1、Organic Chemistry有机化学有机化学第八章 有机化合物的波谱分析 第八章第八章 有机化合物的波谱分析有机化合物的波谱分析8.1 分子吸收光谱和分子结构 8.2 红外吸收光谱8.3 核磁共振谱8.1 分子吸收光谱和分子结构分子吸收光谱和分子结构核磁共振波谱 NMR 1. 碳骨架2. 与碳原子相连的氢原子的化学环境红外光谱 IR 主要的官能团(infrared spectroscopy)紫外可见光谱 UV 分子中 电子体系质谱 MS 1. 相对分子质量2. 分子式3. 分子中结构单元(nuclear magnetic resonance spectroscopy)(ultraviol
2、et-visible spectroscopy)(mass spectrometry)电磁波谱与波谱分析方法电磁波谱与波谱分析方法 射射 线线 0.1 nm X射射 线线 10 nm 远远 紫外紫外 线线 200 nm 紫外紫外 线线 400 nm 可可 见见 光光 800 nm 近近 红红 外外 线线 2.5m 中中 红红 外外 线线 25m 远红远红 外外 线线 500m微波微波 100cm 无无 线电线电 磁磁波波 1m 分子结构与吸收光谱EE1E2 h 普朗克 (Planck)常量 : 6.6310 -34J s 频率 ( Hz), = c 波长 (nm)c 光速 : 3 108 (m
3、 s-1) 波数 (cm-1)电子能级： UV振动能级：振动能级： IR原子核自旋能级原子核自旋能级 NMRE分子吸收光谱： 图 8.1 分子吸收光谱示意图8.2 红外吸收光谱红外吸收光谱红外光谱的功能：鉴别分子中的某些 官能团 。波长： 2.525 m波数： 4000400 cm-1化合物吸收了 红外光的能量 ，使得分子振动 能级发生跃迁，由此产生红外光谱。分子发生振动能级跃迁时，也伴随着 转动 能级的跃迁。 位置强度5%， 透过少，吸收多。形状宽 窄1己烯红外光谱图相关峰8.2.1分子的振动和红外光谱分子的振动和红外光谱m1， m2：成键原子的质量 (g)；K: 化学键的力常数(Ncm-1
4、) 例：假设 K相同H =1, C =12, (1/1+1/12)1/2 = 1.04C =12,C=12, (1/12+1/12)1/2 = 0.408假设 C-H的波数 4000，则CC的波数为 4000*0.4080= 1600红外吸收光谱的产生红外吸收光谱的产生 同一类型化学键，由于环境不同， 力常数 并不完全相同，因此，吸收峰的位置不同。 化学键极性越强，振动时偶极矩变化越大，吸收峰越强。红外吸收光谱是分子中成键原子振动能级跃迁而产生的吸收光谱。只有引起分子 偶极距变化 的振动才能产生红外吸收。红外吸收峰弱化学键的振动方式化学键的振动方式 亚甲基的振动模式：对称伸缩振动(2853 cm-1)不对称伸缩振动(2926 cm-1)剪式振动(145620 cm-1)面内摇摆振动(720 cm-1)面外摇摆振动(1300 cm-1)卷曲振动(1250 cm-1)亚甲基的振动动画亚甲基的振动动画对称伸缩振动 ( s) 反对称伸缩振动 ( as) 摇摆振动 ( )卷曲振动 ( ) 面外弯曲振动 伸缩振动剪切振动 ( s) 摇摆振动 ( ) 面内弯曲振动
