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功材-第4章 有机化合物的结构表征-wqx-2014课件.ppt

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功材-第4章 有机化合物的结构表征-wqx-2014课件

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; 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; 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。;;;利用分子吸收光波的频率可以表征分子结构。;(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,特别是共轭体系等。 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; 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。;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。 ;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??频率比较接近,相互有影 响。 Y—H,Y=Z和Y≡Z振动频率比分子的C—C键的振动频率高得多,也可以看成独立的。;;产生红外光谱的条件 (1)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)振动过程中能引起偶极矩变化的键。;4.2.2 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。;咙牢综亏采碍怜谊辙孜乖黍喀凋铬林眯巫炊湃锑惜柠负障绩绩蝉加戴囊瘫功材-第4章 有机化合物的结构表征-wqx-2014课件功材-第4章 有机化合物的结构表征-wqx-2014课件;4.2.3 红外吸收光谱图及其解析; 2. 红外谱图的解析 观察红外谱图上的官能团区,找出有关官能团的吸 收,确定化合物的类型。 (2) 观察指纹区,确定基团间结合方式。 结合制备过程、其它方法测定结果,确定可能的构造式。 (4) 如果是已有的化合物,查阅标准谱图验证。;例1.;例2.;例3. 分子式C4H8O,IR如下,写出可能的构造式。;4.3 核磁共振谱; 4.3.1 1H-NMR的基本原理 1. 原子核的自旋 质子是自旋的。有自旋量子数+1/2和-1/2 两个自旋态,在外磁场磁感应强度 H0 作用下,两个自旋态能量

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