第四章现代物理实验方法在有机化学中的应用.ppt

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些特定频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。 利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，称红外吸收光谱法 红外吸收峰 红外光谱区可分成4000 cm-1-1300 cm-1、1300 cm-1-600 cm-1两个区域。 4000 cm-1-1300 cm-1 之间，称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团（最有分析价值）。 1300 cm-1-600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。（作为化合物存在某种基团的旁证） 特征区（官能团区）分为三个区域： （1）4000-2500cm-1 X-H伸缩振动区X可以是O、H、C或S等原子） O-H基的伸缩振动出现在3650-3200 cm-1 范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400-3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500-3100 cm-1 ，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。 C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。饱和的C-H伸缩振动出现在3000cm-1以下，约3000-2800cm-1 ，取代基对它们影响很小；不饱和的C-H伸缩振动出现在3000cm-1以上，以此来判别化合物中是否含有不饱和的C-H键；苯环的C-H键伸缩振动出现在3030cm-1附近，它的特征是强度比饱和的C-H浆稍弱，但谱带比较尖锐。 （2）2500-1900 为叁键和累积双键区。 主要包括-C?C、-C?N等等叁键的伸缩振动，以及-C =C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动。 对于炔烃类化合物，可以分成R-C?CH和R?-C ?C-R两种类型， R-C?CH的伸缩振动出现在2100-2140cm-1附近； R?-C ?C-R出现在2190-2260cm-1附近；-C?N基的 伸缩振动在非共轭的情况下出现在2240-2260cm-1附近。当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到2220-2230cm-1附近。 （3）1900-1200cm-1为双键伸缩振动区，该区域重要包括三种伸缩振动： ① C=O伸缩振动：出现在1900-1650cm-1 ，是红外光谱中很特征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰。 ② C=C伸缩振动：烯烃 的C=C伸缩振动出现在1680~1620 cm-1 ，一般很弱；单核芳烃的C=C伸缩振动出现在1600 cm-1和1500 cm-1附近，有两个峰，这是芳环的骨架结构，用于确认有无芳核的存在。 ③ 苯的衍生物的泛频谱带：出现在2000~1650 cm-1范围，是C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上是有用的。 指纹区 1、1300-900cm-1区域 C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、Si-O等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。其中?1375 cm-1的谱带为甲基的?C-H对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在1300-1000cm-1 ，是该区域最强的峰，也较易识别。 2、900-650cm-1区域 某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。烯烃的=C-H面外变形振动出现的位置，很大程度上决定于双键的取代情况。对于RCH=CH2结构，在990cm-1和910cm-1出现两个强峰；为RC=CRH结构是，其顺、反构型分别在690cm-1和970cm-1出现吸收峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。 考察一个自旋核 A，如果 A 核相邻没有其他自旋核存在，则 A 核在核磁共振谱图中出现一个吸收峰。峰的位置，即共振频率由?= ?E/h=1/2?*?*B0（1-?）决定。 如果 A 核邻近有另一个自旋核 X 存在，则 X 核自旋产生的小磁场 ?B 会干扰 A 核。 若 X 核的自旋量子数 I =1/2，在外磁场 B0中 X 核有两种不同取向 m