有机波谱学基础.ppt

《有机波谱学基础.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第十三章有机波谱学基础第一节吸收光谱的一般原理第二节紫外光谱第三节红外光谱第四节核磁共振谱第十三章有机波谱学基础有机化合物的结构鉴定是有机化学基本知识的重要组成部分。二十世纪五十年代发展起来的波谱法，为有机化合物的结构鉴定缩短了时间。最常用的波谱包括紫外光谱、红外光谱、核磁共振及质谱，具有快速、准确、取样少，且不破坏样品等优点，成为有机化合物结构分析的工具。第一节吸收光谱的一般原理光是一种电磁波，具有波粒二相性。波动性：可用波长()、频率(v)和波数(σ)来描述。ν为频率，单位HzC为光速，其值为3×1010cm·s–1为波长，单位cm，也可用nm作单位，微粒性：可用光量子的能量来描

2、述：E:光电子能量，单位是Jh：普朗克常数，其值为6.63×10–31JS–1ν为频率，单位HzC为光速，其值为3×1010cm·s–1该式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见，与E，v成反比，即↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。在分子光谱中，根据电磁波的波长()划分为几个不同的区域，如下图所示：分子的总能量由以下几种能量组成：E总=Ee+Ev+Er电子能振动能转动能紫外光谱可见光谱红外光谱所需能量较低，波长较长微波波谱电子自旋分子中的原子、电子都在不停地运动，在一定的运动状态下具有一定的能量，包括电子运动、原子的振动及分子转动等能

3、量。各种运动状态均有一定的能级，有电子跃迁能级、键振动能级和分子转动能级等。当某一波长的电磁波照射某有机物时，如果其能量恰好等于运动状态的两个能级之差，分子就吸收光子，从低能级跃迁到较高能级。将不同波长与对应的吸光度做图，即可得到吸收光谱（absorptionspectra）。电子能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在近紫外区和可见区，称为可见-紫外光谱；键振动能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在中红外区，称为红外光谱；自旋的原子核在外加磁场中可吸收无线电波而引起能级的跃迁，所产生的吸收光谱称为核磁共振谱。第二节紫外光谱紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。分子中价电子经紫外或可见光照射时

4、，电子从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫紫外光谱紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm(纳米),其中100-200nm为远紫外区，200-400nm为近紫外区,一般的紫外光谱是指近紫外区。用不同波长的近紫外光（200~400nm）依次照一定浓度的被测样品溶液时，就会发现部分波长的光被吸收。如果以波长λ为横座标（单位nm），吸收度（absorbance）A为纵座标作图，即得到紫外光谱（ultravioletspectra，简称UV）。一、基本原理1,3-丁二烯的紫外光谱图可以跃迁的电子有：电子,电子和n电子。跃迁的类型有：*,n*,

5、*,n*。各类电子跃迁的能量大小见下图：在有机化合物中可以跃迁的电子有σ电子、π电子和n电子（孤电子或非键电子）。主要跃迁形式有σ→σ*、n→σ*、π→π*和n→π*的跃迁。电子各种跃迁形式所需能量不同，反映在紫外光谱中吸收紫外光的波长不同，即吸收峰的位置不同.从图6-3可知，各种跃迁所需能量的大小是△E（σ→σ*）﹥△E（π→π*）﹥△E（n→π*）。n**既然一般的紫外光谱是指近紫外区，即200-400nm，那么就只能观察*和n*跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。二、紫外光谱图的组成紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。

6、横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、(吸收系数)中的任何一个来表示。吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。对甲苯乙酮的紫外光谱图吸光度A是由Lambert-Beer定律定义的：A:吸光度,:消光系数,c:溶液的摩尔浓度，l:样品池长度在科学论文中还常用摩尔吸收度ε（或lgε）为纵座标。例如香芹酮的紫外光谱图就是用lgε为纵座标。香芹酮的紫外光谱图摩尔吸收度ε与吸收度A之间的关系ε=A/Cl其中c为所测样品的浓度，L为样品池

7、的厚度，A为吸收度。对ε已知样品，在一定L下，测得样品溶液的A，即可求得浓度c紫外光谱中化合物的最大吸收波长用λmax表示，它是特定化合物紫外光谱的特征常数。例如：对甲基苯乙酮的λmax为252nm;香芹酮有两个吸收峰，λmax分别为239nm和320nm。在标明λmax时，通常需注明测定时使用的溶剂和摩尔吸收度ε。三、影响紫外光谱的因素1.紫外吸收曲线的形状及影响因素紫外吸收带通常是宽带。影响吸收带形状的因素有：被测化合物的结构、