第六章有機(jī)化學(xué)的波譜方法PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第六章有機(jī)化學(xué)的波譜方法第六章有機(jī)化學(xué)的波譜方法化學(xué)實(shí)驗(yàn)法：化學(xué)實(shí)驗(yàn)法：操作煩瑣，周期長(zhǎng)，樣品量大。操作煩瑣，周期長(zhǎng)，樣品量大。吸收光譜紫外光譜 UV紅外光譜 IR核磁共振譜 NMR非吸收光譜 質(zhì)譜 MS波譜法第1頁(yè)/共45頁(yè)l nl n = c = c 波動(dòng)性E E hn n 粒子性 = 1/ = 1/ ( (cm-1) )波長(zhǎng)(l)l)與能量(E)成反比。E E = = hchc/ /l l第2頁(yè)/共45頁(yè)l l(nm) 100 800 3*106 5*106光譜區(qū)域光譜區(qū)域X 光光紫外紫外- -可見(jiàn)光可見(jiàn)光紅外光紅外光微波微波無(wú)線電波無(wú)線電波分子吸收輻分子吸收輻射能后變化射能后變

2、化內(nèi)層電子內(nèi)層電子躍遷躍遷價(jià)電子躍遷價(jià)電子躍遷分子振動(dòng)能級(jí)和分子振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)變化轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)變化分子轉(zhuǎn)動(dòng)能分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)變化級(jí)變化核磁共振核磁共振紅外光譜核磁共振譜E2E1基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷E = E = E2E1特征能量吸收特征能量吸收吸收光譜吸收光譜第3頁(yè)/共45頁(yè)CRHHOH化學(xué)鍵不斷振動(dòng)某光的E = 某鍵振動(dòng)的E產(chǎn)生吸收峰如：分子RCH2OH第4頁(yè)/共45頁(yè)吸收峰表現(xiàn)為“谷”，谷越深，則吸收越強(qiáng)。一般波數(shù)范圍4004000 cm-1。第5頁(yè)/共45頁(yè)（一）紅外吸收峰的數(shù)目（一）紅外吸收峰的數(shù)目振動(dòng)形式振動(dòng)形式 一個(gè)化學(xué)鍵有幾種不同振動(dòng)形式，就可產(chǎn)生幾種吸收峰。第6頁(yè)/共45頁(yè)CHHCHH第

3、7頁(yè)/共45頁(yè)nas ns 高頻區(qū)低頻區(qū)第8頁(yè)/共45頁(yè) 非線性分子為：3n - 6 線性分子為：3n - 5 （n ：原子數(shù)）如：?jiǎn)栴}6-1H2O非 線性分子，3 3 6 = 3（個(gè)）OHHOOHHHH nas ns ： 3756 3652 1595 cm-1第9頁(yè)/共45頁(yè)v能引起分子偶極矩變化的振動(dòng)，才產(chǎn)生吸收；vn相同的振動(dòng)產(chǎn)生的峰可以兼并；v強(qiáng)而寬的峰可覆蓋n相近的弱峰。 如：CO2為線性分子，3 3 5 = 4（個(gè)），應(yīng)有4個(gè)吸收峰，而實(shí)際測(cè)得只有2個(gè)nas 2350、 667 cm-1 。 因ns 不引起偶極矩變化，無(wú)此峰；且面內(nèi)、面外又兼并為一個(gè)峰。實(shí)際實(shí)際IR吸收峰的數(shù)目小于

4、計(jì)算值：吸收峰的數(shù)目小于計(jì)算值：第10頁(yè)/共45頁(yè)吸收峰的位置取決于各化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率。特征譜帶區(qū) 40001330 cm-1 （官能團(tuán)區(qū)） 根據(jù)峰位，可鑒別官能團(tuán)。2. 指紋區(qū) 1330650 cm-1第11頁(yè)/共45頁(yè)第12頁(yè)/共45頁(yè)CHOOAB1700cm-13020cm-1nC=On不飽和不飽和C-H第13頁(yè)/共45頁(yè)30003100cm-116001500cm-1 無(wú)吸收峰nO-Hn飽和C-HCH3無(wú)n不飽和C-H無(wú)nC=C第14頁(yè)/共45頁(yè)如：C=O、C-O、C-N等極性大，峰強(qiáng)。第15頁(yè)/共45頁(yè)第16頁(yè)/共45頁(yè)具體步驟具體步驟：H計(jì)算不飽和度；H判斷幾個(gè)主要官能團(tuán)C=O、-

5、OH、-NH2、C=C的特征峰是否存在，并尋找相關(guān)峰；第17頁(yè)/共45頁(yè)17601690cm-1有強(qiáng)峰nC=O特征峰2820、2720cm-1雙峰；33002500cm-1寬峰和13001000cm-1有峰；13001000cm-1有峰。相關(guān)峰相關(guān)峰醛CORH羧酸COROH酯COROR無(wú)相關(guān)峰酮RCOR第18頁(yè)/共45頁(yè)35003200cm-1寬峰nO-H、nN-H特征峰。相關(guān)峰相關(guān)峰13001000cm-1有峰；16001500cm-1和13001000cm-1有峰。酚OH醇ROH或胺RNH2；如無(wú)nO-H ，但含O， 13001000cm-1有峰。醚 R-O-R第19頁(yè)/共45頁(yè) 4，31

6、003000cm-1苯環(huán)C-H特征峰。相關(guān)峰相關(guān)峰：1600、1580、1500cm-1中強(qiáng)峰 苯環(huán)C=C骨架振動(dòng)化合物含苯環(huán)第20頁(yè)/共45頁(yè)例例1. 已知某化合物，分子式C3H6O，其IR譜中有下列吸收峰，試推測(cè)其結(jié)構(gòu)。IR n(cm-1)：2960，2840，2760，1720，1380。 = 3+1-6/2 = 1，1720cm-1nC=O ，含羰基。相關(guān)峰：2840，2760cm-1n O=C-H ，為醛。1380cm-1-CH3 ，含-CH3結(jié)構(gòu)。2960cm-1n飽和C-H 。 結(jié)構(gòu)為：結(jié)構(gòu)為：CH3CH2CHO 丙醛丙醛 （二）應(yīng)用實(shí)例（二）應(yīng)用實(shí)例第21頁(yè)/共45頁(yè)苯環(huán)nC-

7、H苯環(huán)nC=C兩個(gè)-CH3n飽和C-H單取代苯 = 9+1-12/2 = 4結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)為為：CHCH3CH3異異丙丙苯苯第22頁(yè)/共45頁(yè)第23頁(yè)/共45頁(yè)如如：CH3CH2CCH3O和CH3CCH3O上述兩種化合物只能用NMR譜來(lái)區(qū)分。第24頁(yè)/共45頁(yè)原原子子種種類(lèi)類(lèi)質(zhì)質(zhì)量量自自旋旋1 1H H1 1+ +1 12 2C C1 12 2- -1 13 3C C1 13 3+ +1 16 6O O1 16 6- -一般質(zhì)子數(shù)、質(zhì)量數(shù)至少有一個(gè)為奇數(shù)的原子核，I 0，有自旋。I = 1/21HNMR13CNMR1668第25頁(yè)/共45頁(yè)H0E1= -H0E2= H0EE = 2 H0hn = 2

8、 H0 或n n = 2 /h H0 核磁共振的條核磁共振的條件件掃頻固定H0，改變n掃場(chǎng)固定n，改變H0滿足條件即產(chǎn)生吸收。第26頁(yè)/共45頁(yè)第27頁(yè)/共45頁(yè)H實(shí)實(shí) =H0-H1 Hb Ha第29頁(yè)/共45頁(yè) = x 106 (ppm)n樣- nTMSn0 =0（電負(fù)性 Si 第31頁(yè)/共45頁(yè)練習(xí)：練習(xí)：1. 判斷下列分子在NMR譜中可產(chǎn)生幾個(gè)信號(hào)。2. 下列化合物在NMR譜中只有一個(gè)信號(hào)，其可能結(jié)構(gòu)是什么。CH3CH2OCH2CH3CH3CH2CH2ClCH3CCCH3HHCCH3CBrHH 2個(gè) 3個(gè) 2個(gè) 3個(gè)(1) C2H6O(2) C3H6Cl2(3) C3H6(4)C2H4O

9、CH3OCH3CClH3CClCH3H2CCH2H2CH2CCH2O不等性質(zhì)子不等性質(zhì)子等性質(zhì)子等性質(zhì)子第32頁(yè)/共45頁(yè)氫核類(lèi)型(ppm)飽和碳上的氫（RCH3，R2CH2，R3CH）0.8-1.5雙鍵碳上的氫（=CH-）4.9-5.9苯環(huán)上的氫（ArH）6.0-8.0醛基上的氫（-CHO）9.4-10.4羧基上的氫（-COOH）10-12相鄰有吸電子基的氫 A-CH（A：O，Cl，N，CO 等）2-5第33頁(yè)/共45頁(yè)第34頁(yè)/共45頁(yè)第35頁(yè)/共45頁(yè)第36頁(yè)/共45頁(yè)峰第37頁(yè)/共45頁(yè)第38頁(yè)/共45頁(yè)第39頁(yè)/共45頁(yè)q多重峰（multiplet，m）第40頁(yè)/共45頁(yè)n裂分裂分可

10、確定可確定鄰接鄰接碳上的碳上的氫核數(shù)氫核數(shù)第41頁(yè)/共45頁(yè)3HCH3 (連CO)5H苯H2HCH2(連O)R結(jié)構(gòu)式為：CH2OCCH3O例例1. = 9+1-10/2 = 5第42頁(yè)/共45頁(yè)例例2. 已知分子式已知分子式C9H12O，根據(jù)，根據(jù) 值，推斷結(jié)構(gòu)值，推斷結(jié)構(gòu) ppm ：7.2（5H，s）；）；4.5（2H，s）；）；3.5（2H，q）；）；1.2（3H，t）。）。 = 9+1-12/2 = 4，可能含苯環(huán)ppm苯H，Rppm烷H，-CH2-Oppm烷H，O-CH2-ppm烷H，-CH3相互偶合，CH3-CH2-O結(jié)構(gòu)式為：CH2OCH2CH3第43頁(yè)/共45頁(yè)練習(xí)：練習(xí)：化合物C8H14O4的1HNMR譜中，出現(xiàn)三個(gè)信號(hào)： ppm 1.26（6H，t）；4.18（4H，q）