第七章光谱法在有机化学中的应用100328.ppt

1、第 七 章 光谱法在有机化学中的应用,要求 初步了解紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱的一般 原理。 初步掌握紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱在有机 化合物分子结构测定中的应用。 能剖析简单分子的红外光谱和核磁共振谱图。,第一节 紫外和可见吸收光谱,一、紫外光谱及其产生,1紫外光谱的产生 物质分子吸收一定波长的紫外光时，电子发生跃迁所产生的吸收光谱称为紫外光谱。,2电子跃迁的类型,电子跃迁前后两个能级的能量差值E越大，跃迁所需要的能量也越大，吸收光波的波长就越短。,二、朗勃特比尔定律和紫外光谱图 1Lambert-Beer定律,c：溶液的摩尔浓度（mol/L） L：液层的厚度； ：摩尔吸收系数（消光

2、系数）,2、紫外光谱的表示方法 应用紫外光谱仪，使紫外光依次照射一定浓度的样品 溶液，分别测得消光系数 E或。 以摩尔消光系数或Iog为纵坐标。以波长（单位nm） 为横坐标作图得紫外光谱吸收曲线，即紫外光谱图。,三、 各类化合物的紫外吸收,1、饱和有机化合物的紫外吸收,只有部分饱和有机化合物（如C-Br、C-I、C-NH2）的n*跃迁有紫外吸收。,2、不饱和脂肪族有机化合物的紫外吸收,只有具有-共轭和 p -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。吸收是由*跃迁和n -*跃迁引起的。,3、芳香族有机化合物的紫外吸收,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

3、。最重要的芳香化合物苯的吸收带为：,max = 184 nm ( = 47000） max = 204 nm ( = 6900） max = 255 nm ( = 230）,max与化学结构的关系,1孤立重键的 跃迁发生在远紫外区,max =190 max = 1860,2共轭结构或共轭链增长时，吸收向长波方向移动即红移,第二节 红外光谱,分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱,纵坐标为吸收强度 横坐标为波长 （ m ） 和波数1/ 单位：cm-1,应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；,一、 分子中基团的基本振动形式,伸缩振动 亚甲基：,亚甲基

4、的变形振动,二、官能团的特征吸收和图谱分析,振动,吸收峰,化合物,C-H拉伸（或伸缩）,C-H弯析,烷烃,2960-2850cm-1,-CH2-, 1460cm-1 -CH3 , 1380cm-1 异丙基，两个等强度的峰 三级丁基，两个不等强度的峰,振动,吸收峰,化合物,C-H拉伸（或伸缩）,C=C，CC，C=C-C=C苯环(拉伸或伸缩),C-H弯析,烯烃,1680-1620,1000-800,RCH=CH2 1645（中） R2C=CH2 1653（中） 顺RCH=CHR 1650（中） 反RCH=CHR 1675（弱）,3000 （中）,3100-3010,三取代 1680（中-弱）,四取

5、代 1670（弱-无）,四取代 无,共轭烯烃,与烯烃同,向低波数位移，变宽,与烯烃同,910-905强,995-985强,895-885强,730-650弱且宽,980-965强,840-790强,无,强,吸收峰,化合物,振动,C-H拉伸 （或伸缩）,C=C，CC，C=C-C=C 苯环,C-H弯析,炔烃,3310-3300,一取代 2140-2100弱,非对称二取代2260-2190弱,700-600,3110-3010中,1600中,670弱,倍频 2000-1650,邻- 770-735强,间- 810-750强 710-690中 对- 833-810强,泛频 2000-1660,取代芳烃

6、,较强,对称 无,强,同芳烃,同芳烃,1580弱,1500强,1450弱-无,一取代770-730， 710-690强,二取代,芳烃,类别,拉 伸,说 明,R-X,C-F C-Cl C-Br C-I,1350-1100强750-700 中 700-500 中 610-685 中,游离 3650-3500缔合3400-3200宽峰,不明显,醇、酚、醚,-OH,C-O,1200-1000,不特征,键和官能团,胺,RNH2 R2NH,3500-3400（游离）缔合降低100,3500-3300（游离）缔合降低100,类别,拉 伸 (cm-1),1770-1750（缔合时在1710）,醛、酮,C=O,

7、R-CHO,1750-1680,2720,羧酸,C=O,OH,键和官能团,酸酐,酰卤,酰胺,晴,气相在3550，液固缔合时在3000-2500（宽峰）,C=O,C=O,C=O,C=O,酯,1800,1860-1800 1800-1750,1735,NH2,1690-1650,3520，3380（游离）缔合降低100,CN,2260-2210,小结: 例图见 P111-114,图谱分析,第三节 核磁共振谱,一. 核磁共振(1HNMR )基本原理,让处于外磁场（Ho）中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射（射），当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高

8、能态，这种现象称为核磁共振。,1H-NMR（或PMR）表示氢的核磁共振，用于指示氢在碳骨架上的位置。 13C-NMR（或CMR）表示碳的核磁共振，用于指示碳的骨架是如何组成的。,二 、 1HNMR谱图的组成,化学位移 一组组的峰 积分曲线（或积分值） 偶合常数,例如：乙醇的核磁共振氢谱,三、化学位移,在照射频率确定时，同种核因在分子中的化学环境不同而在不同共振磁场强度下显示吸收峰的现象称为化学位移。,化学位移现采用相对数值。以四甲基硅（TMS）为标准物质，规定：它的化学位移为零，然后，根据其它吸收峰与零点的相对距离来确定它们的化学位移值。,零点,-1,-2,-3,1,2,3,4,5,6,6,7

9、,8,9,TMS,低场,高场,自旋偶合和自旋裂分,邻近的质子因相互之间的作用会影响对方的核磁共振吸收，并引起谱线增多。,原子核之间的这种相互作用称为自旋偶合。因自旋偶合而引起谱线增多的现象称为自旋裂分。,四 、 偶合常数,偶合裂分的规律： 1 自旋裂分的峰数目符合(n+1)规律。 2 自旋裂分的峰高度比与二项展开式的各项系数比一致。 3 偶合常数不随外磁场强度的改变而改变。,例如：,CH3-CH2-Br,b,a,Ha 呈四重峰，峰高度比为1:3:3:1 (A+B)3=A3+3A2B+3AB2+B3 H b 呈三重峰，峰高度比为1:2:1 (A+B)2=A2+2AB+B2,（2）若质子a被质子b、C两组质子自旋裂分， b组有n个等性质子，C组有n个等性质子，则质子a的吸收峰将裂分为(n+1)(n+1)个峰。,例如:,Ha有 (3+1)(1+1)=8重峰 Hb有 (3+1)(1+1)=8重峰 Hc有