核磁共振谱图的表示方法屏蔽效应和化学位移课件.ppt

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1、第八章现代物理方法的应用第一节电磁波的一般概念一、光的频率与波长光是电磁波，有波长和频率两个特征。电磁波包括了一个极广阔的区域，从波长只有千万分之一纳米的宇宙线到波长用米，甚至千米计的无线电波都包括再内，每种波长的光的频率不一样，但光速都一样即3×1010cm/s。波长与频率的关系为：υ=c/λυ=频率，单位：赫（HZ）；λ=波长，单位：厘米（cm），表示波长的单位很多。如：1nm=10-7cm=10-3μmλ=300nm的光，它的频率为（1HZ=1S-1）频率的另一种表示方法是用波数，即在1cm长度内波的数目。如波长为300nm的光的波数为1/300×10-7=33333/cm-

2、1。二、光的能量及分子吸收光谱1.光的能量每一种波长的电磁辐射时都伴随着能量。E=hυ=hc/λh-普郎克常数（6.626×10-34J.S）2.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，或使电子激发到较高的能级，产生特征的分子光谱。分子吸收光谱可分为三类：（1）转动光谱分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁，转动能级之间的能量差很小，位于远红外及微

3、波区内，在有机化学中用处不大。（2）振动光谱分子所吸收的光能引起震动能级的跃迁，吸收波长大多位于2.5~16μm内(中红外区内),因此称为红外光谱。（3）电子光谱分子所吸收的光能使电子激发到较高能级（电子能级的跃迁）吸收波长在100—400nm，为紫外光谱。第二节紫外和可见吸收光谱一、紫外光谱及其产生1．紫外光谱的产生物质分子吸收一定波长的紫外光时，电子发生跃迁所产生的吸收光谱称为紫外光谱。一般的紫外光谱仪是用来研究近紫外区吸收的。σπλ*2.电子跃迁的类型与电子吸收光谱（紫外光谱）有关的电子跃迁，在有机化合物中有三种类型，即σ电子、π电子和未成键的n电子。电子跃迁类型、吸收能量波

4、长范围、与有机物关系如下：可以看出，电子跃迁前后两个能级的能量差值ΔE越大，跃迁所需要的能量也越大，吸收光波的波长就越短。二、朗勃特—比尔定律和紫外光谱图1．Lambert-Beer定律当我们把一束单色光（I.0）照射溶液时，一部分光（I）通过溶液，而另一部分光被溶液吸收了。这种吸收是与溶液中物质的浓度和液层的厚度成正比，这就是朗勃特—比尔定律。用数学式表式为：：吸光度（吸收度）；c：溶液的摩尔浓度（mol/L）L：液层的厚度；E：吸收系数（消光系数）若化合物的相对分子量已知，则用摩尔消光系数ε=E×M来表示吸收强度，上式可写成。2．紫外光谱的表示方法应用紫外光谱仪，使紫外光依次照

5、射一定浓度的样品溶液，分别测得消光系数E或ε。以摩尔消光系数ε或Iogε为纵坐标。以波长（单位nm）为横坐标作图得紫外光谱吸收曲线，即紫外光谱图。如下图：在紫外光谱图中常常见到有R、K、B、E等字样,这是表示不同的吸收带，分别称为R吸收带，K吸收带，B吸收带和E吸收带。R吸收带为跃迁引起的吸收带，其特点是吸收强度弱。εmax<100，吸收峰波长一般在270nm以上。K吸收带为跃迁引起的吸收带，其特点为吸收峰很强，εmax>10000。共轭双键增加，λmax向长波方向移动，εmax也随之增加。B吸收带为苯的跃迁引起的特征吸收带，为一宽峰，其波长在230~270nm之间，中心再254n

6、m，ε约为204左右。E吸收带为把苯环看成乙烯键和共轭乙烯键跃迁引起的吸收带。三、紫外光谱与有机化合物分子结构的关系一般紫外光谱是指200~400nm的近紫外区，只有π—π*及跃迁才有实际意义，即紫外光谱适用于分子中具有不饱和结构，特别是共轭结构的化合物。1．孤立重键的跃迁发生在远紫外区2．形成共轭结构或共轭链增长时，吸收向长波方向移动——即红移。例如：3．在π键上引入助色基（能与π键形成P-π共轭体系，使化合物颜色加深的基团）后，吸收带向红移动。例如：四、紫外光谱的应用1.杂质的检验紫外光谱灵敏度很高，容易检验出化合物中所含的微量杂质。例如，检查无醛乙醇中醛的限量，可在270~2

7、90nm范围内测其吸光度，如无醛存在，则没有吸收。2.结构分析根据化合物在近紫外区吸收带的位置，大致估计可能存在的官能团结构。1）如小于200nm无吸收，则可能为饱和化合物。2）在200~400nm无吸收峰，大致可判定分子中无共轭双键。3）在200~400nm有吸收，则可能有苯环、共轭双键等。4）在250~300nm有中强吸收是苯环的特征。5）在260~300nm有强吸收，表示有3—5个共轭双键，如果化合物有颜色，则含五个以上的双键。4.分析确定或鉴定可能的结构例（1