有機(jī)化合物的譜圖解析(已修改)
2025-05-11 12:01 本頁面
【正文】 有機(jī)化合物的結(jié)果表征 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與吸收光譜 紅外光譜 一、紅外光譜的表示方法 二、分子振動與紅外光譜 三、有機(jī)化合物基團(tuán)的特征頻率 四、紅外譜圖解析 核磁共振譜 一、基本原理 二、化學(xué)位移 三、影響化學(xué)位移的因素 四、決定原子數(shù)目的方法 五、共振吸收峰（信號）的數(shù)目 六、自旋偶合與自旋裂分 七、偶合常數(shù) 八、譜圖解析 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征 【 本章重點(diǎn) 】 紅外光譜、核磁共振譜。 【 必須掌握的內(nèi)容 】 1. 紅外光譜 、 核磁共振譜的基本原理 。 2. 紅外光譜、核磁共振譜譜圖的解析方法。 前 言： 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征（即測定） —— 從分子水平 認(rèn)識物質(zhì)的基本手段，是有機(jī)化學(xué)的重要組成部分。過 去，主要依靠化學(xué)方法進(jìn)行有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)測定，其 缺點(diǎn)是：費(fèi)時、費(fèi)力、費(fèi)錢，試劑的消耗量大。例如： 鴉片中嗎啡堿結(jié)構(gòu)的測定，從 1805年開始研究，直至 1952 年才完全闡明， 歷時 147年 。 H OO HN C H 3O嗎 啡 堿 而現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)測定，則采用現(xiàn)代儀器分析法，其優(yōu)點(diǎn)是：省時、省力、省錢、快速、準(zhǔn)確，試劑耗量是微克級的，甚至更少。 它不僅可以研究分子的結(jié)構(gòu)，而且還能探索到分子間各種集聚態(tài)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型和構(gòu)象的狀況，對人類所面臨的生命科學(xué)、材料科學(xué)的發(fā)展，是極其重要的。 對有機(jī)化合物的研究，應(yīng)用最為廣泛的是： 紫外光 譜 （ ultravioler spectroscopy 縮寫為 UV）、 紅外光譜 （ infrared spectroscopy 縮寫為 IR）、 核磁共振譜 （ nuclear magic resonance 縮寫為 NMR）和 質(zhì)譜 （ mass spectroscopy 縮寫為 MS） . 光是一種電磁波，具有波粒二相性。 波動性：可用波長 (λ)、頻率（ ν）和波數(shù)（ σ）來描述。 按量子力學(xué) ， 其關(guān)系為： ν λ σ σc c λ1式 中 ：c 為 光 速 ， 其 量 值 = 3 1 0 1 0 c m . s 1ν 為 頻 率 ， 單 位 為 H zλ 為 波 長 c m ， 常 用 單 位 n m 1 n m = 1 0 7σ 1 c m 長 度 中 波 的 數(shù) 目有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與吸收光譜 λE hνh c式 中 ： E 為 光 量 子 能 量 ， 單 位 為 Jh 代 表 P l a n c k 常 數(shù) ， 其 量 值 為 6 . 6 3 1 0 3 4J s. 該式表明：分子吸收電磁波，從 低能級 躍遷到 高能 級 ，其吸收光的頻率與吸收能量的關(guān)系。 由此可見， λ與 E， ν成反比，即 λ↓， ν↑（每秒 的振動次數(shù) ↑）， E↑。 在分子光譜中，根據(jù)電磁波的波長（ λ）劃分為幾個 不同的區(qū)域，如下圖所示： 微粒性：可用光量子的能量來描述： 分子的總能量由以下幾種能量組成： E總 = E e+ Ev+ Er電 子 能 振 動 能 轉(zhuǎn) 動 能紫 外 光 譜可 見 光 譜紅 外 光 譜所 需 能 量 較 ， 波 長 較微 波 波 譜電 子 自 旋紅外光譜 一、紅外光譜的表示方法 一般指中紅外 （振動能級躍遷）。 橫坐標(biāo)：波數(shù) （ σ ） 400～ 4000 cm1；表示吸收峰的位置 。 縱坐標(biāo)：透過率（ T %），表示吸收強(qiáng)度。 T↓ ，表明吸收的 越好，故曲線低谷表示是一個好的吸收帶。 %100% 0 ?? IIT%1 0 0%0?? IITI：表示透過光的強(qiáng)度； I0：表示入射光的強(qiáng)度。 二、分子振動與紅外光譜 (1)伸縮振動： 沿 軸 振 動 ， 只 改 變 鍵 長 ， 不 改 變 鍵 角C對 稱 伸 縮 振 動 ( ν s )2 8 5 3 c m 1C不 對 稱 伸 縮 振 動 ( ν a s )2 9 2 6 c m 1 (2)彎曲振動： C C C C剪 式 振 動 ( δ s ) 面 內(nèi) 搖 擺 振 動 ( ρ )+ + ++面 外 搖 擺 振 動 ( ω ) ( τ )扭 式 振 動面 內(nèi) 面 外彎 曲 振 動 只 改 變 鍵 角 , 不 改 變 鍵 長 值得注意的是 ： 不是所有的振動都能引起紅外吸收， 只有 偶極矩 (μ )發(fā)生變化的 ， 才能有紅外吸收 。 H O N2 電荷分布均勻，振動不能引起紅外吸收。 H― C≡ C―H 、 R― C≡ C―R ，其 C≡ C（三鍵）振動 也不能引起紅外吸收。 （ Hooke定律） ???k21?振2121 .mmmm??? 式中： k — 化學(xué)鍵的力常數(shù) ， 單位為 μ — 折合質(zhì)量 ， 單位為 g 力常數(shù) k： 與 鍵長 、 鍵能 有關(guān)：鍵能 ↑ （大），鍵長 ↓ （短），k↑ 。 化學(xué)鍵 鍵長（ nm） 鍵能（ ） 力常數(shù) k（ ） 波數(shù)范圍 （ cm1） C― C 700～ 1200 C＝ C 1620～ 1680 C≡ C 2100～ 2600 一些常見化學(xué)鍵的力常數(shù)如下表所示： 鍵 型 O H N H C H C H C H C N C C C O C C C O C Ck / N . c m 1 7 . 7 6 . 4 5 . 9 5 . 1 4 . 8 1 7 . 7 1 5 . 6 1 2 . 1 9 . 6 5 . 4 4 . 5 折合質(zhì)
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