有机化学 波谱分析.ppt

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1、第八章有机化合物的波谱分析第八章目录8.1分子吸收光谱和分子结构8.2红外光谱(IR)8.3核磁共振谱(NMR)8.4紫外光谱(UV)8.5质谱(MS)第八章有机化合物的波谱分析测定有机物结构的2种方法：化学法和波谱法第八章有机化合物的波谱分析波谱法化学法需要较多试样（半微量分析，用样量为10－100mg）损坏样品大量的时间（吗啡碱，1805－1952年）需要熟练的实验技巧，高超的智慧和坚韧不拔的精神。样品用量少（<30mg）不损坏样品（MS除外）分析速度快(＜10min)对*C及－C＝C－的构型确定比较方便波谱法已成为有机结构分析的常规方法。8.1分子吸收光谱和分子结构一定波长的光与分子相互

2、作用并被吸收，用特写仪器记录下来就是分子吸收光谱：第八章有机化合物的波谱分析分子运动能级和跃迁当电磁波频率满足下式：E=hν分子可吸收电磁波，从低能级激发到高能级。不同结构的分子所吸收的电磁波频率不同，用仪器记录分子对不同波长的电磁波的吸收情况，就可得到光谱，得到分子的结构信息。8.1分子吸收光谱和分子结构电磁波波长越短，频率越快，能量越高。200－800nm:引起电子运动能级跃迁，得到紫外及可见光谱；2.5-25μm:引起分子振、转能级跃迁，得到红外光谱；60-600MHz:核在外加磁场中取向能级跃迁，得到核磁共振谱。8.1分子吸收光谱和分子结构8.2红外光谱(IR)红外光谱8.2.1分子振

3、动与红外光谱8.2.2红外图谱的解析(1)IR中官能团的吸收位置(2)解析IR谱图的原则(3)一般步骤(4)解析实例第八章有机化合物的波谱分析第八章有机化合物的波谱分析8.2红外光谱（InfraredSpectroscopy,IR）红外光谱就是当红外光照射有机物时，用仪器记录下来的吸收情况（被吸收光的波长及强度等）红外线可分为三个区域：红外光谱法主要讨论有机物对中红区的吸收。8.2.1分子振动与红外光谱分子的近似机械模型——弹簧连接小球。分子的振动可用Hooke’srule来描述：红外光谱中，频率常用波数表示。波数——每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。(1cm=104μm)(1)(1)振

4、动方程式第八章有机化合物的波谱分析若将频率采用波数表示，Hooke’srule则可表示为：(2)式中：k—化学键的力常数；m—成键原子的质量。不同分子的结构不同，化学键的力常数不同，成键原子的质量不同，导致振动频率不同。用红外光照射有机分子，样品将选择性地吸收那些与其振动频率相匹配的波段，从而产生红外光谱。分子振动与红外光谱(2)分子振动模式分子的振动类型有两大类：伸缩振动（ν）：只改变键长，不改变键角；波数较高。弯曲振动（δ）：只改变键角，不改变键长；波数较低。分子振动与红外光谱(3)红外吸收峰产生的条件必要条件：辐射光的频率与分子振动的频率相当。充分条件：振动过程中能够改变分子偶极矩！例2

5、：CS2、CCl4等对称分子的IR谱图特别简单，可用作IR溶剂。例1：所以，分子对称性高者，其IR谱图简单；分子对称性低者，其IR谱图复杂；分子振动与红外光谱(4)红外光谱的一般特征横坐标：波长/λ或波数/cm-1。红外谱图有等波长及等波数两种，对照标准谱图时应注意。纵坐标：吸光度A或透光率T。一般情况下，一张红外光谱图有5~30个吸收峰。分子振动与红外光谱红外谱图一般以1300cm-1为界：4000～1300cm-1：官能团区，用于官能团鉴定；1300～650cm-1：指纹区，用于鉴别两化合物是否相同。官能团区吸收峰大多由成键原子的伸缩振动而产生，与整个分子的关系不大，不同化合物中的相同官能

6、团的出峰位置相对固定，可用于确定分子中含有哪些官能团。指纹区吸收峰大多与整个分子的结构密切相关，不同分子的指纹区吸收不同，就象不同的人有不同的指纹，可鉴别两个化合物是否相同。指纹区内的吸收峰不可能一一指认。例：庚酸和正癸酸的红外光谱。分子振动与红外光谱(1)IR中官能团的吸收位置(P299表8-2)①3700~3200cm-1:νN-H、νO-H（νN-H波数高于νO-H，氢键缔合波数低于游离波数）例：正丁胺、乙醇(液膜)、乙醇(CCl4)、苄醇的IR谱图②3300~2800cm-1：νC-H（以3000cm-1为界：高于3000cm-1为νC-H（不饱和），低于3000cm-1为νC-H饱和

7、））例：十二烷、1-癸烯、1-己炔、甲苯的IR谱图③~2200cm-1：νC≡N、νC≡C（中等强度，尖峰）例：1-辛炔、2-辛炔、环戊基腈的IR谱图红外图谱的解析8.2.2红外图谱的解析④1900~1650cm-1：νC＝O干扰少，吸收强，重要！酮羰基在~1715cm-1出峰!(讨论)例：2-戊酮、乙酸苯酯、苯乙酮的IR谱图⑤1650~1600cm-1：νC＝C(越不对称，吸收越强)例：1-癸烯