中学有机化学讲座杨锦飞教授.ppt

中学新课标有机化学讲座 杨锦飞 教授,南京师范大学化学与环境科学学院,专题1 现代分析方法在有机化学中的应用,1、质谱,1.1、基本原理 在高真空（10-7109mmHg）的质谱仪中，使样品于离子源中汽化，用具有一定能量的电子束（一般为70eV，1eV=96.48kJ/mol）轰击气态分子，使其失去一个电子而成为带正电的分子离子，分子离子还可能继续裂解产生各种碎片离子，然后用磁场或磁场与电场等电磁方法将所有正离子按照其质荷比（m/z）不同进行分离和鉴定，即可得到按质荷比大小依次排列的质谱图。,Me M+2e,质谱仪一般由离子源、分析系统以及离子的收集和鉴定系统组成。,1.2、谱图表示,苯乙酮的质谱图（棒图）,苯乙酮的质谱数据表,1.3、应用,（1）分子离子和分子离子峰的识别分子 量确定 （2）同位素离子和离子元素组成的确定 （3）碎片峰识别推断结构,2、紫外光谱,2.1、基本原理 物质吸收紫外/可见光引起电子能级间的跃迁而产生的吸收光谱叫紫外/可见光谱即电子光谱。,电子跃迁的类型,2.2、谱图表示 苯的紫外吸收光谱,苯乙酮的紫外吸收光谱,紫外光谱图中横坐标为波长（nm）， 纵坐标可以是吸光度(A)、百分透过率(T%)、摩尔消光系数()等表示。,式中A为吸光度，I0是入射光强度，I是透射光强度，T为透光率或透过率，c为溶液浓度，l是光在溶液中经过的距离。,2.3、应用,紫外光谱反映了分子中生色团和助色团的特性，主要用来推断分子中不饱和基团之间的共轭关系。 化合物如果在220-700nm范围内无吸收，说明分子中不存在共轭体系，也不含有Br，I，S等杂原子。,3、红外光谱,3.1、基本原理,3.2、谱图表示 乙酸乙酯红外光谱图,3.3、应用,（1）与标准图谱的对照，来确定化合物的结构 （2）确定分子中存在的官能团,4、核磁共振（NMR）,4.1、基本原理 在外磁场的作用下，质子吸收一定频率的电磁波辐射，使其从核自旋的低能态跃迁到高能态的现象，称为核磁共振。,质子自旋产生的磁矩,核磁矩在外磁场作用下的取向,核磁矩的能级跃迁,4.2、核磁共振波谱主要信息,4.2.1、化学位移 由于核外电子的屏蔽和去屏蔽作用，引起质子的核磁共振吸收位置发生移动的现象称为化学位移。,标准物: 四甲基硅烷 (CH3)4 Si，TMS =0（单峰）,影响化学位移的主要因素,(1). 诱导效应的影响,(2) 、共轭效应的影响,同上。使氢核周围电子云密度增加，则磁屏蔽增加，共振吸收移向高场；反之，共振吸收移向低场。,(3)、磁各向异性效应,当分子中的某些基团的电子云排布不呈球型对称时，它对临近基团的氢核产生一个各向异性的感应磁场，从而使某些空间位置的核受到屏蔽，而另一些空间位置上的核去屏蔽，这一现象称为磁各项异性效应。,a. 双键碳上质子的磁各向异性效应,b. 芳环上质子的磁各向异性效应,c. 三键碳上质子的磁各向异性效应：,4.2.2、偶合常数,(1). 自旋-自旋偶合与自旋-自旋裂分 自旋核与自旋核之间的相互作用。自旋-自旋偶合引起的谱带增多的现象。,4.2.3、积分曲线与峰面积,有几组峰，则表示样品中有几种不同类型的质子；每一组峰的强度(面积)，与质子的数目成正比。各个阶梯的高度比表示不同化学位移的质子数之比。,4.3、核磁共振波谱的应用,(1)、有机化合物的结构鉴定 (2)、有机分子的构象研究 (3)、定量分析：内标和外标 (4)、分子之间的相互作用研究: 如了解抗