第六章有機(jī)化合物的波譜分析-展示頁(yè)
2024-08-16 13:24本頁(yè)面
【正文】 光是一種電磁波，具有波粒二相性。 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(duì)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 。例如：鴉片中嗎啡堿結(jié)構(gòu)的測(cè)定，從 1805年開始研究，直至 1952年才完全闡明， 歷時(shí) 147年。第六章 有機(jī)化合物的波譜分析 前 言： 有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征 (即測(cè)定 ) —— 從分子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基本手段，是有機(jī)化學(xué)的重要組成部分。過(guò)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(cè)定 , 其缺點(diǎn)是：費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢，需要的樣品量大。 而現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)測(cè)定 ， 則采用現(xiàn)代儀器分析法 ， 其優(yōu)點(diǎn)是： 省時(shí) 、 省力 、 省錢 、 快速 、 準(zhǔn)確 ， 樣品消耗量是微克級(jí)的 ， 甚至更少 。 H OO HN C H3嗎 啡 堿O 對(duì)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征應(yīng)用最為廣泛的是： 紫外光譜 (ultraviolet 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). 167。 波動(dòng)性： 可用波長(zhǎng) (? )、頻率 (v )和波數(shù) ( )來(lái)描述。由此可見(jiàn)，?與 E， v 成反比，即 ? ↓， v↑(每秒的振動(dòng)次數(shù) ↑)， E↑。 42 紅外光譜 一、紅外光譜的表示方法 紅外光譜是研究波數(shù)在 4000400cm1范圍內(nèi)不同 波長(zhǎng)的紅外光通過(guò)化合物后被吸收的譜圖 。 透光度以下式表示： %100%0?? I ITI：表示透過(guò)光的強(qiáng)度； I0：表示入射光的強(qiáng)度。 縱坐標(biāo)： 透過(guò)率（ T %），表示吸收強(qiáng)度。 v二、分子振動(dòng)與紅外光譜 (1)伸縮振動(dòng)： 沿 軸 振 動(dòng) ， 只 改 變 鍵 長(zhǎng) ， 不 改 變 鍵 角C對(duì) 稱 伸 縮 振 動(dòng) ( ν s )( 2 8 5 3 c m 1)C不 對(duì) 稱 伸 縮 振 動(dòng) ( v a s )( 2 9 2 6 c m 1)(2)彎曲振動(dòng)： C C C C剪 式 振 動(dòng) ( δ s ) 面 內(nèi) 搖 擺 振 動(dòng) ( ρ )+ + ++面 外 搖 擺 振 動(dòng) ( ω ) ( τ )扭 式 振 動(dòng)面 內(nèi) 面 外彎 曲 振 動(dòng) 只 改 變 鍵 角 , 不 改 變 鍵 長(zhǎng) 值得注意的是 ： 不是所有的振動(dòng)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― C≡ C―H 、 R― C≡ C―R ，其 C≡ C（三鍵）振動(dòng) 也不能引起紅外吸收。 化學(xué)鍵 鍵長(zhǎng)（ nm） 鍵能 （ KJ mol1） 力常數(shù) k（ ） 波數(shù)范圍 （ cm1） C― C 700～ 1200 C＝ C 1620～ 1680 C≡ C 2100～ 2600 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)量 μ ： 兩振動(dòng)原子只要有一個(gè)的質(zhì)量 ↓ ，μ ↓ ， (v)↑， 紅外吸收 信號(hào) 將出現(xiàn) 在高波數(shù)區(qū)。 吸收峰的峰位：化學(xué)鍵的力常數(shù) k越大， 原子的 折合質(zhì)量越小， 振動(dòng)頻率越大， 吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū) (短波長(zhǎng)區(qū)）； 反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū) (高波長(zhǎng)區(qū) ) vv v12kvcc?????結(jié)論 ： 產(chǎn)生紅外光譜的必要條件是： 1. 紅外輻射光的頻率與分子振動(dòng)的頻率相當(dāng)，才能滿足分子振動(dòng)能級(jí)躍遷所需的能量，而產(chǎn)生吸收光譜。 三、有機(jī)化合物基團(tuán)的特征頻率 總結(jié)大量紅外光譜資料后，發(fā)現(xiàn) 具有同一類型化學(xué)鍵或官能團(tuán)的不同化合物，其紅外吸收頻率總是出現(xiàn)在一定 的波數(shù)范圍內(nèi)， 我們把這種 能代表某基團(tuán)，并有較高強(qiáng)度的吸收峰，稱為該基團(tuán)的特征吸收峰 (又稱官能團(tuán)吸收峰 )。 重要官能團(tuán)的紅外特征吸收 振動(dòng) 吸收峰 化合物 CH拉伸（或伸縮） CH彎曲 烷烴 29602850cm1 CH2, 1460cm1 CH3 , 1380cm1 異丙基，兩個(gè)等強(qiáng)度的峰 三級(jí)丁基，兩個(gè)不等強(qiáng)度的峰 振動(dòng) 吸收峰 化合物 CH拉伸（或伸縮） C=C， C?C， C=CC=C苯環(huán) (拉伸或伸縮 ) CH彎曲 烯烴 16801620 1000800 RCH=CH2 1645（中） R2C=CH2 1653（中） 順 RCH=CHR 1650（中） 反 RCH=CHR 1675（弱） 3000 （中） 31003010 三取代 1680（中 弱） 四取代 1670（弱 無(wú)） 四取代 無(wú) 共軛烯烴 與烯烴同 向低波數(shù)位移，變寬 與烯烴同 910905強(qiáng) 995985強(qiáng) 895885強(qiáng) 730650弱且寬 980965強(qiáng) 840790強(qiáng) 無(wú) 強(qiáng) 吸收峰 化合物 振動(dòng) CH拉伸（或伸縮） C=C， C?C， C=CC=C 苯環(huán) CH彎析 炔烴 33103300 一取代 21402100弱 非對(duì)稱二取代 22602190弱 700600 31103010中 1600中 670弱 倍頻 20221650 鄰 770735強(qiáng) 間 810750強(qiáng) 710690中 對(duì) 833810強(qiáng) 泛頻 20221660 取代芳烴 較強(qiáng) 對(duì)稱 無(wú) 強(qiáng) 同芳烴 同芳烴 1580弱 1500強(qiáng) 1450弱 無(wú) 一取代 770730， 710690強(qiáng) 二取代 芳烴 類 別 拉 伸 說(shuō) 明 RX CF CCl CBr CI 13501100強(qiáng)750700 中 700500 中 610685 中 游離 36503500締合 34003200寬峰 不明顯 醇、酚、醚 OH CO 12001000 不特征 胺 RNH2 R2NH 35003400（游離）締合降低 100 35003300（游離）締合降低 100 鍵和官能團(tuán) 類別 拉 伸 (cm1) 說(shuō) 明 17701750（締合時(shí)在 1710） 醛、酮 C=O RCHO 17501680 2720 羧酸 C=O OH 酸酐 酰鹵 酰胺 腈 氣相在 3550，液固締合時(shí)在30002500（寬峰） C=O C=O C=O C=O 酯 1800 18601800 18001750 1735 NH2 16901650 3520， 3380（游離）締合降低 100 C?N 22602210 鍵
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