版有机化学第一章绪论.ppt

1、1,第一章 绪论,2,一、有机化学和有机化合物,有机化学：有机化学的现代定义是指研究含碳化合物的化学。主要内容是研究有机化合物的性质、结构、合成、反应机理等。 例如：天然产物的研究 （提取、分离、结构鉴定） 高选择性控制和不对称合成,3,结构和性质的关系是有机化学的精髓。 什么是有机化合物的结构 按现代观点，有机化合物的结构是指分子的组成、分子中原子相互结合的顺序和方式；价键结构、分子中电子云分布；三维结构和分子中原子或原子团之间相互影响等,4,一)Theory of Kekule Structure 1 Carbon in organic compounds has always four

2、chemical bonds; 2 Carbon atom can be combined with other carbons into carbon chain or cyclo-structure by single ,double, three bond besides conjunction another elements. 3 saturated carbon atom is tetrahedral in shape (presented by Vant Hoff and Le Bel,5,二）、 现代价键理论 杂化轨道理论 1)sp3 hybridization of carb

3、on,excitated,Sp3 hybridization,6,2)sp2 3)sp,饱和碳原子均为sp3杂化,7,双键的碳原子为sp2杂化,8,三键碳原子均为sp杂化,9,三）、 method of molecular orbit A + B=1 A- B= 2,10,4. 该化合物的合成及构效关系研究,1元素定性分析和定量分析,2经验式和分子式的确定,3结构式的确定（四谱的运用,二有机化学的结构鉴定,11,一）、红外光谱 （Infrared Spectroscopy IR,在有机分子结构测定中常采用的仪器分析方法简介,12,红外光谱：当用一束波长连续变化的单色红外光线透射某一物质时，该物

4、质的分子对某些波长的红外光线进行选择性的吸收，从而产生一些特征吸收，就是该物质的红外光谱,13,有机分子的结构是复杂的，振动方式也是多种多样，加上有些吸收带会重叠在一起。另外，在分子的振动吸收频率中往往又包含转动吸收，因此在红外光谱图是非常复杂,在识谱时，要解析每一个吸收峰是不可能的，所以主要研究分子中化学键或基团的特征吸收峰,14,2. 红外光谱图的组成,横坐标 上线：波长（） 下线：波数（） 纵坐标 左側：透过率（T） 右侧：吸光度（ A） 吸收图谱 指纹区(1500-400cm-1 ）官能团区（4000-1500cm-1,15,二）、核磁共振谱 (Nuclear Magnetic Res

5、onance Spectroscopy,16,1、NMR给出的信息: 化学位移：各种结构的1H、13C有不同的化学位移，对结构敏感。（像IR中的特征吸收） 磁性核附近的取代情况及空间排列：通过偶合常数J和自旋自旋裂分来判断。（IR谱中没有） 核磁共振谱中的每一个峰都有归属！ 峰面积（积分高度）： a. 用于结构分析：各种化学环境相同的核（1H）的个数； b. 用于成分分析：依据特征峰面积进行定量分析,17,低能量,高能量,电磁波辐射 （射频,Energy Levels,S,S,S,N,N,N,18,2、核磁共振定义,让处于外磁场（Ho）中的自旋核接受一定频率的电磁波辐射（射），当辐射的能量恰好

6、等于自旋核两种不同取向的能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能态，这种现象称为核磁共振,19,扫频：固定 Ho，改变射。 扫场：固定 射 ，改变Ho,1H-NMR（或PMR）表示氢的核磁共振 用于指示氢在碳骨架上的位置,13C-NMR（或CMR）表示碳的核磁共振用于指示碳的骨架是如何组成的,20,21,3、屏 蔽 效 应,由于有机分子中质子周围存在运动着的电子，循环电子在外加磁场作用下，引起另一个与外磁场相反的感应磁场，该感应磁场会抵消外磁场的强度，因此质子所感受的磁场强度减弱，必须在较高场才会产生核磁共振，这种效应称为屏蔽效应,22,原子核（如质子）由于化学环境所引起的核磁共振

7、信号位置的变化称为化学位移（chemical shift），常用表示,4、化 学 位 移,s TMS = 106 （ppm） 核磁共振频率 s ：样品的共振频率,23,5、结构对化学位移的影响,质子在不同的结构环境中经受的屏蔽效应不同，其化学位移也不同。氢原子上电子密度越大，其受到的屏蔽效应越大，质子信号出现在高场， 值会减小,24,i） 电负性 YH中Y的电负性越大，1H周围电子云密度越低，屏蔽效应越小，值越大，越靠近低场出峰。 例1,25,ii） 各向异性效应,实验数据,26,产生以上现象的原因,27,双键及叁键上的质子也有各向异性效应,O,H,R,C,C,C,C,C,H,H,H,H,28

8、,iii） 氢键,氢键有去屏蔽效应，使质子的值显著增大。但原因不明。 例：PhOH中酚羟基质子的化学位移与浓度的关系,此外，Van der Waals效应、质子交换、温度、溶剂及溶液浓度等也对化学位移有影响,29,6、峰的裂分和自旋偶合,在分子中，不仅核外的电子会对质子的共振吸收产生影响，邻近质子之间也会因互相之间的作用影响对方的的核磁共振吸收，引起共振谱线增多。这种相邻原子核之间的相互作用称为自旋偶合。因自旋偶合而引起的谱线增多现象称为自旋裂分,30,一级谱图和(n+1)规律,一级谱图：满足（(/J)6）条件的谱图。 化学位移之差； J 偶合常数。 (n+1)规律一个信号被裂分的数目取决于相邻碳上1H的数目，如果相邻碳上有n个氢，则该信号被裂分为(n+1)重峰。裂分峰强度比符合二项式展开系数比，可由巴斯卡三角形求得,31,CH3CH2CH2NO2的NMR谱,32,7、峰 面 积 与 氢 原 子 数 目,核磁共振谱中H原子