有机化学教材6-1IR有机化合物结构解析.pptVIP

第六章 有机化合物结构解析 有机化合物结构研究方法 元素分析 —— 元素组成 质谱（MS）—— 分子量及部分结构信息 红外光谱（IR） —— 官能团种类 紫外—可见光谱（UV /Vis）—— 共轭结构 核磁共振波谱（NMR） —— C-H骨架及所处化学环境 X-射线单晶衍射 —— 立体结构 有 机 波 谱 法 特 点 (1) 样品用量少，一般2~3mg（可1mg) (2) 除质谱外，无样品消耗，可回收 (3) 省时，简便 (4) 配合元素分析（或高分辨质谱） 可准确确定化合物的分子式和结构 电磁波：也称作电磁辐射，其波长范围很广。 波长/m 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 102 宇宙线 γ 射线 X 射线 紫外线 可见光 红外光 微波 无线电波 电磁波照射物质时，物质可以吸收一部分辐射。吸收的辐射能量可以激发分子中的电子跃迁到较高能级或增加分子中原子振动和转动能量。 只有辐射光的能量恰好等于电子的较高和较低两个能级差时辐射才能被吸收，即分子吸收辐射能是量子化的。 分子吸收电磁波的能量后，从较低能级跃迁到较高能级，便产生波吸收谱，称波谱。 根据波粒两象性： ν=c/λ c为光速 E=hν=hc/λ 红外光谱IR 红外光谱是以连续波长的红外线照射化合物，分子振动及转动能级的跃迁而产生，提供了分子振动的信息 红外光波长范围 可分为三部分： 近红外 （λ=0.78~3μm，σ=12820~3333cm-1） 中红外 （λ=3.0~30μm，σ=3333~333cm-1） 远红外 （λ=30~300μm，σ=333~33cm-1） 一般的红外吸收光谱指的是： 中红外范围(400~4000cm-1 ) （2）分子振动 分子吸收了红外线的能量，导致分子内振动能级 的跃迁而产生的记录信号即为红外光谱图。 三原子分子的可能振动方式为： 对称伸缩 不对称伸缩 面内剪式弯曲 面内摇摆弯曲 面外扭动弯曲 一个官能团有多种振动方式,在红外光谱中将有一组相应的吸收峰 面外摇摆弯曲 = —— 2?C 双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。 虎克定律 1、振动频率与成键原子折合质量倒数的平方根成正比， 即原子质量愈轻，振动频率愈高； 2、振动频率与键的力常数的平方根成反比， 即键能愈大，键长愈短，键的力常数愈大，振动频率愈高。 相同的官能团或相同的键型往往具有相同的红外吸收特征。 由于有机化合物为多原子分子，其红外光谱图非常复杂， 只要找出它们各自官能团中最典型的吸收峰就可以。 只有使分子偶极距发生变化的分子振动才具有红外活性 对称结构的炔烃\烯烃，偶极矩为零，无红外吸收活性 C=C C=C C-C 2100-2260 1600-1670 800-1200 -C-H =C-H =C-H 2850-2960 3010-3100 ~3300 用途：提供分子中官能团的结构信息。 红外光谱可分为两个区域： --- 官能团区（4000 – 1300 cm-1) --- 伸缩振动 --- 指纹区（1300 – 600 cm-1) --- 弯曲振动 烃类弯曲振动区 影响红外吸收频率的因素 ——电子效应与共振结构、氢键、空间效应 ——试样状态、测试条件、溶剂极性等 峰强度与键极性、对称性的关系 ——极性越大，峰越强； 对称性越高，峰越弱。 羧酸 1710~1780 常见官能团的特征伸缩振动频率 化合物类型 结构 频率范围/cm-1 烷 烃 C-H，C-C 2800~3100 ，750~1200 烯烃，芳烃