基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用

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1、有机化学第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用电磁波谱与分子吸收光谱的关系；四谱的基本原理和应用；四谱与分子结构的关系；解析简单的红外光谱和核磁共振谱。红外光谱和有机官能团的关系；核磁共振谱中得到的结构信息。主要内容重点难点早期的分析方法:液体物质——测沸点、折射率、旋光度;化学方法等固体物质——测熔点;化学方法等局限性:物理法测定需要样品量大化学法分析结构操作较复杂，不易进行。有机化合物结构研究方法吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，至1952年完全阐明，历时147年。现代有机化合物结构

2、研究方法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——立体结构有机波谱法特点(1)样品用量少，一般2~3mg（可<1mg)(2)除质谱外，无样品消耗，可回收(3)省时，简便(4)配合元素分析（或高分辨质谱），可准确确定化合物的分子式和结构１电磁波电磁波是电磁场的一种运动形态其运动以光速C在空间传播；具有波粒二象性。光的波动性：可用波长λ、频率ν或

3、波数σ来描述光的粒子性：可用光量子的能量来描述。普朗克常数h=6.626×10－34J·s。8-1波谱分析的一般概念波长不同的电磁波性质不同，根据电磁波的波长划分为几个不同的区域。电磁波谱２分子吸收光谱用电磁波照射有机分子时，分子会吸收与分子内能级差相当的电磁波，引起分子振动、转动或电子运动能级跃迁。①转动光谱：谱线，在远红外-微波区测键长及键角②振动光谱：谱带，在中红外区测官能团③电子光谱：谱带，在可见-紫外区测共轭结构用途３波谱分析方法紫外光谱(ultravioletspectroscopyUV)；红外

4、光谱(infraredspectroscopyIR)；核磁共振谱(nuclearmagneticresonanceNMR)；质谱(massspectroscopyMS)。在学习四谱时，把有关理论背景的讨论减少到最低程度，重点放在谱图和分子结构之间的关联上。8-2紫外和可见光吸收光谱远紫外区近紫外区4－200nm200－400nm(O2，CO2有吸收）一、紫外光谱的产生有机物分子吸收紫外光，核外价电子发生能级跃迁，从而产生紫外吸收光谱。一般的紫外光谱仪：测定近紫外和可见光区域价电子跃迁常伴有分子转动和振动能级

5、的跃迁可见光：400-800nm1、原理简介价电子有三种类型：σ电子、π电子、n电子（孤对电子）C=O：HσπnEσπnσ*π*跃迁类型：σσ*，π*πnσ*，π*200－400nm:π（共轭）π*nπ*共轭体系在近紫外区产生吸收：π－π或p-π共轭σ*，π*２.紫外光谱图的组成横坐标：吸收光的波长λ(nm）纵坐标：吸收强度A或摩尔吸光系数文献中的紫外光谱数据，是吸光度极大处的波长λmax和它的摩尔吸收系数κ。吸光度A和摩尔吸收系数κ的关系由Lambert-Beer定律确定的：A=κcLc为溶液的摩尔浓度

6、(mol·l-1)，L为液层的厚度。３.影响紫外光谱的因素(1)几个基本概念生色基：在某一段光波内产生吸收的基团，称为这一段波长的生色团或生色基，如：C=C、C=O、NO2等。助色基：本身在紫外或可见光区不显吸收，但与双键或共轭体系相连接时，使吸收向长波方向位移，颜色加深。如：-NH2、-NR2、-OH、-OR、–SR、-Cl、-Br（p-π共轭）等。红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方向移动的现象称为红移现象。蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波方向移动的现象称为蓝移现象。增

7、色效应：使κ值增加的效应称为增色效应。减色效应：使κ值减少的效应称为减色效应。(2)影响因素电子跃迁的能差ΔE越大，最大吸收波长λmax越短。助色基的影响，使最大吸收向长波位移，颜色加深，称为助色效应。空间位阻效应的影响，使最大吸收向长波位移，吸收强度也减小。超共轭效应影响，使最大吸收向长波位移。溶剂的影响，π→π*跃迁，溶剂极性增加，吸收红移。n→π*跃迁，溶剂极性增加，吸收蓝移。４各类化合物的紫外吸收饱和有机化合物σ→σ*跃迁：需要高辐射能量，一般在远紫外区（吸收波长<200nm）。只有部分饱和有机化合

8、物如溴化物、碘化物、胺等，n→σ*跃迁在近紫外区有弱吸收：CH3NH2λmax=213nm，CH3Brλmax=204nm，CH3Iλmax=258nm。n—>σ*跃迁n—π*跃迁在近紫外区有弱吸收，如醛、酮杂原子上的n电子，有的在远紫外区有吸收。π—>π*跃迁。C=C，C=O、C=C-C=C、C=C-C=C-C=O等部分在远紫外有吸收，如C=C等；共轭体系，在近紫外区产生强吸收n电子的跃迁：不饱和脂肪族有机化合