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1、有机化合物光谱解析有机化合物光谱解析v是利用光谱学知识解析化合物构造的一门课程。涉及紫外、红外、核磁共振波谱、质谱等，是有机化学领域必不可短少的一门根底课程。有机化合物光谱解析有机化合物光谱解析有机化合物光谱解析有机化合物光谱解析第一章第一章 紫外光谱紫外光谱(Ultraviolet Spectra)(Ultraviolet Spectra)第二章第二章 红外光谱红外光谱(Infrared Spectra)(Infrared Spectra)第三章第三章 核磁共振波谱核磁共振波谱 (Spectra of Nuclear Magnetic (Spectra of Nuclear Magnetic
2、 Resonance) Resonance) 一一 1H-NMR(PMR) 1H-NMR(PMR) 二二 13C-NMR(CMR) 13C-NMR(CMR) 三三 2D-NMR 2D-NMR第四章第四章 质谱质谱(Mass Spectra)(Mass Spectra)第五章第五章 综合解析综合解析紫外光谱复习问题紫外光谱复习问题v紫外光的波长范围？紫外光的波长范围？v紫外光谱的所属类别？紫外光谱的所属类别？v分子轨道的种类？分子轨道的种类？v电子越迁类型？电子越迁类型？v发色团与助色团？发色团与助色团？v紫外光谱的影响要素？紫外光谱的影响要素？v根据化学构造计算最大紫外吸收波长的方法？根据化学
3、构造计算最大紫外吸收波长的方法？v紫外光谱在构造解析中的运用？紫外光谱在构造解析中的运用？第一章第一章 紫外光谱紫外光谱第一节第一节 根底知识根底知识 一、电磁波的根本性质与分类一、电磁波的根本性质与分类电磁波电磁波: : 在空间传播的周期性变化的电磁场、无线在空间传播的周期性变化的电磁场、无线电波、光线、电波、光线、X X射线、射线、 射线等都是波长不同的电磁射线等都是波长不同的电磁波，又称电波，电磁辐射。波，又称电波，电磁辐射。光是电磁波或叫电磁辐射。具有微粒性及动摇性的光是电磁波或叫电磁辐射。具有微粒性及动摇性的双重特性双重特性与光的传播有关的景象宜用动摇性来解释。与光的传播有关的景象宜
4、用动摇性来解释。在讨论光与原子和分子相互作用时，可把光看成是一种从光源射出的能量子流或者高速挪动的粒子，这种能量子也叫光量子或光子。光子能量(E)与光的频率()成正比:E=h = h.C/式中h为普朗克(Plank)常数(6.6310-34J.s).根据电磁波波长的不同可分成无线电波、微波、红外、紫外及X-射线几个区域。二、吸收光谱与能级跃迁二、吸收光谱与能级跃迁一个原子或分子吸收一定的电磁辐射能时，就由一种稳定的形状基态跃迁到另一种形状激发态，从而产生吸收光谱。三、原子或分子的能量三、原子或分子的能量组成与分子成与分子轨道道一原子或分子的能量一原子或分子的能量E E分子分子=E=E挪挪动 +
5、 E + E转动 + E + E振振动 + E + E电子子 E E挪挪动 E E转动 E E振振动 E E电子子 挪挪动能能级陈列列严密，能密，能级跃迁只需迁只需较少能量，少能量，跃迁迁产生的吸收光生的吸收光谱看不到。我看不到。我们所所讨论的吸收光的吸收光谱是光或是光或电磁磁波与原子及分子相互作用后，原子或分子吸收一定能量的波与原子及分子相互作用后，原子或分子吸收一定能量的电磁磁辐射能而射能而产生的振生的振动、转动吸收光吸收光谱和和电子吸收光子吸收光谱。分子能级图分子能级图二 分子轨道 分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用构成的。分子成键轨道; 分子反键轨道 分子轨道的种类分子轨道的种类
6、n轨道也叫未成键轨道，在构成分子轨道时，该原子轨道不参与分子轨道的构成，可按在原子中的能量画出。四四紫外光谱与电子跃迁紫外光谱与电子跃迁五五 紫外光谱：紫外光谱： 200400nm 200400nm，属近紫外区或石英，属近紫外区或石英紫外区；紫外区； 4200nm 4200nm，属远紫外区。，属远紫外区。六六 紫外光谱是电子光谱的一部分，电子光紫外光谱是电子光谱的一部分，电子光谱是由电子跃迁而产生的吸收光谱的总称，它谱是由电子跃迁而产生的吸收光谱的总称，它还包括可见吸收光谱。还包括可见吸收光谱。七七 电子跃迁及类型：紫外区的划分紫外区的划分可见光各吸收区可见光各吸收区不同类型化合物产生的电子跃
7、迁类型不同类型化合物产生的电子跃迁类型五五 紫外光谱的紫外光谱的 maxmax及其主要影响要素及其主要影响要素紫外吸收光谱的表示方法及常用术语紫外吸收光谱的表示方法及常用术语v紫外吸收光谱的表示方法紫外吸收光谱的表示方法v 是以波长为横坐标，以吸光度是以波长为横坐标，以吸光度A A或吸光系数或吸光系数为纵坐标所描画的曲线。为纵坐标所描画的曲线。v吸收峰吸收峰v吸收谷吸收谷v肩峰肩峰v末端吸收末端吸收v强带：强带： 104104；弱带：；弱带： 103103v表示方法：表示方法： ：237nm(237nm( 104)104)或或v ：237nm(lg237nm(lg 4.0)4.0)溶剂max溶
8、剂max紫外吸收光谱中的一些常见术语紫外吸收光谱中的一些常见术语v发色团：分子构造含有发色团：分子构造含有 电子的基团。电子的基团。v助色团：含有非成键助色团：含有非成键n n电子的杂原子饱和基团。电子的杂原子饱和基团。v红移长移：由于取代作用或溶剂效应导致吸红移长移：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向长波方向挪动的景象。收峰向长波方向挪动的景象。v蓝紫移：由于取代作用或溶剂效应导致吸收蓝紫移：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向短波方向挪动的景象。峰向短波方向挪动的景象。v增色效应和减色效应：由于取代或溶剂等的改动，增色效应和减色效应：由于取代或溶剂等的改动，导致吸收峰位位移的同时，其吸收强度
9、发生变化，导致吸收峰位位移的同时，其吸收强度发生变化，加强的称增色浓色效应，减弱的称减色淡加强的称增色浓色效应，减弱的称减色淡色效应。色效应。一一 电子跃迁类型对电子跃迁类型对 maxmax的影响的影响* *跃迁峰位：跃迁峰位：150nm150nm左右左右n n* *跃迁峰位跃迁峰位: 200nm: 200nm左右左右* *跃迁峰位跃迁峰位: 200nm(: 200nm(孤立双键孤立双键), ), 强度最强强度最强跃迁跃迁 时产生的分子极化强度高时产生的分子极化强度高n n* *跃迁峰位跃迁峰位: 200400nm: 200400nm二发色团与助色团对二发色团与助色团对 maxmax的影响的影
10、响紫外吸收光谱主要由紫外吸收光谱主要由 * *及及n n* *跃迁奉献的。跃迁奉献的。三样品溶液的浓度对三样品溶液的浓度对 maxmax的影响的影响在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光线的在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光线的吸收遵守吸收遵守Lambert-BeersLambert-Beers定律，即吸光度定律，即吸光度A A与与溶液的浓度溶液的浓度C C和吸收池的厚度和吸收池的厚度l l成正比成正比 A= A= lC lC 为摩尔吸光系数为摩尔吸光系数 max=500010000 max=500010000 强吸收强吸收 max=2005000 max=2005000 中强吸收中强吸收
11、 max200 max200 弱吸收弱吸收Lambert-BeerLambert-Beer定律定律v在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光线的吸收遵照Lambert-Beer定律。即吸光度A与溶液的浓度C和吸收池的厚度l成正比。v A=alCv假设溶液的浓度用摩尔浓度，吸收池的厚度以厘米为单位，那么Beer定律的吸光系数a可表达为 ，即摩尔吸光系数。v A= lC=-lgI/I0; 即=A/lCvI0: 入射光强度；I: 透射光强度实践任务中吸光系数的表示方法实践任务中吸光系数的表示方法v百分吸光系数和摩尔吸光系数v吸收具有加和性四吸光度的加和性对四吸光度的加和性对 maxmax的影响的影响A
12、 A混混( ( 1)= A1 1)= A1 1+ A2 1+ A2 1 1A A混混( ( 2)= A1 2)= A1 2 + A2 2 + A2 2 2五共轭体系对五共轭体系对 maxmax的影响的影响丁二烯吸收峰： max=217nm乙烯吸收峰：max=175nm两个不同发色团相互共轭时对紫外光谱的影响两个不同发色团相互共轭时对紫外光谱的影响( (六六) ) 立体效应对立体效应对 maxmax的影响的影响v空间位阻的影响：v顺反异构的影响v跨环效应的影响二环庚二烯二环庚烯1 n *跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增大而向短波方向挪动。2 * 跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增大而向长波方向
13、挪动。1、溶剂极性对跃迁的影响、溶剂极性对跃迁的影响(七七) 溶剂对光谱的影响溶剂对光谱的影响3、测定溶剂的选择、测定溶剂的选择八、吸收带及芳香化合物的紫外光谱特征八、吸收带及芳香化合物的紫外光谱特征吸吸收收带带E1带： *184nm(10000)E2带： *203nm(7400)B带： *254nm(200)吸收带吸收带1R带： n *跃迁所产生的吸收带。特点：吸收峰处于较长吸收波长范围250-500nm，吸收强度很弱,100。2K带：共轭双键的 *跃迁所产生的吸收带。特点：吸收峰出现区域210-250nm，吸收强度大, 10000lg 4。3B带：苯环的 *跃迁所产生的吸收带，是芳香族化合
14、物的特征吸收。特点：吸收峰出现区域230-270nm，重心在256nm左右，吸收强度弱, 220。非极性溶剂可出现细微构造，在极性溶剂中消逝。4E带：苯环烯键电子 *跃迁所产生的吸收带。E带也是芳香族化合物的特征吸收。 E带又分为E1和E2两个吸收带： E1带：是由苯环烯键电子 *跃迁所产生的吸收带，吸收峰在184nm ， lg 4 约为60000 。 E2带：是由苯环共轭烯键电子 *跃迁所产生的吸收带， E2带的吸收峰出如今204 nm， lg =4 约为7900 。 例3 计算以下化合物的max值(1)(1)对多功能基取代苯，可按取代基的电负性和位置用对多功能基取代苯，可按取代基的电负性和
15、位置用下表的增值计算下表的增值计算K K带带E2E2带带第三节第三节 紫外光谱在有机化合物构造研讨中的运用紫外光谱在有机化合物构造研讨中的运用一一 确定检品能否为某知化合物确定检品能否为某知化合物 两个化合物一样，那么紫外光谱应完全一样；而两个化合物一样，那么紫外光谱应完全一样；而紫外光谱一样，构造不一定一样。紫外光谱一样，构造不一定一样。二二确定未知不饱和化合物的构造骨架确定未知不饱和化合物的构造骨架三三一一 将将 max的计算值与实测值进展比较的计算值与实测值进展比较二二 与同类型的知化合物与同类型的知化合物UV光谱进展比较光谱进展比较同类化合物在紫外光谱上即有共性，又有个性。其共性同类化
16、合物在紫外光谱上即有共性，又有个性。其共性可用于化合物类型的鉴定，个性可用于详细化合物详细可用于化合物类型的鉴定，个性可用于详细化合物详细构造的判别。构造的判别。黄酮类化合物：黄酮类化合物：300400nm(谱带谱带I);220280nm(谱带谱带II)芦丁参与诊断试剂后的峰位变化芦丁参与诊断试剂后的峰位变化三三 确定异构体或构型确定异构体或构型上述化合物的紫外光谱给出max: 206nm(=5350); 250nm(=10500)A计算值： max=249nm例例2 二苯乙二苯乙烯 max: 280nm (max=10500) max: 295.5nm(max=29000)(A): 245n
17、m; (B): 308nm; (C): 323nm例例2 乙乙酰乙酸乙乙酸乙酯 极性溶剂water 非极性溶剂(hexane) max: 272nm (=16) max: 243nm(强峰 五、确定构象五、确定构象本章重点内容本章重点内容v电磁辐射能与分子吸收光谱之间的关系；电磁辐射能与分子吸收光谱之间的关系；v电子越迁类型与紫外光吸收峰之间的关系；电子越迁类型与紫外光吸收峰之间的关系；v发色团与助色团的类型；发色团与助色团的类型；v共轭体系与紫外光谱吸收峰之间的关系，吸共轭体系与紫外光谱吸收峰之间的关系，吸收峰波长的计算方法；收峰波长的计算方法；v紫外光谱的影响要素；紫外光谱的影响要素；v紫外光谱在有机化合物构造分析中的作用。紫外光谱在有机化合物构造分析中的作用。
