姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析.ppt

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1、一、有机波一、有机波谱分析分析简介介二、二、红外吸收光外吸收光谱三、核三、核谱共振共振谱1.1.常常见有机波有机波谱2.2.有机四大有机四大谱及其特点及其特点3.3.电磁波磁波谱与有机光与有机光谱的的对应关系关系1.1.红外吸收光外吸收光谱的定的定义2.2.分子振分子振动与与红外光外光谱3.3.有机化合物基有机化合物基团的特征光的特征光谱4.4.红外外谱图解析解析1.1.核磁共振核磁共振产生的基本原理生的基本原理2.2.化学位移化学位移3.3.自旋偶合和自旋裂分自旋偶合和自旋裂分4.4.谱图解析解析5.5.1313CC谱简介介姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1.1.常常见有机波有机波谱常

2、常见有有机机波波谱姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2 2、有机四大、有机四大谱及其特点及其特点有机四大有机四大谱：紫外吸收光：紫外吸收光谱、红外吸收光外吸收光谱、核磁共振核磁共振谱、质谱0.01-5mg(与天平精度有关）0.1-1mg1-5mg0.000001-0.1mg2-20万3-50万50-1000万20-500万姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析3.3.电磁波磁波谱与有机光与有机光谱的的对应关系关系/nm/nm/cm/cm-1-1能量升高能量升高姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1.1.红外吸收光外吸收光谱的定的定义 红外吸收光外吸收光谱是分子中成是分子中成键原子振原子振

3、动能能级跃迁而迁而产生的吸收光生的吸收光谱。只有引起分子偶极距只有引起分子偶极距变化的振化的振动才能才能产生生红外吸收。外吸收。二、二、红外吸收光外吸收光谱姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2.2.分子振分子振动与与红外光外光谱振动方程式：振动方程式：k:k:力常数，与化学力常数，与化学键的的强度有关（度有关（键长越短，越短，键能能越高，越高，k k越大）越大）m m1 1和和m m2 2分分别为化学化学键所所连的两个原子的的两个原子的质量，量，单位位为克克即：化学即：化学键的振的振动频率（率（红外吸收峰的外吸收峰的频率）与率）与键强度成正比，与成度成正比，与成键原子原子质量成量成反比反比

4、姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析亚甲基的振甲基的振动模式：模式：姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析3.3.有机化合物基有机化合物基团的特征的特征频率率姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析(1)(1)特征特征频率区：率区：红外光外光谱中中40004000-1-11300cm1300cm-1-1的高的高频区称区称为特征特征频率区。主要是率区。主要是X-HX-H、三、三键()()及双及双键（C=C,C=O,C=C)C=C,C=O,C=C)的伸的伸缩振振动。(2)(2)指指纹区：区：红外光外光谱的的1300cm1

5、300cm-1-1 650cm650cm-1-1的低的低频区称区称为指指纹区。区。主要是各种主要是各种单键（C-N,C-O,C-C)C-N,C-O,C-C)的伸的伸缩振振动及各种弯曲振及各种弯曲振动的吸收峰。的吸收峰。(3)(3)相关峰：相关峰：习惯上把同一官能上把同一官能团的不同振的不同振动方式方式而而产生的生的红外吸收峰称外吸收峰称为相关峰。如甲相关峰。如甲 基基(-CH(-CH3 3)2960cm2960cm-1-1(asas)，2870cm2870cm-1-1(s s)，1470cm1470cm-1-1、1380cm1380cm-1-1(C-HC-H剪式及面内剪式及面内摇摆)。A.A.

6、红外外谱图解析解析基基础知知识4.4.红外外谱图解析解析姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析(4)(4)已知物的已知物的鉴定：若被定：若被测物的物的IRIR与已知物的与已知物的谱峰位置和相峰位置和相对强度完全一致，度完全一致，则可确可确认为一种物一种物质（注意（注意仪器的灵敏度及器的灵敏度及H H2 2O O的干的干扰）。(5)(5)未知物的未知物的鉴定：可推断定：可推断简单化合物的化合物的结构。构。对复复杂的化合物，需要的化合物，需要UVUV、NMRNMR、MSMS的数据。的数据。姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析(1)(1)烷烃-正辛正辛烷2-2-甲基庚甲基庚烷2,2-2,2-二甲基

7、己二甲基己烷(2)(2)烯烃-(E)-2-(E)-2-己己烯 1-1-己己烯(Z)-3-(Z)-3-己己烯 2-2-甲基甲基-1-1-丙丙烯(3)(3)炔炔烃-1-1-己炔己炔2-2-己炔己炔(4)(4)卤代代烷-1-1-氯丁丁烷2-2-甲基甲基-2-2-溴丙溴丙烷(5)(5)醇醇-1-1-己醇己醇2-2-丁醇丁醇2-2-甲基甲基-2-2-丙醇丙醇(6)(6)醚-丙丙醚甲基叔丁基甲基叔丁基醚(7)(7)醛-丁丁醛(8)(8)酮-丁丁酮(9)(9)羧酸及衍生物酸及衍生物-(10)(10)芳芳烃-(11)(11)芳香族含氧化合物芳香族含氧化合物(12)(12)芳香族含氮化合物芳香族含氮化合物B.B

8、红外外谱图解析解析实例例丙酸丙酸丁丁酰氯 丁酸丁酸酐乙乙酰胺胺N-N-甲基丙甲基丙酰胺胺萘邻二甲苯二甲苯间二甲苯二甲苯对二甲苯二甲苯甲苯甲苯 苯酚苯酚 对甲基苯甲甲基苯甲醚邻羟基苯甲酸基苯甲酸对羟基苯甲酸基苯甲酸苯乙腈苯乙腈 苯胺苯胺 N-甲基苯胺甲基苯胺 N,N-二甲基苯胺二甲基苯胺 对硝基氯苯对硝基氯苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析A.A.正辛正辛烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析B B、2-2-甲基庚甲基庚烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2,2-2,2-二甲基己二甲基己烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析(E)-2-(E)-2-己己烯姚新生有机波谱解析有机化合

9、物的波谱解析1-1-己己烯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析(Z)-3-(Z)-3-己己烯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-2-甲基甲基-1-1-丙丙烯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1-己炔己炔姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-己炔己炔姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1-氯丁丁烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-甲基甲基-2-溴丙溴丙烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1-1-己醇己醇姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-2-丁醇丁醇姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-2-甲基甲基-2-2-丙醇丙醇姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丙

10、丙醚姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析甲基叔丁基甲基叔丁基醚姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丁丁醛姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丁丁酮姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丙酸丙酸姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丁丁酰氯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丁酸丁酸酐姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析乙乙酰胺胺姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析N-甲基丙甲基丙酰胺胺姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析甲苯甲苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析邻二甲苯二甲苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析间二甲苯二甲苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析对二甲苯二甲

11、苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析萘姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析对甲基苯甲甲基苯甲醚姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析邻羟基苯甲酸基苯甲酸姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析对羟基苯甲酸基苯甲酸姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析苯酚苯酚姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析苯乙苯乙腈姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析苯胺苯胺姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析N-甲基苯胺甲基苯胺姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析N,N-二甲基苯胺二甲基苯胺姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析对硝硝基基氯苯苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1.1.核磁共振核磁共振产生

12、的基本原理生的基本原理核磁共振是无核磁共振是无线电波与波与处于磁于磁场中的自旋核中的自旋核相互作用，引起核自旋能相互作用，引起核自旋能级的的跃迁而迁而产生的。生的。19451945年年StanfoldUniversityStanfoldUniversity 的的F.Bloch(F.Bloch(布洛赫）布洛赫）HarvardUniversityHarvardUniversity的的E.MPurcell(E.MPurcell(珀塞珀塞尔)发现了核磁共振了核磁共振现象，他象，他们于于19521952年年获诺贝尔物物理学理学奖。随后，核磁共振在。随后，核磁共振在鉴定化合物定化合物结构方面构方面获得广泛

13、得广泛应用。用。三、核磁共振三、核磁共振谱姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析 某某些些质量量数数或或原原子子序序数数为奇奇数数的的原原子子核核，其其自自旋旋量量子子数数不不为零零。其其中中1 1H H、1313C C、1919F F、3131P P核核的的自自旋旋量量子子数数I=1/2I=1/2，它，它们在磁在磁场中有两种自旋方向。中有两种自旋方向。与外磁与外磁场方向相同的自旋能方向相同的自旋能级较低低()()与外磁与外磁场方向相反的自旋能方向相反的自旋能级较高高()()姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析分分子子的的二二能能级差差用用EE表表示示，EE与与外外磁磁场强度度H H0 0成

14、正比。成正比。当当用用频率率为的的电磁磁波波照照射射处于于磁磁场的的样品品时，如如果果h=E,h=E,电磁磁波波被被吸吸收收，核核从从态跃迁迁到到态，这样就就产生生了了核核磁磁共共振振吸吸收收，用用仪器器记录下下来来就就是是核核磁磁共振共振谱(NMR)(NMR)。姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2.2.产生核磁共振的条件是：生核磁共振的条件是：即即注：注：1.1.对1 1H H、1313C C来来讲，没有外磁，没有外磁场时，两种自旋方，两种自旋方向不同核能向不同核能级相同。相同。3.3.1 1HNMRHNMR谱的的应用范用范围最广，其次最广，其次为1313CNMR,CNMR,本本节主要介

15、主要介绍1 1HNMRHNMR。姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2.化学位移化学位移化学位移是由核外化学位移是由核外电子的屏蔽而引起的子的屏蔽而引起的。有机分子的有机分子的氢核被核被电子云包子云包围着。着。电子云在外加磁子云在外加磁场H H0 0的作用下，的作用下，产生一个外加感生一个外加感应磁磁场HH0 0，多数情况下，感多数情况下，感应磁磁场的方向与外磁的方向与外磁场相反，相反，氢核核实际感感应的磁的磁场为：（H H0 0-H-H0 0）。）。由于不同由于不同质子所子所处周周围的的电子的密度不同，它子的密度不同，它们实际感受到的磁感受到的磁场也不相同，也不相同，发生的共振生的共振频率

16、也不相同。率也不相同。通常用化学位移来表示通常用化学位移来表示质子共振吸收相子共振吸收相对位置。位置。试样 试样共振共振频率率频率率TMSTMS四甲基硅四甲基硅烷的共振的共振频率率00操作操作仪器器选用用频率率姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析影响化学位移的因素影响化学位移的因素:A.A.电负性影响：取代基的性影响：取代基的电负性越大，相性越大，相应碳上碳上质子的化学位移越大。子的化学位移越大。B.B.磁各向异性效磁各向异性效应：姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析自旋偶合和自旋裂分自旋偶合和自旋裂分自旋偶合：指自旋核受自旋偶合：指自旋核受邻近自旋核所近自旋核所产生的感生的感应磁磁场影响

17、影响的的现象象。自旋裂分：指自旋偶合引起的自旋裂分：指自旋偶合引起的谱线增多的增多的现象。象。1.1.定定义：姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2.2.偶合常数偶合常数自旋裂分自旋裂分谱线之之间的距离称的距离称为偶合常数。一般用偶合常数。一般用J J表示，表示，单位位HzHz。J=SJ=S0 0(0 0为仪器固有器固有频率，率，SS为两条两条谱线化学位移差化学位移差值)。常常见有有邻碳偶合碳偶合、同碳偶合和同碳偶合和远程偶合程偶合。两个自旋核相距越两个自旋核相距越远，偶合常数越小偶合常数越小，超超过三三个碳就可忽略不个碳就可忽略不计。姚新生有机波谱解析

18、有机化合物的波谱解析一一级谱是指是指6J6J时，是，是简单的一的一级谱。特点：特点：裂分峰呈裂分峰呈现n+1n+1规律。律。裂分峰裂分峰强度比符合二度比符合二项式展开式系数之比。式展开式系数之比。一一组峰的中心位置即峰的中心位置即为。峰峰间距即距即为J J3.3.一一级谱的特点的特点姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析4.谱图解析解析(1).(1).先看有几先看有几组峰，确定化合物有几种峰，确定化合物有几种氢核核。(2).(2).从从积分分线确定各确定各组质子个数比子个数比。(3).(3).从偶合裂分情况判断各从偶合裂分情况判断各组质子子间的相互作用的相互作用。姚新生有机波谱解析有机化合物的

19、波谱解析正庚烷正庚烷顺顺-2-庚烯庚烯 反反-2-庚烯庚烯 2-甲基甲基-1-庚烯庚烯 顺顺,反反-2,4-己二烯己二烯2-甲基甲基-1-丁烯丁烯-3-炔炔 1-庚炔庚炔 2-己炔己炔 1,7-辛二炔辛二炔2-氯丁烷氯丁烷 1-碘丁烷碘丁烷 1-氟代戊烷氟代戊烷 1-氯代戊烷氯代戊烷 1-己醇己醇 甲丁醚甲丁醚 异戊醛异戊醛 乙基乙烯基酮乙基乙烯基酮 丁酸丁酸 -甲基丙烯酸乙酯甲基丙烯酸乙酯 乙酸丁酯乙酸丁酯 乙酸酐乙酸酐 2-氯代丙酰氯氯代丙酰氯 丙酰胺丙酰胺 丁酰胺丁酰胺 丙胺丙胺 异丙苯异丙苯 正丁苯正丁苯 3-甲基甲基-1-乙基苯乙基苯1,3-二乙基苯二乙基苯 4-甲氧基苯乙烯甲氧基苯

20、乙烯 4-硝基苯酚硝基苯酚 4-甲基苯乙酮甲基苯乙酮 4-乙基苯乙酮乙基苯乙酮 3-乙氧基苯甲醛乙氧基苯甲醛(4).(4).谱图分析分析举例例姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析正庚正庚烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析顺-2-2-庚庚烯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析反反-2-2-庚庚烯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-2-甲基甲基-1-1-庚庚烯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析顺,反反-2,4-2,4-己二己二烯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-2-甲基甲基-1-1-丁丁烯-3-3-炔炔姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1-1-庚炔庚炔姚新生有机波谱

21、解析有机化合物的波谱解析2-己炔姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1,7-1,7-辛二炔辛二炔姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-2-氯丁丁烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1-1-碘丁碘丁烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1-1-氟代戊氟代戊烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1-1-氯代戊代戊烷姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1-1-己醇己醇姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析甲丁甲丁醚姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析异戊异戊醛姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析乙基乙乙基乙烯基基酮姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丁酸丁酸姚新生有机波谱解析有

22、机化合物的波谱解析-甲基丙甲基丙烯酸乙酸乙酯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析乙酸丁乙酸丁酯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析乙酸乙酸酐姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析2-2-氯代丙代丙酰氯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丙丙酰胺胺姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丁丁酰胺胺姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析丙胺丙胺姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析异丙苯异丙苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析正丁苯正丁苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析3-3-甲基甲基-1-1-乙基苯乙基苯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1,3-1,3-二乙基苯二乙基苯姚新生有

23、机波谱解析有机化合物的波谱解析4-4-甲氧基苯乙甲氧基苯乙烯姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析4-4-硝基苯乙硝基苯乙醚姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析4-4-硝基苯酚硝基苯酚姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析4-4-甲基苯乙甲基苯乙酮姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析4-4-乙基苯乙乙基苯乙酮姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析4-4-乙氧基苯甲乙氧基苯甲醛姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析1313CC谱简介介1313CC丰度低丰度低(1.1%)(1.1%)，磁距小，灵敏度，磁距小，灵敏度仅为1 1H H的的1/57001/5700。化学位移在化学位移在0 0240ppm240ppm之之间变化，很少有化，很少有谱线重叠重叠现象。象。摄谱时间长，几分，几分钟到几天。到几天。采用噪声去偶可去掉所有采用噪声去偶可去掉所有1 1H H对1313C C的偶合，每个碳出一个的偶合，每个碳出一个峰。峰。DEPT技技术使使连有奇数有奇数质子与子与连有偶数有偶数质子子1313C C峰分峰分开。开。1313C C对1 1H H的偶合可忽略，但的偶合可忽略，但1 1H H对1313C C的偶合的偶合较复复杂。姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析姚新生有机波谱解析有机化合物的波谱解析