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1、有机化合物的波谱分析,有机化合物研究程序,分离提纯物理常数测定元素分析和实验式确定(元素分析）相对分子质量的测定和分子式（质谱）结构的确定（红外、紫外、核磁）,未知已知化学方法：费时、费力、消耗大、很难完成,胆固醇（1889-1927）,现代物理实验方法：省时、省力、消耗少、准确,测定有机化合物结构的主要波谱方法,波谱方法,代号,提供的信息,核磁共振波谱(nuclear magnetic resonance spectroscopy),NMR,碳骨架 与碳原子相连的氢 原子的化学环境,红外光谱,IR,主要的官能团,(infrared spectroscopy),紫外可见光谱(ultraviol
2、et-visible spectroscopy),UV,分子中电子体系,质谱(mass spectrometry),MS,相对分子质量 分子式 分子中结构单元,6.1 分子吸收光谱和分子结构,化合物吸收了红外光的能量，使得分子振动能级发生跃迁，由此产生红外光谱。,分子发生振动能级跃迁时，也伴随着转动能级的跃迁。,吸收峰的位置,吸收峰的强度,图6.2 1己烯红外光谱图,键的振动频率与力常数(与化学键强度有关)成正比，而与成键的原子质量成反比。,同一类型化学键，由于环境不同，力常数 并不完全相同，因此，吸收峰的位置不同,化学键极性越强，振动时偶极矩变化越大，吸收峰越强。,(2)分子振动模式,对称伸
3、缩振动(s),反对称伸缩振动(as),摇摆振动(),卷曲振动(),面外弯曲振动,剪切振动(s),摇摆振动(),面内弯曲振动,影响红外吸收的主要因素,记住Hooke定律的意义：振动频率与键能成正比，与 原子的折合质量成反比。,1、化学键的强度越大，振动吸收频率越高。,2、轨道中S成分越多，键的强度越大，吸收频率越高,3、原子的质量越大，振动吸收频率越低。,4、吸电子诱导效应使振动吸收频率升高。,5、共轭效应使振动吸收频率降低。,二、特征红外吸收峰,吸收波数cm-产 吸 收 的 键,面内弯曲振动,各种碳氢键的面外弯曲振动,醛、酮、羧酸.,表6.2 常见有机化合物基团的特征频率,化学键类型,频率cm
4、-1,化学键类型,频率cm-1,伸缩振动,各类化合物的红外吸收及解析,通常解析红外光谱：先看高频区（40001400cm-1），再看低频区（1000650cm-1）。先找特征峰，再找相关峰。,特征峰：特定的键或官能团振动所产生的 吸收峰。,相关峰：通常一个基团有数种振动形式，每 种振动形式产生一个相应的吸峰。习惯上把这些相互依存又可相互佐 证的一组峰叫相关峰。,例：RCH=CH2 可产生三种特征吸收峰,这三种峰可以相互佐证，证明分子为一取代烯烃。这三种峰被叫做相关峰。,一、烷烃,1、30002800cm-1,2、（面内）14751300cm-1,3、（面外）740720cm-1,（CH2）n当
5、 n4时：在740720cm-1会产生吸收峰。,图6.3 正辛烷的红外光谱图,T/%,异丙基和叔丁基在1375cm-1处的裂分情况：,图6.4 2甲基庚烷的红外光谱图,T/%,图6.5 2,2二甲基己烷的红外光谱图,T/%,二、烯烃,（面外）,990和910两个峰,890,970,图 6.6 1己烯的红外光谱图,T/%,图 6.7(Z)3己烯的红外光谱图,T/%,图 6.8(E)2己烯的红外光谱图,T/%,(3)炔烃,末端炔烃CH 3300 cm-1(强而尖),伸缩振动,不对称炔烃CC 2150 cm-1,弯曲振动,末端炔烃CH 700600 cm-1(强而宽),图 6.9 1己炔的红外光谱图
6、,T/%,四、芳烃（苯及其衍生物）,3010cm-1,1600cm-1 1580cm-11500cm-1 1450cm-1,图 6.10 甲苯的红外光谱图,T/%,红外光谱的用途,鉴定已知化合物：用被测物的标准试样与被测物在相同条件下测定IR，若吸收峰位置、强度和形状完全相同，可认为是同一物质。另外，还可查阅标准谱图。测定未知结构：简单化合物-推测结构 复杂化合物-提供官能团信息 需配合化学分析、MS、UV等谱图综合分析,红外记忆歌,外可分远中近，中红特征指纹区，1600来分界，注意横轴划分异。看图要知红外仪，弄清物态液固气。样品来源制样法，物化性能多联系。识图先学饱和烃，三千以下看峰形。29
7、60、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。1470碳氢弯，1380甲基显。二个甲基同一碳，1380分二半。面内摇摆720，长链亚甲亦可辨。,烯氢伸展过三千，排除倍频和卤烷。末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。化合物，又键偏，1650会出现。烯氢面外易变形，1000以下有强峰。910端基氢，再有一氢990。顺式二氢690，反式移至970；单氢出峰820，干扰顺式难确定。炔氢伸展三千三，峰强很大峰形尖。三键伸展二千二，炔氢摇摆六百八。芳烃呼吸很特征，16001430。,16502000，取代方式区分明。900650，面外弯曲定芳氢。五氢吸收有两峰，700和750；四氢只有750，二氢相邻830；
8、间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。CO伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。1050伯醇显，1100乃是仲，1150叔醇在，1230才是酚。1110醚链伸，注意排除酯酸醇。若与键紧相连，二个吸收要看准，1050对称峰，1250反对称。苯环若有甲氧基，碳氢伸展2820。,次甲基二氧连苯环，930处有强峰，环氧乙烷有三峰，1260环振动，九百上下反对称，八百左右最特征。缩醛酮，特殊醚，1110非缩酮。酸酐也有CO键，开链环酐有区别，开链强宽一千一，环酐移至1250。羰基伸展一千七，2720定醛基。吸电效应波数高，共轭则向低频移。张力促使振动快，环外双键可类比。二千五到三千三，羧酸氢键峰形宽，920，钝峰显，羧基可定二聚酸、,酸酐千八来偶合，双峰60严相隔，链状酸酐高频强，环状酸酐高频弱。羧酸盐，偶合生，羰基伸缩出双峰，1600反对称，1400对称峰。,
