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1、会计学1波谱波谱(bp)分析分析第一页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry2美国(mi u)热电FTIR-6700内部局部剖面图第1页/共23页第二页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry 对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：紫外光谱(gungp)（UV）、红外光谱(gungp)（IR）、核磁共振谱（NMR）和质谱（MS）.有机化合物的结构有机化合物的结构(jigu)与吸收光谱与吸收光谱 光是一种光是一种(y zhn)电磁波，具有波粒二相性。电磁波，具有波粒二相性。第2页/共23页第三页，共23页。2023/2/7Organic Chemis
2、try红红 外外 光光 谱谱(gungp)一、红外光谱的表示一、红外光谱的表示(biosh)(biosh)方法方法 一般一般(ybn)(ybn)指中红外（振动能级跃迁）。指中红外（振动能级跃迁）。量子化，能量匹配简谐振子模型第3页/共23页第四页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry 横坐标：波数（横坐标：波数（）4004000 cm-1；表示；表示(biosh)吸收峰的位置。吸收峰的位置。纵坐标：透过率（纵坐标：透过率（T%T%），表示吸收强度），表示吸收强度(qingd)(qingd)。TT，表明吸收的，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。越好，故曲线低
3、谷表示是一个好的吸收带。I：表示透过：表示透过(tu u)光的强光的强度；度；I0：表示入射光的强度。：表示入射光的强度。第4页/共23页第五页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry有机有机(yuj)(yuj)化合物基团的特征频率化合物基团的特征频率 按照按照“弹簧弹簧-小球小球”模型，振动频率与模型，振动频率与“弹性的弹性弹性的弹性”（化学键的强度）和（化学键的强度）和“小球的质量小球的质量”（原子（原子(yunz)(yunz)的质量）有关，因此，振动频率与化学键或官能团的特性有关。的质量）有关，因此，振动频率与化学键或官能团的特性有关。总结大量红外光谱资料后，发现具
4、有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰（又称官能团吸收峰）。总结大量红外光谱资料后，发现具有同一类型化学键或官能团的不同化合物，其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内，我们把这种能代表某基团，并有较高强度的吸收峰，称为该基团的特征吸收峰（又称官能团吸收峰）。第5页/共23页第六页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry 1.特征频率区：特征频率区：在在160016003700 cm-13700 cm-1区域区域(qy)(qy)（称为：高频区）出现的吸（称为：高频
5、区）出现的吸收峰，较为稀疏，容易辨认，主要有：收峰，较为稀疏，容易辨认，主要有：(1)Y (1)YH H 伸缩伸缩(shn su)(shn su)振动区：振动区：25003700 cm-1，Y=O、N、C。(2)YZ (2)YZ 三键和累积双键伸缩三键和累积双键伸缩(shn su)(shn su)振动区：振动区：21002400 cm-1，CCC、CN CN 三键和三键和 C CC CC C、C CN NO O 等累积双键的伸缩振动吸收峰。等累积双键的伸缩振动吸收峰。(3)(3)Y YZ Z双键伸缩振动区：双键伸缩振动区：16001800 cm-1，C CO O、C CN N、C CC C等双
6、键。等双键。第6页/共23页第七页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry 2.2.指纹指纹(zhwn)(zhwn)区：区：1600 cm-1的低频区，主要是：CC、CN、CO等单键和各种(zhn)弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。3.3.倍频倍频(bi pn)(bi pn)区：区：3700 cm-1的区域，的区域，出现的吸收峰表示基团出现的吸收峰表示基团的基本频率，而是一些基团的倍频率，其的基本频率，而是一些基团的倍频率，其数值略数值略低于基本频率的倍数。低于基本频率的倍数。第7页/共23页第八页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry
7、9常见基团常见基团(j tun)(j tun)的红外吸收带的红外吸收带特征特征(tzhng)区区指纹指纹(zhwn)区区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-HP-HN-ON-NC-FC-XO-HO-H（氢键）（氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C下一页下一页上一上一页页Instrumental Analysis2023/2/7材料科学与化学工程学院材料科学与化学工程学院 第8页/共23页第九页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry红外谱图解析红外谱图解析基本基本(jbn)(jbn)步骤
8、步骤 鉴定鉴定(jindng)(jindng)已知化合物：已知化合物：1.观察观察(gunch)特征频率区：根据官能团确定化合物类特征频率区：根据官能团确定化合物类型。型。2.观察指纹区：观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。进一步确定基团的结合方式。3.对照标准谱图对照标准谱图验证。验证。测定未知化合物：测定未知化合物：1.1.了解试样的来源、纯度、熔点、沸点等基本特性；了解试样的来源、纯度、熔点、沸点等基本特性；2.通过质谱、化学分析、元素分析等手段确定实验式、分子量，计算不饱和度等；通过质谱、化学分析、元素分析等手段确定实验式、分子量，计算不饱和度等；3.按照鉴定已知化合物程序进行谱图解
9、析；按照鉴定已知化合物程序进行谱图解析；4.通过紫外、核磁等互相印证，完成定性和结构分析。通过紫外、核磁等互相印证，完成定性和结构分析。第9页/共23页第十页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry第10页/共23页第十一页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry核磁共振(h c n zhn)谱基本原理 1.原子核的自旋原子核的自旋(z xun)核象电子一样，也有自旋核象电子一样，也有自旋(z xun)(z xun)现象，从而有自旋现象，从而有自旋(z(z xun)xun)角动量。角动量。核的自旋角动量核的自旋角动量()是量子化的，不能任意取值，可用
10、自旋是量子化的，不能任意取值，可用自旋量子数量子数(I I)来描述。来描述。第11页/共23页第十二页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry共振(gngzhn)条件(1)(1)核有自旋核有自旋(磁性磁性(cxng)(cxng)核核)(2)(2)外磁外磁场场,能能级级裂分裂分;(3)(3)照射照射频频率率与与外磁外磁场场的比的比值值 0/H0=0/H0=/(2/(2 )第12页/共23页第十三页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry第13页/共23页第十四页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry化学位移的由来化学位移的由来核
11、外电子对核外电子对H H核的屏蔽核的屏蔽(pngb)(pngb)效应效应 共振条件共振条件(tiojin)0=H0/(2)H核在分子中不是完全裸露的，而是被价电子所包围的。因此，在外加磁场作用下，由于核外电子在垂直于外加磁场的平面绕核旋转，从而产生与外加磁场方向相反的感生磁场核在分子中不是完全裸露的，而是被价电子所包围的。因此，在外加磁场作用下，由于核外电子在垂直于外加磁场的平面绕核旋转，从而产生与外加磁场方向相反的感生磁场H。为屏蔽为屏蔽(pngb)(pngb)常数常数 核外电子云密度不同，屏蔽效应不同，因而吸收峰出现在核磁共振谱的不同位置上，核外电子云密度不同，屏蔽效应不同，因而吸收峰出现
12、在核磁共振谱的不同位置上，吸收峰这种位置上的差异称为化学位移吸收峰这种位置上的差异称为化学位移。第14页/共23页第十五页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry 由于没有完全裸露的由于没有完全裸露的H核，因此只能采用相对标准。选用核，因此只能采用相对标准。选用TMS(四甲基硅烷四甲基硅烷)作为作为(zuwi)标准物质。标准物质。凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移，包括诱导效应、空间效应、磁各向异性、氢键凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移，包括诱导效应、空间效应、磁各向异性、氢键(qn jin)等许多因素，经过大量实验归纳之后得到如下简表，供解析谱图参考：等许多因
13、素，经过大量实验归纳之后得到如下简表，供解析谱图参考：化学位移化学位移(wiy)(wiy)的表示方法的表示方法第15页/共23页第十六页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry 小，屏蔽强，共振需要的磁场强度大，在高场出现(chxin)，图右侧；大，屏蔽弱，共振需要的磁场强度小，在低场出现(chxin)，图左侧；与裸露的氢核相比，TMS的化学(huxu)位移最大，但规定 TMS=0，其他种类氢核的位移为负值，负号不加。第16页/共23页第十七页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry常常见结见结构构单单元化元化学学位移位移(wiy)(wiy)范范围围
14、第17页/共23页第十八页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry 除了通过峰的化学位移（除了通过峰的化学位移（值），可以判断各类型值），可以判断各类型H所属的化学结构以外；还可以利用谱图中峰面积的相对比值确定所属的化学结构以外；还可以利用谱图中峰面积的相对比值确定H的相对数目、由峰的裂分数目（自旋偶合的相对数目、由峰的裂分数目（自旋偶合-裂分）判断相邻裂分）判断相邻(xin ln)H核的数目、由吸收峰的组数判断有几种不同类型的核的数目、由吸收峰的组数判断有几种不同类型的H。第18页/共23页第十九页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry 峰裂分数
15、：n+1 规律；相邻碳原子上的质子数；系数(xsh)符合二项式的展开式系数(xsh)；峰面积与同类质子(zhz)数成正比，仅能确定各类质子(zhz)之间的相对比例。第19页/共23页第二十页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry第20页/共23页第二十一页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry某化合物的分子式为某化合物的分子式为C3H7Cl，试推断该化合物的结构，试推断该化合物的结构(jigu)。其。其NMR谱图如下图所示：谱图如下图所示：解：解：由分子式可知，该化合物是一个由分子式可知，该化合物是一个(y)饱和化合饱和化合物；物；第21页/共2
16、3页第二十二页，共23页。2023/2/7Organic Chemistry (1)有三组吸收峰，说明有三种有三组吸收峰，说明有三种(sn zhn)不同类型的不同类型的 H 核；核；(2)该化合物有七个氢，有积分该化合物有七个氢，有积分(jfn)曲线的阶高可曲线的阶高可知知a、b、c各组吸收峰的质子数分别为各组吸收峰的质子数分别为3、2、2；(3)由化学位移由化学位移(wiy)值可知：值可知：Ha 的共振信号在高的共振信号在高场区，其场区，其屏蔽效应最大，该氢核离屏蔽效应最大，该氢核离Cl原子最远；而原子最远；而 Hc 的屏蔽效应的屏蔽效应最小，该氢核离最小，该氢核离Cl原子最近。原子最近。结论结论：该化合物的结构应为：该化合物的结构应为：第22页/共23页第二十三页，共23页。