第六章有机化学的波谱方法PPT学习教案

1、会计学1第六章有机化学的波谱方法第六章有机化学的波谱方法化学实验法：化学实验法：操作烦琐，周期长，样品量大。操作烦琐，周期长，样品量大。吸收光谱紫外光谱 UV红外光谱 IR核磁共振谱 NMR非吸收光谱 质谱 MS波谱法第1页/共45页l nl n = c = c 波动性E E hn n 粒子性 = 1/ = 1/ ( (cm-1) )波长(l)l)与能量(E)成反比。E E = = hchc/ /l l第2页/共45页l l(nm) 100 800 3*106 5*106光谱区域光谱区域X 光光紫外紫外- -可见光可见光红外光红外光微波微波无线电波无线电波分子吸收辐分子吸收辐射能后变化射能后变

2、化内层电子内层电子跃迁跃迁价电子跃迁价电子跃迁分子振动能级和分子振动能级和转动能级变化转动能级变化分子转动能分子转动能级变化级变化核磁共振核磁共振红外光谱核磁共振谱E2E1基态激发态跃迁E = E = E2E1特征能量吸收特征能量吸收吸收光谱吸收光谱第3页/共45页CRHHOH化学键不断振动某光的E = 某键振动的E产生吸收峰如：分子RCH2OH第4页/共45页吸收峰表现为“谷”，谷越深，则吸收越强。一般波数范围4004000 cm-1。第5页/共45页（一）红外吸收峰的数目（一）红外吸收峰的数目振动形式振动形式 一个化学键有几种不同振动形式，就可产生几种吸收峰。第6页/共45页CHHCHH第

3、7页/共45页nas ns 高频区低频区第8页/共45页 非线性分子为：3n - 6 线性分子为：3n - 5 （n ：原子数）如：问题6-1H2O非 线性分子，3 3 6 = 3（个）OHHOOHHHH nas ns ： 3756 3652 1595 cm-1第9页/共45页v能引起分子偶极矩变化的振动，才产生吸收；vn相同的振动产生的峰可以兼并；v强而宽的峰可覆盖n相近的弱峰。 如：CO2为线性分子，3 3 5 = 4（个），应有4个吸收峰，而实际测得只有2个nas 2350、 667 cm-1 。 因ns 不引起偶极矩变化，无此峰；且面内、面外又兼并为一个峰。实际实际IR吸收峰的数目小于

4、计算值：吸收峰的数目小于计算值：第10页/共45页吸收峰的位置取决于各化学键的振动频率。特征谱带区 40001330 cm-1 （官能团区） 根据峰位，可鉴别官能团。2. 指纹区 1330650 cm-1第11页/共45页第12页/共45页CHOOAB1700cm-13020cm-1nC=On不饱和不饱和C-H第13页/共45页30003100cm-116001500cm-1 无吸收峰nO-Hn饱和C-HCH3无n不饱和C-H无nC=C第14页/共45页如：C=O、C-O、C-N等极性大，峰强。第15页/共45页第16页/共45页具体步骤具体步骤：H计算不饱和度；H判断几个主要官能团C=O、-

5、OH、-NH2、C=C的特征峰是否存在，并寻找相关峰；第17页/共45页17601690cm-1有强峰nC=O特征峰2820、2720cm-1双峰；33002500cm-1宽峰和13001000cm-1有峰；13001000cm-1有峰。相关峰相关峰醛CORH羧酸COROH酯COROR无相关峰酮RCOR第18页/共45页35003200cm-1宽峰nO-H、nN-H特征峰。相关峰相关峰13001000cm-1有峰；16001500cm-1和13001000cm-1有峰。酚OH醇ROH或胺RNH2；如无nO-H ，但含O， 13001000cm-1有峰。醚 R-O-R第19页/共45页 4，31

6、003000cm-1苯环C-H特征峰。相关峰相关峰：1600、1580、1500cm-1中强峰 苯环C=C骨架振动化合物含苯环第20页/共45页例例1. 已知某化合物，分子式C3H6O，其IR谱中有下列吸收峰，试推测其结构。IR n(cm-1)：2960，2840，2760，1720，1380。 = 3+1-6/2 = 1，1720cm-1nC=O ，含羰基。相关峰：2840，2760cm-1n O=C-H ，为醛。1380cm-1-CH3 ，含-CH3结构。2960cm-1n饱和C-H 。 结构为：结构为：CH3CH2CHO 丙醛丙醛 （二）应用实例（二）应用实例第21页/共45页苯环nC-

7、H苯环nC=C两个-CH3n饱和C-H单取代苯 = 9+1-12/2 = 4结结构构为为：CHCH3CH3异异丙丙苯苯第22页/共45页第23页/共45页如如：CH3CH2CCH3O和CH3CCH3O上述两种化合物只能用NMR谱来区分。第24页/共45页原原子子种种类类质质量量自自旋旋1 1H H1 1+ +1 12 2C C1 12 2- -1 13 3C C1 13 3+ +1 16 6O O1 16 6- -一般质子数、质量数至少有一个为奇数的原子核，I 0，有自旋。I = 1/21HNMR13CNMR1668第25页/共45页H0E1= -H0E2= H0EE = 2 H0hn = 2

8、 H0 或n n = 2 /h H0 核磁共振的条核磁共振的条件件扫频固定H0，改变n扫场固定n，改变H0满足条件即产生吸收。第26页/共45页第27页/共45页H实实 =H0-H1 Hb Ha第29页/共45页 = x 106 (ppm)n样- nTMSn0 =0（电负性 Si 第31页/共45页练习：练习：1. 判断下列分子在NMR谱中可产生几个信号。2. 下列化合物在NMR谱中只有一个信号，其可能结构是什么。CH3CH2OCH2CH3CH3CH2CH2ClCH3CCCH3HHCCH3CBrHH 2个 3个 2个 3个(1) C2H6O(2) C3H6Cl2(3) C3H6(4)C2H4O

9、CH3OCH3CClH3CClCH3H2CCH2H2CH2CCH2O不等性质子不等性质子等性质子等性质子第32页/共45页氢核类型(ppm)饱和碳上的氢（RCH3，R2CH2，R3CH）0.8-1.5双键碳上的氢（=CH-）4.9-5.9苯环上的氢（ArH）6.0-8.0醛基上的氢（-CHO）9.4-10.4羧基上的氢（-COOH）10-12相邻有吸电子基的氢 A-CH（A：O，Cl，N，CO 等）2-5第33页/共45页第34页/共45页第35页/共45页第36页/共45页峰第37页/共45页第38页/共45页第39页/共45页q多重峰（multiplet，m）第40页/共45页n裂分裂分可

10、确定可确定邻接邻接碳上的碳上的氢核数氢核数第41页/共45页3HCH3 (连CO)5H苯H2HCH2(连O)R结构式为：CH2OCCH3O例例1. = 9+1-10/2 = 5第42页/共45页例例2. 已知分子式已知分子式C9H12O，根据，根据 值，推断结构值，推断结构 ppm ：7.2（5H，s）；）；4.5（2H，s）；）；3.5（2H，q）；）；1.2（3H，t）。）。 = 9+1-12/2 = 4，可能含苯环ppm苯H，Rppm烷H，-CH2-Oppm烷H，O-CH2-ppm烷H，-CH3相互偶合，CH3-CH2-O结构式为：CH2OCH2CH3第43页/共45页练习：练习：化合物C8H14O4的1HNMR谱中，出现三个信号： ppm 1.26（6H，t）；4.18（4H，q）