现代物理方法在有机化学中的应用ppt课件.ppt

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1、有机化学主讲教师霍文兰教材曾昭琼主编Chapter8Spectralanalysisforstructureoforganiccompound第八章现代物理方法在有机合成中的应用目的与要求了解四谱在结构测定中的应用，理解并掌握四谱的基本原理、四谱与分子结构的关系重点与难点重点四谱的基本原理难点谱图分析本章提纲:第一节波谱分析的一般概念第二节紫外和可见光吸收光谱第三节红外光谱第四节核磁共振谱第五节质谱20世纪中叶以前，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定，缺点是：费时、费力、费钱，需要的样品量大。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1

2、47年。吗啡碱１电磁波电磁波是电磁场的一种运动形态，这种运动以光速C在空间行进。具有波粒二象性。波动性：可用波长λ、频率ν或波数σ来描述。微粒性：可用光量子的能量来描述。普朗克常数h=6.626×10－34J·s。波长不同的电磁波性质不同，根据电磁波的波长划分为几个不同的区域。电磁波谱２分子吸收光谱用电磁波照射有机分子时，分子便会吸收那些与分子内的能级差相当的电磁波，引起分子振动、转动或电子运动能级跃迁。①转动光谱：彼此分开的谱线，在远红外-微波区域内。②振动光谱：谱带，在中红外区域内。③电子光谱：互相重叠的谱带，在可见-紫外区域内。３波谱分析方法紫外光谱(ultrav

3、ioletspectroscopyUV)；红外光谱(infraredspectroscopyIR)；核磁共振谱(nuclearmagneticresonanceNMR)；质谱(massspectroscopyMS)。在学习四谱时，把有关理论背景的讨论减少到最低程度，重点放在谱图和分子结构之间的关联上。Cary500UV-ViS-NIR光度计§8—2紫外和可见吸收光谱１原理简介紫外光的波长范围是4~400nm,其中4~200nm为远紫外区，200~400nm为近紫外区,可见光的波长范围是400~800nm。电子的跃迁：E２紫外光谱图的组成横坐标表示吸收光的波长λ，纵坐标表

4、示吸收强度。丙酮的紫外光谱光的吸收强度，可以用吸光度A、透射比或透光率T、吸收率1-T、摩尔吸收系数κ中的任何一个来表示。文献中的紫外光谱数据，是吸光度极大处的波长λmax和它的摩尔吸收系数κ。吸光度A和摩尔吸收系数κ吸的关系是由Lambert-Beer定律确定的：A=κcL式中c为溶液的摩尔浓度(mol·l-1)，L为液层的厚度。３影响紫外光谱的因素(1)几个基本概念生色基：能在某一段光的波长内产生吸收的基团，称为这一段波长的生色团或生色基，如：C=C、C=O、NO2等。助色基：本身在紫外或可见光区不显吸收，当它们连在双键或共轭体系上时，使吸收向长波方向位移，颜色加深

5、。如：—OH、—NH2、—Cl等。红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方向移动的现象称为红移现象。蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波方向移动的现象称为蓝移现象。增色效应：使κ值增加的效应称为增色效应。减色效应：使κ值减少的效应称为减色效应。(2)影响因素电子跃迁的能差ΔE越大，则最大吸收波长λmax越短。助色基的影响，使最大吸收向长波位移，颜色加深，称为助色效应。空间位阻效应的影响，使最大吸收向长波位移，吸收强度也减小。超共轭效应影响，使最大吸收向长波位移。溶剂的影响，π→π*跃迁，溶剂极性增加，吸收红移。n→π*跃迁，溶剂极性增加，吸收蓝

6、移。４各类化合物的紫外吸收饱和有机化合物：σ→σ*跃迁的紫外吸收都在远紫外区，吸收波长<200nm。只有部分饱和有机化合物如溴化物、碘化物、胺等，n→σ*跃迁在近紫外区有弱吸收：CH3NH2λmax=213nm，CH3Brλmax=204nm，CH3Iλmax=258nm。不饱和脂肪族有机化合物：非共轭的烯烃、炔烃等化合物的π→π*跃迁在近紫外区无吸收。CH2=CH2λmax=165nm，HC≡CHλmax=173nm。具有π-π共轭和p-π共轭的不饱和脂肪族有机化合物可以在近紫外区出现吸收。CH2=CH-CH=CH2λmax=217nm(21000)，CH2=CH-C

7、H=CH-CH=CH2λmax=258nm(35000)。芳香族有机化合物：芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系，一般来讲，它们都有三个吸收带。苯：λmax=184nm、204nm、255nm。紫外光谱实质上是分子中生色基和助色基的特征反映，分子的其他部分对紫外光谱的影响不大。由紫外光谱的λmax数值得到的信息：①在200~400nm区间无吸收峰，可断定分子中无共轭双键。②在200~400nm区间有吸收峰，则可能有苯环、共轭双键、碳氧双键等结构。③在260~300nm区间内有强吸收峰，表示有3~5个共轭双键，如果化合物有颜色，则含5个以上