1.14　氢键效应

在许多有机、无机和聚合物分子中，存在—OH、—COOH、—NH—和—NH2基团，有些有机化合物是盐酸盐（·HCl），有些化合物分子式中含有结晶水（·xH2O）。在这些化合物中存在着分子间氢键或分子内氢键。氢键的存在使红外光谱发生变化的现象称为氢键效应。

氢键效应使O—H和N—H的伸缩振动频率发生明显变化。氢键越强，O—H和N—H的伸缩振动谱带变得越宽，谱带向低频位移得越多，还会出现多个谱带。在醇类、酚类、羧酸类、胺类、酰胺类、氨基酸类、多肽类和酸式无机盐类等化合物中都存在着氢键。其中羧酸类、氨基酸类和酸式无机盐类的氢键非常强（见图1-17）。

图1-17　辛酸（A）、丙氨酸（B）和磷酸二氢钠（C）的红外光谱

在羧酸类分子中，通过羧基—COOH生成分子间氢键，形成羧酸二聚体，使O—H伸缩振动谱带向低频位移，而且变得很宽。图1-17A是辛酸的红外光谱，在3400cm-1左右没有出现强的O—H伸缩振动吸收，而在3300～2300cm-1区间出现宽的吸收谱带。在3000～2840cm-1区间出现的强峰是CH2和CH3的对称和反对称伸缩振动谱带，这些谱带的基线被宽且强的O—H伸缩振动谱带抬得很高。

在氨基酸类化合物中，存在碱性基团—NH2和酸性基团—COOH，可以发生弱酸弱碱中和反应生成的基团。基团与COO-基团之间生成强氢键。由于生成强氢键，使的对称和反对称伸缩振动谱带向低频位移，而且变得很宽。图1-17B是丙氨酸的红外光谱，在3300cm-1左右没有出现NH2的对称和反对称伸缩振动吸收峰，而在3100～2100cm-1区间出现许多弥撒的吸收谱带。

在酸式无机盐，如磷酸二氢钠分子中，分子间生成很强的P—O…H—O—P氢键，使O—H伸缩振动谱带变宽，并向低频位移。在3200～2000cm-1区间出现两个很宽的吸收谱带是生成氢键后的O—H伸缩振动谱带（见图1-17C）。