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1、第六章 有机波谱学基础第1页，共33页，编辑于2022年，星期三第一节 吸收光谱的一般原理光是一种电磁波，具有一定的能量，光是一种电磁波，具有一定的能量，波长越短，能量越高。波长越短，能量越高。E=h=hc/第2页，共33页，编辑于2022年，星期三能级跃迁过程中，能量变化以电磁波的形式出现，即电磁波的发射或吸收。第3页，共33页，编辑于2022年，星期三波长、能量与分子能级跃迁类型第4页，共33页，编辑于2022年，星期三第二节 红外光谱一.红外光谱的基本原理第5页，共33页，编辑于2022年，星期三横坐标为波数，纵坐标为透光率。吸收峰实为吸收谷。第6页，共33页，编辑于2022年，星期三二
2、.红外吸收峰的数目、位置和强度红外光辐射样品，可引起分子振动能级红外光辐射样品，可引起分子振动能级的跃迁。的跃迁。分子的振动是指分子中化学键的振动。分子的振动是指分子中化学键的振动。第7页，共33页，编辑于2022年，星期三振动形式振动形式 伸缩振动n：弯曲振动d：第8页，共33页，编辑于2022年，星期三伸缩振动伸缩振动n n：沿键轴方向的键的伸长或缩短的振动第9页，共33页，编辑于2022年，星期三弯曲振动d：键角发生变化。分为面内、面外。第10页，共33页，编辑于2022年，星期三(一)红外吸收峰的数目红外吸收峰的数目理论上取决于分子振动自由度。第11页，共33页，编辑于2022年，星期
3、三每个原子在三维空间运动，即有三个运动数，每一运动称为一个自由度，由n个原子组成的分子，就有3n个自由度，除去平移自由度(3)和转动自由度(3或2)，其余均为分子中原子间的振动自由度。对于含有n个原子的分子来说：非线性分子振动自由度：(3n-6)线型分子振动自由度：(3n-5)例：CH4：n=5 3n-6=9 CO2：n=3 3n-5=4第12页，共33页，编辑于2022年，星期三实际峰数少于分子振动自由度，因为：振动过程中分子偶极矩未发生变化，无吸收。相同频率的振动可兼并。宽而强的峰覆盖弱而窄的峰。第13页，共33页，编辑于2022年，星期三(二)红外吸收峰的位置成键原子的质量越小，吸收峰的
4、波数就越高键长越短，键能越高，吸收峰所在的波数也越高第14页，共33页，编辑于2022年，星期三40001330cm-1为特征谱带区为特征谱带区 (官能团区官能团区)。1330650 cm-1为指纹区。为指纹区。第15页，共33页，编辑于2022年，星期三峰强、峰形符号：峰强、峰形符号：vs（very strong）很强很强s（strong）强强m（medium）中强中强w（weak）弱弱vw（very weak）很弱很弱v （various）可变可变br（broad）宽峰宽峰sh（sharp）尖峰尖峰第16页，共33页，编辑于2022年，星期三三各类化合物的红外光谱举例(一)烃类化合物烷烃的
5、主要吸收峰：伸缩振动 nC-H 2970-2850cm-1；弯曲振动 dC-H 1480-1300cm-1第17页，共33页，编辑于2022年，星期三正辛烷第18页，共33页，编辑于2022年，星期三烯烃的主要吸收峰：伸缩振动 nC-H 3100-3010cm-1；nC=C 1675-1635cm-1第19页，共33页，编辑于2022年，星期三1-1-辛烯辛烯第20页，共33页，编辑于2022年，星期三芳烃的主要吸收峰：伸缩振动 n C-H 3100-3000cm-1（m）芳环骨架的 nC=C 1600 1500cm-1（s）与烯烃区别：一组峰第21页，共33页，编辑于2022年，星期三第22
6、页，共33页，编辑于2022年，星期三（二）含氧化合物醇、酚：n O-H：游离36503590cm-1（s，sh）,缔合35503200cm-1（s，br）nC-O 13001000cm-1（s）酚另有苯环的骨架振动。第23页，共33页，编辑于2022年，星期三第24页，共33页，编辑于2022年，星期三 醛、酮：nC=O 1725cm-1(S)醛另有nC-H2820cm-1（w）2720cm-1（w）第25页，共33页，编辑于2022年，星期三第26页，共33页，编辑于2022年，星期三 羧酸：nO-H 3300-2500cm-1（s，br）nC=O 1760-1710cm-1（vs）第27
7、页，共33页，编辑于2022年，星期三第28页，共33页，编辑于2022年，星期三（三）胺类化合物nN-H 3500-3200cm-1（m）伯胺有2个吸收峰仲胺有1个吸收峰叔胺无吸收峰第29页，共33页，编辑于2022年，星期三四红外光谱解析解析程序：4O001300cm-1的官能团区找出特征吸收峰，寻找相关峰验证，确定存在哪种官能团。1300400cm-1的指纹区，确定化合物的结构类型。第30页，共33页，编辑于2022年，星期三注意事项：1某吸收峰不存在可确信某官能团不存在，但是吸收峰存在并不能完全确证该官能团存在。2不可能对于光谱图中所有吸收峰一一归属。3有些弱峰、肩峰对结构研究可提供重要线索。第31页，共33页，编辑于2022年，星期三试根据其IR谱推测化合物的结构。第32页，共33页，编辑于2022年，星期三第33页，共33页，编辑于2022年，星期三