17光谱分析在有机化学中的应用.pptVIP

基本内容和重点要求 17 光谱分析在有机化学中的应用 17.1 光谱分析概述 17.2 紫外光谱 17.3 红外光谱 17.4 核磁共振谱 17.1 光谱分析概述 17.1.1 光的基本性质 17.1.2 光谱分析的分类 17.1.3 吸收光谱原理 17.1.4 能量约束原理和选律 能量约束原理：能量恰好等于分子中某2个能级间的能量差的电磁波才有可能被分子吸收。 17.2 紫外光谱 17.2.1 基本原理 17.2.2 紫外光谱与有机分子结构 17.2.3 紫外光谱在有机分子结构分析中的应用 17.2.1 基本原理 (2)紫外光谱的产生 (3)紫外光谱的表示方法 ε的大小表示这个分子在吸收峰的波长可以发生能量转移(电子从能位低的分子轨道跃迁到能位高的分子轨道)的可能性。 由紫外线吸收引起的电子跃迁类型 基本术语 生色团：产生紫外或可见吸收的不饱和基团，如C=C、C=O、NO2等。 助色团：其本身是饱和基团(常含杂原子)，它连到生色团上时，能使后者吸收波长变长或(和)吸收强度增加，如-OH、-NH2、Cl等。 17.2.3 紫外光谱在有机分子结构分析中的应用 紫外光谱主要用来判断含共轭体系、芳香结构和发色团的有机化合物。根据紫外光谱中特征的位置、吸收强度及变化规律来推断化合物结构。 例：已知一个有机化合物的UV谱有明显的B带吸收，但无精细结构；还有254nm(ε13000)强吸收和319nm(ε50)明显吸收。试问：该化合物是A还是B？ 17.3.1 红外光谱法简介 17.3.2 红外光谱的基本原理 17.3.3 分子结构与红外光谱特征的吸收频率 17.3.4 各类化合物的红外光谱图 17.3.5 红外光谱在结构分析中的应用 (1)红外光谱法发展历程 　50年代初期，商品红外光谱仪问世。 　70年代中期，红外光谱已成为有机化合物结构鉴定的最重要的方法。 　近十年来，傅里叶变换红外的问世以及一些新技术的出现，使红外光谱得到更加广泛的应用。 (2)红外光谱法的特点 任何气态、液态、固态样品均可进行红外光谱测定； 不同的化合物有不同的红外吸收，由红外光谱可得到化合物丰富的结构信息； 常规红外光谱仪价格低廉； 样品用量少； 可针对特殊样品运用特殊的测试方法 17.3.2 红外光谱的基本原理 红外光谱是分子吸收红外光引起振动和转动能级跃迁产生的吸收信号。 (2)红外光谱原理 　 上述振动虽然不改变极性分子中正、负电荷中心的电荷量，却改变着正、负电中心间的距离，导致分子偶极矩的变化。相应这种变化，分子中总是存在着不同的振动状态，有着不同的振动频率，因而形成不同的振动能级。能级间的能量差与红外光子的能量相当。 　　 当一束连续波长的红外光透过极性分子材料时，某一波长的红外光的频率若与分子中某一原子或基团的振动频率相同时，即发生共振。这时，光子的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，导致分子对这一频率的光子的选择吸收，从振动基态激发到振动激发态，产生振动能级的跃迁。 (3)红外光谱仪原理 FT-IR仪的优点： 　　 做样需要的时间很短，灵敏度高，分辨率高，同时利用计算机，可以用不同的方法对光谱进行处理。 (4)红外光谱图 　　 记录被吸收光子的频率(波数)或波长及相应的吸收强度，即形成IR谱图。IR谱一般以波数 (cm-1)或波长λ(μm)为横坐标，以透光率T(％)为纵坐标，基团的吸收愈强则曲线愈向下降。 红外光谱图 17.3.3 分子结构与红外光谱特征的吸收频率 4000-2500cm-1 羟基： 吸收在3200-3650cm-1范围。游离羟基吸收在较高波数，峰形尖锐。当缔合形成以氢键相连的多聚体时，键力常数下降，吸收位置移向较低波数，峰形宽而钝。 4000-2500cm-1 胺基： 胺基的红外吸收与羟基类似，游离胺基的红外吸收在3300-3500cm-1范围，缔合后吸收位置降低约100cm-1。 伯胺两个吸收峰，仲胺只有一个吸收峰，叔胺因氮上无氢，在此区域没有吸收。芳香仲胺吸收峰比相应的脂肪仲胺波数偏高。 4000-2500cm-1 烃基： 不饱和碳(双键及苯环)的碳氢伸缩振动频率大于3000cm-1 ， 饱和碳(三员环除外)的碳氢伸缩振动频率低于3000cm-1， 叁键碳的碳氢吸收峰在3300cm-1 ，峰很尖锐。 (2)影响基团吸收频率位移的因素 诱导效应 共振效应 共轭效应 氢键的影响 氢键的形成使参与形成氢键的原化学键的键力常数降低，吸收频率低波数方向。但振动时偶极矩的变化加大，吸收强度增加。 例：醇的羟基： 游离态 二聚体 多聚体