有机化学第八章结构表征.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,organic chemistry,第八章 有机化合物的结构表征,8-1,有机化合物的结构与吸收光谱,8-2,红外光谱,一、红外光谱的表示方法,二、分子振动与红外光谱,三、有机化合物基团的特征频率,四、红外谱图解析,8-3,核磁共振谱,一、基本原理,二、化学位移,三、影响化学位移的因素,四、决定原子数目的方法,五、共振吸收峰（信号）的数目,六、自旋偶合与自旋裂分,七、偶合常数,八、谱图解析,【,本章重点,】,红外光谱、核磁共振谱。,【,必须掌握的内容,】,1.红外光谱、核磁共振谱的基本原理。,2.红外光谱、核磁共振谱谱图的解析方法。,结构表征 从分子水平认识物质,18051952,对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：,紫外光谱,（,u,ltra,v,ioler,spectroscopy,缩写为,UV,）,红外光谱,（,i,nfra,r,ed spectroscopy,缩写为,IR,）、,核磁共振谱,（,n,uclear,m,agnetic,r,esonance,缩写为,NMR,）,质谱,（,mass spectroscopy,缩写为,MS,）.,8-2,红外光谱,8-2-1,分子振动与红外光谱,1.分子的振动方式,(,1,)伸缩振动：,(,2,)弯曲振动：,红外吸收,值得注意的是,：不是所有的振动都能引起红外吸收，,只有偶极矩(,),发生变化的，才能有红外吸收。,H,2,、,O,2,、,N,2,电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。,H,C,C,H、R,C,C,R，,其,C,C,（,三键）振动,也不能引起红外吸收。,2,.振动方程式（,Hooke,定律）,式中：,k,化学键的力常数，单位为,N,.,cm,-1,折合质量，单位为,g,力常数,k,：,与键长、键能有关：键能（大），键长（短），,k,。,3.分子的振动能级跃迁和红外吸收峰位,分子振动频率习惯以,（,波数）表示：,吸收峰的峰位：化学键的力常数,k,越大，原子的折合质量越小，振动频,率越大，吸收峰将出现在高波数区（,短,波长区）；,反之，出现在低波数区（高波长区）。,4-2-2,有机化合物基团的特征频率,特征吸收峰,1,.特征频率区：,(,1,),Y,H,伸缩振动区：,2500,3700,cm,-1,，,Y=O,、,N,、,C,。,(,2,),Y,Z,三键和累积双键伸缩振动区：,2100,2400,cm,-1,，,主要是：,C,C、CN,三键和,CCC、CNO,等累积双键的伸缩振动吸收峰。,(3),YZ,双键伸缩振动区：,1600,1800,cm,-1,，,主要是：,CO、CN、CC,等双键。,2.指纹区：,1600,cm,-1,的低频区，主要是：,C,C、CN、CO,等单键和各种弯曲振,动的吸收峰，其特点是谱带密集、难,以辨认。,3.倍频区：,3700,cm,-1,的区域,基本频率的倍数。,8-2-3,红外谱图解析,红外谱图解析的,基本步骤,：,鉴定已知化合物,：,1,.观察特征频率区：判断官能团,2,.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。,3,.对照标准谱图验证。,测定未知化合物：,不饱和度的计算：,=1+n,4,+1/2（n,3,n,1,）,代表不饱和度；,n,1,、,n,3,、,n,4,分别代表分,子中一价、三价和四价原子的数目。,双键和饱和环状结构的,为,1,、三键为,2,、苯环为,4,。,谱图解析示例：,1.烷烃：,1.2853,2962,cm,-1,CH,伸缩振动；,2.1460,cm,-1,、,1380cm,-1,CH,（,CH,3,、,CH,2,）,面内弯曲振动；,2,.烯烃,3,.醇,4,.醛与酮,8-3,核磁共振谱,一、基本原理,1.原子核的自旋,核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。,核的自旋角动量(,),是量子化的，不能任意取值，可用自旋量子数(,I,),来描述。,I,的取值：,质量数（,A,）,原子序数（,Z,）,自旋量子（,I,）,奇 数 奇数或偶数 半整数,n+1/2。n=0,1,2,偶 数,奇 数,整 数,偶 数 0,2.磁共振的吸收,二、化学位移,1.化学位移的由来 屏蔽效应,实验证明：在相同的频率 照射下，化学环境不同的质子将在不同的,磁场强度处出现吸收峰。,H,核的实际感受到的磁场强度为：,式中：,为屏蔽常数,核外电子对,H,核产生的这种作用，称为屏蔽效应。,2.化学位移的表示方法,不同化学环境的,H,核，受到不同程度的屏蔽效应的影,响，因而吸收峰出现在核磁共振谱的不同位置上，吸收,峰这种位置上的差异称为化学位移。,TMS(,四甲基硅烷)作为标准物质?,三、影响化学位移的因素,影响：诱导效应和各向异性效应。,(,1,)电负性的影响：,元素的电负性，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。,(,2,)磁各向异性效应：,A.,双键碳上的质子,双键碳上的,H,质子位于,键环流电子产生的感生磁场与外加磁场方向一致，使烯烃双键碳上的,H,质子的共振信号移向稍低的磁场区，其,=4.510,B,.,三键碳上的质子：,筒型分布，形成环电,流，产生的感生磁场与外加磁场方向相反共振信号移向较高的磁场区，,=23。,四、决定质子数目的方法,峰面积的大小与质子数目成正比。,五、共振吸收峰（信号）的数目,有几种不同化学环境的,H,核，就有几组吸收峰。,六、自旋偶合与自旋裂分,多峰的出现,裂分峰的数目有如下规律：,峰的数目=,n+1 n：,为相邻,H,核的数目,七、谱图解析,分子式为,C,3,H,6,0,的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。,丙酮,某化合物的分子式为,C,3,H,7,Cl，,其,NMR,谱图如下图所示：,