有机波谱分析全套课件(新)

1.初步实验 2. 测定物理常数 3. 元素分析 4.分组实验 5. 官能团实验

1.初步实验
（1）.外观：形、色、味 （2）.燃烧实验
2.测定物理常数 熔点、沸点、比重、分子量、折光率、 旋光度
3.元素分析：C、H、S、N、Cl、Br、I
4.分组实验 （1）溶解度分组
（2）指示剂分组 5.官能团实验
1.光的本质 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长( )、频率(v )和波数( v)来描述。
按量子力学，其关系为：
v
c

cv
式中： ν 为频率，单位为 Hz 10 c 为光速，其量值 = 3 × 10 cm.s-1 λ 为波长 (cm)， 也用nm作单位(1nm=10-7 cm) _ v 1cm长度中波的数目，单位cm-1
如：1H核：∵ I＝1/2 ∴ ms为 －1/2 和 +1/2
ν= γ H0 高能态 H' ms = _ 1/2 外 场 H' ms = + 1/2
2π E = hν H0
γ — 磁旋比(物质的特征常数)
E = hν = γ
h H0 2π
低能态
结论：
(1)ΔE ∝ H0； (2) 1H受到一定频率（v）的电磁辐射，且提供的能 量 =ΔE，则发生共振吸收，产生共振信号。
微粒性：可用光量子的能量来描述：
E hv
hc

式中： E 为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 × 10-34 J s-1
该式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高 能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见，
与E，v 成反比，即 ↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。
1
H'
H 核：
自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2 一 致 H0 相 反
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。
4.1.3 磁共振的产生
磁性核的自旋取向表明 它在外加磁场中的取向 它的某个特定能级状态（用 磁量子数ms表示）。取值为 –I … 0 … +I。
即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个ms 。
说明：
（1）元素化合价不分正负，也不论何种元素，只按 价分 类计算。（如C、Si；H、Cl）
（2）元素化合价应按其在化合物中实际提供的成键电子 数计算。
（3）对含有变价元素，如S、N、P等化合物，不防对每 种可能化合价都作一次不饱和度的计算；然后根据波谱证 据取舍之。 （4）二价原子数目不直接进入计算式。
有机波谱分析
一.课程简介
二.意义
三.学习内容及时间安排
第一章
前 言：
绪论
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。
OH O HO NCH3 吗 啡 碱
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。
一、有机化合物结构测定的经典方法 （化学鉴定法）
（1）烷烃（2）烯烃（3）共轭烯烃 （4）芳烃（5）卤代烃（6）炔烃
二.波谱分析
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。

四.不饱和度（unsaturated number）
（index of hydrogen deficiency）
根据分子式计算不饱和度，其经验公式为：
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（n3 – n1）
式中：Ω —代表不饱和度；n1、n3、n4分别代表分
子中一价、三价和四价原子的数目。
双键和饱和环状结构的Ω 为1、三键为2、苯环为4。
h I ( I 1) 2
产生共振信号。
∴
I＝0、1/2、1……
I = 0， ρ =0， 无自旋，不能产生自旋角动量，不会
只有当I ＞ O时，才能发生共振吸收，产生共振
信号。
I 的取值可用下面关系判断：
质量数（A）
奇 数
原子序数（Z）
奇数或偶数 奇 数
自旋量子数（I）
整 数 0
半整数 n + 1/2。n = 0,1,2,…
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（3n5 – n1）
式中n5代表分子式中五价原子的数目。
第四章
4.1 4.1.1 原子核的自旋
核磁共振谱
基本原理
核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。
旋进轨道 自旋轴
自旋的质子
H0
核的自旋角动量(ρ )是量子化的，不能任意取值，
可用自旋量子数(I)来描述。
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：紫
外光谱(ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)、红外光 谱(infrared spectroscopy 缩写为IR)、核磁共振谱 (nuclear magnetic resonance 缩写为NMR)和质谱 (mass spectroscopy 缩写为MS). 三.有机波谱引论
偶 数
偶 数
例如：
H
A （1 ） Z （1 ）
C
A （12） Z （6）
N
A （14） Z （7）
奇 - 奇
偶 - 偶
偶 - 奇
I为半整数（1/2）
有共振吸收
I = 0
无
I为整数
有共振吸收
4.1.2 自旋核在外加磁场中的取向 取向数 = 2 I + 1
（在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）。
H'
2.分子运动形式及对应的光谱范围
在分子光谱中，根据电磁波的波长 ()划分为几个 不同的区域，如下图所示：
3.分子的总能量由以下几种能量组成：
电子自旋 微波波谱 E总 = Ee
电子能
+
Ev
振动能
+
Er
转动能
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紫外光谱 可见光谱
红外光谱 所需能量较低，波长较长
4.―四谱”的产生
带电物质粒子的质量谱（MS） ↗ ↗电子：电子能级跃迁（UV） 分子 → 原子 ↓ ↘核自旋能级的跃迁（NMR） 振动能级（IR）