有机化学课件第二版高占先主编(第4章结构的表征).pptVIP

4.1 研究有机化合物结构的基本程序 分离提纯→元素定性、定量分析→测定相对分子质量→推测构造式→结构表征 1.分离提纯： 蒸馏、萃取、洗涤、重结晶、升华、色层等物理分离过程，有时用物理、化学相结合的分离提纯法。 分离后检查纯度：方法有测熔点、沸点、折射率、 比旋光度等物理常数和色谱分析等。 2. 元素的定性、定量分析 化学法：分析样品的组成元素及其含量，计算出化合物组成的实验式。 现在可以用元素分析仪直接给出元素的定量分析结果。 3. 测定相对分子质量 常用蒸汽密度法、冰点降低法、沸点升高法和渗透压法等； 质谱法是一种快速、精确的测定方法。 4. 确定化合物可能的构造式 根据化合物制备方法或来源，结合分子式，利用同分异构概念，推测可能的构造式，甚至构型式。 5.化合物结构的表征 大体有三种方法：化学法、物理常数测定法和近代物理方法。 (1)化学方法： a 官能团分析方法 利用官能团的特征反应，确定化合物属于哪一类。 b 官能团转化法 把官能团化合物转化成衍生物，测定衍生物的性质。 (2) 物理常数测定法： 此法只能为辅助方法。 (3) 近代物理方法： 是应用近代物理实验技术建立的一系列仪器分析方法-------波谱法。 波谱过程基本原理： 波谱过程可表示为： 分子运动能级 电磁波波粒两相性： 4.2 红外光谱（IR，Infraned pectroscopy） 又称振转光谱，是由于分子中原子振动能级、转动能级发生变化而产生的吸收光谱。 一般红外光谱仪测量吸收光的波数σ （波长的倒数，单位cm-1）为400-4000,属中红外区。 分子的振动是键合的原子通过化学健伸缩或弯曲运动而引起的，几乎可用于所有有机化合物的结构表征。 4.2.1 基 本 原 理 1. 分子振动的类型 (1)伸缩振动 成键的两原子沿键轴方向伸长和缩短的振动 称为伸缩振动，常用ν 表示。 ①键的力常数k与键能有关，键能大，力常数大，振动频率也大。 ② m1和m2越小，（1/m1 + 1/m2）越大，振动频率也越大。 ③ 同一原子上有几个键，振动会发生互相影响，H-C-H两个C-H键振动频率相等，互相偶合，或是对称伸缩振动，或是不对称伸缩振动，振动频率也变化。 （2）弯曲振动????弯曲振动是离开键轴的前、后、左、右振动。键长不改变，键角改变，力常数变化小。亚甲基有面内振动和面外振动。 分子的弯曲振动，振动频率都很低。 2 红外吸收峰产生的条件 必要条件：辐射光的频率与分子振动的频率相当。 充分条件：振动过程中能够改变分子偶极矩！ 所以，分子对称性高者，其IR谱图简单；分子对称性低者，其IR谱图复杂； 4.2.2 重要官能团的吸收区域????红外吸收光谱大体上分成三个区域，官能团吸收区又分几个特征区： 1. 官能团吸收区（高频区） 在3700～1600cm-1区组成官能团键的吸收大都 在此区，故称官能团区。其又分三个小区： ①Y-H伸缩振动区（3700～2500cm-1） 主要是O-H，N-H，C-H等单键伸缩振动频率区。 ②Y≡Z和Y=X=Z伸缩振动区（2400～2100cm-1） 主要包括C≡C，C≡N，C=C=C，C=N=O 键伸缩振动。 ③Y=Z伸缩振动区（1800～1600cm-1） 2. 指纹区(低频区) 小于1600cm-1的振动频率都在此区，主要是C-C，C-N，C-O等单键的伸缩振动和各种弯曲振动的频率。分子结构的微小变化，这些键的振动频率都能反映出来，就象人的指纹一样有特征，故称指纹区。能反映化合物的精细结构。 3. 倍频区 大于3700cm-1的区，出现的是一些键的振动频 率的倍频，常比倍频率低些。 ??各种官能团的红外吸收频率汇于下表: 4.2.3 红外吸收光谱图及其解析 1. 红外吸收光谱图 横坐标：波长/λ或波数/cm-1。 纵坐标：吸光度A或透光率T。 红外吸收峰的强度和形状常用下列符号表示： 2. 谱图解析 (1)观察红外谱图上的官能团区，找出有关官能团键的吸收，确定化合物的类型。 (2)观察指纹区，确定基团间结合方式。 (3)结合制备过程、其它方法测定结果，确定可能的构造式。 (4)如果是已有的化合物，查阅标准谱图验证。 例4-1 已知化合物的分子式C4H8O，测得IR谱图如下，写出可能的构造式。 解：从分子式看，化合物可能是烯醇、烯醚、