有机化合物的谱图解析.ppt

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1、有机化合物的结果表征有机化合物的结构与吸收光谱红外光谱一、红外光谱的表示方法二、分子振动与红外光谱三、有机化合物基团的特征频率四、红外谱图解析核磁共振谱一、基本原理二、化学位移三、影响化学位移的因素四、决定原子数目的方法五、共振吸收峰（信号）的数目六、自旋偶合与自旋裂分七、偶合常数八、谱图解析有机化合物的结构表征【本章重点】红外光谱、核磁共振谱。【必须掌握的内容】1.红外光谱、核磁共振谱的基本原理。2.红外光谱、核磁共振谱谱图的解析方法。前言：有机化合物的结构表征（即测定）——从分子水平认识物质的基本

2、手段，是有机化学的重要组成部分。过去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定，其缺点是：费时、费力、费钱，试剂的消耗量大。例如：鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至1952年才完全阐明，历时147年。而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其优点是：省时、省力、省钱、快速、准确，试剂耗量是微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分子的结构，而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况，对人类所面临的生命科学、材料科学的发展，是极其重要的。对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：紫外光谱

3、（ultraviolerspectroscopy缩写为UV）、红外光谱（infraredspectroscopy缩写为IR）、核磁共振谱（nuclearmagneticresonance缩写为NMR）和质谱（massspectroscopy缩写为MS）.光是一种电磁波，具有波粒二相性。波动性：可用波长(λ)、频率（ν）和波数（σ）来描述。按量子力学，其关系为：有机化合物的结构与吸收光谱该式表明：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，λ与E，ν成反比，即λ↓，ν

4、↑（每秒的振动次数↑），E↑。在分子光谱中，根据电磁波的波长（λ）划分为几个不同的区域，如下图所示：微粒性：可用光量子的能量来描述：分子的总能量由以下几种能量组成：红外光谱一、红外光谱的表示方法一般指中红外（振动能级跃迁）。横坐标：波数（σ）400～4000cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。I：表示透过光的强度；I0：表示入射光的强度。二、分子振动与红外光谱1.分子的振动方式(1)伸缩振动：(2)弯曲振动：值得注意的

5、是：不是所有的振动都能引起红外吸收，只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。H2、O2、N2电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动也不能引起红外吸收。2.振动方程式（Hooke定律）式中：k—化学键的力常数，单位为N.cm-1μ—折合质量，单位为g力常数k：与键长、键能有关：键能↑（大），键长↓（短），k↑。化学键键长（nm）键能（Kj.mol-1）力常数k（N.cm-1）波数范围（cm-1）C―C0.154347.34.5700～1200C＝C0

6、.134610.99.61620～1680C≡C0.116836.815.62100～2600一些常见化学键的力常数如下表所示：折合质量μ：两振动原子只要有一个的质量↓，μ↓，σ（ν）↑，红外吸收信号将出现在高波数区。3.分子的振动能级跃迁和红外吸收峰位分子的振动是量子化的，其能级为：式中：v—为振动量子数(0,1,2,…);ν振为化学键的振动频率。分子由基态v=0跃迁到激发态v=1时，吸收光的能量为：分子振动频率习惯以σ（波数）表示：由此可见：σ（ν）∝k，σ（ν）与μ成反比。吸收峰的峰位：化学键的

7、力常数k越大，原子的折合质量越小，振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。结论：产生红外光谱的必要条件是：1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。2.振动过程中必须是能引起分子偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。三、有机化合物基团的特征频率总结大量红外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团

8、的特征吸收峰（又称官能团吸收峰）。1.特征频率区：在1600～3700cm-1区域（称为：高频区）出现的吸收峰，较为稀疏，容易辨认，主要有：(1)Y－H伸缩振动区：2500～3700cm-1，Y=O、N、C。(2)Y≡Z三键和累积双键伸缩振动区：2100～2400cm-1，主要是：C≡C、C≡N三键和C＝C＝C、C＝N＝O等累积双键的伸缩振动吸收峰。(3)Y＝Z双键伸缩振动区：1600～1800cm-1，主要是：C＝O、C＝N、C＝C等双键。2.指纹区：