红外光谱学与nmr.ppt

第七章有機化合物的波譜分析 7.1　紅外線光譜 7.2　核磁共振譜 波譜法測定有機化合物結構的主要優點是：需要的時間短；使用的樣品少；定量分析精確；尤其計算機與核磁共振譜、質譜連用，更顯示出優越性。 本章主要介紹紅外線光譜和核磁共振譜，它們都是吸收光譜。 吸收光的頻率與吸收能量的關係為：E=h ，式中E為光子的能量，h為Planck常數， 為頻率。而頻率與波長(λ)或波數（σ或）的關係為： （c為光速），由此上二式可以得到能量與波長或波數的關係： 。 紅外線光譜(Infrared spectroscopy)，簡稱IR譜。 紅外線光譜是由於分子吸收光能量引起分子中振動(vibration)能階的躍升，同時伴隨轉動(rotation)能階躍升而得到的吸收光譜，所以又叫做振轉光譜。 1. 紅外線光譜的表示法在紅外線光譜儀(Infrared spectrophotometor)中，用紅外線照射有機化合物樣品，記錄樣品的吸收曲線，即為紅外線光譜 2. 分子的振動方式 3. 紅外線光譜與分子結構 文獻中常用以下符號定性描述峰的強度：VS(Very strong)很強，S(Strong)強，M(Medium)中等強度，W(Weak)弱。吸收峰的形狀受分子結構中某些因素的影響，IR譜中常出現的吸收峰形狀有： 4. 紅外線光譜的解析 (1) 烷烴烷烴最重要的特徵吸收是C—H 的伸縮振動和彎曲振動吸收。在3000—2850cm-1區內出現強的吸收峰是—CH3、—-CH2、 的C—H伸縮振動吸收，對區別飽和烴和不飽和烴很有用。  (2) 烯烴 (3) 炔烴 (4) 芳烴 如： 一取代 770—730 cm-1(S)，　710—690 cm-1(S鄰二取代 770—735 cm-1(VS)三氫相鄰 810—750 cm-1(VS)二氫相鄰 860—800 cm-1(VS)五取代 900—860 cm-1(M) 核磁共振譜(Nuclear magnetic resonance spectroscopy)，簡稱NMR譜，是測定有機分子骨架結構的重要手段。常用的有氫譜和碳譜，這裏僅介紹氫譜即氫原子核磁共振譜(1HNMR 或PMR)。 1. 基本原理 (1) 原子核的自旋和核磁共振的產生： ，式中h為Planck常數，γ為自旋特徵常數（磁旋比）。 (2) 氫譜的三種信息氫譜重要的功能是借助譜圖中的三種信息：化學位移、吸收峰面積和吸收峰的裂分來進行分子結構的鑑定和分析。 ? 化學位移(chemical shift) A. 感應效應： 鹵素的親電子效應：FClBrICH3X的δ(ppm)：4.263.05 2.68 2.16 B. 磁各向異性效應： 峰面積 吸收峰的裂分 2. 1H NMR譜的解析 譜圖中有三組峰，則表示分子中有三種氫。　　由各組峰的情況可知： δ=1.2三重峰相鄰碳上有2個氫(即-CH2-)δ=2.7四重峰相鄰碳上有3個氫(即-CH3)δ=7.2單峰苯環上的氫 內 容 提 要 紅外線光譜、核磁共振譜等波譜分析方法能迅速準確地提供有機化合物分子結構的重要信息，是瞭解有機化合物分子的重要工具。 1. 紅外線光譜(IR)紅外線光譜是以波長（波數）為25μm(400cm-1)-2.5μm (4000cm-1) 的紅外線照射分子，分子吸收光能，鍵結原子振動和轉動能階躍升所引起的吸收光譜。　　紅外線光譜圖中，波數4000—1500cm-1區域為官能基特徵吸收峰出現最多的區域，可用來鑑別官能基的存在。波數1500—600cm-1區域為“指紋區”，與整個分子結構密切相關，可用於鑒別兩個化合物是否相同。 2. 核磁共振譜(NMR)核磁共振譜是質子在外加磁場作用下，吸收電磁輻射後，發生自旋能階躍升所得的吸收譜。由於有機化合物分子中的氫核所處的化學環境不同，從而使共振吸收峰出現在磁場強度的不同位置，這種現象叫做化學位移。在核磁共振譜中，一般以TMS為標準，大多數有機化合物氫核的化學位移(δ)值在0—9ppm範圍內。共振吸收峰的強度由峰面積表示，吸收峰面積與分子中質子數成正比。由分子中相鄰氫核間自旋產生的磁性的相互作用，吸收峰裂分為多重峰，裂分峰的數目符合(n+1)規律。借助於化學位移、吸收峰面積和裂分峰的數目可判斷分子中質子的種類和數目，從而推測化合物的結構。 * * 核磁共振波譜 原子核自旋 1.7?10-2～1?103 0.6～10m 無線電波 電子自旋波譜 電子自旋 0.33 3?107 電子自旋共振 微波波譜 分子轉動 13～27 7.5?105～3.75?106