有机化合物的波谱分析简介.ppt

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1、第十六章有机化合物的波谱分析简介1第十章有机化合物的波谱分析简介有机化合物不论是天然产物还是经化学反应生成的，都需要测定其分子的结构。如果对某一化合物的结构不了解，则对其性质和作用的研究是很难深入的。因此，测定有机化合物的结构很自然地变成了研究有机化学的首要任务。2我们在基础有机化学中学习了鉴定有机官能团的化学方法：烯、炔：用KMnO4、Br2/CCl4褪色反应鉴定。O3氧化，确定双键的位置不同结构卤代烃的鉴别：与硝酸银醇溶液的反应。端基炔：炔银或炔铜反应。3酚羟基（包括烯醇式结构）的鉴别：FeCl3溶液显色。羰基的鉴别（包括酮羰基

2、和醛羰基）：羰基试剂（2,4－二硝基苯肼）生成黄色或棕黄色固体。不同结构醇的鉴别：ZnCl2/HCl（卢卡斯试剂）的反应。4醛基：与吐伦试剂和费林试剂的反应，与饱和NaHSO3的反应。醛、脂肪甲基酮：与饱和NaHSO3的反应甲基酮：碘仿反应胺的鉴别：兴斯堡反应（与苯磺酰氯的反应）、与亚硝酸的反应。5化学鉴别方法的缺陷：1、试样用量大，耗时长。1805年～1952年结构才完全测定吗啡2、对于分子的构型及构象，化学方法很难测定。6有机化学中常用的波谱方法红外光谱：InfraredSpectroscopy(IR)紫外光谱：Ultravio

3、letSpectroscopy(UV)核磁共振谱：NuclearMagneticResonance(NMR)质谱：MassSpectroscopy(MS)其中：IR、UV和NMR属于光学分析，是基于电磁波作用于待测物质后，辐射信号的变化而建立的分析方法。7电磁波谱包括了一个极广阔的区域：区域区域波长范围激发能级光谱方法射线0.005~0.14nm核Mössbauer谱法X射线0.1~10nm内层电子X射线光谱法远紫外线10~200nmσ电子真空紫外光谱法紫外线200~400nmn及π电子紫外光谱法可见光400~800nmn及π电子

4、可见光谱法(tobecontinued)8区域区域波长范围激发能级光谱方法2.5~15μm振动与转动红外光谱法Raman光谱法中红外线远红外线15~300μm振动与转动远红外光谱法微波0.03~100cm分子转动，电子自旋微波波谱法电子自旋波谱法无线电波1~1000m原子核自旋核磁共振波谱法近红外线0.8~2.5μm振动与转动近红外光谱法所有这些波的波速均为：3X1010cm/s9样品吸收红外线而产生的吸收光谱,称为红外光谱(Infra-redspectrum,IR)红外光谱主要研究分子中成键原子振动和转动能级跃迁所引起的吸收光谱。

5、用途:确定化合物中是否存在某一官能团或化学键;确证两个化合物是否相同。§10.2红外光谱(IR)10一、红外吸收光谱－分子的振动与红外吸收1.分子的振动方式：伸缩振动：原子沿键轴方向的振动，键长发生变化，键角不变。对称伸缩振动不对称伸缩振动11弯曲振动：原子垂直于化学键的振动，键角发生变化，键长不变。弯曲振动可分为面内和面外弯曲振动：面内弯曲振动面外弯曲振动弯曲振动产生的吸收带多出现在低波数区12不同振动方式引起的红外吸收峰的表示方法：νasδνs反对称伸缩振动对称伸缩振动弯曲振动13产生红外吸收的条件：1、辐射光子的能量与发生振动

6、跃迁的能量相等。2、辐射与物质之间有耦合作用，所以分子振动必须伴随偶极矩的变化。142.红外光谱图的表示方法：以波长或波数为横坐标（表示吸收带的位置）；以百分透过率(Transmittance%,T%)或吸光度为纵坐标（表示吸收带的强度）作图。15吸收谱带强度的表示：vs很强v强w弱vw很弱波长的单位：μm；波数/cm-1；官能团区:3700~1500cm-1,X-H,XY,X=Y等键的吸收带出现在此区域；指纹区:1400~650cm-1,吸收带密集而精细,用于化合物的鉴定16双原子分子的振动以力学常数为k的弹簧连接两个质量为m1

7、、m2的小球,作为双原子分子的机械模型:二、红外光谱的基本原理将双原子分子的伸缩振动近似看作是简谐振动,则其振动频率以波数表示为:17将m1m2换算成原子的原子量M1、M2,并将、c(光速)的值代入,得到：将有机物中的化学键近似看作是双原子分子,则由上式可以看出:化学键的力常数K值或(1/M1+1/M2)的值越大,的数值也越大,即吸收带的频率越高18不同官能团的特征吸收峰－影响吸收峰的因素1、化学键的强度越大，红外吸收的频率越大伸缩振动吸收峰2150cm-11650cm-11200cm-12、组成化学键的原子质量越小，红外吸收的

8、频率越大。C－HC－CC－OC－ClC－BrC－I伸缩～3000cm-11200cm-11100cm-1800cm-1550cm-1～500cm-1193、诱导效应可以改变红外的吸收频率。C=O伸缩1715cm-11815～1785c