有机化学：有机化合物的波谱分析(6h)

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1、第一节电磁波与分子吸收光谱第二节红外光谱第三节核磁共振谱第七章有机化合物的波谱分析测定有机化合物的方法有两种，即化学方法和物理方法。随着科学技术的不断发展，近三、四十年来研究有机化合物的结构，主要采用以各种新型精密仪器为手段的物理方法，该法的优点有：样品用量少（一般在3~5mg，有的在微克级）；测定时间短；操作方法简便；测定结果准确性高（质谱法误差10-9）。四谱：紫外光谱（简称UV）（UltravioletSpectroscopy）红外光谱（简称IR）（InfraredSpectroscopy）

2、核磁共振谱（简称NMR）（NuclearMagneticResonanceSpectroscopy）质谱（简称MS）（MassSpectroscopy）光是电磁波，又称电磁辐射，具有波、粒二象性。它的区域范围很广，可从波长极短的宇宙射线到波长较长的无线电波，见表7-1所示。第一节电磁波与分子吸收光谱一、电磁波表7-1电磁波谱表υ--频率，单位：赫（Hz）或s-1；λ--波长，单位：厘米（cm）;c--电磁波传播的速度，即光速=2.9979×1010cm/s。1、光的频率与波长的关系频率的另一种表示

3、方法是用波数（σ，单位：cm-1）。问：波长为300nm的光，其波数是多少？每一种波长的电磁波辐射时都伴随着产生能量，而且该能量是量子化的。h--普朗克常数（6.626×10-34J.s）2、电磁波的能量二、分子吸收光谱分子吸收辐射，会引起原子的转动、振动，或激发电子从低能级跃迁到高能级。但分子吸收辐射并非都是有效的，它们须遵循量子化，即电磁波辐射的能量恰好等于两个能级之间的能量差（ΔΕ）时，分子吸收才是有效的。所以，对某一分子来说，它只能吸收某一特定频率的辐射能量。如吸收的能量引起分子中价电子

4、跃迁而产生的吸收光谱叫做紫外光谱。如吸收的能量引起分子中成键原子振动能级的跃迁而产生的光谱，叫做红外光谱。如吸收的能量引起分子中核自旋能级跃迁而产生的光谱叫做核磁共振谱。第二节红外光谱分子所吸收的光能引起分子中成键原子振动能级的跃迁，其吸收波长大多位于2.5~25μm（波数4000~400cm-1）内，属中红外区域，故称为红外光谱。红外光谱法是测定有机化合物的重要物理方法之一。它可用于分子中所含官能团的鉴定，亦可进行组分纯度分析及某些理论研究，还可与其它物理方法配合来推断未知物分子的结构。红外光谱

5、仪系列WGH-30A双光束红外分光光度计（天津）Digilab傅立叶变换红外光谱仪便携式傅立叶红外(TransportKit)分析仪傅立叶变换近红外（FT-NIR）光谱仪智能傅立叶红外(Nicolet380)光谱仪智能傅立叶红外(Nicolet5700-8700)光谱仪红外光谱法的优点1、气态、液态、固态样品均可进行测定。2、每种有机化合物均有红外吸收，故从IR谱图中可获得丰富的信息；3、相对核磁、质谱而言，红外光谱仪价格低廉，易于购置；4、样品用量少。较为高级的红外光谱仪用样品量可减少到微克数量

6、级。伸缩振动——成键原子沿着键轴的伸长或缩短（键长发生改变，键角不变）。对称伸缩振动（s）一、基本原理1、分子的振动类型不对称伸缩振动（as）弯曲振动——引起键角改变的振动。剪式振动平面摇摆非平面摇摆非平面振动面内弯曲面外弯曲++-+分子的振动遵守胡克定律。一个化学键的振动频率或振动波数与化学键的强度（键的力常数：K）及振动原子的质量（m1和m2）有关，它们的关系式如下：2、振动频率和红外吸收折合质量或红外光谱图以波长（或波数）为横坐标来表示吸收带的位置，以透射百分率（T%）为纵坐标来表示吸收

7、强度。例如，2-丁醇的红外光谱图如下：二、红外光谱图的表示方法通常将红外光谱谱带分三个区域。高频区（4000~2000cm-1）：主要是由化学键和官能团的伸缩振动所产生，故称为特征吸收峰。低频区（2000~1400cm-1）：也主要是由化学键和官能团的伸缩振动和弯曲振动所产生。指纹区（1400~650cm-1）：该区域红外吸收峰密集而复杂，就像人的指纹一样，故称为指纹区。三、有机物基团的特征吸收300020001000X-H伸缩振动(X:C,N,O,S)三键累积双键双键伸缩振动其它伸缩振动，弯曲振

8、动游离OH~3600缔合OH~3300-NH23300~3500-NHR-CC-H~3300C=C-H~2960,CH3~2925,CH2~2870~2850-CHO2820,2720-SH2600~2550-C-H~2885-CN~2240-CC-~2220-CC-H~2120>C=O~1715C=C~1630苯环~1600~1580~1500~1460-NO2~1550~1370~1460~1380-CH3~1470-CH2-C-O-C1300~1020C-OH伯仲叔酚