大一下期中学习有机化学波谱

返回7波谱简介(1)红外(IR)

(InfraredSpectroscopy)有机化学7

红外与核磁共振波谱7.1光谱分析概述7.2红外光谱返回7.1光谱分析概述

7.1.1光的基本性质7.1.2光谱分析的分类7.1.3吸收光谱原理返回λ为波长；ν为频率；c为光速(3×108m/s)；为波数。7.1.1光的基本性质光具有波粒二象性光的波动性λ·ν=c光的粒子性返回h为普朗克常数h=6.624×10-34J/s7.1.2吸收光谱原理

当电磁波照射物质时，物质可以吸收一部分辐射。吸收的辐射能量可以激发分子的电子(主要是外层价电子)跃迁到较高的能级或增加分子中原子的振动和转动能量。

对某一分子来说，它只能吸收某些特定频率的辐射。因此，一个分子对于不同波长辐射的吸收，即对于具有不同频率(不同的光量子能量)的辐射的吸收是不一样的。如果把某一有机化合物对不同波长辐射的吸收情况记录下来，就成为这一化合物的吸收光谱。分子结构吸收光谱返回分子的不同层次运动DifferentmotionTranslationRotationfar-infraredVibrationinfraredMotionoftheelectronultraviolet&visibleMotionofthenuclearradiowave7.1.3光谱分析的分类光谱发射光谱散射光谱吸收光谱原子发射光谱等离子体发射光谱拉曼光谱原子吸收光谱分子吸收光谱其他吸收光谱紫外光谱可见光谱红外光谱返回核磁共振波谱7.2.1产生红外光谱的基本原理7.2.2红外吸收光谱的表示方法7.2.3官能团的红外特征吸收频率7.2.4对特征吸收峰频率的解释7.2.5红外光谱在结构分析中的应用(自学)(InfraredSpectroscopy)7.2红外光谱(IR)返回平面内对称伸缩振动

分子内化学键振动变化的示意图平面内不对称伸缩振动伸缩振动改变键长平面内剪式振动弯曲振动可能改变键角返回平面内摇摆振动平面外摇摆振动平面外扭曲振动7.2.1产生红外光谱的基本原理

频率(v)波数(v)

k=化学键的力常数，m=组成化学键的原子的质量λ·ν=c因此，键的力常数越大，原子的质量越小，振动频率越高，吸收峰的波数越高。

当一束连续波长的红外光透过极性分子时，如果某一波长红外光的频率若与分子中某一原子或基团的键的振动频率相同，即发生共振。这时，光子的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子(偶极矩变化能产生电磁场)，导致分子中某个化学键对这一频率光子的选择性吸收，从振动基态转变为振动激发态，产生振动能级的跃迁。返回问题：非极性的双原子分子(H2)不吸收红外光，为什么？CO2的对称伸缩振动产生红外吸收峰吗？7.2.2红外吸收光谱的表示方法百分透过率T%－波数

曲线I0为入射光强度，Il为透过光的光强度返回

通常用波数(cm-1)为横坐标，以透射百分率为纵坐标.

一般市售的红外光谱仪的测量范围是4000~450cm-1.不同有机化合物的红外光谱不同;红外光谱中的吸收带与样品的状态有关(KBr压片或液膜);IR谱的产生与分子中各原子的振转运动有关。美国Nicolet公司AVATAR-360型FT-IR

OH、NH、CH、SH等基团的伸缩振动各种单键的伸缩振动以及含氢基团的弯曲振动

C=CC=OC=NC=SN=O以及苯基的伸缩振动官能团区C≡CC≡N等基团的伸缩振动400035003000200025001500400指纹区7.2.3官能团的红外特征吸收频率返回叁键区：通过对大量有机化合物红外光谱的归纳，总结了一些常见的化学键振动所产生的红外吸收谱带的位置和强度。氢键区：双键区单键区4000-3200cm-11.羟基：

吸收在3200-3650cm-1范围。游离羟基吸收在较高波数，峰形尖锐。当缔合形成以氢键相连的多聚体时，键力常数下降，吸收位置移向较低波数，峰形宽而钝。返回乙醇的红外光谱(1%CCl4溶液)4000-3000cm-12.氨基：氨基的红外吸收与羟基类似，游离氨基基的红外吸收在3300-3500cm-1范围，缔合后吸收位置降低约100cm-1。伯胺两个吸收峰(对称及反对称伸缩振动)，仲胺只有一个吸收峰，叔胺因氮上无氢，在此区域没有吸收。芳香仲胺吸收峰比相应的脂肪仲胺波数偏高。返回苯胺的红外光谱氢键的影响ROH的-OH：

游离态二聚体多聚体3610-3640cm-13500-3600cm-13200-3400cm-1

返回氢键的形成使参与形成氢键的原化学键的键力常数降低，振动频率向低波数方向移动；但振动时偶极矩的变化加大，吸收强度增加。氢键的形成与化合物的浓度有关3300-2500cm-1烃基：C-H叁键碳的碳氢吸收峰在3300cm-1，峰很尖锐.双键及苯环的碳氢伸缩振动频率大于3000cm-1.

单键碳的碳氢伸缩振动频率低于3000cm-1

.返回2500-2000cm-1CC,C=C=C

叁键和累积双键的伸缩振动区，此区域内任何小的吸收峰都应引起注意，它们都能提供结构信息。2000-1500cm-1C=O,C=C双键的伸缩振动区，是红外谱图中很重要的区域。区域内最重要的是羰基的吸收。7.2.4对特征吸收峰频率的解释返回诱导效应共轭效应键的极性不同引起化学键力常数变化。离域作用使键长平均化，单键力常数增加，双键力常数减小。电子效应氢键的影响参与形成氢键的原化学键的键力常数降低。决定因素是键力常数和原子质量，细化因素是电子效应和氢键。诱导效应1715cm-1～1800cm-1～1869cm-1返回卤素的吸电子诱导作用使羰基C=O双键电子云由偏氧原子转向双键中间，共价键成分增加,键力常数变大。共轭效应1715cm-11675cm-11690cm-1羰基与别的双键共轭，减小了双键的键级，使其双键性降低，振动频率降低。返回p-共轭效应p-共轭效应降低了羰基的双键性，羰基的吸收频率移向低波数。返回1690~1650cm-1..1715cm-13.3.5红外光谱在结构分析中的应用

鉴定已知化合物的结构

确定未知物的结构(结合其它波谱及质谱信息)返回确定未知物的结构了解样品的来源、背景、经元素分析，测定分子量，推出分子式，计算不饱和度。不饱和度计算公式

n4、n3、n1分别表示分子式中化合价为4、3、1的元素的原子个数

例如：C7H5NO2的不饱和度为返回先观察高波数(1500cm-1)范围基团特征吸收