8-有机光谱.ppt

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1、第八章有机化合物的波谱分析有机化学经常使用有四大谱：1.紫外光谱UV2.红外光谱IR3.核磁共振NMR4.质谱MS本章内容主要讨论红外光谱和核磁共振光谱一、分子的吸收光谱和分子结构E=hv=hc/λv=c/λ1/λ=σE代表光子的能量，单位为J；hplanck常数6.63x10-34J•Sv频率；c光速3X1010cm/s；λ波长波数(σ)表示1cm长度中波的数目，单位为cm-1分子结构不同，由低能级向高能级跃迁所吸收光的能量不同，因而可形成各自特征的分子吸收光谱，并以此来鉴别已知化合物或测定未知化合物的结构二、红外吸收光谱在波数为400

2、0-400cm-1的红外光照射下，样品分子吸收红外光会发生振动能级跃迁，所测得的吸收光谱称为红外吸收光谱(Infraredspectrum)，简称红外光谱(IR)。1.分子的振动和红外光谱(1)振动方程式：双原子分子的振动看作简谐振动。根据Hooke定律m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为克k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能越大，k越大。同一类型的化合物，由于分子内部及外部所处环境不同，力常数并不完全相同）化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与键强度成正比，与成键原子质量成反比产生红外光谱的两个必要条件：(1)γ

3、红外=γ振动(2)有偶极矩变化(2)分子的振动方式振动方式有两种：伸缩振动和弯曲振动P2982.有机化合物基团的特征频率能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰，简称特征峰。其最大吸收对应的频率为集团的特征频率。(参见表7-2)特征频率区4000-1500cm-1官能团的伸缩振动是否有某种官能团(主要是X-H、三键及双键（C=C,C=O,C=C）的伸缩振动)指纹区1500-400cm-1吸收峰很多确定具体化合物(主要是各种单键（C-N,C-O,C-C）的伸缩振动及各种弯曲振动)3.有机化合物红外光谱举例烷烃：C—H伸缩

4、振动2940cm-1和2860cm-1，C—H面内弯曲1460（不对称）和1380（对称），-(CH2)n-(n>=4)一般在720cm-1处有特征峰（弱）烯烃：=C—H伸缩振动3100-3000cm-1，C=C伸缩振动1650cm-1(强度与分对称性有关)，=C—H面外弯折1000-600cm-1(强，位置与分子对称性有关)炔烃：C—H伸缩振动3300cm-1（尖锐峰）C≡C伸缩振动2300-2100cm-1(强度与分子对称性有关)，C—H面外弯曲振动700-600cm-1芳香结构：C—H伸缩振动3100-3000cm-1，单核芳环骨架

5、C=C伸缩振动1600、1580、1500、1450cm-1(强度与分子对称性有关)，C—H面外弯折900-690cm-1及起其倍频峰(形状、位置与取代基位置有关)三、核磁共振谱1.核磁共振的产生无线电波与处于磁场中的分子内自旋核相互作用，引起核自旋能级的跃迁产生核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)FelixBlochandEdwardPurcell首次发现，1952年，获Nobel物理学奖(1)原子核的自旋与核磁共振质子在外加磁场中两个能级与外加磁场的关系两个能级之差⊿E=rhHo/2π=hγγ=rHo/

6、2π用一定频率的电磁波照射外磁场中的氢核。电磁波的能量正好等于两个能级之差时，氢核就吸收电磁波的能量，从低能级跃迁到高能级，发生核磁共振(2)核磁共振仪和核磁共振图一张NMR谱图，通常可以给出四种重要的结构信息：化学位移、自旋裂分、偶合常数和峰面积2.化学位移质子在分子中不是裸露的，而是被价电子所包围，质子周围电子云密度越大，屏蔽效应越大，只有增加磁场强度才能使其发生共振吸收，抗磁屏蔽效应。反之，若感应磁场与外加磁场方向相同，质子所感受到的磁场为外加磁场和感应之和。这种作用称为去屏蔽作用。化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的不同化学环境的

7、氢核，受到不同程度的屏蔽效应，因而在NMR的不同位置上出现吸收峰，这种位置上的差异成为化学位移。(1)化学位移的产生(2)化学位移的表示方法表示方法：δ=(γ试样—γTMS)×106/γoTMS：四甲基硅烷单峰屏蔽效应高定为零(3)影响化学位移的因素a.电负性的影响电负性大的原子或基团，吸电子能力强，使邻近1H的质子峰移向低场（左侧），反之移向高场（右侧）(b)磁各向异性效应构成化学键的电子，在外加磁场作用下，产生一个各向异性的磁场。使处于化学键不同空间位置上的质子受到不同的屏蔽作用---即磁各向异性C=C键的屏蔽效应δ=4.5-5.7稍

8、低场C=O键的屏蔽效应δ=9.4-10低场C≡C键的屏蔽效应δ=2-3高场3.自旋偶合和自旋裂分(1)自旋偶合和自旋裂分用高分辨NMR测CH3CH2Cl(P307)时，甲基与亚甲基的共振峰都不