红外吸收光谱的特征峰

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1、红外吸收光谱的特征峰,与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率基团特征频率(特征峰)。,常见的有机化合物基团频率出现的范围:4000 600 cm-1 依据基团的振动形式,分为四个区: (1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区(X=O,N,C,S) (2)2500 1900 cm-1 三键,累积双键伸缩振动区,(3)2000 1330 cm-1 双键伸缩振动区 (1)(3)称为官能团区 (4)1350 600 cm-1 XY伸缩, XH变形振动区称为指纹区,红外光谱信息区,1) 由分子式计算不饱和度 2) 峰归属 3)可能的结构,红外吸收光谱谱图解析步骤,不饱和度,定

2、义: 不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如:乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子,不饱和度为1。计算: 若分子中仅含一,二,三,四价元素(H,O,N,C),则可按下式进行不饱和度的计算: = (2 + 2n4 + n3 n1 )/ 2n4 , n3 , n1 分别为分子中四价,三价,一价元素数目。作用: 由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键,三键,环,芳环的数目,验证谱图解析的正确性。,质谱,质谱是纯物质鉴定的最有力工具之一,其中包括相对分子质量测定、化学式确定及结构鉴定等。 1相对分子质量的测定 如前所述,从分子离子峰的质荷比的数据可以准确地测定其相对分子质量,所以准确地确认

3、分子离子峰十分重要。虽然理论上可认为除同位素峰外分子离子峰应是最高质量处的峰,但在实际中并不能由此简单认定。有时由于分子离子稳定性差而观察不到分子离子峰,因此在实际分析时必须加以注意。在纯样品质谱中,分子离子峰应具有以下性质:,(l)原则上除同位素峰外它是最高质量的峰。但要注意某些样品会形成质子化离子(MH)+峰(醚,脂,胺等),去质子化离子(MH)+峰(芳醛、醇等)及缔合离子(MR)+峰。 (2)它要符合“氮律”。在只含C,H,0,N的化合物中,不含或含偶数个氮原子的分子的质量数为偶数,含有奇数个氮原子的分子的质量数为奇数。这是因为在由C,H,0,N,P卤素等元素组成的有机分子中,只有氮原子

4、的化合价为奇数而质量数为偶数。,(3)存在合理的中性碎片损失。因为在有机分子中,经电离后,分子离子可能损失一个H或CH3,H20,C2H4等碎片,相应为 M-l, M-15, M-18,M-28碎片峰,而不可能出现M3至M14,M一21至M24范围内的碎片峰,若出现这些峰,则峰不是分子离子峰。 (4)在EI源中,若降低电子轰击电压,则分子离子峰的相对强度应增加;若不增加则不是分子离子峰。,由于分子离子峰的相对强度直接与分子离子稳定性有关,其大致顺序是: 芳香环共轭烯烯脂环羰基化合物直链碳氢化合物 醚脂胺酸醇支链烃 在同系物中,相对分子质量越大则分子离子峰相对强度越小。,2化学式的确定,由于高分

5、辨的质谱仪可以非常精确地测定分子离子或碎片离子的质荷比(误差可小于10-5),则利用表21-3中的确切质量求算出其元素组成。如CO与N2两者的质量数都是28但从表21-3可算出其确切质量为27.9949与28.0061,若质谱仪测得的质行比为28.0040则可推断其为N2。同样,复杂分子的化学式也可算出。,在低分辨的质谱仪上,则可以通过同位素相对丰度法推导其化学式,同位素离子峰相对强度与其中各元素的天然丰度及存在个数成正比,对于一个CwHxNyOz的化合物,其同位素离子峰(M+l)+、(M2)+与分子离子峰M+的强度之比为,注:忽略2H、17O影响,利用精确测定的(M+1)+,(M+2)+相对

6、于M+的强度比值,可从Beynon表中查出最可能的化学式,再结合其他规则,确定化学式。,对于含有Cl,Br,S等同位素天然丰度较高的元素的化合物,其同位素离子峰相对强度可由(ab)n展开式计算,式中a,b分别为该元素轻、重同位素的相对丰度,n为分子中该元素个数。如在CH2Cl2中,对元素Cl来说,a=3,bl,n2故(ab)n=96l,则其分子离子峰与相应同位素离子峰相对强度之比为:m/z84(M):m/z86(M+2):m/z88(M+4)=9:6:1若有多种元素存在时,则以(a+b)n(a+b)n计算。,谱图中化合物的结构信息,(1)峰的数目:标志分子中磁不等性质子的种类,多少种; (2)

7、峰的强度(面积):每类质子的数目(相对),多少个; (3)峰的位移( ):每类质子所处的化学环境,化合物中位置; (4)峰的裂分数:相邻碳原子上质子数; (5)偶合常数(J):确定化合物构型。,核磁共振氢谱,一级谱的特点,裂分峰数符和n+1规律,相邻的核为磁等价即只有一个偶合常数J;若相邻n个核n1个核偶合常数为J1, n2个核偶合常数为J2,n= n1+ n2则裂分峰数为(n1+1)( n2+1) 峰组内各裂分峰强度比(a+1)n的展开系数 从谱图中可直接读出和J,化学位移在裂分峰的对称中心,裂分峰之间的距离(Hz)为偶合常数J,谱图解析步骤,由分子式求不饱合度 由积分曲线求1H核的相对数目 解析各基团首 先解析:,再解析:,( 低场信号 ),最后解析:芳烃质子和其它质子活泼氢D2O交换,解析消失的信号由化学位移,偶合常数和峰数目用一级谱解析参考 IR,UV,MS和其它数据推断解构得出结论,验证解构,核磁共振氢谱,

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