有机物波谱分析剖析

1、本章重点本章重点初步了解红外光谱产生的原理和条件初步了解红外光谱产生的原理和条件，理解理解键能和原子质量与吸收频率的关系键能和原子质量与吸收频率的关系,初步认初步认识一些化合物基团的特征吸收峰识一些化合物基团的特征吸收峰.2 了解化学位移的定义及表达方式了解化学位移的定义及表达方式,掌握电掌握电负性对化学位移的影响负性对化学位移的影响,掌握峰面积与氢原掌握峰面积与氢原子个数的关系子个数的关系,掌握自旋裂分的掌握自旋裂分的(n+1)规则规则分子吸收光谱分子吸收光谱 分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的可以

2、增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰能级。但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能级之间的能量差时（即等于两个能级之间的能量差时（即E）才能被吸收。）才能被吸收。所以对于某一分子来说，只能吸收某一特定频率的所以对于某一分子来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动或振动能级的变化，或使辐射，从而引起分子转动或振动能级的变化，或使电子激发到较高的能级，产生特征的分子光谱。这电子激发到较高的能级，产生特征的分子光谱。这样的分子光谱就叫分子吸收光谱。样的分子光谱就叫分子吸收光谱。光的能量光的能量 E=h=hc/ h-普郎克常数（普郎克常

3、数（6.62610-34J.S） 波长与频率的关系为：波长与频率的关系为： = c /200nm400nm800nm2.5m25m紫外及可见光红外光微波、电视波无线电波X射线60MHz600MHz200800nm:引起电子运动能级跃迁，得到紫外及可见光谱；引起电子运动能级跃迁，得到紫外及可见光谱；2.5-25m:引起分子振、转能级跃迁，得到红外光谱；引起分子振、转能级跃迁，得到红外光谱； 60-600MHz:核在外加磁场中取向能级跃迁，得到核磁共振谱。核在外加磁场中取向能级跃迁，得到核磁共振谱。分子运动能级分子运动能级E电子跃迁E转E振E振E振E转E转（1）转动光谱）转动光谱转动能级之间的能量

4、差很小，转动能级之间的能量差很小，位于远红外及微波区内，在有位于远红外及微波区内，在有机化学中用处不大。机化学中用处不大。（2）振动光谱）振动光谱吸收波长大多位于吸收波长大多位于2.525m内内(中红外区内中红外区内),因此称为红因此称为红外光谱。外光谱。（3）电子光谱）电子光谱吸收波长在吸收波长在100400nm，为紫外光谱。，为紫外光谱。/m0.82.550100012500400020010/cm-1可见光微波近中远分子跃迁类型分子振动分子振动和转动和转动晶格振动和纯转动泛频、倍频适用范围有机官能团定量分析有机分子结构分析有机分子结构分析和样品成分分析和样品成分分析无机矿物和金属有机物红

5、外光谱法主要讨论有机物对中红区的吸收。红外光谱法主要讨论有机物对中红区的吸收。 6.1.1 红外光谱产生的原理红外光谱产生的原理O C O无红外吸收H HO有红外吸收CH3 C C CH3CH3-CH2-C C-H-C C-有无-C C-CS2、CCl4等对称分子的等对称分子的IR谱图特别简单谱图特别简单,可用作可用作IR溶剂。溶剂。 一般情况下，一张红外光谱图有一般情况下，一张红外光谱图有530个吸收峰。个吸收峰。分子振动伸缩振动弯曲振动剪动煽动波数高波数低（）（动扭()sas(s)(w)(t)摇动(r)面内面外(6.1.3 分子中原子的振动类型与化学键的振动频率分子中原子的振动类型与化学键

6、的振动频率红外光谱中，频率常用波数表示。红外光谱中，频率常用波数表示。波长与频率的关系为：波长与频率的关系为： = c /波数波数每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。 )11(2121mmk41011mcm (1cm=104m) (2) 振动方程振动方程若将频率采用波数表示，若将频率采用波数表示，Hookes rule则可表示为：则可表示为： )11(2121mmkc振动方程振动方程式中：式中： k 化学键的力常数；化学键的力常数； m 成键原子的质量。成键原子的质量。 不同分子的结构不同，化学键的力常数不同，不同分子的结构不同，化学键的力常数不同，

7、成键原子的质量不同，导致振动频率不同。成键原子的质量不同，导致振动频率不同。 用红外光照射有机分子，样品将选择性地吸收用红外光照射有机分子，样品将选择性地吸收那些与其振动频率相匹配的波段，从而产生红外那些与其振动频率相匹配的波段，从而产生红外光谱。光谱。键的类型键的类型CCC=CCCK/1010Ncm-1121881246/ cm-121002260162016807001200成键原子的质量成键原子的质量m1或或m2，则，则或或。例如：。例如： 化学键化学键CHCNCO/ cm-1285329601180136010801300CH2OH 3300 2800 cm-1：C-H （以（以300

8、0 cm-1为界：为界： 高于高于3000 cm-1为为C-H（不饱和）（不饱和），低于，低于3000 cm-1为为C-H饱和）饱和） 例：十二烷、十二烷、1-癸烯、癸烯、1-己炔、甲苯己炔、甲苯的IR谱图CH3 2200 cm-1：CN、CC（中等强度，尖峰） 例：1-辛炔、辛炔、2-辛炔、环戊基腈辛炔、环戊基腈的IR谱图CH3CH2CH2CH2CH2CH2CCHCH3CH2CH2CH2CH2CCCH3CH3CCH2CH2CH3OOCCH3OCCH3O 1650 1600 cm-1 ：CC(越不对称，吸收越强) 例：1-癸烯、癸烯、 1-辛烯辛烯的IR谱图。1-癸烯癸烯CH3CH2CH2CH

9、2CH2CH2CH=CH2 1600、1500、1580、1460 ：苯环苯环（苯环呼吸振动） 例：甲苯、苯酚甲苯、苯酚的IR谱图。 1500 cm-1以下：单键区。 1450 cm-1：CH2、CH3； 1380 cm-1：CH3 （诊断价值高） 例：CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 、十二烷、十二烷的IR谱图。 1000 cm-1以下，苯环及双键苯环及双键上CH面外弯曲弯曲振动振动 苯环上五氢相连（单取代）：苯环上五氢相连（单取代）：700、750 cm-1 例：苯酚的IR四氢相连（邻二取代）：四氢相连（邻二取代）：770730 cm-1 例：邻二甲苯三氢相连（间二取代）：三氢相连（间二取代）：700、780cm-1 例：间二甲苯的IRCH3CH3二氢相连（对二取代）：二氢相连（对二取代）：840800cm-1 例：对二甲苯的IRC CH HC CH H 2 29 99 90 0，9 91 10 0c cm m- -1 16 69 90 09 97 70 09 91 10 08 82 20 0键键上上：双双C CC CH H 2 2H HH HH HH HH H- -1 1c cm m- -1 1c cm m- -1 1c