氫鍵的形成降低了化學鍵的力常數，吸收頻率移向低波數方向；振動時的偶極矩變化加大，吸收強度增加，常形成寬而強的吸收峰。胺基發生分子締合，其吸收頻率多則可降低100cm-1或更多。羧基形成強烈氫鍵，羥基吸收頻率移至2500~3000cm-1。

（6）質量效應

當一些含氫基團與某些基團的吸收峰發生重疊，可將該官能團的氫進行氘代，使其吸收峰移向低波數，將原來的重疊峰分離開。例如在蛋白質中酰胺I帶的吸收峰與水分子的O-H彎曲振動的強吸收峰重疊在一起，因此經常使用重水代替水來研究溶液狀態下的蛋白質分子。

影響紅外光譜吸收峰的外部因素

（1）外部因素對官能團吸收頻率的影響往往是通過內因起作用的。溫度對物質的紅外吸收光譜有明顯的影響。低溫下，物質的吸收帶尖銳；溫度越高，帶寬增加，帶數減少。

（2）同一物質由于所處狀態不同，分子間相互作用力不同，測得的光譜也有所不同。一般在氣態下測得的譜帶的波數最高，并能觀察到振動譜帶的轉動精細結構。

（3）當液體樣品或固體樣品溶于有機溶劑中時，樣品分子和樣品分子和溶劑分子之間會發生相互作用，導致樣品分子的紅外振動頻率發生變化。如果樣品分子中含有極性基團，則溶劑的極性越強，二者相互作用愈強，樣品的紅外光譜的變化越大。

（4）由于多種外部因素對官能團吸收頻率的影響都會有所影響，所以當把未知物紅外譜圖與已知樣品或標準譜圖對比時，應注意作圖條件，最好能以大致相同條件下得到的光譜圖進行對比。

審核編輯：湯梓紅