有机化合物的结构表征.ppt

第4章 有机化合物的结构表征 4.1 有机化合物结构表征的基本程序 4.2 红外光谱 4.3 核磁共振谱 4.4 紫外光谱 4.5 质谱 4.1 有机化合物结构表征的基本程序 4.1.1 有机化合物结构表征的程序 4.1.2 有机化合物结构表征方法 4.1.1 有机化合物结构表征的程序 研究一个未知有机化合物的基本程序： 分离提纯→元素定性、定量分析→测定相对分子 质量→推测构造式→结构表征 1. 常用的分离方法 蒸馏、萃取、洗涤、重结晶、升华、色层、色 谱等物理分离过程，有时用物理、化学相结合的分 离过程。 2. 分离后检查纯度 方法有测熔点、沸点、折射率、比旋光度等物理常数和色谱分析等。 3. 元素的定量定性分析 分析样品的组成元素及其含量，计算出化合物组 成的实验式。 4. 测定相对分子质量 测定相对分子质量(质谱法等)，结合实验式才能写出分子式。 5. 推测构造式 根据化合物制备方法或来源，结合分子式，利用 同分异构概念，推测可能的构造式，甚至构型式。 6. 结构表征 结构表征的方法大体上有化学法和物理方法 等。 4.1.2 有机化合物结构表征方法 1. 化学方法表征有机化合物的结构 (1) 官能团分析方法 测定官能团,决定研究的化合物所属化合物类别，进行定性分析，进行定量测定。 (2) 化学降解及合成方法 (3) 官能团转化法 把官能团化合物转化成衍生物，测定衍生物的性质。 2. 物理方法表征化合物的结构 (1) 测定物理常数法 此法只能为辅助方法。 (2) 现代物理仪器测量方法 红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱被广泛使用。这些方法揭示化合物微观结构,是结构表征的最有力的手段和快速的方法。 （1） 电磁波与有机分子的波谱 电磁波有波动性：ν=c/λ ν——振动频率，单位赫（Hz） c——光速，近似看成是常数 λ——波长，单位厘米（cm） σ=1/ λ= ν/c E=hν=h·c/λ E——光子能量，单位焦（J） h——普朗克（Planck）常量，6.626×10-34焦秒（J·s） ν——频率 利用分子吸收光波的频率可以表征分子结构。与有机分子结构有关的光波的频率如下表： （2） 有机化合物结构表征最常用的光波谱 红外光谱： 常用来决定化合物含有什么官能团，属于哪类化合物。 紫外光谱： 常用来表征分子中重键的情况，特别是共轭体等。 核磁共振光谱： 常用来测定有机分子中的氢原子和碳原子连接的方式和化学环境。 质谱： 不属于光波谱，它主要是确定分子的相对质量和组成分子的基团，进一步推测分子的结构。 表征不同结构的化合物要选用不同的方法，很难用一种方法（尤其对新化合物）准确决定分子结构，经常是几种方法联合使用，互相补充，互相验证。 4.2 红外光谱 4.2.1 基本原理 4.2.2 重要官能团吸收区域 4.2.3 红外吸收光谱图及其解析 4.2.1 基本原理 1. 化学键振动的类型 (1) 伸缩振动 成键的两原子沿键轴方向伸长和缩短的振动称为伸缩振动，常用ν 表示。 伸缩振动有两种：对称伸缩振动（νs）和不对称伸缩振动（νas）。 ① 键的力常数 k 与键能有关，键能大，力常数大，振动频率也大。 ② m1和m2越小，（1/m1 + 1/m2）越大，振动频率 也越大。 ③ 同一原子上有几个键，振动会发生互相影响。 如H—C—H 中两个 C—H 键振动频率相等，互相 偶合。 对称伸缩振动（νs）2850 cm-1 不对称伸缩振动（νas）2930 cm-1 对称伸缩振动 不对称伸缩振动 C—C—H两键振动频率相差较大（1000cm-1 / 2900 cm-1），互相影响小，看成独立的。 C—C，C—N， C—O振动频率比较接