8 第八章 有机化合物的结构表征

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1、第八章有机化合物的结构表征教学内容第一节有机化合物的结构与吸收光谱第二节红外光谱第三节核磁共振谱第四节质谱教学目的和基本要求了解电磁波谱与分子吸收光谱的关系；掌握红外光谱、核磁共振谱的基本原理和应用；了解紫外光谱和质谱的基本原理和应用；掌握紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱与分子结构的关系；能对较简单的红外光谱和核磁共振谱的谱图进行解析。【本章重点】红外光谱、核磁共振谱。【必须掌握的内容】1.红外光谱、核磁共振谱的基本原理。2.红外光谱、核磁共振谱谱图的解析方法。有机化合物的结构表征（即测定）——从分子水平认识物质的基本手段，是有机化学的重要组

2、成部分。过去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定，其缺点是：费时、费力、费钱，试剂的消耗量大。例如：鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至1952年才完全阐明，历时147年。而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其优点是：省时、省力、省钱、快速、准确，试剂耗量是微克级的，甚至更少。国家安全生产监督管理总局化学品登记中心应急预案的编制步骤1.编制准备：成立编写小组选择预案编制小组成员应考虑如下因素：必须具有相应的工作能力、奉献精神和权力；必须具备必要的专业技术知识；必须是预案编制过程各相关方的代表；各成员必须目标一致、相互

3、合作。预案编制小组代表可来自以下职能部门：安全、环保、操作和生产、保卫、工程、技术服务、维修保养、医疗、环境、人事以及相关政府部门的代表。国家安全生产监督管理总局化学品登记中心危险辨识和风险评价危险辨识：识别和描述危险源及其特点的过程，其要素包括：源、事件、后果、概率原则：横向到边、纵向到底、不留死角危险辨识的关键任务：识别可能引发事故的材料、系统、生产过程或场所的特征；辨识可能出现的事故后果。危险辨识方法：材料性质分析：毒性、燃烧性、爆炸性、稳定性以及活性反应性。生产工艺和条件安全评价和分析方法重大危险源辨识利用经验国家安全生产监督管理总

4、局化学品登记中心危险辨识内容包括以下几个方面：厂址和环境条件厂区平面布置功能分区（生产、管理、辅助生产、生活区）布置；高温有害物质、噪声、辐射、易燃、易爆、危险品设施布置；工艺流程布置；建筑物布置；风向、安全距离、卫生防护距离等；建（构）筑物辨识和分析建筑物的结构、防火、防爆、朝向、采光、运输通道以及生产辅助设施；它不仅可以研究分子的结构，而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况，对人类所面临的生命科学、材料科学的发展，是极其重要的。对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：紫外光谱（ultraviolerspectroscopy缩

5、写为UV）、红外光谱（infraredspectroscopy缩写为IR）、核磁共振谱（nuclearmagneticresonance缩写为NMR）和质谱（massspectroscopy缩写为MS）.一、电磁波谱的一般概念光是一种电磁波，具有波粒二相性。波动性：可用波长(λ)、频率（ν）和波数（σ）来描述。按量子力学，其关系为：第一节有机化合物的结构与吸收光谱该式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见，λ与E，ν成反比，即λ↓，ν↑（每秒的振动次数↑），E↑。在分子光谱中，根据电磁波的波长（

6、λ）划分为几个不同的区域，如下图所示：微粒性：可用光量子的能量来描述：分子的总能量由以下几种能量组成：分子吸收光谱可分为三类：1、转动光谱：有彼此分开的谱线组成，在有机化学中的用途不大。2、振动光谱：由一些谱带组成，大多在中红外区域，因此称为红外光谱。3、电子光谱：由无数条互相重叠的谱带组成，一般是把吸收带中吸收强度最大的波长作为特征吸收峰的波长标出。如紫外和可见吸收光谱。二、紫外和可见吸收光谱紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm（纳米），其中100-200nm为远紫外区，200-400n

7、m为近紫外区，一般的紫外光谱是指近紫外区。1、紫外光谱的基本原理2．跃迁的分类（结合图8－2）有机化合物的价电子有三种类型：s电子，p电子和非成键电子（n）（1）烷烃s-s*远紫外区可用作溶剂（2）甲醇n-s*远紫外区lmax=183nme=500CH3In-s*近紫外区lmax=258nmCH3Brn-s*近紫外区lmax=204nm（3）乙烯s-s*远紫外区p-p*远紫外区lmax=165nm（4）丙酮s-s*s-p*n-s*p-p*远紫外区lmax=188nme=900n-p*近紫外区lmax=279nme=15（5）1,3-丁二烯p

8、2-p3*近紫外区lmax=217nme=21000小结：电子跃迁有三种类型σ-σ*;n-σ*,n-π*;π-π*3、紫外光谱图的组成紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的