《有机化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 有机化合物的波讲分析

第七有机化合物的波讲分析之 有机波谱分析简介 1.常见有机波谱2有机四大谱及其特点 3.电磁浪谱与有机光谱的对应关系 红外吸收光谱 1.红外吸收光谱的定义 2分子振动与红外光谱 3有机化合物基团的特征光谱4.红外谱图解析 核谱共振谱 1核磁共振产生的基本原理2化学位移 3自旋偶合和自旋裂分 4谱图解析 5.13C谱简介

一、有机波谱分析简介 二、红外吸收光谱 三、核谱共振谱 1.常见有机波谱 2.有机四大谱及其特点 3.电磁波谱与有机光谱的对应关系 1.红外吸收光谱的定义 2.分子振动与红外光谱 3.有机化合物基团的特征光谱 4.红外谱图解析 1.核磁共振产生的基本原理 2.化学位移 3.自旋偶合和自旋裂分 4.谱图解析 5.13C 谱简介

1常见有机波谱 紫外吸收光谱(UV) Ultraviolet Spectrum 见 荧光发射光谱(FL Fluorescence Spectrum 与电子能级跃迁有关 有 磷光发射光谱 Phosphorescence Spectrum 机 ma(opy与分于的振动及特动能级跃有关 业N uclear Ma agnetic Re 与核自旋能级有关 esonance 顺磁共振谐(ESR) 与电子自旋能级有关 Electronic Spin Resonance 质谱(MS) 仅与分子及碎片的结构、离子 Mass Spectrum的稳定性有关

1.常见有机波谱 常 见 有 机 波 谱

2有机四大谱及其特点 有机四大谱:紫外吸收光谱、红外吸收光谱 核磁共振谱、质谱 U001-5mg(与天平精度有关) 优点样品用量少 R0.1-1mg NMR 1-5mg 准确快速 MS0.001-0.1mg U2-10万 IR5-50万 仪器昂贵1MR100100 缺点 MS50-500万 仪器操作复杂、维护费用高

2、有机四大谱及其特点 有机四大谱：紫外吸收光谱、红外吸收光谱 、 核磁共振谱、质谱    准确快速 样品用量少 优点        MS NMR IR UV 0.01-5mg(与天平精度有关） 0.1-1mg 1-5mg 0.001-0.1mg      仪器操作复杂、维护费用高 仪器昂贵 缺点 2-10万 5-50万 100-1000万  50-500万       MS NMR IR UV

3电磁浪谱与有机光谱的对应关系 011010102103104105105X/m 1010010 10410 10210 A/cm 无线电波□近红外线目x射线 中红外线远家外线 多远红外线家外线 微波 可见光

3.电磁波谱与有机光谱的对应关系 λ/nm λ/cm-1

二、红外吸收光谱 1红外吸收光谱的定义 红外吸收光谱是分子中成键原子振动 能级跃迁而产生的吸收光谱,只有引起分 子偶极距变化的振动才能产生红外吸收

1.红外吸收光谱的定义 红外吸收光谱是分子中成键原子振动 能级跃迁而产生的吸收光谱，只有引起分 子偶极距变化的振动才能产生红外吸收。 二、红外吸收光谱

2分子振动与红外光谱 振动方程式: k m1+ 振2zym1m2 k力常数,与化学键的强度有关(键长越短,键能 越小,k越大) m和m2分别为化学键所连的两个原子的质量, 单位为克 即:化学键的振动频率(红外吸收峰的频 率)与键强度成正比,与成键原子质量成

2.分子振动与红外光谱 振动方程式： 1 2 1 2 2 1 m m m m v k + =  振 k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能 越小，k越大） m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量， 单位为克 即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频 率）与键强度成正比，与成键原子质量成 反比

亚甲基的振动模式 H H 对称伸缩振动(v 不对称伸缩振动(y (2853cm1) (2926cm1) 伸缩振动(y) HH H H.H H 剪式振动(6,) 面内摇摆振动(o) 面外摇摆振动() 卷曲振动(x) (1456±20cm- (720cm-1) (-1300cm1) 1250cm 面内弯曲 面外弯曲 弯曲振动(♂)

亚甲基的振动模式：

3有机化合物基团的特征频率 区段波数范围/cm振动类型「相关有机化合物中基团的特征频率/em 说明 (I) 0B伸翁醇酚单体36503590(5;:缔合340090()无论单体 N-H和 酸单体3560-350(m);缔合3002500,1)还是缔 0+H伸3750~00 胺1;350(m)和340(m):2·3500330(m)合, 缩振动 NH伸缩 亚胺3400-390(m) 吸收都比 酰胺350(m)和3160(m);一取代酰胺320-yc吸收 区 3060(m) 尖而弱 (Ⅱ) CH|炔30(6 醛基的 不饱和 特C-H伸|33003010 伸缩 cn吸收 于2820cm 缩振动 和2720cm 频 =CH伸信烯3090-30(m) 区 芳烃-3030 处 率 3000cm处 区 为区分饱 合与不饱 饱和 CH伸300280c伸缩烷烃0:296210(5和287210(s) 合vc的 分界线 缩振动 CH2:2926+10(s)和285310(s (?-H的 区 吸收 在3050cm1 处

3.有机化合物基团的特征频率 区段 波数范围/cm-1 振动类型 相关有机化合物中基团的特征频率/cm-1 说明 O-H 伸缩 醇酚单体3650-3590(s);缔合3400-3200(s,b) 酸 单体 3560-3500(m) ;缔合 3000-2500(s,b) (Ⅰ) N-H 和 O-H 伸 缩振动 区 3750～3000 N-H 伸缩 胺 1。;3500(m)和 3400(m);2。3500-3300(m) 亚胺 3400-3300(m) 酰 胺 3350(m)和 3160(m);一取代酰胺 3320- 3060(m) 无 论 单 体 还 是 缔 合 ， ν N-H 吸 收 都 比 ν O-H 吸 收 尖而弱 ≡C-H 伸缩 炔 3300 (s) (Ⅱ) 不饱和 C-H 伸 缩振动 区 3300～3010 = C-H 伸缩 烯 3090-3010(m) 芳烃 -3030 醛基的 ν=C-H 吸 收 于 2820cm-1 和 2720cm-1 处 特 征 频 率 区 (Ⅲ) 饱和 C-H 伸 缩振动 区 3000～2800 C-H 伸缩 烷烃 CH3:2962+10(s)和 2872+10(s) CH2:2926+10(s)和 2853+10(s) 3000cm-1 处 为 区 分 饱 合 与 不 饱 合 ν C-H 的 分界线 (? -H 的 ν C-H 吸 收 在 3050cm-1 处

区段波数范围/cm振动类型相关有机化合物中基团的特征频率/cm说明 C=C伸缩C三02420 Ⅳ) RC≡CR2260-2190(v,w) 三键和 C≡N伸缩腈226~2240(m) 累积双|2400~2100-N=C=0 键伸缩 伸缩 异氰酸酯2275~2240(s) 振动区 C=C=0 伸缩 烯酮~2150 酸酐1850~1800(s);1790~1740(s) 酰卤1815~1770(s) 征基伸1901610伸缩81125 酸酐两峰相距 60cm 频 酮1725~1705(s) 率 区 酸1725~1700(s) 区 酰胺1690~1630(s) 两键伸 C=C伸缩 烯1680~1620(V) 芳环1600(V)1580m,150(1450(V) 缩振动1675-130[缩哑胶、形1691400 NN伸缩偶氮1630-1575() (Ⅶ)|1475-1300CH面内烷烃 有>CCH3)2 饱合 弯曲 CH1470~1430(m),1380~1370(s) 和C(CH3)基 C-H面 CH2:1485~1445(m) 团时,1380 内弯曲 CH:1340(w) 1370cm1处峰 振动区 裂分为两峰

区段 波数范围/cm-1 振动类型 相关有机化合物中基团的特征频率/cm-1 说明 C≡C 伸缩 炔 RC≡CH 2140-2100(S) RC≡CR’2260-2190(v,w) C≡N 伸缩 腈 2260～2240(m) -N=C=O 伸缩 异氰酸酯 2275～2240(s) (Ⅳ) 三键和 累积双 键伸缩 振动区 2400～2100 -C=C=O 伸缩 烯酮 ～2150 (Ⅴ) 羰基伸 缩振动 区 1900～1630 C=O 伸缩 酸酐 1850～1800(s);1790～1740(s) 酰卤 1815～1770(s) 酯 1750～1735(s) 醛 1740～1720(s) 酮 1725～1705(s) 酸 1725～1700(s) 酰胺 1690～1630(s) 酸酐两峰相距 60cm-1 C=C 伸缩 烯 1680～1620(v) 芳环 1600(v);1580(m);1500(v);1450(v) C=N 伸缩 亚胺、肟 1690～1640(v) (Ⅵ) 两键伸 缩振动 区 1675～1500 N=N 伸缩 偶氮 1630～1575(v) 特 征 频 率 区 (Ⅶ) 饱合 C-H 面 内弯曲 振动区 1475～1300 C-H 面 内 弯曲 烷烃 CH3 : 1470～1430(m);1380～1370(s) CH2 : 1485～1445(m) CH: 1340(w) 有 >C(CH3 )2 和-C(CH3)3 基 团 时 ， 1380- 1370cm-1 处 峰 裂分为两峰

4红外谱图解析 A红外谱图解析基础知识 (1)特征频率区:红外光谱中40001~300cm1的高 频区称为特征频率区。主要是X-H、三键(N)及双 键(C=CC=0C=C)的伸缩振动。 (2)指纹区:红外光谱的1000cm1~650cm1的 低频区称为指纹区。主要是各种单键(CN,C oc-C的伸缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。 (3)相关峰:习惯上把同一官能团的不同振动方式 而产生的红外吸收峰称为相关峰。如甲基(-CH3) 2960cm1(v),2870cm1(y),1470cm1、 1380cm1(8cH剪式及面内摇摆)

(1) 特征频率区：红外光谱中4000-1～300cm-1的高 频区称为特征频率区。主要是X-H、三键( ) 及双 键（C=C,C=O,C=C)的伸缩振动。 (2) 指纹区：红外光谱的1000cm-1 ～ 650cm-1的 低频区称为指纹区。主要是各种单键（C-N,C￾O,C-C)的伸缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。 C N (3) 相关峰：习惯上把同一官能团的不同振动方式 而产生的红外吸收峰称为相关峰。如甲 基(-CH3 ) 2960cm-1(as)，2870cm-1(s )， 1470cm-1 、 1380cm-1 ( C-H剪式及面内摇摆)。 A.红外谱图解析基础知识 4.红外谱图解析