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1、关于物埋实验方法在有机中的应用第1页，此课件共33页哦早期的分析方法早期的分析方法:液体物质液体物质测沸点、折射率、旋光度测沸点、折射率、旋光度;化学方法等化学方法等固体物质固体物质测熔点测熔点;化学方法等化学方法等局限性局限性:物理量测定需要样品量大物理量测定需要样品量大,化学方法分析结构操作较复杂，不易进行。化学方法分析结构操作较复杂，不易进行。有机化合物结构研究方法有机化合物结构研究方法第2页，此课件共33页哦有机化合物结构现代研究方法有机化合物结构现代研究方法元素分析元素分析元素组成元素组成质谱（质谱（MS）分子量及部分结构信息分子量及部分结构信息红外光谱（红外光谱（IR）官能团种类官
2、能团种类紫外紫外可见光谱（可见光谱（UV/Vis）共轭结构共轭结构核磁共振波谱（核磁共振波谱（NMR)C-H骨架及所处化学环境骨架及所处化学环境X-射线单晶衍射射线单晶衍射立体结构立体结构第3页，此课件共33页哦有有 机机 波波 谱谱 法法 特特 点点(1)样品用量少，一般样品用量少，一般23mg（可（可1mg)(2)除质谱外，无样品消耗，可回收除质谱外，无样品消耗，可回收(3)省时，简便省时，简便(4)配合元素分析（或高分辨质谱），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可准确确定化合物的分子式和结构第4页，此课件共33页哦一、电磁波谱的一般知识：一、电磁波谱的一般知识：
3、光的基本性质光的基本性质光是具有波粒二象性的电磁波：光是具有波粒二象性的电磁波：电磁波可按波长、能量或频率等来进行分段电磁波可按波长、能量或频率等来进行分段:第5页，此课件共33页哦区区 域域波波 长长原子或分子的跃迁原子或分子的跃迁射线射线10-30.1nm核跃迁核跃迁X射线射线0.110nm内层电子跃迁内层电子跃迁远紫外远紫外10200nm中层电子跃迁中层电子跃迁紫外紫外200400nm外层（价）电子跃迁外层（价）电子跃迁可见可见400800nm红外红外0.850m分子转动和振动分子转动和振动远红外远红外501000m微波微波0.1100cm无线电波无线电波1100m核磁共振核磁共振电磁波
4、谱返回第6页，此课件共33页哦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。生波吸收谱，称波谱。分子内部的运动：分子内部的运动：原子核间的相对振动（原子核间的相对振动（IR）振动能级振动能级电子运动（电子运动（UV/Vis）电子能级电子能级分子转动分子转动转动能级转动能级原子核自旋运动原子核自旋运动（NMR）自旋跃迁自旋跃迁Spectroscopy and the Electromagnetic Spectrum第7页，此课件共33页哦转动光谱分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的变化。即：从较低的转动光谱分子所
5、吸收的光能只能引起分子转动能级的变化。即：从较低的转动能级激发到较高的转动能级。位于远红外线及微波区域。转动能级激发到较高的转动能级。位于远红外线及微波区域。振动光谱分子所吸收的光能只能引起分子振动能级的变化，但伴随着振动光谱分子所吸收的光能只能引起分子振动能级的变化，但伴随着转动能级的变化。多位于中或近红外线区域（称为红外光谱）。转动能级的变化。多位于中或近红外线区域（称为红外光谱）。电子光谱分子所吸收的光能可引起电子能级的变化，也是使基的电电子光谱分子所吸收的光能可引起电子能级的变化，也是使基的电子激发到较高态。位于可见及紫外线区域。子激发到较高态。位于可见及紫外线区域。吸收光谱类型吸收光
6、谱类型不同的分子，跃迁的能级差不同，则吸收的光的波长不同，就产生不同的波不同的分子，跃迁的能级差不同，则吸收的光的波长不同，就产生不同的波谱。谱。第8页，此课件共33页哦8.1紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱1.分子吸收光谱的一般原理分子吸收光谱的一般原理2.波长范围：波长范围：3.100200nm远紫外区远紫外区(很少用很少用,因能量较高被空气中因能量较高被空气中CO2,O2吸收干扰吸收干扰)200400nm近近紫外区紫外区(常用常用)400800nm可见光可见光(较少用较少用,因能量过低因能量过低)第9页，此课件共33页哦2.分子光谱的产生、检测和记录分子光谱的产生、检测和记录A.产生产生
7、:分子光谱的产生是与分子中原子及电子等的运动和能分子光谱的产生是与分子中原子及电子等的运动和能量跃迁有关的量跃迁有关的,分子的总能量为：分子的总能量为：E=E平平+E转转+E振振+E电子电子+E核核+.通常通常,E平平是连续的，而分子光谱与核的运动关系也不大，故是连续的，而分子光谱与核的运动关系也不大，故E=E转转+E振振+E电子电子1)转动光谱转动光谱:波长波长0.121.25cm;E=10-410-2eV.属于微波和远红外波段，光谱为线状结构属于微波和远红外波段，光谱为线状结构。2)振动光谱：波长振动光谱：波长1.25x10-42.5x10-3cm;E=0.051eV.属属于红外波段于红外
8、波段,光谱为带状结构光谱为带状结构。3)电子光谱：波长电子光谱：波长1.25x10-46.25x10-6cm;E=120eV.属于紫属于紫外波段外波段,光谱为带状结构光谱为带状结构。第10页，此课件共33页哦B.检测与记录检测与记录紫外光谱分类紫外光谱分类:4400nm4200nm远紫外或真空紫外远紫外或真空紫外200400nm近紫外近紫外用以检测、记录紫外分子光谱的仪器叫做分光光度计。一般市用以检测、记录紫外分子光谱的仪器叫做分光光度计。一般市售的紫外光谱仪均含有可见光部分，提供售的紫外光谱仪均含有可见光部分，提供190nm750nm范围的范围的单色光。单色光。典型的紫外光谱如图所示典型的紫
9、外光谱如图所示.以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标。以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标。第11页，此课件共33页哦有机分子能选择性的吸收光的能量，同时被激发到一个较高的能级：有机分子能选择性的吸收光的能量，同时被激发到一个较高的能级：电子的跃迁电子的跃迁第12页，此课件共33页哦电子跃迁的形式：电子跃迁的形式：可能的跃迁方式有可能的跃迁方式有:能量大能量大,波长短波长短,在真空紫外区在真空紫外区;能量大能量大,波长短波长短,在真空紫外区在真空紫外区;能量大能量大,波长短波长短,在真空紫外区在真空紫外区;l lmax=188nm,e e=900;l lmax=279nm,e e=15;第13页，此课
10、件共33页哦郎伯郎伯-比耳定理比耳定理吸光度吸光度A A 透射率透射率T 为摩尔吸收系数为摩尔吸收系数 l l为光在溶液中经过的距离为光在溶液中经过的距离 透过光强度透过光强度I I1 1 入射光强度入射光强度I I0 0 返回第14页，此课件共33页哦A:吸光度吸光度;I0为入射光强，为入射光强，I为透过光强为透过光强;c:为样品浓度为样品浓度(mol/L);l:为样品池厚度（为样品池厚度（cm);e:摩尔消光系数只与温度、溶剂性质等有关的常数，摩尔消光系数只与温度、溶剂性质等有关的常数，报道紫外光谱数据时：报道紫外光谱数据时：（1）仅需指出仅需指出l lmax和和e e；（2）溶剂对紫外吸
11、收有影响；）溶剂对紫外吸收有影响；（3）紫外光谱的灵敏度：）紫外光谱的灵敏度：10-5molL-1。2紫外光谱图紫外光谱图郎伯郎伯-比耳定理比耳定理第15页，此课件共33页哦常见的光谱术语常见的光谱术语生色团：生色团：分子中分子中产产生紫外吸收生紫外吸收带带的主要官能的主要官能团团 助助色色团团：本本身身在在紫紫外外区区和和可可见见区区不不显显示示吸吸收收的的原原子子或或基基团团，当当连连接接一一个个生生色色团团后后，则则使使生生色色团团的吸收的吸收带带向向红红移并使吸收移并使吸收强强度增加一般度增加一般为带为带有有p p电电子的原子或原子子的原子或原子团团 红红移移 ：向长波移动向长波移动蓝
12、蓝移移：向短波移动向短波移动增色效应：增色效应：使吸收使吸收带带的吸收的吸收强强度增加的效度增加的效应应 减色效应：减色效应：使吸收使吸收带带的吸收的吸收强强度度降低降低的效的效应应 返回3.紫外光谱与有机化合物的分子结构关系紫外光谱与有机化合物的分子结构关系第16页，此课件共33页哦8.3氢核磁共振谱氢核磁共振谱(1HNMR)1.简单原理简单原理在原子、分子体系中在原子、分子体系中,下列基本粒子的运动会产生闭合电流：下列基本粒子的运动会产生闭合电流：(1)电子的轨道运动；电子的轨道运动；(2)电子的自旋运动；电子的自旋运动；(3)核的自旋运动；核的自旋运动；(4)整个分子的转动；整个分子的转
13、动；(5)因而它们应与某种磁现象有联系，即核的自旋运动会产生核自因而它们应与某种磁现象有联系，即核的自旋运动会产生核自旋磁矩旋磁矩.实验表明，不是所有的原子核都有自旋磁矩，只有当核的自旋量子实验表明，不是所有的原子核都有自旋磁矩，只有当核的自旋量子数不为零数不为零(I0)的原子核才能产生核自旋磁矩。的原子核才能产生核自旋磁矩。第17页，此课件共33页哦有以下几种情况：有以下几种情况：质量数质量数电荷数电荷数I例子例子奇奇奇或偶奇或偶半整数（半整数（1/2,3/2)1H,13C,19F,31P(1/2)11B,35Cl(I=3/2)偶偶奇奇整数整数(1,2,3.)2H,14N(I=1)10B(I
14、=3)偶偶偶偶I=012C,16O,32S(I=0)量子力学表明，具有核自旋磁矩的原子核在外磁场中的取向量子力学表明，具有核自旋磁矩的原子核在外磁场中的取向,取决于取决于自旋量子数自旋量子数(I),而原子核的磁量子数而原子核的磁量子数(m)与自旋的关系为：与自旋的关系为：m=I,(I-1),(I-2).-I,即有即有(2I+1)值。值。第18页，此课件共33页哦以最简单和最重要的核以最简单和最重要的核-1H(质子质子)为例为例:I=1/2,故故m=1/2即即有机分子中的质子在外磁场中有两种取向，其磁矩与外磁场方向相有机分子中的质子在外磁场中有两种取向，其磁矩与外磁场方向相同或相反：同或相反：第
15、19页，此课件共33页哦由于由于所以所以Zeeman分裂分裂第20页，此课件共33页哦当分裂的二能级的能量差正好与频率为当分裂的二能级的能量差正好与频率为的电磁波的能量相等时的电磁波的能量相等时,低低能级的核就会吸收电磁波的能量而跃迁至高能级上，此即为核磁共振能级的核就会吸收电磁波的能量而跃迁至高能级上，此即为核磁共振:当当H0=14000高斯或高斯或23500高斯时高斯时,u=60 u=60 MHz或或100MHz第21页，此课件共33页哦第22页，此课件共33页哦第23页，此课件共33页哦第24页，此课件共33页哦核磁共振有扫频和扫场两种方法，但常用扫场法。多数情况下，核磁共核磁共振有扫频
16、和扫场两种方法，但常用扫场法。多数情况下，核磁共振仅限于氢核磁共振。振仅限于氢核磁共振。核磁共振仪原理示意图：核磁共振仪原理示意图：第25页，此课件共33页哦2.化学位移化学位移1)屏蔽效应屏蔽效应2)将氢原子放在磁场中将氢原子放在磁场中,由于氢原子核外被电子包围着由于氢原子核外被电子包围着,当磁场的磁当磁场的磁力线通过氢核时力线通过氢核时,会受到核外电子的排斥。会受到核外电子的排斥。3)外层电子起到对抗磁场的作用（抗磁性外层电子起到对抗磁场的作用（抗磁性),称为屏蔽效应。称为屏蔽效应。4)则实际共振磁场强度：则实际共振磁场强度：共振条件共振条件:第26页，此课件共33页哦第27页，此课件共3
17、3页哦 s s 称为屏蔽常数称为屏蔽常数.其大小与核外的电子云密度有关。其大小与核外的电子云密度有关。其物理意义在于不同的质子将出现在不同的位置。如其物理意义在于不同的质子将出现在不同的位置。如CH3CH2OH这种位移，被称为化学位移，用这种位移，被称为化学位移，用表示。表示。第28页，此课件共33页哦1.原理原理:2.气体分子或固体、液体的蒸气受一定能量的电子轰击后，气体分子或固体、液体的蒸气受一定能量的电子轰击后，会形成带正电荷的离子会形成带正电荷的离子;3.然后在电场、磁场的综合作用下，按照质量的大小依次排列然后在电场、磁场的综合作用下，按照质量的大小依次排列成谱成谱,记录下来即成质谱记录下来即成质谱(MS).4.作用：作用：(1)分子量、分子式的确定分子量、分子式的确定;(2)有机化合物结构分析；有机化合物结构分析；(3)混合物的定量分析，灵敏度混合物的定量分析，灵敏度10-810-9g.第29页，此课件共33页哦第30页，此课件共33页哦第31页，此课件共33页哦第32页，此课件共33页哦感感谢谢大大家家观观看看第33页，此课件共33页哦