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1、第八章 有机化合物的波谱分析,有机化合物的结构测定,化学方法：费时、费力、需要的样品量大，有时甚至难以完成。,现代波谱分析法：省时、省力、快速、准确，样品消耗量少。,有机四大谱及其特点：,0.01-5mg(与天平精度有关）,0.1-1mg,1-5mg,2-10万,5-50万,100-1000万,50-500万,有机化合物的结构表征中应用最广的四种波谱方法：紫外光谱(ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)、红外光谱(infrared spectroscopy 缩写为IR)、核磁共振谱(nuclear magnetic resonance 缩写为NMR)质谱(mass sp
2、ectroscopy 缩写为MS).,UV、IR、NMR 都属于吸收光谱。一定波长的光（电磁波）与分子相互作用并被吸收，分子吸收能量从较低能级激发到较高能级，用特定仪器记录下来就是分子吸收光谱。分子结构不同，吸收光的能量不同，因此可形成各自特征的分子吸收光谱，并以此来鉴定化合物结构。,质谱不是吸收光谱，是化合物分子经高能粒子(通常为e)轰击形成正电荷离子，在电场及磁场作用下按质荷比大小排列而成的谱图。仅与分子及碎片的结构、离子的稳定性有关。,分子离子峰M+,8-1 有机化合物的结构与吸收光谱,各吸收光谱所用电磁波的大致波长范围、对应的能级跃迁形式及用途：,电子自旋吸收光谱,8-2 红外光谱,一
3、、红外光谱的表示方法,在波数为 4000-400cm-1的红外光照射下，样品分子吸收红外光会发生振动能级跃迁，所测得的吸收光谱称为红外吸收光谱(Infrared spectrum)，简称红外光谱(IR)。谱图以波数为横坐标，以透光度为纵坐标来表示：,I：表示透过光的强度；I0：表示入射光的强度。,横坐标：波数()4000400 cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。,1.分子的振动方式,二、红外光谱 的基本原理,(1)伸缩振动：,以亚甲基为例：,(2)弯曲振动：,2.分子振动与红外光谱,振动方程式(Hooke定律)
4、：,k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能越大，k越大）,m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为克。,即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与键强度成正比，与成键原子质量成反比。,三、有机化合物基团的特征频率,同类化学键或官能团的吸收频率总是出现在特定波数范围内。能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特 征吸收峰，简称特征峰。其最大吸收对应的频率为基团的特 征频率。(参见表8-2,P299),三、红外谱图解析,1、40001500cm-1 特征频率区,峰少，易辨认用于判断化合物是否具有某种官能团,A、红外谱图解析基础知识,2、1500-400cm-1 指纹区,
5、3、相关峰,主要是各种单键（C-N,C-O,C-C)的伸缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。,吸收峰很多，不同化合物差异很大用于区分或确定具体化合物,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 基(-CH3)2960cm-1(as)，2870cm-1(s)，1470cm-1、1380cm-1(C-H剪式及面内摇摆)。,4、已知物的鉴定若被测物的IR与已知物的谱峰位置和相对强度完全一致，则可确认为一种物质（注意仪器的灵敏度及H2O的干扰）。,5、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UV、NMR、MS的数据。,B.红外谱图实例,烷烃：CH伸缩振动 2940 cm-1和 2860 cm-1，CH 面内 弯曲1460（不对称）和1380 cm-1(对称)，-(CH2)n-(n=4)一般在 720 cm-1处有特征峰（弱）,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及其倍频峰(形状、位置与取代基位置有关),
