有机化合物的结构表征(2)ppt培训课件

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1、第四章有机化合物的结构表征4.1研究有机化合物结构的基本程序1.研究一个未知有机化合物的基本程序分离提纯→元素定性、定量分析→测定相对分子质量→推测构造式→结构表征2.常用的分离方法：蒸馏、萃取、洗涤、重结晶、升华、色层、色谱等物理分离过程，有时用物理、化学相结合的分离过程。分离后检查纯度：方法有测熔点、沸点、折射率、比旋光度等物理常数和色谱分析等。3.元素的定量定性分析分析样品的组成元素及其含量，计算出化合物组成的实验式。4.测定相对分子质量测定相对分子质量，结合实验式才能写出分子式。5.推测构造式根据化合物制备方法或来源，结合分子式，利用同分异构概念，推测可

2、能的构造式，甚至构型式。6.结构表征物理常数测定法、化学法和近代物理法。近代物理方法：应用近代物理实验技术建立的一系列仪器分析方法-------波谱法。化学方法：(1)官能团分析方法官能团决定研究对象所属化合物类别，进行定性分析，进行定量测定。(2)化学降解及合成方法(3)官能团转化法把官能团化合物转化成衍生物，测定衍生物的性质。物理常数测定法：此法只能为辅助方法。近代物理方法：红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱被广泛使用。这些方法揭示化合物微观结构，是结构表征的最有力的手段和快速的方法。1、电磁波粒子能量：测定物质吸收光波的频率表征分子结构的原理有机化合物分

3、子中的原子、电子、原子核等是运动的，质点不同，运动状态不同，能量差是量子化的。用电磁波辐射物质，质点吸收电磁波，获得能量，改变运动状态。因此，分子中不同质点运动状态改变，只能吸收具有相应能量的波，即一定能量的波。换句话说，分子吸收波的频率，反映了分子中各质点的种类和运动状态。与有机分子结构有关的光波的频率如下表：有机化合物结构表征最常用的光波谱红外光谱（IR）反映的是价电子跃迁，常用来决定化合物含有什么官能团，属于哪类化合物。紫外光谱（UV）反映的也是价电子跃迁，更多的用于电子离域体系的电子跃迁，常用来表征分子中重键的情况，特别是共轭体等。核磁共振光谱（NMR）

4、反映的是原子核（氢核和碳核）的跃迁，常用来测定有机分子中的氢原子和碳原子连接的方式和化学环境。质谱(MS)不属于光波谱，它主要是确定分子的相对质量和组成分子的基团，进一步推测分子的结构。表征不同结构的化合物要选用不同的方法，很难用一种方法（尤其对新化合物）准确确定分子结构，经常是几种方法联合使用，互相补充，互相验证。本章主要掌握红外光谱（IR）和核磁共振光谱（NMR）4.2红外光谱（IR，Infranedpectroscopy）又称振动光谱，一般红外光谱仪测量吸收光的波数（频率的倒数，单位cm-1）为400-4000,测定的是分子中化学健伸缩或弯曲运动吸收的光，

5、几乎可用于所有有机化合物的结构表征。4.2.1基本原理1.分子振动的类型(1)伸缩振动成键的两原子沿键轴方向伸长和缩短的振动称为伸缩振动，常用ν表示。伸缩振动有两种：对称伸缩振动（νs）不对称伸缩振动（νas）振动频率ν与两原子的质量M1、M2、键的力常数k有关：或用波数σ 表示为：①键的力常数k与键能有关，键能大，力常数大，振动频率也大。②M1和M2越小，（1/M1+1/M2）越大，振动频率也越大。③同一原子上有几个键，振动会发生互相影响，H-C-H两个C-H键振动频率相等，互相偶合，或是对称伸缩振动，或是不对称伸缩振动，振动频率也变化。对称伸缩振动（νs）2

6、850cm-1不对称伸缩振动（νas）2930cm-1C-C-H两键振动频率相差大（2900cm-1/1000cm-1），互相影响小，看成独立的。    C-C，C-N，C-O振动频率比较接近，相互有影响，因此同一个化学键，在不同的分子中σ 不等。    Y-H，y=Z和Y≡Z振动频率比C-C键的高得多，也可以看成独立的，因此可用官能团的伸缩振动光谱表征化合物。（2）弯曲振动    弯曲振动是离开键轴的前、后、左、右振动。键长不改变，键角改变，力常数变化小。亚甲基有面内振动和面外振动。因分子的弯曲振动，振动频率很低。2．产生红外光谱的条件1）红外光辐射的频

7、率与分子中键振动的频率相当时，才能被吸收产生吸收光谱。2）振动过程中能引起偶极矩变化的键才能产生吸收光谱。H2、O2、N2等双原子分子，H-C≡C-H，对称R-C≡C-R中的-C≡C-振动时都不引起偶极矩改变，观察不到红外吸收，>C=O，-N3振动引起的偶极矩变化大，吸收强度大。4.2.2重要官能团的吸收区域红外吸收光谱大体上分成三个区域，官能团吸收区又分几个特征区：1.官能团吸收区（高频区）在3700～1600cm-1区组成官能团键的吸收大都在此区，故称官能团区。其又分三个小区：①Y-H伸缩振动区（3700～2500cm-1）主要是O-H，N-H，C-H等单

8、键伸缩振动频率区。②Y≡