1.14　氫鍵效應

在許多有機、無機和聚合物分子中，存在—OH、—COOH、—NH—和—NH2基團，有些有機化合物是鹽酸鹽（·HCl），有些化合物分子式中含有結晶水（·xH2O）。在這些化合物中存在著分子間氫鍵或分子內氫鍵。氫鍵的存在使紅外光譜發生變化的現象稱為氫鍵效應。

氫鍵效應使O—H和N—H的伸縮振動頻率發生明顯變化。氫鍵越強，O—H和N—H的伸縮振動譜帶變得越寬，譜帶向低頻位移得越多，還會出現多個譜帶。在醇類、酚類、羧酸類、胺類、酰胺類、氨基酸類、多肽類和酸式無機鹽類等化合物中都存在著氫鍵。其中羧酸類、氨基酸類和酸式無機鹽類的氫鍵非常強（見圖1-17）。

圖1-17　辛酸（A）、丙氨酸（B）和磷酸二氫鈉（C）的紅外光譜

在羧酸類分子中，通過羧基—COOH生成分子間氫鍵，形成羧酸二聚體，使O—H伸縮振動譜帶向低頻位移，而且變得很寬。圖1-17A是辛酸的紅外光譜，在3400cm-1左右沒有出現強的O—H伸縮振動吸收，而在3300～2300cm-1區間出現寬的吸收譜帶。在3000～2840cm-1區間出現的強峰是CH2和CH3的對稱和反對稱伸縮振動譜帶，這些譜帶的基線被寬且強的O—H伸縮振動譜帶抬得很高。

在氨基酸類化合物中，存在堿性基團—NH2和酸性基團—COOH，可以發生弱酸弱堿中和反應生成的基團。基團與COO-基團之間生成強氫鍵。由于生成強氫鍵，使的對稱和反對稱伸縮振動譜帶向低頻位移，而且變得很寬。圖1-17B是丙氨酸的紅外光譜，在3300cm-1左右沒有出現NH2的對稱和反對稱伸縮振動吸收峰，而在3100～2100cm-1區間出現許多彌撒的吸收譜帶。

在酸式無機鹽，如磷酸二氫鈉分子中，分子間生成很強的P—O…H—O—P氫鍵，使O—H伸縮振動譜帶變寬，并向低頻位移。在3200～2000cm-1區間出現兩個很寬的吸收譜帶是生成氫鍵后的O—H伸縮振動譜帶（見圖1-17C）。