有機物波譜分析剖析

1、本章重點本章重點初步了解紅外光譜產(chǎn)生的原理和條件初步了解紅外光譜產(chǎn)生的原理和條件，理解理解鍵能和原子質(zhì)量與吸收頻率的關系鍵能和原子質(zhì)量與吸收頻率的關系,初步認初步認識一些化合物基團的特征吸收峰識一些化合物基團的特征吸收峰.2 了解化學位移的定義及表達方式了解化學位移的定義及表達方式,掌握電掌握電負性對化學位移的影響負性對化學位移的影響,掌握峰面積與氫原掌握峰面積與氫原子個數(shù)的關系子個數(shù)的關系,掌握自旋裂分的掌握自旋裂分的(n+1)規(guī)則規(guī)則分子吸收光譜分子吸收光譜 分子吸收幅射，就獲得能量，分子獲得能量后，分子吸收幅射，就獲得能量，分子獲得能量后，可以增加原子的轉(zhuǎn)動或振動，或激發(fā)電子到較高的可以

2、增加原子的轉(zhuǎn)動或振動，或激發(fā)電子到較高的能級。但它們是量子化的，因此只有光子的能量恰能級。但它們是量子化的，因此只有光子的能量恰等于兩個能級之間的能量差時（即等于兩個能級之間的能量差時（即E）才能被吸收。）才能被吸收。所以對于某一分子來說，只能吸收某一特定頻率的所以對于某一分子來說，只能吸收某一特定頻率的輻射，從而引起分子轉(zhuǎn)動或振動能級的變化，或使輻射，從而引起分子轉(zhuǎn)動或振動能級的變化，或使電子激發(fā)到較高的能級，產(chǎn)生特征的分子光譜。這電子激發(fā)到較高的能級，產(chǎn)生特征的分子光譜。這樣的分子光譜就叫分子吸收光譜。樣的分子光譜就叫分子吸收光譜。光的能量光的能量 E=h=hc/ h-普郎克常數(shù)（普郎克常

3、數(shù)（6.62610-34J.S） 波長與頻率的關系為：波長與頻率的關系為： = c /200nm400nm800nm2.5m25m紫外及可見光紅外光微波、電視波無線電波X射線60MHz600MHz200800nm:引起電子運動能級躍遷，得到紫外及可見光譜；引起電子運動能級躍遷，得到紫外及可見光譜；2.5-25m:引起分子振、轉(zhuǎn)能級躍遷，得到紅外光譜；引起分子振、轉(zhuǎn)能級躍遷，得到紅外光譜； 60-600MHz:核在外加磁場中取向能級躍遷，得到核磁共振譜。核在外加磁場中取向能級躍遷，得到核磁共振譜。分子運動能級分子運動能級E電子躍遷E轉(zhuǎn)E振E振E振E轉(zhuǎn)E轉(zhuǎn)（1）轉(zhuǎn)動光譜）轉(zhuǎn)動光譜轉(zhuǎn)動能級之間的能量

4、差很小，轉(zhuǎn)動能級之間的能量差很小，位于遠紅外及微波區(qū)內(nèi)，在有位于遠紅外及微波區(qū)內(nèi)，在有機化學中用處不大。機化學中用處不大。（2）振動光譜）振動光譜吸收波長大多位于吸收波長大多位于2.525m內(nèi)內(nèi)(中紅外區(qū)內(nèi)中紅外區(qū)內(nèi)),因此稱為紅因此稱為紅外光譜。外光譜。（3）電子光譜）電子光譜吸收波長在吸收波長在100400nm，為紫外光譜。，為紫外光譜。/m0.82.550100012500400020010/cm-1可見光微波近中遠分子躍遷類型分子振動分子振動和轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)動晶格振動和純轉(zhuǎn)動泛頻、倍頻適用范圍有機官能團定量分析有機分子結構分析有機分子結構分析和樣品成分分析和樣品成分分析無機礦物和金屬有機物紅

5、外光譜法主要討論有機物對中紅區(qū)的吸收。紅外光譜法主要討論有機物對中紅區(qū)的吸收。 6.1.1 紅外光譜產(chǎn)生的原理紅外光譜產(chǎn)生的原理O C O無紅外吸收H HO有紅外吸收CH3 C C CH3CH3-CH2-C C-H-C C-有無-C C-CS2、CCl4等對稱分子的等對稱分子的IR譜圖特別簡單譜圖特別簡單,可用作可用作IR溶劑。溶劑。 一般情況下，一張紅外光譜圖有一般情況下，一張紅外光譜圖有530個吸收峰。個吸收峰。分子振動伸縮振動彎曲振動剪動煽動波數(shù)高波數(shù)低（）（動扭()sas(s)(w)(t)搖動(r)面內(nèi)面外(6.1.3 分子中原子的振動類型與化學鍵的振動頻率分子中原子的振動類型與化學鍵

6、的振動頻率紅外光譜中，頻率常用波數(shù)表示。紅外光譜中，頻率常用波數(shù)表示。波長與頻率的關系為：波長與頻率的關系為： = c /波數(shù)波數(shù)每厘米中振動的次數(shù)。波數(shù)與波長互為倒數(shù)。每厘米中振動的次數(shù)。波數(shù)與波長互為倒數(shù)。 )11(2121mmk41011mcm (1cm=104m) (2) 振動方程振動方程若將頻率采用波數(shù)表示，若將頻率采用波數(shù)表示，Hookes rule則可表示為：則可表示為： )11(2121mmkc振動方程振動方程式中：式中： k 化學鍵的力常數(shù)；化學鍵的力常數(shù)； m 成鍵原子的質(zhì)量。成鍵原子的質(zhì)量。 不同分子的結構不同，化學鍵的力常數(shù)不同，不同分子的結構不同，化學鍵的力常數(shù)不同，

7、成鍵原子的質(zhì)量不同，導致振動頻率不同。成鍵原子的質(zhì)量不同，導致振動頻率不同。 用紅外光照射有機分子，樣品將選擇性地吸收用紅外光照射有機分子，樣品將選擇性地吸收那些與其振動頻率相匹配的波段，從而產(chǎn)生紅外那些與其振動頻率相匹配的波段，從而產(chǎn)生紅外光譜。光譜。鍵的類型鍵的類型CCC=CCCK/1010Ncm-1121881246/ cm-121002260162016807001200成鍵原子的質(zhì)量成鍵原子的質(zhì)量m1或或m2，則，則或或。例如：。例如： 化學鍵化學鍵CHCNCO/ cm-1285329601180136010801300CH2OH 3300 2800 cm-1：C-H （以（以300

8、0 cm-1為界：為界： 高于高于3000 cm-1為為C-H（不飽和）（不飽和），低于，低于3000 cm-1為為C-H飽和）飽和） 例：十二烷、十二烷、1-癸烯、癸烯、1-己炔、甲苯己炔、甲苯的IR譜圖CH3 2200 cm-1：CN、CC（中等強度，尖峰） 例：1-辛炔、辛炔、2-辛炔、環(huán)戊基腈辛炔、環(huán)戊基腈的IR譜圖CH3CH2CH2CH2CH2CH2CCHCH3CH2CH2CH2CH2CCCH3CH3CCH2CH2CH3OOCCH3OCCH3O 1650 1600 cm-1 ：CC(越不對稱，吸收越強) 例：1-癸烯、癸烯、 1-辛烯辛烯的IR譜圖。1-癸烯癸烯CH3CH2CH2CH

9、2CH2CH2CH=CH2 1600、1500、1580、1460 ：苯環(huán)苯環(huán)（苯環(huán)呼吸振動） 例：甲苯、苯酚甲苯、苯酚的IR譜圖。 1500 cm-1以下：單鍵區(qū)。 1450 cm-1：CH2、CH3； 1380 cm-1：CH3 （診斷價值高） 例：CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 、十二烷、十二烷的IR譜圖。 1000 cm-1以下，苯環(huán)及雙鍵苯環(huán)及雙鍵上CH面外彎曲彎曲振動振動 苯環(huán)上五氫相連（單取代）：苯環(huán)上五氫相連（單取代）：700、750 cm-1 例：苯酚的IR四氫相連（鄰二取代）：四氫相連（鄰二取代）：770730 cm-1 例：鄰二甲苯三氫相連（間二取代）：三氫相連（間二取代）：700、780cm-1 例：間二甲苯的IRCH3CH3二氫相連（對二取代）：二氫相連（對二取代）：840800cm-1 例：對二甲苯的IRC CH HC CH H 2 29 99 90 0，9 91 10 0c cm m- -1 16 69 90 09 97 70 09 91 10 08 82 20 0鍵鍵上上：雙雙C CC CH H 2 2H HH HH HH HH H- -1 1c cm m- -1 1c cm m- -1 1c