《波谱分析辅导》PPT课件

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1、研究结构的方法3、研究结构的方法：物理方法化学方法核磁共振红外光谱鉴别官能团氢谱和碳13C谱质谱元素分析——元素组成质谱（MS）——分子量及部分结构信息红外光谱（IR）——官能团种类紫外—可见光谱（UV/Vis）——共轭结构核磁共振波谱（NMR）——C-H骨架及所处.化学环境X-射线单晶衍射——立体结构有机化合物结构研究方法有机结构分析的四大工具质谱(MS)红外光谱(IR)紫外光谱(UV)核磁共振(NMR与紫外、红外比较共同点都是电磁波吸收光谱类型紫外-可见红外核磁共振吸收能量紫外可见光200~780nm红外光7

2、80nm~1000m无线电波1~100m，波长最长，能量最小,不能发生电子振动、转动能级跃迁跃迁类型电子能级跃迁振动能级跃迁自旋原子核发生能级跃迁紫外可见光吸收曲线的讨论：①同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长λmax②对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。250300350400nm1234eλ红外吸收光谱红外光谱的分区官能团区：4000~1300cm-1指纹区：1300~650cm-1影响基团频率的因素1.化学键的强度化学键越强—力常数K越大—红外吸收频率

3、越大（波数越高）伸缩振动频率（cm-1）2150171512001-辛稀-C=C-H伸缩振动-C-C-H强，说明CH2多C=C伸缩振动CH3弯曲振动弱，说明CH3少末端乙烯基的C-H弯曲振动1-辛炔－C≡C－伸缩振动≡C-H伸缩振动≡C-H面外弯曲振动（1）原子核带有正电，自旋时产生磁场，具有磁矩（2）在很强的外磁场中，具有核磁矩的原子核产生磁能级分裂，分裂成两个或更多的量子化能级（3）用一个能量恰好等于分裂后相邻能级差的电磁波照射，该核就可以吸收此频率的波，发生能级跃迁，从而产生特征的NMR吸收。这就是核磁共振

4、的基本原理。核磁共振基本原理1.原子核的自旋（atomicnuclearspin）（3）只有自旋量子数（I）不为零的核具有磁矩（1）一些原子核像电子一样存在自旋现象，因而有自旋角动量：P=[I(I+1)]1/2I为自旋量子数，（2）由于原子核是具有一定质量的带正电的粒子，故在自旋时会产生核磁矩：m=Pm与P方向平行，磁旋比，不同的核具有不同的磁旋比，它是磁核一个特征（固定）值。z轴原子核存在自旋，核磁矩不为零，能与外加磁场相互作用，发生能级分裂，用于核磁共振分析具有磁矩的核：Po讨论:(1)I=1或I>1

5、的原子核I=1：2H，14NI=3/2：11B，35Cl，79Br，81BrI=5/2：17O，127I(2)Ｉ＝1/2的原子核（重点研究对象）1H，13C，19F，31P共振吸收复杂，研究应用较少；C，H也是有机化合物的主要组成元素。NMR示意图：影响化学位移的因素化学位移是由于核外电子云的对抗磁场引起的，凡是能使核外电子云密度改变的因素都能影响化学位移。影响δ的因素诱导效应共轭效应磁各向异性效应溶剂效应和氢键芳烃的磁各向异性效应H:7.3环外氢受到强的去屏蔽作用:8.9；环内H在受到高度的屏蔽作用，故:

6、-1.8碳原子的杂化状态各类化合物中氢的化学位移有以下次序：δ：芳环氢>烯氢>炔氢>烷氢杂化方式中s成份越多，碳氢键的成键电子云越靠近碳原子，氢核外的电子云越少，化学位移值越大；芳烃、双键和三键的磁各向异性效应。苯（7.27）>乙烯(5.25)>乙炔(1.80)>乙烷(0.80)杂化效应和各向异性效应协同作用的结果（1）峰的强度(面积)：每类质子的数目(相对)，多少个；（2）峰的位移()：每类质子所处的化学环境，标志分子中质子的种类，多少种（3）峰的裂分数：相邻碳原子上质子数；（4）偶合常数(J)：确定化合物

7、构型。131211109876543210RCH2-O=C-CH2-C=C-CH2-CCCH2-CH2--CH2-X-CH2-O--CH2-NO2C=C-HAr-HRCHORCOOHC8H10四重峰三重峰单峰积分高度比8：3.2：4.8＝5：2：3单取代苯环δ7.1ppm→芳H（1）质荷比基峰：质谱图中离子强度最大的峰，规定其相对强度（relativeintensity，RI）或相对丰度（relativeabundance，RA）为100。质荷比：离子的质量与所带电荷数之比，用m/z或m/e表示。M为组成离子的各

8、元素同位素的原子核的质子数目和中子数目之和，如H1；C12，13；N14，15；O16，17，18；Cl35，37等。z或e为离子所带正电荷或所丢失的电子数目，通常z（或e）为1。（2）基峰由仪器直接纪录下来的质谱图是一系列尖峰，为了简化谱图，常用棒图表示。其横坐标为质荷比(m/z)，纵坐标为离子峰的强度。1.质谱图乙醇的质谱图相对丰度(RA)——以图中最强的离子峰(基峰