姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析

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1、第七章有机化合物的波谱分析一、有机波谱分析简介二、红外吸收光谱三、核谱共振谱1.常见有机波谱2.有机四大谱及其特点3.电磁波谱与有机光谱的对应关系1.红外吸收光谱的定义2.分子振动与红外光谱3.有机化合物基团的特征光谱4.红外谱图解析1.核磁共振产生的基本原理2.化学位移3.自旋偶合和自旋裂分4.谱图解析5.13C谱简介1.常见有机波谱常见有机波谱2、有机四大谱及其特点有机四大谱：紫外吸收光谱、红外吸收光谱、核磁共振谱、质谱0.01-5mg(与天平精度有关）0.1-1mg1-5mg0.000001-0.1mg2-20万3-50万50-1000万20-500万3.电磁波谱与有机光谱的对应关系λ

2、/nmλ/cm-1能量升高1.红外吸收光谱的定义红外吸收光谱是分子中成键原子振动能级跃迁而产生的吸收光谱。只有引起分子偶极距变化的振动才能产生红外吸收。二、红外吸收光谱2.分子振动与红外光谱振动方程式：k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能越高，k越大）m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为克即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与键强度成正比，与成键原子质量成反比。亚甲基的振动模式：3.有机化合物基团的特征频率(1)特征频率区：红外光谱中4000-1～1300cm-1的高频区称为特征频率区。主要是X-H、三键()及双键（C=C,C=O,C=C)的伸缩振动。(2)指纹区

3、：红外光谱的1300cm-1～650cm-1的低频区称为指纹区。主要是各种单键（C-N,C-O,C-C)的伸缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。(3)相关峰：习惯上把同一官能团的不同振动方式而产生的红外吸收峰称为相关峰。如甲基(-CH3)2960cm-1(as)，2870cm-1(s)，1470cm-1、1380cm-1(C-H剪式及面内摇摆)。A.红外谱图解析基础知识4.红外谱图解析(4)已知物的鉴定：若被测物的IR与已知物的谱峰位置和相对强度完全一致，则可确认为一种物质（注意仪器的灵敏度及H2O的干扰）。(5)未知物的鉴定：可推断简单化合物的结构。对复杂的化合物，需要UV、NMR、MS的

4、数据。(1)烷烃---正辛烷2-甲基庚烷2,2-二甲基己烷(2)烯烃---(E)-2-己烯1-己烯(Z)-3-己烯2-甲基-1-丙烯(3)炔烃---1-己炔2-己炔(4)卤代烷---1-氯丁烷2-甲基-2-溴丙烷(5)醇---1-己醇2-丁醇2-甲基-2-丙醇(6)醚---丙醚甲基叔丁基醚(7)醛---丁醛(8)酮---丁酮(9)羧酸及衍生物---(10)芳烃---(11)芳香族含氧化合物(12)芳香族含氮化合物B.红外谱图解析实例丙酸丁酰氯丁酸酐乙酰胺N-甲基丙酰胺萘邻二甲苯间二甲苯对二甲苯甲苯苯酚对甲基苯甲醚邻羟基苯甲酸对羟基苯甲酸苯乙腈苯胺N-甲基苯胺N,N-二甲基苯胺对硝基氯苯A.正

5、辛烷B、2-甲基庚烷2,2-二甲基己烷(E)-2-己烯1-己烯(Z)-3-己烯2-甲基-1-丙烯1-己炔2-己炔1-氯丁烷2-甲基-2-溴丙烷1-己醇2-丁醇2-甲基-2-丙醇丙醚甲基叔丁基醚丁醛丁酮丙酸丁酰氯丁酸酐乙酰胺N-甲基丙酰胺甲苯邻二甲苯间二甲苯对二甲苯萘对甲基苯甲醚邻羟基苯甲酸对羟基苯甲酸苯酚苯乙腈苯胺N-甲基苯胺N,N-二甲基苯胺对硝基氯苯1.核磁共振产生的基本原理核磁共振是无线电波与处于磁场中的自旋核相互作用，引起核自旋能级的跃迁而产生的。1945年StanfoldUniversity的F.Bloch(布洛赫）HarvardUniversity的E.MPurcell(珀塞尔)

6、发现了核磁共振现象，他们于1952年获诺贝尔物理学奖。随后，核磁共振在鉴定化合物结构方面获得广泛应用。三、核磁共振谱某些质量数或原子序数为奇数的原子核，其自旋量子数不为零。其中1H、13C、19F、31P核的自旋量子数I=1/2，它们在磁场中有两种自旋方向。与外磁场方向相同的自旋能级较低(α)与外磁场方向相反的自旋能级较高(β)分子的二能级差用ΔE表示，ΔE与外磁场强度H0成正比。当用频率为ν的电磁波照射处于磁场的样品时，如果hν=ΔE,电磁波被吸收，核从α态跃迁到β态，这样就产生了核磁共振吸收，用仪器记录下来就是核磁共振谱(NMR)。2.产生核磁共振的条件是：即注：1.对1H、13C来讲，

7、没有外磁场时，两种自旋方向不同核能级相同。3.1HNMR谱的应用范围最广，其次为13CNMR,本节主要介绍1HNMR。2.化学位移化学位移是由核外电子的屏蔽而引起的。有机分子的氢核被电子云包围着。电子云在外加磁场H0的作用下，产生一个外加感应磁场ΔH0，多数情况下，感应磁场的方向与外磁场相反，氢核实际感应的磁场为：（H0-ΔH0）。由于不同质子所处周围的电子的密度不同，它们实际感受到的磁场也不相同，发生的共振