第六章有机化学的波谱方法.ppt
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1、第六章 有机化学的波谱方法,本章重点: 了解吸收光谱的一般原理; 掌握IR和NMR谱基本原理及运用其解析结构的方法。,英文词汇: infrared spectra, nuclear magnetic resonance, chemical shift.,常用结构分析方法,化学实验法:操作烦琐,周期长,样品量大。,第一节 吸收光谱的一般原理,一、波长(l)、频率(n)和波数(),光的性质,l n = c 波动性 E hn 粒子性 = 1/ l (cm-1),波长(l)与能量(E)成反比。,E = hc/l,二、吸收光谱,红外光谱,核磁共振谱,E = E = E2E1,特征能量吸收吸收光谱,第二节
2、 红外光谱 (Infrared Spectrum, IR),一、红外光谱的一般原理,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,吸收峰表现为“谷”,谷越深,则吸收越强。 一般波数范围4004000 cm-1。,二、红外吸收峰的数目、位置和强度,伸缩振动 n 弯曲振动 d,(一)红外吸收峰的数目,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。,伸缩振动n:沿键轴方向的键的伸长 或缩短的振动,C,H,H,C,H,H,弯曲振动d: 垂直于键轴方向的振动,一个有机物分子在IR谱中出现的吸收峰数目是由该分子的振动自由度数目决定的。,非线性分子为:3n -
3、6 线性分子为:3n - 5 (n :原子数),如:问题6-1,H2O非 线性分子,3 3 6 = 3(个),as s : 3756 3652 1595 cm-1,能引起分子偶极矩变化的振动,才产生吸收; 相同的振动产生的峰可以兼并; 强而宽的峰可覆盖相近的弱峰。,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as 2350、 667 cm-1 。,因s 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IR吸收峰的数目小于计算值:,(二)红外吸收峰的位置,成键原子的质量越小,吸收峰的波数就越高; 键长越短,键能越高,吸收峰的波数也越高,吸收峰的位
4、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,红外光谱的主要区段,官能团 n O-H ,n N-H 36503200 cm-1 含O-H或N-H n C-H 3000 cm-1 (O=C-H在28102715cm-1有双峰) =C-H -C-H 含不饱和或饱和C-H n C=O 17601690 cm-1 含羰基(C=O) n C=C 16801500 cm-1 苯环一般有23个吸收峰 -CH3 1380 cm-1 含-CH3 n C-O,n C-N 13001000 cm-1 含O-H或N
5、-H,某化合物IR谱中,1700cm-1有一强吸收峰,3020cm-1处有一中强吸收峰,由此可推断该化合物是下列化合物中的哪一种?,1700cm-1 3020cm-1,C=O 不饱和C-H,30003100cm-1 16001500cm-1 无吸收峰,O-H,饱和C-H,CH3,无不饱和C-H 无C=C,(三)红外吸收峰的强度,吸收峰强度及峰形的表示 vs(very strong) 很强 s( strong) 强 m(medium) 中等 w(weak) 弱 vw(very weak) 很弱 br(broad) 宽峰 sh(sharp) 尖峰,如:C=O、C-O、C-N等极性大,峰强。,三、红
6、外光谱的解析和应用,(一)解析程序 40001300cm-1的官能团区找出特征吸收峰,确定存在哪种官能团 1300650cm-1的指纹区,确定化合物的结构类型,具体步骤:,计算不饱和度; 判断几个主要官能团C=O、-OH、-NH2、C=C的特征峰是否存在,并寻找相关峰;,1. 羰基是否存在(含O化合物),17601690cm-1有强峰C=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,无相关峰,2. 羟基、氨基是否存在,35003200cm-1宽峰O-H、N-H特征峰。,相关峰,13001000c
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