《波谱知识基础》PPT课件.ppt

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1、第七章波谱知识基础有机物结构的测定一般经以下过程：化合物的分离提纯元素定性、定量分析测定相对分子质量、确定分子式确定化合物可能的结构式化合物的结构表征。获得物质结构信息的途径一般有两种。一、化学法二、物理法波谱是测定有机物结构时最重要的物理方法。常用波谱法有：紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱和质谱。电磁波与光谱电磁波光谱波长（频率)激发的种类远紫外线近紫外线可见光线近红外线中红外线远红外线无线电波真空紫外光谱近紫外光谱可见光谱近红外光谱中红外光谱远红外光谱核磁共振谱100～200nm200～400nm400～800nm0.8～2.5mｍ2.5～15mｍ(4000～6

2、50cm-1)15～100mｍ(650～100cm-1)(107～108Hz)σ电子跃迁n及π电子跃迁n及π电子跃迁共价键振动分子振动与转动核自旋l电磁波能量的吸收公式：E=hν=hc/λ。当某一波长范围的电磁波照射某有机物时，有机物便会吸收一定能量的光子，使分子内发生能级的跃迁，将不同的波长与对应的吸光度作图，即可得吸收光谱图由电子能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在近紫外区和可见光区，称为紫外吸收光谱或可见光谱分子振动能级跃迁的吸收光谱主要在红外区，称为红外光谱自旋的原子核在外磁场中可吸收无线电波而引起原子核自旋能级跃迁，由此产生的称为核磁共振第一节红外光谱一基

3、本原理化学键的键长、键角不是固定不变的，而是像用弹簧连接起来的一组小球，化学键及整个分子在不停地振动着。红外光可使分子振动能级发生跃迁。如果用不同波长的红外光照射样品，当红外光的频率与分子中某一化学键的振动频率相同时，分子就会吸收红外光，产生吸收峰。近红外区：0.78~2.5μm—OH和—NH倍频吸收区中红外区：2.5~25μm振动、伴随转动光谱远红外区：25~500μm骨架振动、转动光谱二、分子的振动和红外吸收频率分子中的一个化学键可有几种不同的振动形式，每种振动形式都可产生红外吸收峰。化学键的振动形式分为两大类：伸缩振动和弯曲振动伸缩振动（stretching

4、vibration）对称(ns)不对称(nas)弯曲振动(bendingvibration)剪式面内摇摆扭曲面外摇摆分子中成键原子间的振动可以近似地用经典力学来描述。其中最简单的伸缩振动的频率可以近似地用下式计算。k力常数成键原子质量越小，力常数越大，该键的振动频率越高三、振动自由度和红外吸收峰一个化合物在IR谱中吸收峰的数目取决于分子振动自由度。自由度是指描述有机分子中所有原子(n)在空间位置所需坐标总数(3n)。设分子由n个原子组成，每个原子在空间都有3个自由度，原子在空间的位置可以用直角坐标中的3个坐标x、y、z表示，因此，n个原子组成的分子总共应有3n个自

5、由度，即3n种运动状态。但在这3n种运动状态中，包括3个整个分子的质心沿x、y、z方向平移运动和3个整个分子绕x、y、z轴的转动运动。这6种运动都不是分子振动，因此，振动形式应有（3n-6）种。但对于直线型分子，若贯穿所有原子的轴是在x方向，则整个分子只能绕y、z轴转动，因此，直线性分子的振动形式为（3n-5）种IR谱中吸收峰的数目往往少于分子的振动自由度，其原因是：1.只有引起分子偶极矩变化的振动，才产生红外吸收，若振动过程不产生瞬间偶极矩变化，就不产生吸收峰。2.频率完全相同的振动所产生的吸收峰，彼此发生简并。3.强而宽的吸收峰往往覆盖与之频率相近的弱而窄的吸

6、收峰。四、红外光谱图以波长λ或波数σ为横坐标，以透光度T为纵坐标。吸收峰表现为谷吸收峰强度定性表示为：vs很强s强m中强w弱vw很弱峰型标注：宽（broad,br）肩（shoulder,sho）尖（sharp,sh）可变（virable,v）红外光谱吸收峰的两大区域4000～1330cm－1：特征谱带区，或称为官能团区（functionalgroupregion），官能团的特征吸收峰较多，是红外光谱分析的主要依据。1330～650cm-1：指纹区（fingerprintregion），单键的伸缩振动和弯曲振动所产生的吸收峰，对分子结构的鉴定提供重要信息。若用红外光

7、谱确定两个化合物是否相同时，两个谱图不仅在官能团区的吸收峰完全吻合，而且在指纹区范围内亦要完全一致。五、化学键的特征吸收频率键化合物类型频率范围cm-1C-HC-HC-HC-HC=CCCC=CC-OC=OO-HN-HC-NCN-NO2烷烃烯烃芳香烃炔烃烯烃炔烃芳香烃醇，醚，羧酸，酯醛，酮，羧酸，酯游离醇，酚形成氢键的醇，酚羧酸胺胺腈硝基化合物2850-2960,1350-14703020-3080（m），675-10003000-3100（m），675-87033001640-1680(v)2100-2260(v)1500,1600(v)1080-130016

8、90-17