第12章-波谱分析简介.ppt

第12章波谱分析法简介;有机化合物数目庞大，种类繁多，但主要仅由C、H元素的原子以及O、N、S、P、卤素等杂原子组成。

虽然组成元素的种类远不如无机化合物多，但有机化合物的种类和数量却远远比无机化合物多，且性质也有较大的差异。其主要原因是有机化合物结构特殊，存在同分异构现象。因此，有机化合物结构分析是有机物分析的重要任务。;波谱分析主要是以光学理论为根底，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物质分子结构分析和鉴定的方法。

主要包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法和质谱分析法。号称“四大谱”。

波谱分析法由于其快速、灵敏、准确、重现性好在有机物结构分析和鉴定研究中起着重要的作用，已成为有机物结构分析和鉴定常用的分析工具和重要的分析方法。;§12-1

红外光谱;一、根本原理;1．两类根本振动形式

分子内以化学键相连接的各个原子，在各自的平衡位置

作微小振动。伸缩振动

亚甲基：;二氧化碳的振动类型及振动频率;不同的基团有不同的振动频率。由经典力学可导出双原子分子的分子振动方程式：;

a)影响根本振动跃迁的波数〔或频率〕的直接因素为化学键力常数k和双原子折合质量?。

k大，化学键的振动波数高，如

kC?C(2222cm-1)kC=C(1667cm-1)kC-C(1429cm-1)〔质量相近〕

质量?大，化学键的振动波数低，如

?C-C(1430cm-1)?C-N(1330cm-1)?C-O(1280cm-1)(力常数相近〕;

b)、经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量子化的，同时分子中各基团之间、化学键之间会相互影响，因此，分子振动的波数还与分子结构〔内因〕和所处的化学环境〔外因〕有关。

例如：C-H键基频振动的计算值为2920cm-1，而实测值为2915cm-1;红外光谱图：

纵坐标为透过率，

横坐标为波长λ〔?m〕

和波数σ〔cm-1〕;红外光谱信息区;1．X—H伸缩振动区〔4000?2500cm-1〕;〔3〕不饱和碳原子上的=C—H〔?C—H〕

苯环上的C—H3030cm-1

=C—H3010?3260cm-1

?C—H3300cm-1;2．叁键〔C?C〕和累积双键伸缩振动区

〔2500?2000cm-1〕在该区域出现的峰较少，又称干净区;3．双键伸缩振动区〔2000?1500cm-1〕;〔3〕C=O〔1850?1600cm-1〕

碳氧双键的特征峰，强度大，峰锋利。;4.X—Y，X—H变形振动区1500cm-1;基团吸收带数据;常见基团的红外吸收带;§12-1

红外光谱;二、红外光谱仪;1、色散型;色散型红外光谱仪主要部件;2、干预型;1〕内部结构;2〕傅里叶变换红外光谱仪结构框图;傅里叶变换红外光谱仪工作原理图;3〕傅里叶变换红外光谱仪的原理与特点;§12-1

红外光谱;三、红外光谱的应用;标准红外谱图库简介;结构分析：如解析C8H8Ou=5;红外光谱的定量分析;§12-1

红外光谱;§12-2

核磁共振波谱;一、根本原理;1.核磁共振现象;自旋量子数I=1/2的原子核〔氢核〕，可当作电荷均匀分布的球体，绕自旋轴转动时，产生磁场，类似一个小磁铁。;在外磁场中，原子核能级产生裂分，由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量。

?E=(h/2?)?B0

射频振荡线圈产生电磁波(无线电波)，假设其能量正好等

于能级差?E，就产生核磁共振

现象。;2.化学位移;②化学位移;③化学位移的表示方法;与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定?TMS=0，位于谱图的右边，大多数有机物位于TMS的左边。;④影响化学位移的因素;各种不同化学环境中1H的化学位移范围;一些常见结构单元的化学位移范围?〔ppm〕;3.自旋偶合与自旋裂分;自旋偶合

自旋裂分;自旋偶合;峰裂分数;峰裂分数;§12-2

核磁共振波谱;二、核磁共振谱图及其提供的信息

;2025/3/1;§12-2

核磁共振波谱;17.2.1仪器开展过程;连续波核磁共振波谱仪;核磁共振波谱仪;核磁共振波谱仪主要部件;3．射频信号接受器〔检测器〕：当质子的进动