基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用课件

1、有机化学第八章 现代物理实验方法在有机化学中的应用 篡谩再能扯医醇裳企羞踪哥宝侣谅写吮恬弗夯躁刷义铆罕捞掏峭梨逐蛋镐基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用电磁波谱与分子吸收光谱的关系； 四谱的基本原理和应用；四谱与分子结构的关系；解析简单的红外光谱和核磁共振谱。 红外光谱和有机官能团的关系；核磁共振谱中得到的结构信息。 主要内容重点难点垒洒脐家纫未沾咏评彻致玫雀绿踩垫泣鹊粗葡殷页棠懦疫混躇桅镀伎捡虏基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用早期的分析方法:液体物质 测沸点、折射率、旋光度;

2、化学方法等固体物质 测熔点; 化学方法等局限性:物理法测定需要样品量大化学法分析结构操作较复杂，不易进行。有机化合物结构研究方法竣牲冗服巫咖募枚坦惹道售冈插狗丁肋秀驮遣没毙赔岂元颧攻播尽桅撬我基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，至1952年完全阐明，历时147年。 琅曙藐冒嗜振化承状挟瑟文乳炬嫌牵叛朝变粳仁李闯痛怨材哨咏苫逛伶揩基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用现代有机化合物结构研究方法元素分析 元素组成质谱（MS） 分子量及部分结构信息红外

3、光谱（IR） 官能团种类紫外可见光谱（UV /Vis） 共轭结构核磁共振波谱（NMR） C-H骨架及所处化学环境 X-射线单晶衍射 立体结构仰介谗潞砚糯所喝隘醒么亏申盆棉梭奔壮尹叠想砒赤柔绊袒阵邵那祷裤铣基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用有 机 波 谱 法 特 点(1) 样品用量少，一般23mg（可1mg)(2) 除质谱外，无样品消耗，可回收(3) 省时，简便(4) 配合元素分析（或高分辨质谱）， 可准确确定化合物的分子式和结构稗肚咋匹绊提仕邀佛袜杖毡擅怂羊权袄杖某望恨韩尔枝票痴肢关听巫惊府基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用

4、基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 电磁波 电磁波是电磁场的一种运动形态其运动以光速C在空间传播；具有波粒二象性。光的波动性：可用波长、频率或波数来描述光的粒子性：可用光量子的能量来描述。 普朗克常数h = 6.6261034 Js。 8-1 波谱分析的一般概念篙世湃笼搓兰碉搬累愚违歹沉逃怜前连友慧女瞳敛他硫支剁刚堪砰共迢批基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用波长不同的电磁波性质不同，根据电磁波的波长划分为几个不同的区域。电磁波谱犯眩招漓虫暂趋翻责颇纂拄湾孜柯令切咨辞蕴拭释涉期谦获桨致机坏聂梨基础有机化学现代物理实验方法在有机

5、化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 分子吸收光谱 用电磁波照射有机分子时，分子会吸收与分子内能级差相当的电磁波，引起分子振动、转动或电子运动能级跃迁。转动光谱：谱线，在远红外-微波区 测键长及键角振动光谱：谱带，在中红外区 测官能团电子光谱：谱带，在可见-紫外区 测共轭结构用途华勃甄跋诈誊段骸赌展藏萌跑动淬臻狰芬侍孙酬崭驴缝思碑织抒绒平邱康基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 波谱分析方法 紫外光谱(ultraviolet spectroscopy UV)；红外光谱(infrared spectroscopy IR

6、)；核磁共振谱(nuclear magnetic resonance NMR)；质谱(mass spectroscopy MS)。在学习四谱时，把有关理论背景的讨论减少到最低程度，重点放在谱图和分子结构之间的关联上。 跌朔煎解双痘实值谅骂熟嘘禾寓阅狗冷囱声柠至吗茁财丝叶吭屏傣诛芽暇基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用8-2 紫外和可见光吸收光谱远紫外区近紫外区4200nm200400nm(O2 ，CO2有吸收）一、紫外光谱的产生 有机物分子吸收紫外光，核外价电子发生能级跃迁，从 而产生紫外吸收光谱。一般的紫外光谱仪：测定近紫外和可见光区域

7、 价电子跃迁常伴有分子转动和振动能级的跃迁可见光：400-800nm银淫词窍倚铱近萧佬钾泞疡惰厘诌弟骗抓默环吐眶硕碍穿量撞橡尝下别挪基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用1、原理简介价电子有三种类型： 电子、 电子、n电子（孤对电子）C=O：HnEn*跃迁类型：*，* n* ，*200400nm: （共轭）*n* 共轭体系在近紫外区产生吸收： 或p- 共轭*，*痉未租考辅驯生辐魏若鬼陕疆窒谨隔殉氖码的汰戴沮府佯乳馆罩绕荫昔纸基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用. 紫外光谱图的组成 横坐

8、标：吸收光的波长 (nm ）纵坐标：吸收强度A或摩尔吸光系数愈绞羚曼蹈帆啼板疹氏忌什国学曰软缝逼洪栓寇升嘛音凯怔顾兹化废耘别基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用文献中的紫外光谱数据，是吸光度极大处的波长max和它的摩尔吸收系数。吸光度A和摩尔吸收系数的关系由Lambert-Beer定律确定的：A =c L c为溶液的摩尔浓度(moll-1)，L为液层的厚度。 擅睁速炉醋瘁相颓锄穗巨清胸传谴二请僵扎鸽疏演郊少陵利谈谬铣畅昧趋基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用. 影响紫外光谱的因素 (

9、1) 几个基本概念 生色基：在某一段光波内产生吸收的基团，称为这一段波长的生色团或生色基，如：C=C、C=O、NO2等。 助色基：本身在紫外或可见光区不显吸收，但与双键或共轭体系相连接时，使吸收向长波方向位移，颜色加深。如： -NH2、 - NR2、 -OH、 -OR、 SR、-Cl、-Br（p-共轭）等。 垃场捷漠汪促样恳昭遂谐豪悸笺耀伎扶复份弘汗革掉讹姓迭赎吹诣她届卉基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方向移动的现象称为红移现象。 蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波方向

10、移动的现象称为蓝移现象。 增色效应：使值增加的效应称为增色效应。 减色效应：使值减少的效应称为减色效应。 请厉瘫浇辊庞兹溉吠咏掷势稀臼栈峦自豪梅窜桂烷鹤骨坪像渣史怠典恤钧基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用(2) 影响因素 电子跃迁的能差E越大，最大吸收波长max越短。 助色基的影响，使最大吸收向长波位移，颜色加深，称为助色效应。 空间位阻效应的影响，使最大吸收向长波位移，吸收强度也减小。 超共轭效应影响，使最大吸收向长波位移。 溶剂的影响，*跃迁，溶剂极性增加，吸收红移。n*跃迁，溶剂极性增加，吸收蓝移。 力牌夫怔竟超弱洞晰余泌脾寓诽磁

11、欣瞄匠别羔硷幂诱煞银烛搬骂糜帽饰尹基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 各类化合物的紫外吸收 饱和有机化合物 *跃迁：需要高辐射能量，一般在远紫外区（吸收波长*跃迁n*跃迁在近紫外区有弱吸收，如醛、酮 杂原子上的n电子，有的在远紫外区有吸收。 *跃迁。C=C，C=O、C=C-C=C、C=C-C=C-C=O等部分在远紫外有吸收，如C=C等；共轭体系，在近紫外区产生强吸收 n电子的跃迁： 缎寿望林讳滥涎峦犀撤咕纸粥桐痕瑟奶深丢阉硕怜话条晶寒凭硫怕搔噶歼基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用

12、不饱和脂肪族有机化合物： 非共轭的烯烃、炔烃等化合物的*跃迁在近紫外区无吸收。 CH2=CH2 max = 165nm， HCCH max = 173nm。 具有-共轭和p-共轭的不饱和脂肪族有机化合物可以在近紫外区出现吸收。CH2=CH-CH=CH2 max = 217nm(21000)， CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 max = 258nm(35000)。 辰永逸尖惠泞宇办逐坛鞠挪瓣混玛沽蚤昌荒卞椭银稳奏斤疵涩钾吾缉窖瓜基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用WoodwardFieser规则莱倡违闹玄岭少蕾献萝笋天挛纲铲慷矫闹简

13、旨家栖恃直轰昏操姓媒晒仰捏基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 母体基本值 C=C-C=C 217nm 共轭双键增加2个 230 环内双键1个 36 烷基取代5个 55（绿色标记） 环外双键3个 35（紫色标记） RCO2- 取代1个 0 max 计算值 353nm（实测值 353nm） 共轭烯烃鹊鹿仇圾缺集绩爹牛搅哨跺汽常糕缕斑八测橙撩刁晦骨躲挽前埂卞爽胃跳基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用眺递侧语征曰录刘锑蜒州旭痢览作什实睹刨鞠絮疫胡喷浑扩啦支澈弗辉邀基础有机化学现代物理实验方

14、法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用芳香族有机化合物： 芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系，一般来讲，它们都有三个吸收带。 苯：max=184 nm、204 nm、255 nm。 紫外光谱实质上是分子中生色基和助色基的特征反映，分子的其他部分对紫外光谱的影响不大。 轰筛胆精悸苔席任罗渤浦咸酣还澜腹馋烙技却澜违悯圾输芹密棱寨爪汐獭基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用凳膀围侗瘪瞎襄桌狭柔拓稳你前辉谰氰豫由坟破禽耶源份核蘑辉首睛摸酉基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化

15、学中的应用由紫外光谱的max数值得到的信息：在200400nm区间无吸收峰，可断定分子中无共轭双键。 在200400nm区间有吸收峰，则可能有苯环、共轭双键、碳氧双键等结构。 在260300nm区间内有强吸收峰，表示有35个共轭双键，如果化合物有颜色，则含5个以上双键。 撂剩续侣盯悼艾坡吓宗机凶寐烤铂凑末放皿扛拂幌愈旁啊憨胺赶狮盘女互基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用当烷基引入共轭体系时，烷基中的C-H 键电子可与共轭体系的电子发生超共轭效应，吸收向长波长移动。顺反异构体：一般反式吸收波长较长，吸收强度也强一些（反式异构体中发色基团之间

16、有较好的共平面性，共轭作用比较完全，顺式异构体中发色基团之间有较大的空间位阻，影响它们之间的共轭作用）灾婿园吟租侣示艘酗沪尧苹逾颓谨苔筛强弟神道澈像蚜竣输逊肤耙钡撂迁基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用利用紫外光谱确定结构的例子max 228nm max为298 nmmax 227nm max 254nm逼颓吐勘甘砸曰茫遗翱糊概测价绕肋微古瓷趣晌那驾皱薄茎赂啸妨剑辫旗基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用练习241页 3 241页 2案析搏由消穗秒采拓秦泵感覆逢匙绑遭卡姚树带合脾破祸凰

17、洱无焙蓑袁匠基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用红外光谱的作用：确定化合物中官能团的存在，确定两个化合物是否相同。 8-3 红外光谱诸雨例凄脏毛淬詹入貌徽跳斟壁眷剥千沛店谆沮畔棉趴夹公券郧代燕争极基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 原理简介 (1) 分子的振动 近似的用弹簧连接小球的机械模型来表示； 用Hooke定律来近似的描述。 键能增大，键长缩短，力常数k增大。 饰膜反诧谐朽暗粱蜂获启臼董炔站救忌选笛但虑忌蕉旷耪枚仕崎川谣球酉基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有

18、机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 力常数k：与键合原子质量、键长、键能有关 键能（大），键长（短），k。 化学键键长（nm）键能（Kj.mol-1） 力常数 k（N.cm-1） 波数范围（cm-1）CC0.154347.34.57001200CC0.134610.99.616201680CC0.116836.815.621002600 折合质量亚矩咳掂票慨蛆殆湾誓鞋勿应缨瑟呢捻区译墨李释睬凡著简秆虽梢炭浓碧基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用分子的振动方式伸缩振动：高频区对称伸缩 不对称伸缩 改变键长，不改变键角薯乳奖躇赣筑禄咸意

19、充限尽刁焕巢橇铣蟹先央衙枢漆好透骂准恕鳞赏枣窑基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用弯曲振动：低频区剪式振动 平面摇摆 非平面摇摆 扭曲振动 面内弯曲面外弯曲改变键角，不改变键长众饭略怂医疑扳了撒阮顽疚捻邪厦营泌贴谬员掐粥粮租繁隐丹即恒洼鸵氏基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用每一种振动方式，都有固定的吸收频率。 当E2-E1 = h时，红外线才能被吸收，因此，同一基团总在一个特定的范围内产生吸收峰。 分子产生红外吸收峰的条件 辐射光的频率与分子振动的频率相当； 充分条件：必须是引起分

20、子偶极矩变化的振动。 无红外吸收 无红外吸收 篱张淄周吧哄厢埠效鬃孽炙枷岁构隶教哼稼歪傅走献林释燕纽紫形诚胁跨基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 红外光谱的表示方法 苯乙酮的红外光谱 横坐标：以波数表示频率，一般为4000400cm-1； 纵坐标：用透射百分率（透过率）表示吸收强度。特征谱带区(官能团区)指纹区 1400cm1 状烤僚执技考怨叔铂甸凌暮缅翌殴婴讯讨帆倒嫩靖梳扔辛类糙蕉态雁怒师基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用红外光谱图，以1400cm-1为界分成两个区域： 特征谱

21、带区：波数在38001400cm-1间的高频区，吸收峰大多由成键原子之间键的伸缩振动产生，不同化合物中的相同官能团的出峰位置相对固定，可用于确定分子中含有哪些官能团。 指纹区：波数在1400650cm-1间的低频区，吸收峰主要是CC、CN、CO单键的伸缩振动和各种键的弯曲振动产生的。指纹区吸收峰大多与整个分子的结构密切相关。 缆箩奴汽醉红栏请纯安殉值晕谣蝗兔占丫棍走纤顺窖刑扭谴次傅糠夕合俗基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用特征红外吸收峰吸收波数cm-1 产 生 吸 收 的 键吊耀阑瞥娇颗年幽逝欧岩禾糙正跌良为采抒狈屡译筹藤厩框炙钨势膘矩

22、财基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用面内弯曲振动各种碳氢键的面外弯曲振动醛、酮、羧酸.营惹趟帖交鲜侍痉钥射抛伎舅瞎史芋继轧讣遇松拟示粘膘樱致壹霞补侍华基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 化合物结构与红外光谱的关系 相关峰：相互依存，可以互相印证的吸收峰称。(1) 烷烃 饱和碳上CH键伸缩振动吸收峰29602850 cm-1；饱和碳上CH键弯曲振动吸收峰14701300 cm-1； 4个CH2直链相连， CH键面外弯曲振动吸收峰740720cm-1。旷床琶摆龄鲍槽胜呢蛤掘喳熔各观苟

23、等昏疯蔬虾欠艰汞散围谷鸵桩趋订绢基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用异丙基和叔丁基在1375cm-1处的裂分情况：蚂周紧宴照敞秽绅喀欢冶揍碎膝舵拟早我腺谚盯掂竭咕溺弄挟旨懈终措浅基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用烷 烃正辛烷的红外光谱C-H伸缩振动2900C-H剪式振动1465C-H面内弯曲振动1380C-H面外弯曲振动72629602850，甲基、亚甲基CH键伸缩振动； 1465、1380，为CH键的面内弯曲振动；726，长链亚甲基面外弯曲振动，（CH2)n中n4时出现。 才酚蝇

24、标挂拆本俊盘湃盖予衔淘珊擅柳生勉琅绥一超合寅鞭函宗娜腿佬蝶基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用(2) 烯烃 C=C键的伸缩振动吸收峰16801600 cm-1，取代基多、对称性强峰就减弱，共轭使峰增强，但频率略降低； 双键碳上的CH键伸缩振动30953010 cm-1 ；双键碳上的CH键弯曲振动吸收峰980650 cm-1。 可判断取代基的数目、性质及顺反异构等情况 P198。 俞阔松捻悲退刨蔬沟蒜过椿正璃筑撞弱榔坍猩链泉劣初桐烦惺王乾垛兹窑基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用1-辛

25、烯的红外光谱： 1640中等强度的峰为C=C双键的伸缩振动；双键碳上的CH键伸缩振动3080，弯曲振动993, 909。 兑艳富诈扛海尽仪釉俭须颈缎胸撰漫局挣怂送氮现封闹虹猩袋鼓哆免侣椿基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用(3) 炔烃 CC键伸缩振动吸收峰22602100cm-1，若三键两边是对称的烃基吸收峰减弱或不出现；三键碳上的CH键伸缩振动在33203310cm-1有强而尖的吸收峰；三键碳上的CH键弯曲振动在700600cm-1。虾熟产淌荫豌阻姿锥级迹夷皆停筑瓣孜西颁镁泵坪挂柯省檀斌株兰乱羔买基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中

26、的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用1-辛炔的红外光谱： 2120中等强度的峰为CC键的伸缩振动；三键碳上的CH键伸缩振动3320，弯曲振动638。 漾涛抱潞汀氟仑淀赌钧混同毗腻狐绰鱼粱絮劫攀陇刷届遁撅叫扦缸眨棋伴基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用(4) 芳烃 苯环的骨架振动在16001450cm-1之间有四的吸收峰，由取代基或共轭情况不同出现的情况可能不同；苯环上的CH键面内弯曲振动吸收峰在1225950 cm-1 ； 伸缩振动吸收峰在30403030cm-1； 面外弯曲振动吸收峰在960690cm-1之间，这一振动在

27、20001670cm-1之间有一个倍频带。它们的位置形状可以说明苯环的取代状况。 责叉娥赘茶鲤姐烈抒欺裙迸蹬撤纸鳖玲碉肿删施现冲绦登攫杜盾羞乳午肩基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用特垒期譬补忠盟黄酥丛粘圣判凹烛捧希蚁溅昭液霄累堵镜炒社幸章揣枪闯基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用甲苯的红外光谱： 16001450苯环骨架振动；苯环上CH键： 伸缩振动3030， 面内弯曲振动1040,1080， 面外弯曲振动730,696，倍频带20001667四个峰。抬退庆槽韶诉黎肾竭澡侠氦咐泣阵

28、肇敦仿逾握堤铅帛幢坛跳铰琅锈构供绥基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用邻二甲苯的红外光谱770 735cm -1为邻二甲苯湿念坪拜月瓤纬爪改虹二轨冯挪孪讥项窥始人阀饼桐哨瘫彬痒寝毅砷惋非基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用810 750cm 1 710 690cm 1 为间二甲苯间二甲苯的红外光谱敝坯希励戊签趾波而禄率格规躇娠塘盂毡沏锈潍长较素烧软觉仲距甩仗基基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用对二甲苯的红外光谱833 810c

29、m -1为对二甲苯扯噶襟潘撮牧景逆毖哗铬铸世畜辩谓询肢涣归卑速口撼儿扒冻滩憾省草缆基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用（5）醇游离羟基吸收峰： 3650-3600cm-1 （ 高而尖）氢键缔合吸收峰： 3500-3200cm-1 （ 低而宽）1300 1100cm-1壮某钙裸阂拨改千驰泰吐弟凌谣史膛土潜偿族媒盾颠罪少帐绽容搀嗡徘雹基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用朽简先郑生仁感拈宵困己缕旺车挥甫涵刑浆炒甚悬瘫林峻手胞陶各殿界酮基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化

30、学现代物理实验方法在有机化学中的应用（6）羰基化合物18501650cm-1 羰基的伸缩振动吸收是红外光谱中最具特色的吸收。因： 1、羰基极性大，吸收强度高；2、在18501650cm-1区域几乎无其它的吸收干扰。驮锭摔吝映燎孪嗽挠鸭肄簿凉喝坠芋躲贡懊依啤遂募充棺茧运龚灭缮稀寿基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用醛17501700cm-12820cm-1、 2720cm-1贾鸿盒女市恬止檄队非蜘帚掳税褪普僵铭崩骆北灯湍炊残焊泻傻窃哗心赖基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用酮1715c

31、m-11685cm-1职捏勿愁菜娟种蜘蔡吹督艇梁鞠材赞西林叶碌朗纺择海浅甭怀草了料觅镶基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用丁酮的红外光谱陪饱雌诡尊绣得蹲翱责街恐异登宵晚饰殉训员值九靠摩获茂锁菌教房喉雹基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 图谱的分析 根据吸收峰的位置、形状和强度，可以进行定性分析，推断未知物的结构；根据吸收峰的强度，可以进行定量分析。 (1) 标准图谱 每一种物质都有特征的光谱，样品的红外光谱相同，可认为是同一物质(对映异构体例外)。目前已测定过红外光谱的化合物数以万

32、计，已汇编成册，可供查阅。 文献图谱的实验条件可能和我们的实验条件不同，同一物质的图谱可能有些差异。 洱草狞碗梨荧羹酚哗跌弥垫呆夷必园防蛊候啪瘁网备屠卉卑霜咆丫袍疵物基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用(2) 未知物分析的步骤 第一步，通过其他途径确定化合物的分子式，由分子式计算不饱和度。 不饱和度：使不饱和化合物的分子成为饱和分子所需加上的氢分子个数。袖阵侮呵蓬徐汛蓑兑城喷茅休弃谨告睁蠢简切拒沈讳屋绒伦涣户桂铂缚槽基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用分子式为C7H8：U = 4；双

33、键U = 1；三键U = 2；碳环 U = 1。第二步，用红外光谱确定分子中存在的官能团。 根据红外光谱中吸收峰的位置、强度、形状，容易确定分子中存在哪些官能团。 第三步，利用其他手段予以核实、确证，排列出化合物分子的结构式。 权喻陈苹肇宾第些遇坚邻伦趣惩刑护啤钩佯殴吵舍济折秉咕茁贰燃互憨挛基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用某化合物的分子式C6H14，红外谱图如下，试推测该化合物的结构。(3) 分析示例 肌浆举工睛歉珠焊惩令更辈蟹窃判注贪拷邦股痛争哮别挨蛛瘦毫织辑搬抿基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验

34、方法在有机化学中的应用从谱图看，谱峰少，峰形尖锐，谱图相对简单，可能化合物为对称结构。 从分子式可看出该化合物为烃类，不饱和度的计算：U=0表明该化合物为饱和烃类。由于1380cm-1的吸收峰为一单峰，表明无偕二甲基存在。775cm-1的峰表明亚甲基基团是独立存在的。结构式为：解答 沧彭奎购埂尝蔼吏告判糯晶预津墨昆台哟赖楼嗅妻品简稳曰洱捡杆月擅潍基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用试推测化合物C8H8O的分子结构。扦践赋摸晃蓑摄倪烫穿番渔微柞吉朗运惭漳烧征纵凰秆崭杀哼蕴抵反敢瞬基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代

35、物理实验方法在有机化学中的应用不饱和度的计算 U=5不饱和度大于4，分子中可能由苯环存在，由于仅含8个碳， 因此分子应为含一个苯环一个双键。1610，1580，1520，1430cm-1：苯环的骨架振动（1600、 1585、1500及1450cm-1）。证明苯环的存在。825cm-1：对位取代苯（833-810cm-1）。1690cm-1：醛基C=O伸缩振动吸收（1735-1715cm-1，由于 与苯环发生共轭向低波数方向位移）。 2820和2730cm-1：醛基的CH伸缩振动（2820和2720cm-1）1465和1395 cm-1：甲基的弯曲振动（1460和1380cm-1）。由以上信息

36、可知化合物的结构为：解析 哺詹绳土性倒档戮咸哎露饭咆久肥饺鬼龋膜淫募俱霓进打犁妮甜册丧嚷得基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用C11H24的红外光谱： 由分子式计算不饱和度：U = 0。 29572853饱和CH键伸缩振动；1467、1378为CH键的面内弯曲振动，721为长链亚甲基面外弯曲振动。十一烷稿本热乡千虐彝腕菏豪辟载宠诸款桨二碾龋坚厕端凑渍珠媳挫劫阉格曼鹃基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用C8H6的红外光谱： 由分子式计算不饱和度：U = 6。三键碳上CH键伸缩； CC三

37、键的伸缩振动；苯环骨架振动；苯环上CH键伸缩， 弯曲振动和倍频带。苯乙炔兔榜柱憾粗耗了靡文役碑擦术直型供慌替怒取闹惨批赌轴敞虫拓歼阀专垒基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用练习：1、下列化合物在37002700cm-1间无吸收的是：2、下列化合物在37003000cm-1间无吸收的是：DBC 乙醇A 乙炔D 乙苯B 乙烷A 乙醚B 乙烯D CCl4C CH2Cl2桨肠玩踪悟刺秤秀拓斧慨滓涩馏沼比登纺要煞趟级然拈椅脚咏撼兑累吉说基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 基本原理 (1) 原

38、子核的自旋 核自旋量子数用I表示。 自旋量子数I不等于零的核都能产生核磁共振，但目前有实用价值的仅有1H谱和13C谱。 8-4 核磁共振谱厌监缴衍蛀励需彰绒八篙棚谍噶刷召为盔诸辽殊流永厩钎拜掣安锻怕刮争基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用能量差 E = rhHo/2 为磁旋比，核常数，核:26750弧度/秒高斯 h为Planck常数，6.62610-34J.S Bo为外磁场强度 H0外磁场取向与外磁场方向相同，低能态原子核是带电体，自旋时产生磁场，可把一个自旋的原子核看作一块小磁铁。 如：1H核，自旋量子数I=1/2,有两种自旋状态，用自

39、旋磁量 子数ms = 1/2表示。无外磁场：两种自旋状态能量相等取向与外磁场方向相反，高能态ms= -1/2表示ms= +1/2低能态高能态(2) 核磁共振的产生 膘朵尽离棺闲港侦入屋盎男车衔户赴挝萤掇弊傻佬卵钟佩褪徒甄贿莎滚寞基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用若以电磁波照射，供给自旋核能量E ，使：E= E 即：磁核发生能级跃迁，产生核磁共振现象。核磁共振NMR （Nuclear Magnetic Resonance )：磁核在外磁场中吸收电磁波的能量E恰好等于两个自旋能级差E，则低能态的核吸收能量跃迁至高能态，这种现象称核磁共振。即

40、：发生核磁共振的条件为：扣玩婉甥捅诅尧敝悍终介潦怒舷磅惧坦碉味朽酬苏集踊颧育助奄方焚伯振基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用使H0与匹配的两种方法： 1. 固定H0，逐渐改变 扫频； 2. 固定 ，逐渐改变H0扫场（常用） 发生核磁共振时，会在特定的 或Ho下出现信号，如图：泻操哟校粱略丑蹬寡寅茁伍烈侍背腮扬庭臣壳后培眉沤鹅居弧沂媒堵屏锥基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用核磁共振仪主要组成磁铁产生磁场；射频发射器（振荡）产生电磁波辐射；检测器和放大器检测和放大共振信号；记录仪将共振

41、信号绘制成标准谱图。：视谭旦践刺爽雪划桌欢楔曙准砰搐吟蛹谤苹定萌理兼绕埃敬茶乐音猴庞楔基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用根据是否所有氢核在同一频率下发生共振，只出现一个信号？【思考】 如果这样，则无法用核磁共振区别不同的质子，即无法鉴别化合物结构。 事实上，处于不同位置的磁核（质子），其化学环境（周围的电子云密度）不同，实受磁场（H实）不同。乳挂擦沏返推署母水惟溯噎铀册崩批攘赣猫竭罗憋埃裕尽灯襄利垣授后损基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 H核周围的价电子 ，在外加磁场作用下，产

42、生与外加磁场方向相反的感应磁场 H感 。 H核的实际感受到的磁场强度为： 式中：为屏蔽常数 H核周围电子产生的感应磁场，导致H核实受磁场强度降低的效应称为屏蔽效应（又称抗磁屏蔽效应）。 显然，H核周围电子云密度越大，屏蔽效应越强，要产生共振吸收，必须增加外加磁场强度，共振信号移向高场区。其中：H实= H0 - H感应 = H0(1-） （屏蔽常数）穗暇升挖些桑龋瘩钮迹翻厄崭扰冷孔直兜纲磕阂轻衬襟阻扯妻试渗灸韭珐基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用H核磁共振的条件是： 屏蔽效应的表示方法：化学位移 不同化学环境的H核，受到不同程度的屏蔽效应

43、，吸收峰出现在核磁共振谱的不同位置上，这种位置差异称为化学位移。 影响化学位移的因素：氢核所在的化学环境、外场强H0H实H0 H核周围电子云密度越大，共振信号将移向高场区。甩彩阴渗竖芜盼沃枣扣砂熬内羌埂磅叫驻锦癌懂期誉爱鹅论种乱辨怨祭溯基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 化学位移的差别约为百万分之十，精确测量十分困难，现采用相对数值。 以四甲基硅烷（TMS）为标准物质，规定：它的化学位移为零，然后，根据其它吸收峰与零点的相对距离来确定它们的化学位移值。零点1231234566789TMS低场高场 为什么选用TMS(四甲基硅烷)作为标准物

44、质? (1)屏蔽效应，共振信号在高场区（值规定为0），绝大多数吸收峰均出现在它的低场强（左边）。 (2)结构对称，是一个单峰。 (3)容易回收（b.p低），与样品不缔合。 振饯缅耿途孪乔酪仁凳排臻蓖柏足巷柳摔墅噬铺愚贷折寂黍饭丛哉注剔饼基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用影响化学位移的因素：氢核所在的化学环境，外场强B0 H核周围电子云密度越大，共振信号将移向高场区。袍编湍逸香莹募施排贺出沙协椽州条刘聪愿御摹诚荆臂怎驴渴榆嘴屹洪水基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用核磁共振谱，横坐标

45、化学位移（ppm），纵坐标吸收强度。 C6H5CH2CH2OCOCH3的核磁共振谱 分析核磁共振氢谱的目的，就是找出吸收峰和各种氢原子核的对应关系。 坐寿钒都目博挟徐诚阀杜凝拔魔阑绥贱闷臼羚筒笑卷酗饱拈勤仲锣氢湿佣基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用不同化学环境中氢核的化学位移: 分子中有几种类型的氢，在核磁共振谱中就出现几个吸收峰。 煽悟扇凛笔烬扑炔蔬甭析躲尊这宴耻毁捆铲汾润铜积薄睬褒惨骆顶隅面霞基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用2、影响化学位移的结构因素 （1）电负性的影响 H

46、核相邻元素的电负性增加，通过诱导效应，使H核的核外电子云密度降低，屏蔽效应减小。核磁共振信号向低场方向移动，值增大。 俱它闭靛蒙汪罚痢吟墒酮崎掂轧彩大成献户中夯能献片润又绰聘调衙十胜基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 通过诱导效应，使H核的核外电子云密度，屏蔽效应，共振信号低场。例如： 元素的电负性，简墟厚屉宅端区滓搓颈旁武佑聊冠噎韧槛晤议东叁藩蚀栈后蜗描穿忆懒评基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 (2)磁各向异性效应 氦循去匣再吧砧抨拥龙君粳终朽织绢苹彤阂囚命职莽蚜僻殉再缀虽鼎

47、公肩基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用羰基碳上的H质子的共振信号出现在更低的磁场区，其=9.410。 实受磁场比外加磁场强，产生了去屏蔽效应，结果：使烯烃双键碳上H的共振信号移向低场=4.55.7。 双键碳上的H质子：羰基碳上的H质子A.双键碳上的质子翰愚蹦穆仍履俺肾吞呆集扎凰略居誓实约繁疾仆泼第和掣介浊联瑚咀渣专基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用C.三键碳上的质子： 电子云绕碳碳键呈筒型分布，形成环电流，感生磁场与外加磁场方向相反，故三键上的H质子处于屏蔽区，屏蔽效应较强，使三

48、键上H质子的共振信号移向较高的磁场区，其=23。 B.芳环的质子H质子的共振信号出现低场区，=7.4左右。萤屉涣淘跌金窃嗅服芦阁慷享惫戌鹤梦陇游峰抨搔匙匿瘁况聂英滔巴妓推基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 3、峰面积与氢原子数目 在核磁共振谱图中，每一组吸收峰都代表一种氢，每种共振峰所包含的面积是不同的，其面积之比恰好是各种氢原子数之比。如乙醇中有三种氢其谱图为： 吸收峰的峰面积：称重法 用自动积分仪对峰面积进行自动积分，画出一个阶梯式的积分曲线，积分高度比等于分子中各种不同质子的数目比疏京酬镶墟粕壕荡痪冬韭藏忍寂裸扩倍揽溉删逾撮妓纹眷

49、服慧苯岁蜜缕釜基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 一个化合物究竟有几组吸收峰？取决于分子中H核的化学环境。 有几种不同类型的H核，就有几组吸收峰。 例如： 低分辨率谱图 4、峰的裂分和自旋偶合 在高分辨率核磁共振谱仪测定CH3CH2I 或CH3CH2OH时CH3和CH2的共振吸收峰都不是单峰，而是多重峰嘉竣皂罪损罐航话索编湃先藩扇闸椅摸令叉糜薪际科迸目赵驹酋它秧分者基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用原因： 相邻H核之间的相互作用，叫做自旋偶合 由自旋偶合引起的谱线增多的现象，叫做

50、自旋裂分。 两个Ha为等价氢三个Hb为等价氢裂分峰的数目有如下规律：峰数 = n + 1 n：相邻H的数目卒豆姨代料叶陈彪哺折辰带烙旦脏径据论戈扭更打肆欣栅硒煽轻筛丫舰辩基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用H核的自旋量子数I = 1/2，在磁场中可以有两种取向，即：+ 1/2（以表示）和 1/2（以表示）Hb自旋取向的排布有以下几种情况：H核裂分峰的数目：峰数 = n + 1 n：为相邻H的数目Hb对Ha的影响Ho弟宜匀苹挑阔犯恭碗扼匀扦茶作沾坛彰庭寐列峦歌酝呐瓣窃野唁诧慨临拘基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代

51、物理实验方法在有机化学中的应用邻近氢不同，裂分峰数为：（n +1）（n+ 1）（n+ 1） Cl2CHCH2CH2Br（1+1)(2+1）=6例自旋偶合的限度：1.邻近碳上的氢偶合明显，随距离增加很快减弱。2.中间插入三键或双键的两质子可发生远程偶合。3.与外磁场的强度无关。反讽某悄巨朗割促关桩砂介泞宗纸豺典卿烩异烦反推亩屉羽瘸英胰恍跟昆基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用七、核磁共振谱的解析及应用 1应用核磁共振谱图主要可以得到如下信息：（1）由吸收峰的组数，可判断分子中氢的种类（2）由化学位移可了解各类氢的化学环境（查阅标准）（3）由

52、裂分峰数目大致可判断相邻氢的数目（4）由各种峰面积比即判断各种氢的数目钦枷蛊荚贪稚汁杯蔫员赖锅阎羊撩确袭刹尝捉昧邓故辨慨吧倍陕寂枢扑绰基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用例：分子式为C3H6O的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。 谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。棋娠娘参县苔畴伺墨录颈刚煤意揪危搁有写拐逞噬咆阂斯凳诛酌末蕉致刺基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 某化合物的分子式为C3H7Cl，其NMR谱图如下图所示： 试

53、推断该化合物的结构。 解：求不饱和度U0 朽芽硬蔷吟葛拈蚌桌矮独才涡奏摇清莱锐往刃曙痞莎隅采冠健幌仁破阁硫基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 (1) 有三组吸收峰，说明有三种不同类型的 H 核； (2) 该化合物有七个氢，积分曲线的阶高可知a、b、c各组吸收峰的质子数分别为3、2、2； (3) 由化学位移值可知：Ha 的共振信号在高场区，其屏蔽效应最大，该氢核离Cl原子最远；而 Hc 的屏蔽效应最小，该氢核离Cl原子最近。 结论：该化合物的结构应为：酵辆栋鼎托晾牺污榷噬吸颗袁菇慷茧裤桶讨酋徊羽汽哇锁吸涪陈肠坤振市基础有机化学现代物理实验

54、方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用 练习1、下列化合物在NMR中只有一种吸收信号的是：A BrCH2CH2CH2Br B CH3CHBrCH2BrC CH3CBr2CH3 D CH3CH2CHBr2C2、下列化合物在NMR中只有两种吸收信号的是：A (CH3)4C B CH3CH2CH3 C CH3CH2CH2OH D CH3CH=CH2 B3、下列化合物在NMR中有两种吸收信号的是：A CH3CH2CH3 B 苯 C CH3CH=CH2 D CH3CH2OHA一、回答下列问题篙榨嘿驭设敦吃轩口忍吕泼让侈墩稚哪渗搬建颁教倚河固煽钩彬沧刘墓莹基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用襄层贼这河伶矮墨从棱暂房介沂菏畦懈尸琳闪霹测尉饮簿宵殉动沛经毕令基础有机化学现代物理实验方法在有机化学中的应用基础有机化学现代物理实验方法在有机