有机化学第13章有机波谱学基础ppt课件.ppt

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1、第十三章有机波谱学基础前言有机化合物的结构鉴定是从分子水平认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部分。20世纪50年代以前主要依靠化学分析方法进行有机化合物的结构测定，其缺点是费时费力，需要的样品量大。例如：鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至1952年才完全阐明，历时147年。前言20世纪50年代发展起来的波谱学为有机化合物的结构鉴定带来极大的方便。其优点是快速、准确，样品消耗量是微克级，甚至更少。紫外光谱UV(ultravioletspectra)红外光谱IR(infraredspectra)核磁共振谱NMR(nuclearmagneticresonance)质谱MS(ma

2、ssspectra)对有机化合物结构鉴定最常用的四大光谱：前言一、吸收光谱的一般原理二、紫外光谱三、红外光谱四、核磁共振谱有机波谱学基础第一节吸收光谱的一般原理吸收光谱：当某一波长的电磁波照射某有机物时，如果其能量恰好等于某运动状态的两个能级之差，分子就吸收电磁波，从低能级跃迁到较高能级。将不同波长与对应的吸光度做图，即可得到吸收光谱。波动性：可用波长()、频率(v)和波数(σ或v)来描述。一、光的本质光是一种电磁波，具有波粒二象性。第一节吸收光谱的一般原理微粒性：可用光量子的能量来描述一、光的本质光是一种电磁波，具有波粒二象性。第一节吸收光谱的一般原理波数的单位是cm-1，定义为电磁波在1

3、cm行程中振动的次数。该式表明波数σ与波长成反比，与v成正比。第一节吸收光谱的一般原理σ=1/λ=υ/c在分子光谱中，根据电磁波的波长()划分为几个不同的区域，如下图所示：二、分子运动形式与对应的光谱范围第一节吸收光谱的一般原理四大波谱紫外光谱（UV）:电子能级的跃迁红外光谱（IR）:键振动能级的跃迁核磁共振谱（NMR）:核自旋能级的跃迁质谱（MS）:带电物质粒子的质量谱第一节吸收光谱的一般原理紫外光谱能做什么?揭示化合物的结构信息：提示分子中存在的共轭状况(不饱和状况）怎么提示?紫外光谱图-----怎样识图第二节紫外光谱（UV）一、紫外光谱的基本原理分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子

4、从低能级跃迁到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收光谱叫紫外光谱。1.紫外光谱的产生、波长范围紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生。第二节紫外光谱（UV）紫外吸收光谱的波长范围是100~400nm其中100~200nm为远紫外区200~400nm为近紫外区一、紫外光谱的基本原理1.紫外光谱的产生、波长范围紫外光谱仪的测量波长范围是200~400nm（指近紫外区）第二节紫外光谱（UV）一、紫外光谱的基本原理2.有机分子电子跃迁类型各类电子跃迁的能量大小见下图：可以跃迁的电子有：电子,电子和n电子跃迁的类型有：*,n*,*,n*第二节紫外光谱（UV）一

5、、紫外光谱的基本原理2.有机分子电子跃迁类型第二节紫外光谱（UV）紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。紫外光谱一般是指近紫外区，即200~400nm，那么就只能观察*和n*跃迁。第二节紫外光谱（UV）3.紫外光谱表示法（1）紫外吸收光谱的强度吸收强度与吸收能量成正比，遵从Lamber-Beer定律一、紫外光谱的基本原理第二节紫外光谱（UV）A=εcL3.紫外光谱表示法一、紫外光谱的基本原理第二节紫外光谱（UV）紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。紫外光谱图横坐标表示吸收光的波长，用nm为单位。纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)表示。1,3-丁二烯的

6、紫外光谱图ππ*吸收峰在较短波长一端，为强吸收；nπ*吸收峰在较长波长一端，为弱吸收。λmax=218nmλmax=320nmε150200300λ（nm）nπ*ππ*丙烯醛紫外光谱二、紫外光谱在有机结构分析中的应用随着共轭体系的延长，紫外吸收会向长波方向移动,强度增大,可判断分子中共轭程度。共轭程度越大,λmax越大p180表13-2第二节紫外光谱（UV）紫外光谱200250300350（nm）3.04.05.0lgεn=3n=4n=5第三节红外光谱（IR）分子的运动方式除分子中价电子吸收紫外光产生的跃迁之外，还有分子中化学键的振动和分子本身的转动，这些运动方式也需要吸收一定的辐射

7、能。化学键的振动和分子转动所需的能量远低于电子跃迁所需的能量，因此，所吸收光的波长较长，落在红外区，所以红外光谱又称为振转光谱。红外光谱能做什么?揭示化合物的结构信息:提示分子中存在的官能团怎么提示?红外光谱图----如何解图第三节红外光谱（IR）红外光谱应用最广的是化合物结构的鉴定第三节红外光谱（IR）根据红外吸收曲线的峰位、峰强、峰形判断化合物中是否存在某些官能团，与标准图谱对照可推断未知物的