有机波谱课件.ppt

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1、第八章有机化合物的波谱分析8.1分子吸收光谱和分子结构8.2红外吸收光谱8.2.1分子的振动和红外光谱振动方程式(2)分子振动模式8.2.2有机化合物基团的特征频率8.2.3有机化合物红外光谱举例烷烃(2)烯烃(3)炔烃(4)芳烃8.3核磁共振谱8.3.1核磁共振的产生原子核的自旋与核磁共振(2)核磁共振仪和核磁共振谱图8.3.2化学位移(1)化学位移的产生(2)化学位移的表示方法(3)影响化学位移的因素8.3.3自旋偶合与自旋裂分自旋偶合的产生(2)偶合常数(3)化学等同核和磁等同核(4)一级谱图和n＋1规律8.3.4NMR谱图举例8.3.513C核磁共振谱简介8.4紫外

2、吸收光谱8.4.1紫外光与紫外吸收光谱8.4.2电子跃迁类型8.4.3紫外谱图解析8.5质谱8.5.1质谱的基本原理8.5.2质谱解析表8.1测定有机化合物结构的主要波谱方法波谱方法代号提供的信息核磁共振波谱(nuclearmagneticresonancespectroscopy)NMR碳骨架与碳原子相连的氢原子的化学环境红外光谱IR主要的官能团(infraredspectroscopy)紫外可见光谱(ultraviolet-visiblespectroscopy)UV分子中π电子体系质谱(massspectrometry)MS相对分子质量分子式分子中结构单元吸收光谱8.

3、1分子吸收光谱和分子结构电磁波的性质：h－普朗克(Planck)常量:6.63×10-34J•sν－频率(Hz),ν=c·σλ－波长(nm)c―光速:3×108(m·s-1)σ－波数(cm-1)νE=h=hc/λ（一个光子的能量）电磁波谱与波谱分析方法0.1nm10nm200nm400nm800nm2.5μm25μm100cm1m500μm电磁波谱区域与类型：γ射线X射线紫外线可见光远紫外线近红外线中红外线微波无线电磁波远红外线ΔEE1E2分子结构与吸收光谱的关系：h=ΔE=E2－E1电子能级：UV振动能级：IR原子核自旋能级：NMRν振动能级跃迁红外光谱有机化合物分子发生

4、振动能级跃迁时，也伴随着转动能级的跃迁。红外光能量ΔE分子吸收光谱：图8.1分子吸收光谱示意图光源样品池I0II/I0（%）8.2红外吸收光谱红外光谱的功能：鉴别分子中的某些官能团－波数红外光谱对应的电磁波辐射:σ4000~400cm-1区域λ2.5~25μmσ吸收峰的位置吸收峰的强度图8.21–己烯红外光谱图Hooke定律:ν＝2π1√k()m11+m21m1，m2为成键原子的质量(g)；K为化学键的力常数(N·cm-1)(牛[顿]·厘米-1)8.2.1分子的振动和红外光谱分子中成键的两个原子的简谐振动：(1)振动方程式键的振动频率与力常数(与化学键强度有关)成正比，而与

5、成键的原子质量成反比。同一类型化学键，由于环境不同，力常数并不相同，因此，吸收峰的位置不同引起分子偶极矩发生变化的振动才会出现红外吸收峰。无红外吸收峰化学键极性越强，振动时偶极矩变化越大，吸收峰越强。伸缩振动化学键的振动方式弯曲振动(2)分子振动模式对称伸缩振动(νs)反对称伸缩振动(νas)摇摆振动(ω)卷曲振动(τ)面外弯曲振动剪切振动(δs)摇摆振动(ρ)面内弯曲振动由化学键或基团特征的振动，在特定的位置出现吸收峰——基团的特征吸收峰(特征峰)8.2.2有机化合物基团的特征频率特征频率:最大吸收对应的频率例如：羰基的特征频率为1850～1600cm-1影响化学键振动频

6、率的因素：键合原子质量的影响：键合原子质量越小，其化学键的振动频率越高。基团化学键频率范围/cm-1烷基C―Ｈ2850~2950羟基O―H3200~3600氨基N―H3350~3500它们比C―C、C―N、C―O键的振动频率高。化学键的相对刚性影响2100~22002240~22801620~16801630~1780化学键频率范围/cm-1化学键刚性越强，其振动频率越高样品的处理：纯样品：纯液体夹在两个NaCl晶体片之间。固体：与KBr混合后，压成薄片。溶液：配制成CCl4或氯仿的溶液。红外光谱的区域划分：4000~1500cm-1伸缩振动吸收1500~400cm-1伸缩

7、振动与弯曲振动吸收官能团的特征吸收（官能团区）化合物的特征吸收（指纹区）表8.2常见有机化合物基团的特征频率化学键类型频率cm-1化学键类型频率cm-1伸缩振动单键双键三键8.2.3有机化合物红外光谱举例(1)烷烃面内弯曲振动(－CH2―)1467cm-1(－CH3)1380cm-1异丙基或叔丁基:双峰2960~2850cm-1伸缩振动图8.3正辛烷的红外光谱图T/%图8.42–甲基庚烷的红外光谱图T/%图8.52,2–二甲基己烷的红外光谱图T/%(2)烯烃＝C－H：3100~3010cm-1(中)伸缩振动C＝C（