有机化学第七章波谱分析课件

《有机化学第七章波谱分析课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、有机化学OrganicChemistry第四章有机化合物的结果表征§4-1有机化合物的结构与吸收光谱§4-2红外光谱的表示方法一、红外光谱的表示方法二、分子振动与红外光谱三、有机化合物基团的特征频率四、红外谱图解析§4-3核磁共振谱一、基本原理二、化学位移三、影响化学位移的因素四、决定原子数目的方法五、共振吸收峰（信号）的数目六、自旋偶合与自旋裂分七、偶合常数八、谱图解析第四章有机化合物的结构表征【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

2、解析方法。前言：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

3、↑），E↑。在分子光谱中，根据电磁波的波长（λ）划分为几个不同的区域，如下图所示：分子的总能量由以下几种能量组成：§4-2红外光谱一、红外光谱的表示方法一般指中红外（振动能级跃迁）。横坐标：波数（σ）400～4000cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。I：表示透过光的强度；I0：表示入射光的强度。一1二、分子振动与红外光谱1.分子的振动方式(1)伸缩振动：(2)弯曲振动：值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩(μ

4、)发生变化的，才能有红外吸收。H2、O2、N2电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动也不能引起红外吸收。2.振动方程式（Hooke定律）式中：k—化学键的力常数，单位为N.cm-1μ—折合质量，单位为g力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长↓（短），k↑。化学键键长（nm）键能（Kj.mol-1）力常数k（N.cm-1）波数范围（cm-1）C―C0.154347.34.5700～1200C＝C0.134610.99.61620～1680C≡C0.11683

5、6.815.62100～2600一些常见化学键的力常数如下表所示：折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓，σ（ν）↑，红外吸收信号将出现在高波数区。3.分子的振动能级跃迁和红外吸收峰位分子的振动是量子化的，其能级为：式中：v—为振动量子数(0,1,2,…);ν振为化学键的振动频率。分子由基态v=0跃迁到激发态v=1时，吸收光的能量为：分子振动频率习惯以σ（波数）表示：由此可见：σ（ν）∝k，σ（ν）与μ成反比。吸收峰的峰位：化学键的力常数k越大，原子的折合质量越小，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短

6、波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。结论：产生红外光谱的必要条件是：1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。2.振动过程中必须是能引起分子偶极矩的分子才能产生红外吸收光谱。三、有机化合物基团的特征频率总结大量红外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰（又称官能团吸收峰）。1.特征频率区：在1600～3700cm-1区域（称为：

7、高频区）出现的吸收峰，较为稀疏，容易辨认，主要有：(1)Y－H伸缩振动区：2500～3700cm-1，Y=O、N、C。(2)Y≡Z三键和累积双键伸缩振动区：2100～2400cm-1，主要是：C≡C、C≡N三键和C＝C＝C、C＝N＝O等累积双键的伸缩振动吸收峰。(3)Y＝Z双键伸缩振动区：1600～1800cm-1，主要是：C＝O、C＝N、C＝C等双键。2.指纹区：＜1600cm-1的低频区，主要是：C－C、C－N、C－O等单键和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。3.倍频区：＞3700cm-1的区

8、域，出现的吸收峰表示基团的基本频率，而是一些基团的倍频率，其数值略低于基本频率的倍数。四、红外谱图解析红外谱图解析的基本步骤是：鉴定已知化合物：1.观察特征频率区：判断官能团，以确定所属化合物的类型。2.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。3.对照标准谱图验证。测定未知化合物：1.准备性工作：了解试样的来源、纯度、熔点、沸点等；经元素分析确定实验式；有条件时可有MS谱测