第十三章有机波谱学基础 有机化学.ppt

1、不要求做的：13-5,习题集 1.(2),第十三章习题,改错：习题集p101 10. B 改为A,根据化合物含有的官能团分析其化学性质，并简述其在医药学上的作用（任选下面一种，字数约200 300） 。,不必交，但必考,柠檬酸、磺胺嘧啶、乙酰水杨酸、麻黄碱、苯巴比妥、氨苄青霉素、维生素A、黄体酮、氢化可的松、赖氨酸,课 外 作 业,第十三章有机波谱学基础,Basic Knowledge of Organic Spectroscopy,一、吸收光谱的一般原理,二、紫外光谱 （UV）,三、红外光谱 （IR）,四、核磁共振谱 （NMR）,本章主要内容,特点：快速、准确、取样少,（提供化合物的相对分子

2、质量、 分子式和结构片段等信息）,c /, = 1 / = / c,E = h= h c /,频率， 波长， c光速,波长越短，能量越高,- 波数,波数与波长成反比，与频率成正比,一、吸收光谱的一般原理,电磁波与吸收光谱,核磁共振谱,1m = 102 cm = 103 mm = 106m = 109 nm,电 磁 波,波长(频率),激发能/KJmol-1,怎样把2.5m换成用波数表示？,想一想,仪器：紫外光谱仪（= 200800nm）,纵坐标：A、 lg,=A / cL,二、紫外光谱 ultraviolet spectra （UV）,1. 紫外光谱图及其表示法,（C-C的电子）,（C=C的电子

3、）,（O、N、X、S上未,E (*)(n*)(*)(n*),代表物 、,200 200400,成键的孤对电子）,较强 较弱,2. 电子跃迁和吸收谱带,想一想,在紫外光谱图会看到什么吸收峰？,想一想,H-(CH=CH)n-H的紫外光谱,下面的紫外光谱说明什么？,n=3,n=4,n=5,3.0,4.0,5.0,lg,200 250 300 350 (nm),判断分子的共轭程度,3. 紫外光谱在有机结构分析中的应用,仪器：红外光谱仪（ 4004000cm-1）,常用方法：溴化钾压片法,三、红外光谱 infrared spectra （IR）,1. 红外吸收光谱的测定与表示方法,伸缩振动 （高波数端）

4、,红外光谱 振动能级跃迁而产生,分子振动的主要类型:（以-CH2-为例）,2. 分子振动类型与特征吸收频率,弯曲振动 （低波数端）,吸收峰的两大区域,4000 1330 cm-1 特征谱带区,1330 650 cm-1 指纹区,（官能团区）,各类有机化合物的红外光谱特征吸收频率,怎样用红外光谱区分十二烷、1-庚烯和1-癸炔？,想一想,3. 各类化合物的红外光谱,1-庚烯红外光谱,1-癸炔的红外光谱,烯烃：,C-H,30203080cm-1,C-H,6751000cm-1,16401680cm-1,炔烃：,C-H,3300cm-1,21002260cm-1,/m,/m,/ cm-1,/ cm-1

5、,T,T,C=C,CC,怎样用红外光谱区分1-庚烯和甲苯？,想一想,/m,1-庚烯红外光谱,烯烃：,C-H,30203080cm-1,C-H,6751000cm-1,16401680cm-1,芳香烃：,C-H,30003100cm-1,C-H,675870cm-1,1450, 1500,/m,/ cm-1,/ cm-1,T,甲苯的红外光谱,T,1580,1600cm-1,C=C,C=C,正丁醇和苯酚的红外光谱有哪些相似点？哪些不同点？,想一想,苯酚的红外光谱,/m,/ cm-1,T,O-H,芳环C=C,C-O,/m,T,C-H,O-H,正丁醇的红外光谱,/ cm-1,丙酸的红外光谱,2-乙基丁

6、醛的红外光谱,想一想,哪张图是2-乙基丁醛？哪张是丙酸？,T,/m,伯胺红外光谱,仲胺红外光谱,怎样用红外光谱区分伯胺和仲胺？,想一想,仲胺：,33003350cm-1,伯胺：,N-H,33003500cm-1,32003400cm-1,（双峰）,N-H,叔胺 ?,判别有机物分子中可能存在的官能团,4. 红外光谱在有机结构分析中的应用,四、核磁共振谱 nuclear magnetic resonance（NMR）,1. 基本原理,仪器：核磁共振仪,磁场方向,辐射的吸收,低场 高场,样品、TMS、溶剂,信号,磁力线（感应磁场）,屏蔽作用 shielding effect,2. NMR谱信号的几个

7、要素,(1) 信号的位置（）质子的电子环境,环电子流,+,b a,想一想,请预测在1HNMR谱中哪个质子信号在较高场？哪个在较低场？,化学位移 chemical shift,参考物：四甲基硅烷 (CH3)4Si,tetramethylsilane （TMS）,表示： TMS为0.0 左正右负,特点：只产生1个信号，且在最高场；,沸点较低，易回收；,性质不活泼，难与样品反应。,0.0 14.0,常见质子的化学位移值,随着邻近原子电负性增强而增大,值规律：,芳环氢烯基氢炔基氢饱和碳原子氢,饱和碳原子氢为：3 2 1,-OH、-COOH等活泼氢向低场位移,F-CH3 Cl-CH3 Br-CH3 I-

8、CH3,6.08.0 4.95.9 2.32.9 0.81.5,1.5 1.11.5 0.81.2,1.06.0 10.012.0,按化学位移值的大小，将下列化合物中的核磁共振信号排列成序：,想一想,a b c,c b a,d c b a,想一想,红笔标记的H在1HNMR谱中会不会出现在同一位置？蓝色的H呢？,溴乙烷的1HNMR谱值为1.7(3H,t)，3.4(2H,q),想一想,下列化合物在 1HNMR 谱中会产生几组值不同的信号？每组信号包括几个H？,a,b,b,c,c,a: 1H, b: 2H, c: 2H,a,b,c,d,a: 3H, b: 4H, c: 2H, d: 3H,(2) 信

9、号的数目有多少种不同类型的质子,已知C9H12 ，且 a : b = 3 : 1 ，,则 a: 9H，b: 3H,(3) 吸收峰的面积质子的相对数目,自旋偶合-裂分,偶合常数 J ，单位： Hz,(4) 信号的裂分邻近基团的结构信息,自旋偶合主要发生在同一碳或相邻碳上的不等性质子之间,判别信号裂分情况的简单规律,(n+1)规律：当一组质子相邻的同类质子数为n时，该组质子的信号裂分为(n+1)重峰,S 单峰 d 二重峰 t 三重峰q 四重峰 m 多重峰,各裂分峰的强度比等于二项式(a+b)n 展开式的各项系数,-OH质子的信号往往是一个单峰,二重峰为1:1 三重峰为1:2:1 四重峰为1:3:3

10、:1,CH3CH2CH3在1HNMR谱中有几组信号？每组信号有几个H？裂分为几重峰？,想一想,a b c, Ha= Hc 有2组信号 (6H,t)，(2H,m),3. 1HNMR谱的解析,想一想,化合物C3H6O2 的 1HNMR谱如下图，试推测该化合物的结构。,该化合物是：CH3CH2COOH,1H,2H,3H,想一想,化合物C8H9Br 的 1HNMR谱如下图，积分曲线高度比为5 : 1 : 3，试推测该化合物的结构。,该化合物是：,不饱和度计算公式：,( 2C + 2 )H,2,i =,双键 i = 1,叁键 i = 2双键,环 i = 1,如 C7H8 i = 4,2728,2,则为,想一想,试根据IR谱和1HNMR谱推测化合物C9H10O的结构。,5H,2H,3H,答案：,磁共振成像（MRI）,以 1HNMR 的基本原理为基础发展起来的一种医学上的先进诊断技术,影像所见：头颅MRI平扫横断面显示左侧额、顶