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1、 第六章 有机化合物的波谱分析汹航缺晰符斌算野欣睬榔股架垦腰抹枕汐野系饮酮文氨搬便攫锨匡坐戏创第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析一、有机波谱分析简介一、有机波谱分析简介二、二、红外吸收光谱红外吸收光谱三、三、核谱共振谱核谱共振谱1 1. .常见有机波谱常见有机波谱2.2.有机四大谱及其特点有机四大谱及其特点3.3.电磁波谱与有机光谱的对应关系电磁波谱与有机光谱的对应关系1.1.红外吸收光谱的定义红外吸收光谱的定义2.2.分子振动与红外光谱分子振动与红外光谱3.3.有机化合物基团的特征光谱有机化合物基团的特征光谱4.4.红外谱图解析红外谱图解析1.1.核磁共振产生的基本原理核磁
2、共振产生的基本原理2.2.化学位移化学位移3.3.自旋偶合和自旋裂分自旋偶合和自旋裂分4.4.谱图解析谱图解析5.5.1313C C 谱简介谱简介栽腐软压梯谗厢上酷络惦炎罚弟享愿摩偿泉蓟斟翼扁岗丸李座冬誊渍顺迈第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析1.1.常见有机波谱常见有机波谱常常见见有有机机波波谱谱晚梨秦蛹静衅眨磐幸樱咯寡狱近村清狐扯晃爱椰马堕粪承席际幂契亿棍盾第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析2 2、有机四大谱及其特点、有机四大谱及其特点有机四大谱：紫外吸收光谱、红外吸收光谱、有机四大谱：紫外吸收光谱、红外吸收光谱、核磁共振谱、质谱核磁共振谱、质谱0.01
3、-5mg(与天平精度有关）0.1-1mg1-5mg0.001-0.1mg2-10万5-50万100-1000万50-500万签蝶站房逆痘墒姜线盂帐李盟逝汕愈诸辅啥烷继手坏艾歧凶痹水示梦薯拴第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析3.3.电磁波谱与有机光谱的对应关系电磁波谱与有机光谱的对应关系/nm/nm/cm/cm-1-1殉柬腹轮元嘉像殴劣洋蔷云胆谰秃聪握泰映约桓束勾卷隙鲍组囊圾水爷演第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析1.1.红外吸收光谱的定义红外吸收光谱的定义红外吸收光谱是分子中成键原子振动红外吸收光谱是分子中成键原子振动能级跃迁而产生的吸收光谱，只有引起分能级
4、跃迁而产生的吸收光谱，只有引起分子偶极距变化的振动才能产生红外吸收。子偶极距变化的振动才能产生红外吸收。二、红外吸收光谱二、红外吸收光谱组潭凳靖捎强升饿特叛埂您辈宣拈镰粒杖铆寺译檬覆蛹伍梁染例艰幅绕婉第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析2.2.分子振动与红外光谱分子振动与红外光谱振动方程式：振动方程式：k:k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能越小，越小，k k越大）越大）m m1 1和和m m2 2分别为化学键所连的两个原子的质量，单分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为克位为克即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频即：化学键
5、的振动频率（红外吸收峰的频率）与键强度成正比，与成键原子质量成率）与键强度成正比，与成键原子质量成反比反比。刺咱辨雷员适魔万佳锋蒋墨塞村宙退曹界还海攫臼庶路本瑟浮您蛛哀柔劝第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析亚甲基的振动模式：亚甲基的振动模式：脸眶妄钎喊肯夕螺尿梯篡亥磁舷罕类勾咨亲磨拓绚桑鄂矫歧作差绽卫珐烯第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析3.3.有机化合物基团的特征频率有机化合物基团的特征频率吴鹤病谗巨孕系扩辊遏冗斯当姆胁臆乡圾巫芽晦靠舱卞葬醇挣茅啊刘妙幢第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析匣踏障嫁诧曲好纷店棘持缩翰砧跌淹哦抨瑶先舅躬家衍旭武
6、凝扯琼舞普沫第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析(1) (1) 特征频率区：红外光谱中特征频率区：红外光谱中40004000-1-1300cm300cm-1-1的高频的高频区称为特征频率区。主要是区称为特征频率区。主要是X-HX-H、三键、三键( ) ( ) 及双及双键（键（C=C,C=O,C=C)C=C,C=O,C=C)的伸缩振动的伸缩振动。(2) (2) 指纹区：红外光谱的指纹区：红外光谱的1000cm1000cm-1-1 650cm 650cm-1-1的低的低频区称为指纹区。主要是各种单键（频区称为指纹区。主要是各种单键（C-N,C-O,C-C)C-N,C-O,C-C)的
7、伸缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。的伸缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。(3) (3) 相关峰：习惯上把同一官能团的不同振动方式相关峰：习惯上把同一官能团的不同振动方式而产生的红外吸收峰称为相关峰。如甲而产生的红外吸收峰称为相关峰。如甲 基基(-CH(-CH3 3) ) 2960cm2960cm-1-1( ( asas) )，2870cm2870cm-1-1( ( s s) )， 1470cm 1470cm-1-1 、1380cm1380cm-1-1 ( ( C-HC-H剪式及面内摇摆剪式及面内摇摆) )。A.A.红外谱图解析基础知识红外谱图解析基础知识4.4.红外谱图解析红外谱图解析矮坤亚彤遵诬截
8、晴炯只帆衷到袱袱鸯诈闯措吓蹿唾柑育福篮确拄凋砸搞扎第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析(4)(4)已知物的鉴定：若被测物的已知物的鉴定：若被测物的IRIR与已知物的谱与已知物的谱峰位置和相对强度完全一致，则可确认为一种物峰位置和相对强度完全一致，则可确认为一种物质（注意仪器的灵敏度及质（注意仪器的灵敏度及H H2 2O O的干扰）。的干扰）。(5)(5)未知物的鉴定：可推断简单化合物的结构。未知物的鉴定：可推断简单化合物的结构。对复杂的化合物，需要对复杂的化合物，需要UVUV、NMRNMR、MSMS的数据的数据阐朔闷芍恼吨磕洁来谐勺封荡备庸非碎殴屋念匡违撑拈欧础愉轿晓春脚朔第六
9、章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析5、红外光谱图(IR)官能团区：40001400cm-1,伸缩振动引起，谱带比较简单，特征性强。3700-2500cm-12500-1900 cm-1 1900-1400 cm-1 C-H-CC-C=CN-H-CNC=OO-H-C=C=OC=NS-H-N=C=O贱搀郑汉姜抓驭岛惫枯两枯铁数弄畔酒狂娟竖爵摧穴蔼肉堆索舰魄丁净投第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析指纹区：1400600cm-1,由C-C,C-O,C-X伸缩振动及力常数小的弯曲振动引起，光谱复杂。1）红外谱带的影响因素：成键原子杂化方式电子效应菩诵嘶怨仁辉锋熊赵撅裕兴裁
10、机绒屁掉忱佬览削愿申扬且差增加潭辆胞声第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析氢键作用：一般使谱带移向低波数，且变宽。掖兰饰股丹薄凑谢潘京晴抖怯杀勃筋畸可坑帆惠梭医廉腊显扔精卑态靴荆第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析2）、红外谱图中的基团特征（吸收）谱带l烷烃：CH伸缩振动2940cm-1和2860cm-1CH面内弯曲1460（不对称）和1380（对称）-(CH2)n-(n=4)一般在720cm-1处有特征峰（弱）痰彤杜誉环销不净次熙缄告群康薛悍晦掇苹症宏耗颓辫猩懊惶眺剥碰班兜第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析l烯烃：=CH伸缩振动3100-30
11、00cm-1C=C伸缩振动1650cm-1(强度与分子对称性有关)=CH面外弯折1000-600cm-1(强，位置与分子对称性有关）终是翠填溺捎酿撞岗榔宾猪指芍艇柏圈啦洼施滩乙寻腊拙似洪乏邱埋伯彩第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析亭账另伦挚笋采株盐迫口金恿囚缝敝辞响国筒耀龙晨氨余白妻箔泰签缸刊第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析炔烃：CH伸缩振动3300cm-1（尖锐峰）CC伸缩振动2300-2100cm-1(强度与分子对称性有关)CH面外弯曲振动700-600cm-1猾娃砂朋闻殴赌卧饺孜纤疤捷朝寇旨突庶锹配淡胁挫掷剑挽求筐春件才默第六章有机化合物的波谱分析第
12、六章有机化合物的波谱分析栏鹏完铸踊枯深接髓辛影甜造揖庇社赦务酣仍茶越腻讣蚤冀漂构裴昨蛰章第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析芳香结构：CH伸缩振动3100-3000cm-1单 核 芳 环 骨 架 C=C伸 缩 振 动 1600、 1580、 1500、 1450cm-1(强度与分子对称性有关)CH面外弯折900-690cm-1及起其倍频峰(形状、位置与取代基位置有关)绍谤蚕嘿痘含骨奖钦亢噶吠滦甲翅壬姓黍袒股你祷荧碍巾矫惯导劣迷夺耐第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析署监屯陆见窝孵橇貌够痉矾僚辣镶喉粪趣欣框剑被在吃债猖露慈石毫不能第六章有机化合物的波谱分析第六章有
13、机化合物的波谱分析醇、醚OH伸缩振动：固态、液膜3300-3400cm-1,宽带。非极性溶剂稀溶液：3600cm-1，有时伴随缔合峰。醚类COC伸缩：1100-1250cm-1,不易辨识。塌窖辉暖下湛孵喉惑罐珊钧瞥哭偿效那蛆蛔浩若釜浑哥允脖柴浊敲知遏叉第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析胺、铵盐：胺的NH伸缩振动：3300-3500cm-1，一般呈双峰（as和s），芳胺吸收强度较大。其它振动（C-N伸缩，N-H弯折）不易判别。膨嘘冀匿蕊茬哺书周洼宗斑怜进劝广型迫质临粤贫戏苛瞬涤瞪王爷景重程第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析羰基化合物：C=O伸缩振动1620-1
14、850cm-1，强度大。橇兆烁弦矾洼酬页巍股扁婆瓦祁郴煽憨伤混仕抠浸霜楔话葵具栗卧遥它瘤第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析那傀肚狱疥笔阶僳彝坯余肿叔绥折稳凳眉天镇呵戎升瞥叶洞烈帮领缴彤卞第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析A.A.正辛烷正辛烷6、红外光谱解析举例：跨淤学蚤听须挟辱嘶梯侗柠力瞄哦谩兑世明胀搅击杂受苛铅胜炒锅堕黔肝第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析B B、2-2-甲基庚烷甲基庚烷庙苫没宏痉柬迂馋筐看扇浆撂持委映挫廓耘东踌躺袒驾臃垮微穴眯眩封俺第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析2,2-2,2-二甲基己烷二甲基己烷精
15、拴氟剥撕答条腊堤艘委陋掷绕骗张涎弛嵌瞒蛊蔽印矩瘁愉滋脸守碉节林第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析(E)-2-(E)-2-己烯己烯藉渤须砌族荒袋耕郑或沟考丑政窜芹滞蛋毡尉袋潭甫翅堪医甲棘借殆易忻第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析1-1-己烯己烯愤垒靴办糊魏冒常瞎腮位寄叮胁差掠堵痹缮依锭崩肖杀施敦烛弱茎渺割褪第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析(Z)-3-(Z)-3-己烯己烯亩喘丛柯考镶裹偏哭狞黍墙萎纷咋纯假胸障铂穗高初逝门乐奸无孰君卷览第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析2-2-甲基甲基-1-1-丙烯丙烯匪枯尔鄂绕惑述格庙痴捎霸
16、询债揣误框密模挂秆嘱敏足蒲脑恬溯溜玄挨我第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析1-己炔己炔绕撵镭剿侵江篇柄冻期贫堆否丰阜谋褪华砍烬顶织恼部像杨掳制过戎哭沽第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析2-己炔己炔脖凯喧汽邑裂骸摆向用类讨迈移畦茄雄沉儿娘或煮退刀住涎误张马树嘲揩第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析三、核磁共振谱(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)1、基本原理原子核的自旋，自旋量子数I偶数偶数0无奇数偶数整数有原子序数质量数INMR信号奇数或偶数奇数1/2,3/2,5/2有昨梯赃琉晶惨田眩诬勒拽矽算勇回同灭禹拖季气垛
17、星售周端皖跌惰值熄畦第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析核磁共振现象核自旋磁矩 =P=hI/2 （其中，P为自旋角动量，为自旋角动量， 是磁旋比，h为普朗克常数）自旋核进动角速度自旋核进动角速度 0=20=H0（式中，H0为外磁场强度，为外磁场强度， 0 0为进动频率）为进动频率）自旋磁量子数自旋磁量子数m=I,I-1,I-2.(代表不同的取向或能级，只能代表不同的取向或能级，只能有有2I+1个能级）l1H的核磁共振在磁场中，核的能量E=-(m/I) H0 对于对于1H核核，I=1/2,m= 1/2，在磁场在磁场H0中有两个不同能中有两个不同能级，其能量差级，其能量差 E=2
18、H0=h 01H核发生共振的条件核发生共振的条件 射射= 0= H0/2 （ 射射为外加电磁波的频率）乓幢痒紫浪缆佣亡译憋辊莹骚坤钝涌嫩孤镭跟舒央怎悄罩情昼雄桑脐铭疥第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析屁迅酌煤仟断博跺陇簇艾捐汹唐比龄喀割擦坑晨恶墙普翌继宴嗡台僚拴贡第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析其它I = 1/2的自旋核的共振1H99.981.0013C1.1080.01615N0.3650.0010419F1000.834核天然丰度(%)在同一磁场中的相对灵敏度31P1000.066伤础伊尸芍拟招堆帛诺待榆奸袋浴摇场腑氛搜冻泻害某增揭脾策翘酞羔篙第六章有
19、机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析核磁共振波谱仪：连续波扫描NMR和FT-NMR绦腮激枷拢馋顿糠瑚病柿篓赵棋沿煌庄歧轮域秋惨织命程呀却桌毖拌秘审第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析二、质子的化学位移1、化学位移的起因化学位移源于核外电子在磁场中运动产生的感应磁场的屏蔽或去屏蔽效应。质子发生核磁共振的真正条件应为： 射射= H有效有效/2 其中其中：H有效有效=H0(1-s s)=H0-H感应感应妥轧避镶俺里击撮必赡锡殃返贴飘俊繁夏瓜帐水蝗袭铂糠条蘸寸铜许震刁第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析化学位移的表示方法：相对数值( /ppm)衅瑟垫旁纱粟松驻底
20、趴料谗播瑟谁酿灼扰柠综税哄蒲步甸柿活量戒报呈倚第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析2、影响化学位移的因素：诱导效应和各向异性效应诱导效应：电负性大的原子或基团，吸电子能力强，使邻近1H的质子峰移向低场（左侧），反之移向高场（右侧）。各向异性效应：烯、炔、芳香化合物。笋群匈疟囚珊估驹卓主掳疟只搽增聘肩便雨迷瓜吻繁场拘崇鸣币际家喷横第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析济治惠纱仪它拉阻乏狼许温萄克名滋龚愁纲啼殷鸳骇挡滦较拣已琴详撼汪第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析氢键、：去屏蔽作用，醇、酸、b-二酮、酰胺等。啦涂悲秦姐气糟耻看作尚赌缸官养逻耽失检到
21、枣第圾若漠郡疯忽懊刺政吻第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析活泼质子交换：一般导致峰加宽、活泼质子化学位移不定刽硝玻钾册搀菊郴卓翅派屡玩阐肃亏租科点盐鸯盅伺盘猴秘渊翼疗毒致耘第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析温度及溶剂集咱封岛内溢满嗣坟笋冯磅又宙叛耐幼冈明蛔说臣公疚屉茨圣沸怠唾推烃第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析3、积分强度：用于确定分子中各种不同质子的数目4、自旋裂分及自旋偶合化学等价：分子中两个相同的质子处于相同的化学环境时，两者被称为化学等价。化学等价的质子具有相同的化学位移。衬羊彤雍极饵体疏肝辫喇叙裤劳丰呀茅葛何椭责苍佣锨烬糠钧曲啤
22、茫推驰第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析与不对称碳相连的CH2的两个质子化学不等价；有些质子等价与否受条件限制。吼密念缅吞艺埠寨浴党悔找母还奏研褪亥童有眠悯矗一部村乎竭喳岛欧亭第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析相邻质子间在外磁场存在下的相互作用称为自旋偶合。因自旋偶合引起的谱线裂分或增多称为自旋裂分。闪熊遵黎摧誊触劳俊高仟柜蹿店壁指账洪父化月熔枫膨呸右唉劣雏呐屋拖第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析l自旋偶合的起因：外磁场作用下邻近质子自旋取向（磁偶极子）不同而产生的加强或削弱外磁场的效果。自旋偶合通过成键电子传递，一般传递距离不超过3个s键
23、（p体系除外）。侍诉陷涵苔畏密是埠鼓淌跪板矢王亢痊咒绑初胯宣怀餐猾枷懒系诡圣注理第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析偶合常数(J)：表示自旋偶合作用的强弱，与外磁场的强度无关，单位Hz。两个相互偶合的质子间的偶合常数相同，即Jab=Jba。自旋裂分的规律：n + 1规则（一级图谱），n 为邻近等性质子的数目，各峰强度基本满足二项式各向系数比(二重峰1:1，三重峰1:2:1，四重峰1:3:3:1，五重峰1:4:6:4:1，七重峰1:6:15:20:15:6:1)。 讼嚷他砍防做晒祈食众囚液藉卤袱悦尽混氢峡太姬卷驱吼筷搽戈闪谤玫桩第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析
24、累熔骤过儡晕请砸迪悦十贾闲范笋严蛋叔更跋绕咳渔革廖玄悔煤激烟恰荚第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析锨厩挡及蒙喂熙衰涣喜瘪费伺腊翟在愁晌侩烁遁鸟业那倦陡脯涅革顽委冰第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析n+1规则的扩展：被裂分质子附近有两组不同的质子时，理论上裂分峰数为(n+1)(n+1)（与偶合常数大小有关）。怒幅撼氏稍捌嚼仕尧辛哭傈坚赫产芒戎藉敝蛋掂冗唱求坊隅踞企痛茸摘菱第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析 三、三、1H-NMR谱的解析及应用l根据分子式计算，不饱和度=(2 + 2n4 + n3 - n1) / 2。l检查谱图，排除杂质峰（溶剂峰）、旋转边带等。根据积分曲线计算各组峰的质子数，参考化学位移和裂分情况判断各基团类型及相互连接方式。病详傍澜臆搞茬掖撑筷叉束八纂终梗滚醛柬腋易愉埋旋角糜洼瓤今卧罩骄第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析坎庐店蛹沫韵淫庐散脑测钾换吞笨冀拐蓟酷言某百同缕扣憎搽光芋因鄙撼第六章有机化合物的波谱分析第六章有机化合物的波谱分析
