1 / 66

分子振动光谱 ---红外光谱与拉曼光谱---

Vibration spectroscopy. 分子振动光谱 ---红外光谱与拉曼光谱---. Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy ( IR and Raman ). 洪远凯 生化楼 207 ykhong@bjmu.edu.cn. ?. 生命的本质. ?. 如何感知. 运动. 眼睛. Molecular movement. diatomic molecule . bond distance. Energy. nm. R 0. R 2. R 1. Vibration.

ulf
Download Presentation

分子振动光谱 ---红外光谱与拉曼光谱---

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Vibration spectroscopy 分子振动光谱---红外光谱与拉曼光谱--- Infrared spectroscopy and Raman spectroscopy ( IR and Raman )

  2. 洪远凯 生化楼207 ykhong@bjmu.edu.cn

  3. ? 生命的本质 ? 如何感知 运动 眼睛

  4. Molecular movement diatomic molecule

  5. bond distance Energy nm R0 R2 R1 Vibration intrinsic property

  6. 键长 R1 R2 = 1 k R0  2 Stretching vibration B -1 = MA-1 + MB-1 A :折合质量 B A k:化学键的键力常数 :与化合物组成和结构有关

  7. = 1 k  2 1 2 能量量子化  能级 2 E=(n+ )h n=0,1,2,3,,,, 振 动 激发态 1 0

  8. Spectroscopy  resonance

  9. 电场 时间 + 偶极子在光波电场矢量中的运动 dipole 

  10. 分子振动的与吸收 Single bond: k= 4 -6N·cm-1 C-C, 1190cm-1 Double bond: k= 8-12N·cm-1 C=C, 1683cm-1 Triple bond: k= 12-18N·cm-1 C≡C,2060cm-1

  11. 短波 长波

  12. The Infrared Part of the EM Spectrum IR units: wavenumbers (cm-1) 10 micron wavelength  1000 cm-1 1 eV  8100 cm-1 1 THz  33 cm-1 300 Kelvin 210 cm-1 Near-IR: 4000 – 14000 cm-1 Mid-IR: 500 – 4000 cm-1 Far-IR: 5 – 500 cm-1 IR covers ~ 1 meV to 1 eV

  13. William Herschel Around 1800, Herschel studied the spectrum of sunlight using a prism. He measured the temperature of each color, and found the highest temperature was just beyond the red, what we now call the 'infrared'. The Science Museum, UK

  14. 分子振动与红外吸收 Single bond: k= 4 -6N·cm-1 C-C,  1190cm-1 红外共振吸收 300 000 2 500nm 30  4 000cm-1

  15. 分子的能级Energy Levels 与跃迁Transition v1 excited state v0 UV-absorption 2 ground state 1 0 Infrared

  16. 多原子分子

  17. 水的红外光谱 对称伸缩 3652cm-1 反对称伸缩 3756cm-1 弯曲, 1595cm-1

  18. y x z 多原子分子的运动及其自由度 分子:N个原子 空间的运动：3N freedom 整个分子重心的平动 (3 freedom) 整个分子绕其重心的转动 (3 freedom) 每个原子相对于其它原子的运动（振动） 3N-6 一个点: 3自由度 N个点: 3N自由度 3N-5 (linear molecule)

  19. 多原子分 子的振动 stretching symmetrical asymmetrical bending scissoring rocking wagging twisting

  20. ? 振动自由度 3N-6

  21. O C O IR Absorbance Asymmetric Stretch Bending Mode Wavenumber (cm-1) An Example: CO2 3N-5=4 2349 667 • ? Symmetric Stretch 1388

  22. O C O IR Absorbance Asymmetric Stretch Bending Mode Wavenumber (cm-1) An Example: CO2 (Has dipole moment so IR active) (Has dipole moment so IR active) 2349 667 1388 Symmetric Stretch (Dipole moment = 0 so not IR active) 1388 A Dipole Moment = charge imbalance in the molecule

  23. 电场 时间 dipole  偶极矩为零的振动 没有红外吸收

  24. 基团频率 多原子分子的结构特征 在红外光谱中的反映 3N-6 Or 3N-5 ?

  25. 基团频率 4000 cm-1  1300 cm-1 1.最有分析价值的基团频率,这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。 2.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。

  26. 指纹区 1800 cm-1 （1300 cm-1 ） 600 cm-1 在此区域内，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。

  27. 影响基团频率的因素 • 电子效应 • 氢键 • 振动耦合 • 费米共振

  28. 红外光谱仪

  29. 双光束光谱仪 reference light 单色器 检测器 记录仪 斩波器 sample 检测池:NaCl, KBr, CaF2, LiF 生物样品一般选用不溶于水的后二种盐池 水的红外“窗口”: 结合重水D2O解决

  30. 红外光谱仪发展史

  31. Fourier Transform Infrared spectrometer 动镜 优势: • 可在短时间内得到频率范围内的干涉图,通过多次扫描提高信噪比. • S/N n-2 • Resolution: <0.1cm-1 • 附加功能：平滑、差谱、二阶导、去卷积和曲线拟合等. 半透镜 固定反射镜 light

  32. Schematic representation of waves and their phases, input,output and the two arms of the interferometer as The scan goes from zero path difference condition to OPD=λ. a) 0λ;b) λ/4; c) λ/2; d) 3λ/4; e)λ

  33. Two wavelength source case Broadband source interferogram

  34. We can rewrite this to something more familiar: A Fourier Transform!

  35. Sample preparation for IR 1. Solution: solvent, cell, concentration 2. Solid: KBr,石蜡 3. Gas: 弯曲, 1595cm-1

  36. = 1 k  2 吸收强度 结构因素 结构的对称性越高,吸收越弱 环境因素 氢键

  37. 红外光谱振动光谱信息与主要参量 红外光谱是红外吸收随入射光波数变化的曲线. 吸收带的位置nmax , cm-1 由于消光系数对环境敏感，特征基团在不同分子中波动很大，因此红外的谱峰强度只用强strong中meso、弱weak表示。

  38. Application

  39. 紫外 吸收谱 红外光谱 H2O protein

  40. Cefradine 头孢拉定

  41. Melamine

  42. 武汉理工大学材料研究与测试中心

  43. 光学异构体

  44. Application in biosystem 酰胺Ⅰ带80%来自于C=O基的弱伸缩振动和C=O旁的C-N伸缩振动以及N-H平面内弯曲振动的偶合

  45. Application in biosystem J Pept. Res., 2002

  46. 抗氧化剂对A1-40结构的影响 庾照学等,中国病理生理杂志,2000,16 FT - IR spectra of A1 - 40 in PBS(pH7. 4) for 30min FT - IR spectra of A1 - 40 in PBS(pH7. 4) for 7 days

  47. FT- IR spectra of A1 - 40in PBS(pH7. 4) with TA9901 for 7 days (percent ratio : A1 – 40 :TA9901 = 1∶1) FT - IR spectra of A1 - 40 in PBS(pH7. 4) for 7 days

  48. 衰 减 全 反 射 红 外 光 谱 研究人乳腺癌组织

  49. PrPcPrPsc Scout Conformational transition: from alpha-helix rich to beta-sheet rich

More Related