二苯甲C=O变温红外光谱研究

胡瑞省，刘会茹，雷 克，刘建垒，苗云飞，王 萌，杨 婷，于宏伟

（石家庄学院 化工学院，河北 石家庄 050035）

二苯甲C=O变温红外光谱研究

胡瑞省，刘会茹，雷 克，刘建垒，苗云飞，王 萌，杨 婷，于宏伟

（石家庄学院 化工学院，河北 石家庄 050035）

采用变温红外光红外技术在303-393 K范围内，分别测定二苯甲酮羰基伸缩振动（νC=O）的一维红外光谱、二阶导数红外光谱及去卷积红外光谱。实验发现：二苯甲酮相变的临界温度为325-326 K，并进一步研究了其相变机理。

一维红外光谱；二阶导数红外光谱；去卷积红外光谱；二苯甲酮

0 引言

二苯甲酮（Benzophenone，CAS 119-61-9），是一类重要的有机化工中间体[1]，在涂料、塑料、化妆品及香料方面具有广泛的应用.此外，二苯甲酮分子由于不存在对称中心，具有π共轭电子体系，且其晶体结构也是非中心对称的，因此具有优良的非线性光学性能，而在光学材料方面也有潜在应用价值[2-8].二苯甲酮特殊的分子结构在很大程度上决定了其所应用体系及材料的光谱特性及理化性质.研究二苯甲酮分子结构的常见方法有：红外光谱法[7]，拉曼光谱等[7]。其中红外光谱由于具有方便、快捷、灵敏度高等优点已经成为研究二苯甲酮分子结构的最常见的方法.采用普通的红外光谱方法研究二苯甲酮分子结构的文献报道非常多[7]，而采用更高分辨率的导数红外光谱，去卷积红外光谱，结合变温红外技术研究二苯甲酮分子结构却未见相关文献报道.笔者参考相关文献报道[9-11]，采用变温红外技术，以二苯甲酮最强红外吸收峰（νC=O）的吸收峰位置及强度为对象，通过测定不同温度下（303-393 K），二苯甲酮νC=O的一维红外光谱、二阶导数红外光谱及去卷积红外光谱，来研究温度对于二苯甲酮分子结构影响，并进一步探讨其相变机理.

1 实验部分

1.1 试剂

二苯甲酮（分析纯，上海国药集团化学试剂有限责任公司，使用前经过石油醚重结晶，熔程47.8-48.8℃）；硬脂酸（分析纯，上海国药集团化学试剂有限责任公司）.

1.2 仪器与设备

Spectrum 100型红外光谱仪，美国PE公司；SYD TC-01变温控件，英国Eurotherm公司；X-4型显微熔点测量仪，北京泰克仪器有限公司.

1.3 方法

1.3.1样品制备方法

采用压片法，二苯甲酮与溴化钾混合，研磨均匀压片.

1.3.2红外光谱仪操作条件

每次实验对信号进行32次扫描累加，测定范围4 000-400 cm-1；变温控件控温精度为±0.1 K，测温范围303-393 K，变温步长5 K（其中在323-333 K范围内，变温步长1 K）.

1.4 数据获得及处理

红外光谱数据的获得采用PE公司Spectrum v 6.3.5操作软件；二阶导数红外光谱数据的获得采PE公司Spectrum v 6.3.5操作软件，平滑点数为13；去卷积红外光谱数据获得采用PE公司Spectrum v 6.3.5操作软件.其中参数部分：Gamma=2.0，Length=10；图形处理采用Origin 8.0.

2 结果讨论

2.1 二苯甲酮红外光谱研究

由于二苯甲酮熔点在323 K左右，为了更好地考查温度对于二苯甲酮分子结构的影响，进一步把红外变温范围分为3个阶段，分别是二苯甲酮相变前（303-323 K）、相变过程中（324-333 K）及相变后（333-393 K）.

2.1.1 相变前二苯甲酮的红外光谱研究

首先研究了相变前二苯甲酮的一维红外光谱和二阶导数红外光谱，结果发现:随着测定温度的升高，二苯甲酮的νC=O在1 652 cm-1附近有一个强吸收峰[12-14]，且随着测定温度的升高，νC=O的红外吸收强度有所下降（图1a，1b）.进一步研究了相变前二苯甲酮的去卷积红外光谱发现：在1 648和1 652 cm-1附近存在着两个强度很大的红外吸收峰，随着测定温度的升高，其强度均有所下降（图1c）.

图1 二苯甲酮红外光谱（303-323 K）

2.1.2 相变过程中二苯甲酮的红外光谱研究

进一步研究了相变过程中的二苯甲酮的一维红外光谱和二阶导数红外光谱 （图2a和2b）.研究发现：325-326 K的温度范围内，二苯甲酮的νC=O的红外吸收频率由1 652cm-1蓝移至1 656 cm-1.进一步研究二苯甲酮的去卷积红外光谱发现（图2c）：在1 654 cm-1出现一个新的红外吸收峰.随着测定温度的升高，1 648和1 652 cm-1处的红外吸收峰的强度下降，而1 654 cm-1处红外吸收峰的强度不断增加.

图2 二苯甲酮红外光谱（324-333 K）

2.1.3 相变后二苯甲酮的红外光谱研究

最后研究了相变后二苯甲酮的一维红外光谱和二阶导数红外光谱发现（图3a和3b）：随着测定温度的升高，1 656 cm-1附近的νC=O红外吸收峰强度不断下降.研究相变后二苯甲酮的去卷积红外光谱发现（图3c）：1 648、1 652和1 654 cm-1处二苯甲酮的νC=O红外吸收峰强度不断下降（图3c）.

图3 二苯甲酮红外光谱（333-393 K）

2.2 二苯甲酮相变机理研究

由于二苯甲酮的去卷积红外光谱可以提供更多的光谱信息，因此系统研究二苯甲酮的去卷积红外光谱，来进一步研究二苯甲酮的相变机理（表1）.

表1 去卷积红外光谱中二苯甲酮νC=O吸收强度随温度变化趋势

实验发现：相变前，二苯甲酮νC=O在1 648和1 652 cm-1处有红外吸收.这主要是因为相变前，二苯甲酮是处于晶体状态.而文献报道[7，8]常温下二苯甲酮具有α和β两种晶体，其中β晶型熔点很低（熔点：26℃），可以自动向α晶型转变（熔点：48℃）.而通常化合物熔融状态的红外吸收频率位于高波数位置[11]，因此，1 648 cm-1归属于α晶型，而1 652 cm-1归属于β晶型.在相变过程中，随着测定温度的升高，二苯甲酮νC=O在1 648和1 652 cm-1处红外吸峰强度不断降低，而1 654 cm-1处红外吸峰强度不断增加.这是因为温度的升高破坏了原有的二苯甲酮中的α和β两种晶型，而液态二苯甲酮的含量不断增加.而相变后，随着测定温度继续升高，二苯甲酮则完全熔解，且完全处于液体分子状态.

3 结论

分别采用一维红外光谱、二阶导数红外光谱及去卷积红外光谱测定了二苯甲酮的分子结构.研究发现：二苯甲酮晶体相变的临界温度为325-326 K，并进一步探索研究了二苯甲酮的相变机理.

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[8]赵建林，张振荣，杨德兴，等.软质脆性且低熔点的有机晶体加工[J].航空制造技术，1999，（1）：49-50.

[9]于宏伟，韩卫荣，孙凤，等.硬脂酸亚甲基变角振动变温FT-IR光谱研究[J].材料导报，2013，27（11）：72-76.

[10]于宏伟，郧海丽，姚清国，等.硬脂酸亚甲基面外弯曲振动变温FT-IR光谱研究[J].红外技术，2013，35（7）：448-452.

[11]于宏伟，韩卫荣，王颖，等.硬脂酸温度效应的FT-IR光谱研究[J].化工中间体，2012，12：11-17.

[12]翁诗甫.傅里叶变换红外光谱分析[M].北京：化学工业出版社，2010.

[13]谢晶曦.红外光谱在有机化学和药物化学中的应用[M].北京：科学出版社，1987.

[14]中本一雄.无机和配位化合物的红外和拉曼光谱[M].北京：化学工业出版社，1986.

（责任编辑 李健飞）

Temperature Effect on FT-IR Spectrum of Benzophenone C=O

HU Rui-sheng，LIU Hui-ru，LEI Ke，LIU Jian-lei，MIAO Yun-fei，WANG Meng，YANG Ting，YU Hong-wei
（School of Chemical Engineering，Shijiazhuang University，Shijiazhuang，Hebei 050035，China）

The temperature effect of benzophenone is studied by one-dimensional infrared spectroscopy，second derivative infrared spectroscopy，and deconvolution infrared spectroscopy in the temperature range from 303 K to 393 K.The critical temperature of phase transition is 325-326 K，and the phase transformation mechanism is further discussed.

one-dimensional infrared spectroscopy；second derivative infrared spectroscopy；deconvolution infrared spectroscopy；benzophenone

O625.42

：A

：1673-1972（2014）06-0024-04

2014-03-16

石家庄学院校级科研平台资助项目（XJPT008）

胡瑞省（1964-），男，河北石家庄人，教授，主要从事红外光谱研究.