有机化合物的结构表征.docVIP

第章 有机化合物的结构表征 【教学重点】????红外光谱和核磁共振谱。【教学难点】????谱图解析。【教学基本内容】红外光谱（分子振动与红外光谱、有机化合物基团的特征频率、红外谱图解析）； 核磁共振谱（核磁共振的产生、屏蔽效应与化学位移、自旋偶合与自旋裂分、n + 1规则、谱图解析）。 在研究有机化合物的过程中，往往要对未知物的结构加以测定，或要对所合成的目的物进行验证结构。其经典的方法有降解法和综合法。降解法是在确定未知物的分子式以后，将待测物降解为分子较小的有机物，这些较小的有机物的结构式都是已知的。根据较小有机物的结构及其他有关知识可以判断被测物的结构式。综合法是将已知结构的小分子有机物，通过合成途径预计某待测的有机物，将合成的有机物和被研究的有机物进行比较，可以确定其结构。经典的化学方法是研究有机物结构的基础，今天在有机物研究中，仍占重要地位。但是经典的研究方法花费时间长，消耗样品多，操作手续繁。特别是一些复杂的天然有机物结构的研究，要花费几十年甚至几代人的精力。近代发展起来的测定有机物结构的物理方法，可以在比较短的时间内，用很少量的样品，经过简单的操作就可以获得满意的结果。近代物理方法有多种，有机化学中应用最广泛的波谱方法是质谱、紫外和可见光谱，红外光谱，以及核磁共振谱，一般简称“四谱”。 本章的重点是了解四谱的基本原理，并能够认识简单的谱图，综合四谱进行结构剖析和确证。 本章学习的具体要求： 1、了解紫外光谱的基本原理和解析方法。 2、运用紫外光谱进行定性和定量分析。 3、了解红外光谱的基本原理和表示方法。 4、了解各类基本有机化合物的特征频率，并借此识别有机物的简单红外光谱图。 5、了解核磁共振的基本原理。 6、弄清屏蔽效应、等性质子和不等性质子，化学位移、自旋偶合和裂分等基本概念。 7、能够认识基本有机化合物的核磁共振谱图。 8、了解质谱基本原理和表示方法。 9、熟悉离子碎裂的机理和多类有机物裂解的规律。 10、熟悉质谱应用。 11、能够综合运用四谱知识和化学知识，剖析有机分子结构。 在学习本章之前，可以先复习一下物理学中的相关概念——光的基本性质方面的几个概念。 ⑴光具有波粒二象性 E=hν=hc/λ,λ=c/ν, 。熟悉波长λ、频率ν、波数、能量E的概念、单位及相互关系。 ⑵熟悉电磁波谱图，包括紫外光区、红外光区的划分。 ⑶了解分子总的能量E的组成，它包括E平动能，电子运动能E电、分子振动能量E振和分子转动能量E转。电磁波(光波)照射物质时，分子要吸收一部分辐射，但是，吸收是量子化的，即只吸收某些特定频率的辐射，吸收的能量可以激发电子到较高的能级或增加分子振动能级和转动能级，从而产生特征的分子吸收光谱。其中电子能级差最大、振动能级差次之，转动能级差最小。只有恰好等于某个能级差时，分子才能吸收。 ⑷了解吸收光谱与分子结构的关系。分子中不同的基团表现出不同的吸收特征，因此，确定分子的吸收光谱可以推测分子可能存在的官能团。 ⑸了解分子能级裂化与光谱的关系。读者要了解吸收光谱的分类，以及电磁波谱区域与相应波谱方法的对应关系。 ①紫外光谱法：波长在200—400nm的近紫外光，激发n及π电子跃迁 ②红外光谱法：波长在2.5—15μm激发振动与转动 ③核磁共振波谱法：波长在无线电波1—1000m激发原子核自旋能级。 质谱不同于以上三谱，不属于吸收光谱。它不是描述一个分子吸收不同波长电磁波的能力，而是记录化合物蒸汽在高真空系统中，受到能量很小的电子束轰击后生成碎片正离子的情况。 ⑹光吸收定律 透射率T=透射光／入射光＝I／I0，吸光度A＝-logT=εbc(L-B定律) ⑺物质吸收谱带的特征 主要特征：位置(波长)及强度(几率) (一)紫外光谱(Ultraviolet Spectra,UV)(电子光谱)一、基本原理 1、分子轨道形成与σ,π及n轨道。 2、电子能级和跃迁类型 3、发色团4、助色团及其对光谱的影响 5、溶剂极性影响。 二、不饱和有机物的紫外吸收带及计算方法 三、紫外光谱仪 (二)红外光谱 一、基本原理 1、红外光谱 红外光谱是由于分子吸收了红外光的能量之后发生振动能级和转动能级的跃迁而产生的一种吸收光谱。 红外光谱是指 λ=2.5—1μm相当于 ＝4000～625cm-1，这种光只能对应分子振动能级和转动能级的跃迁。 2、红外光谱的表示方法及特征。 用不同λ、ν或 的红外光照射样品，依次测定百分透射率(T%)，有时也用百分吸收率(A%)，然后以T%作纵坐标，以λ或 作横坐标，作图，即得一张IR谱图。 由于吸收强度通常是用T%来表示，所以吸收愈强，曲线愈向下，IR谱图上的那些“谷”，实际上是“吸收峰”，又称吸收带。纵坐标表示分子对某波长的红外光吸收的强度，横坐标指出了吸收峰出现的