4 有机化合物结构表征课件.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; 有机化合物的结构表征(即测定) —— 从分子水平认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部分。 过去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定。 其缺点是：费时、费力、费钱，需要的样品量大。例如：鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至1952年才完全阐明，历时147年。; 而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其优点是：省时、省力、省钱、快速、准确，样品消耗量是微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分子的结构，而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况，对人类所面临的生命科学、材料科学的发展，是极其重要的。 ;有机化合物结构表征的程序; 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。;有机化合物结构表征方法; 2. 物理方法表征化合物的结构 (1)物理常数测定法 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。;一、光的频率、波长与能量;分子吸收光谱:; 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???的氢原子和碳原子连接的方式和化学环境。 注：以上三种光谱为吸收光谱。;质谱： 是有由高能电子冲击分子生成离子按质量数的顺序表现的谱线，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;红外光谱法主要讨论有机物对中红区的吸收。 ;1 基本原理;伸缩振动（v）;振动频率ν 与两原子的质量m1、m2、键的力常数k 有关：;② m1和m2越小，（1/m1 + 1/m2）越大，振动频率也越大。;产生红外光谱的条件 （1）必要条件：红外光辐射的频率与分子中键振动的频率相当时，才能被吸收产生吸收光谱。 （2）充分条件：振动过程中能引起偶极矩变化的键。;例2：CS2、CCl4等对称分子的IR谱图特别简单，可用作IR溶剂。 ;红外光谱图及官能团的特征频率;什岗颓秃渭品闺仍臀瞅琅干箔熬恍髓质盼盅唆厚譬妇忠破姿周炕蛛期咳坠4 有机化合物结构表征课件4 有机化合物结构表征课件;红外吸收峰的强度和形状常用下列符号表示;2 重要官能团吸收区域;倍频区 大于3700cm-1的区，出现的是一些键的振动频率的倍频，常比倍频率低些。 2. 官能团吸收区（高频区） 在3700～1600cm-1区组成官能团键的吸收大都在此区，故称官能团区。其又分三个小区：;① Y-H伸缩振动区（3700～2500cm-1） 主要是O—H，N—H，C—H等单键伸缩振动频率区。 Y≡Z和Y=X=Z伸缩振动区（2400～2100cm-1） 主要包括C≡C，C≡N，C=C=C，C=N=O 键伸缩振动。 ③ Y=Z伸缩振动区（1800～1600cm-1）;指纹区(低频区) 小于1600cm-1的振动频率都在此区，主要是C—C，C—N，C—O等单键的伸缩振动和各种弯曲振动的频率。分子结构的微小变化，这些键的振动频率都能反映出来，就像人的指纹一样有特征，故称指纹区。能反映化合物的精细结构。;重要官能团的红外特征吸收;振动;振动;吸收峰;类 别;类别;解析IR谱图的原则 ;一般步骤 ;红外吸收光