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1、1、了解核磁共振光谱、红外光谱、质谱和紫外光谱的原理；2、重点掌握四大谱的运用；第八章第八章 现代物理实验方法的运用现代物理实验方法的运用核磁共振光谱、红外光谱、质谱和紫外光谱的运用 x UV IR 微波 无线电8.1 电磁波谱的普通概念8.1.1 光的波粒二象性1.动摇性 c = f2. 粒子性 E = h8.1.2 电磁波谱的区域频率Hz8.1.3 分子吸收光谱E = E转动 + E振动 + E电子Ultraviolet SpectroscopyIR近紫外区：200400 nm远紫外区：4200 nm8.2 紫外和可见光吸收光谱8.2.1 紫外光谱1.定义：分子吸收一定波长的紫外光时，引起
2、电子能级的跃迁，2. 从低能级跃迁到高能级，所产生的光谱称为紫外光谱。2. 范围：4400 nm8.2.2 电子跃迁的类型 * * 1) n-*: R带, max 200 nm2) n-*: max +C1735PhCHO01695RCOR+I1715p-N(CH3)2C6H4CHO+ C1655RCOSR+C -I1690二、共轭效应三、空间效应1693 1663-CO- 1675 1622-OH 3605 2843四. 氢键效应8.3.4 常见有机化合物的红外光谱数据C-H：28502960-CH3：13701380-CH2-：14501470-CH(CH3)2：1375, 1385-C(
3、CH3)3：1370, 1395单取代: 690710, 730770双取代: 邻位: 730770 间位: 690710, 750810 对位: 810830一. 烷烃:二. 烯烃: C=C-H：30003100; C=C: 16201680三. 炔烃: CC-H: 31003300, CC: 21002260, CC: 630四. 芳烃: Ar-H: 3030, C=C: 1500, 1580, 1600;-OH游离：35003650尖，弱-OH缔合：32003400宽，强五. 醇二、例题 推测化合物C14H14的构造, IR(KBr): 3020, 2938, 1600, 1463, 1
4、452, 756, 702六、醛酮C=O: 16801750(最强); CHO: 2750, 2850(两个弱峰)8.3.5 红外光谱的解析举例一、普通步骤1.从分子式出发计算分子的不饱和度 = 1+nC+1/2(nN-nX-nH)假设不饱和度4，那么能够含有苯环；2. 先看高频区，再看指纹区r质子特征数；h普朗克常数；H0质子感遭到的磁场强度8.4 核磁共振光谱8.4.1 根本知识一. 原理与Ho方向相反与Ho方向一样E = rhH0/22、扫频：电场不变，电磁波的频率改动。二、核磁共振仪表示图扫描方式：1、扫场：电磁波的频率不变，改动磁场强度；8.4.2 化学位移1.定义：指在同一类磁核，
5、由于分子中各种磁核的化学环境2. 不同，而显示出不同的吸收峰，峰和峰之间的差距3. 称作化学位移，用符号表示。TMS：四甲基硅烷规范物质2. 表示方法化学位移=信号位置-TMS峰信号的位置核磁共振仪所采用的频率屏蔽效应: 核外电子本身产生磁场, 与外加磁场的方向相反, 那么会 抵消一部分外加磁场, 从而使质子本身实践感受的外加 磁场比外加磁场要低, 那么要想使质子发生跃迁，就要使 外加磁场变大, 多出的部分刚好与核外电子产生的磁场 一样, 所以信号要向高场挪动, 质子的化学位移值本身变 小, 这种效应称作屏蔽效应, 反之称为去屏蔽效应。 3、影响化学位移的要素Example 0.96 5.84
6、 7.2i、化学位移值随电负性成正比关系CH3-FCH3-ClCH3-BrCH3-I4.263.052.682.16ii、电负性举例质子越近，化学位移值越大；CH3-BrCH3CH2BrCH3CH2CH2Br2.681.651.0iii、吸电子诱导效应具有加和性CH3ClCH2Cl2CHCl33.055.337.24诱导效应规律：吸电子的诱导效应使质子周围的电子云密度降低， 去屏蔽效应加强，化学位移值变大 定义：化学位移值一样的质子称为等价质子, 反之为不等价质子8.4.4 常见质子的化学位移ppm环丙烷0.20.9Ar-CH32.32.8Cl-C-H34RCH31.1C=C-H4.66.5B
7、r-C-H2.74R2CH21.3Ar-H6.58.5O-C-H3.33.7R3CH1.5O=C-H910-COOH1013C=CCH31.72.6N-C-H2.22.9RNH215CC-H2.5F-C-H44.5ROH168.4.3 等价质子和不等价质子检验方法：1、对称轴法2、取代法亚甲基周围有三个质子，自旋组合有四种情况： 8.4.5 积分面积规律：峰的积分面积和氢的数目成正比8.4.6 自旋裂分例如 CH3-CH2Cl1. 自旋和自旋巧合：分子中位置相近的质子之间的自旋的相互影响2. 自旋裂分：自旋巧合使质子的信号裂分为多重峰例如溴乙烷甲基周围有两个质子，自旋组合有三种情况： t q
8、三重峰 四重峰+1/2, +1/2; +1/2, -1/2; -1/2, -1/2, +1/2, +1/2, +1/2; +1/2, +1/2, -1/2; -1/2, -1/2, +1/2; -1/2, -1/2, -1/2; 如某个质子周围有n个等价质子，那么其信号裂分为n+1重峰等价质子数目峰裂分数目强度比01(s)112(d)1:123(t)1:2:134(q)1:3:3:1nn+1(m)(a+b)n展开式的系数比BrCH2CH2CH2Cl :3. (n+1) 规律：条件：只适宜于叁键巧合，即适宜于相邻碳原子上的质子； 而且适宜于等价质子(n+1)(n+1) = 33 = 9 重峰3)
9、性质：巧合常数和仪器所固有的频率无关， 和分子本身的构造有关；4、巧合常数1)定义：同一组裂分峰中两个相邻峰之间的间隔，用字母J表示2)运用：相互巧合的质子之间的巧合常数一样CH3CHCl2d，J = 7 Hz，1H，CHq，J = 7 Hz，3H，CH31)定义：具有一样化学位移或具有一样化学环境的质子，称为 化学等同；化学等同而且巧合常数也一样的质子称为 磁等同，磁等同的质子不产生巧合裂分。 5、化学等同和磁等同CH3CH3化合物C4H8O2为酯，氢核磁共振谱图具有以下各峰：1.35t，3H；4.23q，2H；2.50s，3H推测该化合物的构造。 2)判别规范：a.化学环境不同，那么磁不等同；b.和手性碳原子相连的亚甲基中两个质子磁不等同；c.构象固定的环上的亚甲基两个质子磁不等同；d.单键具有双键性质的化合物分子。例题：CH3COOCH2CH3CH3CH2COOCH3一、根本原理三、烃的质谱 M+很弱 m/z = 29,43,57,7114n+1, 常在支链处断开；3. 芳烃的M+较强，常为基峰 8.5 质谱二、表示方法: 横坐标：质荷比(m/z); 纵坐标：丰度(%)基峰：相对丰度为100的峰;分子离子峰：M+
