第一章電磁輻射與譜學(xué)基礎(chǔ)演示文稿

第一章電磁輻射與譜學(xué)基礎(chǔ)演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共29頁(yè)。學(xué)時(shí)：32，學(xué)分：2期末成績(jī)：平時(shí)成績(jī)30%，考試成績(jī)70%。當(dāng)前2頁(yè)，總共29頁(yè)。波譜分析的應(yīng)用臨床醫(yī)學(xué)：疾病診斷（核磁共振）環(huán)境污染：純度檢查、定量分析和結(jié)構(gòu)鑒定（UV）食品安全：食品中殘留痕量物質(zhì)的分析檢測(cè)（HPLC-MS/MS）藥物分析：成分分析，鑒定當(dāng)前3頁(yè)，總共29頁(yè)。了解各譜儀的一般原理、實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)處理。

本課程的基本要求當(dāng)前4頁(yè)，總共29頁(yè)。掌握每一譜中各類化合物的譜學(xué)信息及影響因素，運(yùn)用譜學(xué)信息，推導(dǎo)并闡明化合物的結(jié)構(gòu)。

當(dāng)前5頁(yè)，總共29頁(yè)。綜合運(yùn)用各類化合物譜學(xué)信息，解決較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。當(dāng)前6頁(yè)，總共29頁(yè)。有機(jī)波譜分析在有機(jī)結(jié)構(gòu)鑒定中的重要性1.20世紀(jì)中期（1950年）以前主要的分析手段為化學(xué)分析方法為主①樣品制備②分離純化③物理常數(shù)相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定④元素分析分子式測(cè)定⑤溶解度分組

⑥分類實(shí)驗(yàn)⑦衍生物制備⑧降解合成當(dāng)前7頁(yè)，總共29頁(yè)。

例如:嗎啡的結(jié)構(gòu)鑒定。1803年就已經(jīng)從鴉片中離析得到純品，直到1925年，人們才得到嗎啡的分子式。嗎啡的結(jié)構(gòu)鑒定用了147年當(dāng)前8頁(yè)，總共29頁(yè)。2.20世紀(jì)中期以后以儀器分析為主，經(jīng)典化學(xué)方法為輔主要是采用儀器，從光譜學(xué)的角度來(lái)確定化合物的結(jié)構(gòu)，例如紅外、紫外、核磁共振、質(zhì)譜以及X單晶衍射等手段。

優(yōu)點(diǎn)：快速、所需樣品量少。當(dāng)前9頁(yè)，總共29頁(yè)。18β-(3,4,5-三甲氧基甲酰氧基)-11,17α-二甲氧基-3β,20α-育亨烷-16β-甲酸甲酯當(dāng)前10頁(yè)，總共29頁(yè)。

利血平結(jié)構(gòu)的快速確定，說(shuō)明儀器分析的威力。還有一些例子，分子結(jié)構(gòu)并不很復(fù)雜，但長(zhǎng)期用經(jīng)典的化學(xué)方法遲遲不能解決，隨著儀器分析技術(shù)的發(fā)展，才得以確定。例如杜鵑植物中提取得到的萜類化合物杜鵑酮最后確定為：當(dāng)前11頁(yè)，總共29頁(yè)。C129H223N3O5?？舅豗oshitoKishi當(dāng)前12頁(yè)，總共29頁(yè)。研究或鑒定一個(gè)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，需對(duì)該化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。分離提純→物理常數(shù)測(cè)定→元素分析→確定分子式→確定其可能的構(gòu)造式→結(jié)構(gòu)表征有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)表征——從分子水平認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基本手段，是有機(jī)化學(xué)的重要組成部分。解析結(jié)構(gòu)基本程序：結(jié)構(gòu)表征的方法化學(xué)方法現(xiàn)代儀器分析方法當(dāng)前13頁(yè)，總共29頁(yè)。（1）需要較多試樣（半微量分析，用樣量為10－100mg）；（2）耗費(fèi)大量時(shí)間；（3）需要熟練實(shí)驗(yàn)技巧，高超智慧和堅(jiān)韌不拔的精神；（4）損壞樣品；（5）分子有時(shí)重排，導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論；（6）＊C及C＝C的構(gòu)型確定困難。化學(xué)方法的特點(diǎn)嗎啡的結(jié)構(gòu)鑒定用了147年。當(dāng)前14頁(yè)，總共29頁(yè)。波譜分析——以光學(xué)理論為基礎(chǔ)，以物質(zhì)與光相互作用為條件，建立物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與電磁輻射之間的相互關(guān)系，從而進(jìn)行物質(zhì)分子幾何異構(gòu)、立體異構(gòu)、構(gòu)象異構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)分析和鑒定的方法。當(dāng)前15頁(yè)，總共29頁(yè)?，F(xiàn)代儀器分析方法結(jié)構(gòu)表征最常用的儀器分析方法質(zhì)譜（MS）紫外光譜（UV）紅外光譜（IR）核磁共振譜（NMR）屬于光波譜——不屬于光波譜①質(zhì)譜(最好用元素分析儀驗(yàn)證)——分子式；②各種譜圖(UV、IR、NMR、MS)——官能團(tuán)及部分結(jié)構(gòu)片斷；③拼湊——完整結(jié)構(gòu)；④標(biāo)準(zhǔn)譜圖——確認(rèn)。質(zhì)譜（分子量）、元素分析、1H-NMR、晶體結(jié)構(gòu)當(dāng)前16頁(yè)，總共29頁(yè)。光譜法已成為有機(jī)結(jié)構(gòu)分析的常規(guī)方法，但是化學(xué)方法仍不可少，它與光譜法相輔相成，相互補(bǔ)充，互為佐證?，F(xiàn)代儀器分析方法特點(diǎn)樣品用量少(<10mg)；不損壞樣品(質(zhì)譜除外)；分析速度快；對(duì)*C及C＝C的構(gòu)型確定比較方便。

省時(shí)、省力、省錢、快速、準(zhǔn)確當(dāng)前17頁(yè)，總共29頁(yè)。光:是一種電磁波,具有波動(dòng)性和粒子性.波動(dòng)性–傳播運(yùn)動(dòng)過(guò)程中突出,表現(xiàn)在光的偏振,干涉,衍射粒子性–與物質(zhì)相互作用時(shí)突出,表現(xiàn)在光電效應(yīng),光的吸收和散射衍射干涉折射第一章電磁輻射與譜學(xué)基礎(chǔ)

1.1電磁輻射基礎(chǔ)當(dāng)前18頁(yè)，總共29頁(yè)。光是由可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光組成的。電磁波具有波粒二象性

電磁輻射是高速通過(guò)空間傳播的光子流，具有波動(dòng)性和微粒性。Planck認(rèn)為，輻射能的發(fā)射或吸收不是連續(xù)的，而是量子化的。輻射能的最小單位即為“光子”。從這個(gè)式子中可以看出，一定波長(zhǎng)的光具有一定的能量，且波長(zhǎng)越短能量越高。關(guān)鍵：能量∝頻率；能量∝1/波長(zhǎng)當(dāng)前19頁(yè)，總共29頁(yè)。1.2電磁輻射能與波譜技術(shù)光是一種電磁波，遵守Planck理論：EL=hν=hc/λ(1.1)電磁輻射就其能量由高到低可分為γ射線區(qū)，X射線區(qū)，遠(yuǎn)紫外、紫外、可見(jiàn)光區(qū)，近紅外、紅外、遠(yuǎn)紅外光區(qū)，微波區(qū)和射頻區(qū)。當(dāng)前20頁(yè)，總共29頁(yè)。（1）高能輻射區(qū)：包括射線區(qū)和X射線區(qū)。（2）中能輻射區(qū)：紫外區(qū)、可見(jiàn)光區(qū)和紅外區(qū)。由于對(duì)這部分輻射的研究和應(yīng)用要使用一些共同的光學(xué)試驗(yàn)技術(shù)，例如，用透鏡聚焦，用棱鏡或光柵分光等，故又稱此光譜區(qū)為光學(xué)光譜區(qū)。（3）低能輻射區(qū)：微波區(qū)和射頻區(qū)。又稱波譜區(qū)。電磁波譜的分區(qū)：當(dāng)前21頁(yè)，總共29頁(yè)。1)光譜學(xué)（spectroscopy）涉及電磁輻射與物質(zhì)量子化的能態(tài)間的相互作用。實(shí)質(zhì)是量子化的能量從輻射場(chǎng)向物質(zhì)轉(zhuǎn)移（或由物質(zhì)向輻射場(chǎng)轉(zhuǎn)移）。波譜技術(shù)與電磁輻射能相對(duì)強(qiáng)度ν1ν有機(jī)物分子用頻率連續(xù)變化的單色光照射選擇性吸收與能級(jí)躍遷相對(duì)應(yīng)的特定頻率的光光譜儀器記錄吸收光譜透過(guò)吸收當(dāng)前22頁(yè)，總共29頁(yè)。波譜分析原理:一定波長(zhǎng)的電磁波（光波），作用于被研究物質(zhì)的分子，引起分子內(nèi)某種物理量的改變（能級(jí)躍遷）.物理量核能級(jí)電子能級(jí)分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)電子自旋能級(jí)核自旋能級(jí)當(dāng)前23頁(yè)，總共29頁(yè)。光與物質(zhì)的相互作用1.分子能級(jí)每一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都有一定能量分子不斷運(yùn)動(dòng)分子平移運(yùn)動(dòng)分子繞軸旋轉(zhuǎn)物質(zhì)由分子組成分子內(nèi)化學(xué)鍵的振動(dòng)價(jià)電子的軌道運(yùn)動(dòng)EtEνEeEr平動(dòng)能振動(dòng)能電子能轉(zhuǎn)動(dòng)能當(dāng)前24頁(yè)，總共29頁(yè)。E=Et

+

Eν

+

Ee

+

Er

+···分子的總能量分子具有的能量多少不是連續(xù)變化的,而是”臺(tái)階”式不連續(xù)變化,即能量的變化是量子化的.每一個(gè)”臺(tái)階”稱做一個(gè)能級(jí),能量由低到高依次稱為基態(tài),第一激發(fā)態(tài),第二激發(fā)態(tài)等等.能量變化-量子化當(dāng)前25頁(yè)，總共29頁(yè)。EEν1Eν3Eν2ΔE1ΔE2ΔE3分子能級(jí)躍遷與吸收頻率的關(guān)系吸收躍遷發(fā)射躍遷低能極高能極(能級(jí))(躍遷能)分子各能級(jí)狀態(tài)是分立的，故ΔE也只能取某些分立的值。能級(jí)躍遷——

當(dāng)前26頁(yè)，總共29頁(yè)。電子基態(tài)電子激發(fā)態(tài)電子躍遷振動(dòng)躍遷轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷2341平動(dòng)能Et:能級(jí)差小,近似地看成能量變化是連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)能Er:能級(jí)差(3.5×10-3~5×10-2eV)振動(dòng)能Eν:能級(jí)