有机化学 教学课件 作者 付建龙 李红 主编第六章 有机物波谱分析.ppt

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1、第六章有机化合物的波谱分析本章重点初步了解红外光谱产生的原理和条件，理解键能和原子质量与吸收频率的关系,初步认识一些化合物基团的特征吸收峰.2了解化学位移的定义及表达方式,掌握电负性对化学位移的影响,掌握峰面积与氢原子个数的关系,掌握自旋裂分的(n+1)规则分子吸收光谱分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能级之间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以对于某一分子来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动或振动能级的变化，或使电子激发到较

2、高的能级，产生特征的分子光谱。这样的分子光谱就叫分子吸收光谱。研究或鉴定一个有机化合物的结构，需对该化合物进行结构表征。其基本程序如下：分离提纯→物理常数测定→元素分析→确定分子式→确定其可能的构造式(结构表征)。结构表征的方法2种方法：化学法和波谱法。传统方法：(化学法)①元素定性、定量分析及相对分子质量测定——分子式；②官能团试验及衍生物制备——分子中所含官能团及部分结构片断；③将部分结构片断拼凑——完整结构；④查阅文献，对照标准样，验证分析结果。化学表征法的特点和缺点特点：需要较多试样（半微量分析，用样量为10－100mg），大量的时间

3、（吗啡碱，1805－1952年），熟练的实验技巧，高超的智慧和坚韧不拔的精神。缺点：①分子有时重排，导致错误结论；②＊C及－C＝C－的构型确定困难。波谱法①质谱（最好用元素分析仪验证）——分子式；②各种谱图（UV、IR、NMR、MS）——官能团及部分结构片断；③拼凑——完整结构；④标准谱图——确认。光谱法的特点特点：样品用量少（<30mg），不损坏样品（质谱除外），分析速度快，对*C及－C＝C－的构型确定比较方便。光谱法已成为有机结构分析的常规方法。但是化学方法仍不可少，它与光谱法相辅相成，相互补充，互为佐证。光的能量E=hυ=hc/λh-普

4、郎克常数（6.626×10-34J.S）波长与频率的关系为：υ=c/λ200－800nm: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。分子运动能级（1）转动光谱转动能级之间的能量差很小，位于远红外及微波区内，在有机化学中用处不大。（2）振动光谱吸收波长大多位于2.5~25μm内(中红外区内),因此称为红外光谱。（3）电子光谱吸收波长在100—400nm，为紫外光谱。6.1红外光谱（InfraredSpectroscopy,IR

5、）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。6.1.1红外光谱产生的原理6.1.2红外吸收峰产生的条件振动过程中能够改变分子偶极矩的振动才能产生吸收峰，∴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；CS2、CCl4等对称分子的IR谱图特别简单,可用作IR溶剂。一般情况下，一张红外光谱图有5~30个吸收峰。(1)分子振动的类型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

6、键角，不改变键长；波数较低。6.1.3分子中原子的振动类型与化学键的振动频率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。波长与频率的关系为：υ=c/λ波数——每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。(1cm=104μm)(2)振动方程若将频率采用波数表示，Hooke’srule则可表示为：——振动方程式中：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

7、相匹配的波段，从而产生红外光谱。讨论：①键能↑，k↑，则ν或σ↑。例如：键的类型C≡CC=CC―CK/1010N•cm-112～188～124～6σ/cm-12100～22601620～1680700～1200②成键原子的质量m1或m2↓，则ν或σ↑。例如：化学键C―HC―NC―Oσ/cm-12853～29601180～13601080～13006.1.4有机化合物基团的红外特征频率横坐标：波长/λ或波数/cm-1。纵坐标：透光率T。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

8、-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团的出峰位置相对固定，可用于确定分