2 有机物波谱基础.ppt

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1、2.有机化合物波谱知识简介红外光谱紫外光谱核磁共振波谱质谱红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、核磁共振波谱（NMR）和质谱（MS）主要用于有机物分子结构分析；电磁波（近）紫外可见光红外光射频波长200~400nm400~800nm2.5~50mm10cm~能量E/ev6.2~3.13.1~1.61.6~0.0251.24×10-5跃迁类型价电子价电子分子振动核自旋波谱方法紫外光谱可见光谱红外光谱核磁共振电磁波谱红外光谱：红外光的波长在2.5～50m之间，能量低，对应分子的振动，称为振动光谱；紫外光谱：紫外及可见光是指波长在200～800nm的电磁波，对应价电子的跃迁，称为电子光谱

2、；核磁共振波谱：所用的电磁波频率在60～1000MHz，对应原子核内质子自旋方向改变所需能量；波长越短，频率越高，能量也越高；质谱表达的是分子及其碎片的质量谱，它取决于化学键的强度，与化学键的活性相关；分子吸收电磁波便获得相应能量，引起分子中某些能级的变化，包括加强原子间化学键的振动（对应红外线的能级），或将价电子激发到能量较高的能级（对应紫外线的能级），或引起原子核内质子的自旋跃迁等；分子结构对电磁波能量的吸收有选择性，只有当电磁波的能量恰好适应分子中能级跃迁能量差的量子化条件时才能被吸收，产生对应的能级跃迁；分子吸收电磁波所产生的光谱叫吸收光谱；2.1红外光谱(IR,Infra

3、redSpectroscopy)一、红外光谱原理红外（吸收）光谱：与分子的振动(和转动)有关；视共价键为连接两个原子核的弹簧，弹簧不停地振动和转动；按虎克定律处理这个“弹簧”，常以波数代替振动频率n为：式中：m1、m2表示两个原子的质量，是折合质量；K表示共价键的强度（N/cm2或J）；c是光速。把化学键的振动近似地看作一个弹簧振子，化学键的振动频率（或波数）与化学键力常数K（N/cm2或J）的平方根成正比，与原子的折合质量的平方根成反比；K越大（化学键越强）、原子的折合质量越小，振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，吸收峰将出现在低波数区；由于化学键的振动频率与原子质量、键

4、的强度及振动方式有关，所以不同的官能团有不同的吸收频率；当照射的红外光频率与基团振动频率一致时，则分子便可吸收这种光引起跃迁，波谱仪便可记录吸收峰的位置；分子的红外吸收主要对应于官能团；尽管分子的振动形式很多，但只有那些在振动过程中有瞬时偶极变化的振动时，才吸收红外光而产生对应的红外光谱；分子中原子间化学键的振动可分为两大类：伸缩振动（ν）：原子间沿着键轴的伸长和缩短，由伸缩振动所产生的吸收发生在高频区；弯曲振动（δ）：成键原子在键轴上下或左右弯曲变形，由弯曲振动所产生的吸收发生在低频区；弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动；各种分子的相同基团的吸收峰一般总是出现在某一特定范围

5、内，通过红外光谱可以得到分子结构的许多信息；4000～1500cm-1称为官能团区，主要由分子的伸缩振动产生，反映官能团的特征吸收；1500～600cm-1称为指纹区，主要由分子中共价键的弯曲振动和单键的伸缩振动产生，反映分子结构的特异性；解析红外光谱图时，一般先看1500cm-1以上官能团区、后看指纹区；先看高频端、后看低频端；先看强峰、后看弱峰；红外光谱的几个重要区域C－H伸缩振动：2960-2850cm-1（饱和碳原子上），3100-3010cm-1（双键上）C＝C伸缩振动：1680-1620cm-1C－H弯曲振动：1000-800cm-1烷基的C－C弯曲振动：1300-14

6、00cm-11-辛烯C－H(ν)C=C(ν)C-C(δ)C-H(δ)1.C-H伸缩振动：3100~3000cm-1(三个峰)2.C=C伸缩振动：1600cm-1（中），1500cm-1（强）3.-CH3的C-H弯曲振动：1380cm-14.苯环上C-H弯曲振动：770~730cm-1和710~690cm-1（强）甲苯1.O－H伸缩振动：3650-3590cm-1（游离）3600-3500cm-1（缔合）2.O－H弯曲振动：1200-1000cm-1乙醇2.2紫外光谱(UV,UltravioletSpectroscopy)波长在100～400nm的电磁波区域为紫外区，100～200n

7、m的区域为远紫外区，200～400nm的区域为近紫外区，波长在400～800nm范围的光称为可见光；有机物的紫外-可见光吸收一般发生在波长200～800nm的区域；无色的有机物在200～400nm波长范围的近紫外区常有吸收；常用的紫外及可见光分光光度计，波长范围为200～800nm；紫外光谱是由于分子中的价电子由低能态跃迁到高能态而产生的；有机化合物分子中主要有三种价电子：形成单键的σ电子，形成双键的π电子和未成键的孤对电子（也称n电子）；价电子的跃迁主要有以下几种形