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波谱分析讲整理.ppt

波谱分析讲整理.ppt
第二篇 波谱分析
第一章 光谱分析 第二章 核磁共振波谱 第三章 质谱
第一章 光谱分析
1.1 概述 1.2 紫外吸收光谱分析（UV） 1.3 红外吸收光谱分析（IR) 1.4 激光拉曼光谱（RS)
1.1 概述
1.1.1光谱分析法
因光的作用引起被照物体内分子运动状态发 生变化，并产生特征能态的跃迁进行分析的方 法
n→π*的影响
1.2 紫外吸收光谱分析（UV）
b. π→π*跃迁所产生的吸收峰随着溶 剂极性的增加而向长波长方向移动。 因为在多数π→π*跃迁中，激发态的 极性要强于基态，极性大的π*轨道 与溶剂作用强，能量下降较大，而π 轨道极性小，与极性溶剂作用较弱， 故能量降低较小，致使π及π*间能量 差值变小。因此，π→π*跃迁在极性 溶剂中的跃迁能小于在非极性溶剂 中的跃迁能。所以在极性溶剂中， π→π*跃迁产生的吸收峰向长波长方 向移动。
（4）n→π* 跃迁 指分子中处于非 键轨道上的n电子吸收能量后向 π*反键轨道的跃迁。
1.2 紫外吸收光谱分析（UV）
电子跃迁类型不同，实际跃迁需要的能量不同， σ→σ* ～150nm n→σ* ～200nm π→π* ～200nm n→π* ～300nm
吸收能量的次序为： σ→σ*＞n→σ*≥π→π*＞n→π*
1.2 紫外吸收光谱分析（UV）
iii B—带 它是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及
π→π* 重叠引起的。在230～270nm之间出现精细结构 吸收，又称苯的多重吸收
iv E-带 它也是芳香族化合物的特征吸收之一,E带可分为E1及
E2两个吸收带，二者可以分别看成是苯环中的乙烯键和 共轭乙烯键所引起的，也属π→π* 跃迁。
溶剂对π→π*
1.2 紫外吸收光谱分析（UV）

仪器分析 第十三章 核磁共振波谱分析PPT课件

仪器分析 第十三章 核磁共振波谱分析PPT课件

原子实际上受到的磁场强度B
B= B0-B’=B0-σB0=B0(1-σ)
σ为屏蔽常数， σB0为感应产生的次级磁场强度。
B为氢核真正受到的有效外磁场强度。 核外电子云产生感应磁场，抵消一部分
磁场，产生共振向高磁场方向移动。
2μB
B
h
2
2μB（ 0 1σ）
h
hν B0 2μ(1σ)
B（0 1σ） 2
实际上各种化合物中的氢核的化学环境或结 合情况不同，所产生的共振吸收峰频率不同。
任何原子核都被电子云所包围，当1H核自旋时 ，核周围的电子云也随之转动，在外磁场作用下，会 感应产生一个与外加磁场方向相反的次级磁场，实际 上会使外磁场减弱，这种对抗外磁场的作用称为屏蔽 效应.
1H核由于在化合物中所 处的化学环境不同，核外电 子云的密度也不同，受到的 屏蔽作用的大小亦不同，所 以在同一磁场强度B0 下， 化学环境不同 1H核的共振 吸收峰频率不同。
(3)Ｉ＝1/2的原子核 1H，13C，19F，31P
核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁矩产 生，是核磁共振研究的主要对象，H、C也是有机化合物的主 要组成元素。
I=1/2的核自旋能级裂分与B0的关系
• 1H核在磁场 中，由低能级E1向高能级E2跃迁， 所需能量为
△E=E2－E1= B0 －(－B0) = 2 B0
四甲基硅烷 [(CH3)4Si] TMS
TMS
CH3OCH3
TMS
低场
高场 0
化学位移
TMS的优点
1）单峰：TMS分子中有12个氢核，所有质子等同 ，只有一个吸收峰。
2）TMS的屏蔽系数几乎比所有其他物质的都大(电 子云密度大)，处在高场位置，对大多数有机化合 物氢核吸收峰不产生干扰。规定TMS氢核的 =0， 则其他化合物H核的共振频率都在左侧。

波谱分析.ppt

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3 JCH 7.4Hz 2 JCH 1.0Hz
3 J CC 类似上述，但数据较小。
5、长程偶合常数与跨越空间的偶合
对于n>3的nJ偶合常数，称为长程偶合常数。一般而言， 通过键电子传递作用引起的长程偶合。常数很小 （0～3Hz)， 难以分别，但有双键或叁键, 由于π电子的非定域性，nJ数值较 大，而且它和空间结构有关。
3Ｊae =90 15Hz
H
3Ｊee =60 1.5 Hz
H
二面角只有０（顺式） 与180（反式）
H
在同一取代基的化合物总有3JHH（反）>3JHH(顺)，取代 基对3JHH均有影响。
对于芳环体系，也有类似的关系 由于π电子的传递，邻位、间位、对位氢之间均有
nJHH偶合，但邻位最大，间位次之，对位最小。
概念回顾:
化学位移：质子或其它种类的核，由于在分子中所处的化 学环境不同，而在不同的共振磁场下显示吸收蜂的现象。
§3.1 定义— 一级近似
只有δ这一效应，则NMR谱都将由一些单峰所组成。峰面 积正比于等性核的数目。
而fact ,NMR 谱随着仪器分辨率的提高，高分辨的NMR谱 也由一组组“多重峰”（multiplet）所组成。
n=1
111
n=2
12321
n=3 1 3 6 7 6 3
1
§3.2 J 偶合常数
1．旋磁比的影响 J偶合本质上是两个核磁矩通过外围电子的间接作用偶合起
来的，由于的影响，偶合常数看起来很少有规律性。
2、单键的偶合常数１JCH和JCC。 一、 １JCH
决定１JCH的主要因素有二： （一）是杂化轨道中S成分ρ；（二）是取代基的影响。
• Trifluoroacetic Acid-d1

第八章 波谱分析_PPT幻灯片

第八章 波谱分析_PPT幻灯片

3. 723cm-1
C—H [—(CH2)n—, n ≥ 4]平面摇摆振动 若n＜4 吸收峰将出现在734～743cm-1处
16
2.烯烃的主要吸收峰为：
特征峰
吸收峰位置/cm-1 振动形式
强度
CH CC
3000~3100 1620~1680
伸缩振动
伸缩振动
取决于双键上取代 基的数目和性质
CH
650~1000
弯曲振动
RH CC
HH ～ 910和 ～ 990RHCC
R
H
～ 890
R
H
CC
H
R
～ 970
R
R
CC
HH
～ 690
R
RR
R
CC
CC
R
HR
R
790 ～ 840 无
17
1. 3080cm-1
=C—H 伸缩振动
2. 1642cm-1
C = C 伸缩振动
3. 2860～2960cm-1
C—H 伸缩振动
4. 1465cm-1、1380cm-1
C—H（—CH3、—CH2）面内弯曲振动
5. 992cm-1、912cm-1
=C—H 弯曲振动 单取代
18
1. 3042cm-1 2. 1662cm-1 3. 2858～2950cm-1
=C—H 伸缩振动 C＝C 伸缩振动
C—H 伸缩振动
19
3.炔烃的主要吸收峰为：
特征峰 吸收峰位置/cm-1 振动形式
◆弯曲振动——成键原子在键轴上、下、左、右弯曲，键角改变 而键长基本不变。
νs 对称伸缩振动
νas 不对称伸缩振动
δs 剪切振动

《有机波谱分析》PPT课件

《有机波谱分析》PPT课件

不对称伸缩振动(vas) 精选课件ppt (2926 cm-1)
5
(2)弯曲振动：
+
+
+ +
C
C
C
C
剪式振动(δs)
面内摇摆振动(ρ) 面外摇摆振动(ω)
扭式振动(τ)
面内
面外 弯曲振动只改变键角,不改变键长
值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，
只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。
X－H 伸缩振动吸收范围。X代表O、N、C、S， 对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃 及饱和烃类的 O－H、N－H、C－H 伸缩振动。
1. O－H 醇与酚：游离态－－3640～3610cm-1，峰形尖锐。
缔合－－精3选30课0件cpmpt -1附近，峰形宽而钝 11
羧酸：3300～2500cm-1，中心约3000cm-1,谱带宽
2 . N－H
胺类： 游离——3500～3300cm-1
缔合——吸收位置降低约100cm-1 伯胺：3500，3400cm-1，（吸收强度比羟基弱） 仲胺：3400cm-1（吸收峰比羟基要尖锐） 叔胺：无吸收
酰胺：伯酰胺：3350，3150cm-1 附近出现双峰
仲酰胺：3200cm-1 附近出现一条谱带
第三章 红外光谱
3.1 基本原理
3.1.1波长和波数
电磁波的波长（ ）、频率（ v）、能量（E）之间的关系：
精选课件ppt
1
3.1.2 近红外、中红外和远红外
波段名称 近红外 中红外 远红外
波长 μ 0.75—2.5 2.5－25
25－1000
波数（cm-1） 13300－4000 4000－400

波谱分析法ppt课件

波谱分析法ppt课件

n→*跃迁引起的。
该带的特征：吸收峰强度弱ε＜100， λmax＞260nm
*
练习
预测下列化合物产生哪些电子跃迁？ 能出现什么吸收带？
CH CH COOH
NO2
O C H C H C H C H 3 2 2
*
第一章
紫外吸收光谱法
Ultraviolet Absorption Spectroscopy（ UV）
n→*跃迁产生的吸收带发生蓝移
*
溶剂极性改变使吸收带位移的原因：一般认为是极性溶剂 对n 、 、*轨道的溶剂化作用不同引起的。 轨道的极性 顺序：n ＞ * ＞ ，轨道极性越大，受溶剂极性的影响 也越大。
n→*跃迁所需的能量最低 (max 270－300nm)
例如 饱和酮：n→*跃迁max 270-290nm附近的弱谱 带 （同时也产生→*跃迁max 180nm左右的强谱带 ） *
电子跃迁类型与分子结构及存在的基团有密切 的联系，因此，可依据分子结构预测可能产生的电 子跃迁。
例如 饱和烃 只有→* 跃迁 烯烃有 →* 、→* 跃迁 脂肪醚 →* 、n→* 跃迁 醛、酮存在 →* 、n→*、 →*、n→* 四种跃迁
第三节
影响UV的主要因素
一、分子结构的影响
二、共轭体系的影响 三、取代基的影响 四、溶剂的影响 五、pH值的影响
*
影响UV的主要因素：
1、分子内部因素：分子结构
2、外部因素：分子与分子间相互作用 或与溶剂分子之间的 作用。
*
一、分子结构的影响
1、双键位置的影响
O CH CH C CH3 CH3
O CH CH C CH3 CH3
4、质谱分析法（MS）
用于鉴别有机化合物结构的定性分析方法。

《有机波谱分析》课件

《有机波谱分析》课件

紫外-可见光谱分析
紫外-可见光谱原理
解释紫外-可见光谱的原理和 作用。
紫外-可见光谱仪的 组成和使用
详细介绍紫外-可见光谱仪的 构成和正确使用方法。
吸收峰的解析和比 较光法、内标法、 工作曲线法的应用
教授如何分析紫外-可见光谱 图中的吸收峰，并介绍比较 光法、内标法和工作曲线法 的应用。
质谱分析
《有机波谱分析》PPT课件
基本概念介绍
波谱分析的定义、有机化合物的基本特点、波长、频率和波数的关系。
红外光谱分析
1
红外光谱原理
介绍红外光谱分析的原理和应用。
红外光谱仪的组成和使用
2
详细解释红外光谱仪的组成，以及如
何正确使用。
3
光谱峰的解析和峰谷法、拔山
法的应用
教授如何分析红外光谱图中的峰和谷， 并介绍峰谷法和拔山法的应用。
1 质谱分析的原理
解释质谱分析的原理和作用。
2 质谱仪的组成和使用
详细介绍质谱仪的构成和正确使用方法。
3 质谱图的解析和母离子峰、片段离子峰的应用
教授如何分析质谱图中的母离子峰和片段离子峰，并介绍它们的应用。
多元分析
多光谱分析的原理
介绍多光谱分析的原理和它在 有机波谱分析中的应用。
主成分分析和聚类分析 的应用
说明主成分分析和聚类分析如 何应用于有机波谱分析中。
多元分析在有机波谱分 析中的实践
详细说明多元分析是如何在有 机波谱分析中得到实际应用的。
结论
1 有机波谱分析的应用前景
展望有2 knowledge check: 选择题
提供一些选择题，用于检验听众对于有机波谱分析的理解。

有机化学课件-波谱分析

有机化学课件-波谱分析

995～985,915～905(单 取代烯) 980～960(反式二取代烯) 690(顺式二取代烯) 910～890(同碳二取代烯) 840～790(三取代烯)
C H 面外 弯曲振动
660～630(末端炔烃)
烷烃：C—H伸缩振动 2940 cm-1和 2860 cm-1，C—H 面内
弯曲1460（不对称）和1380 cm-1 (对称)， -(CH2)n- (n>=4)一般在 720 cm-1处有特征峰（弱）
第八章 有机化合物的波谱分析
1.分子吸收光谱和分子结构 2.红外吸收光谱 3.核磁共振谱
第八章
1.紫外光谱（UV） 2.红外光谱（IR）
有机化合物的波谱分析
3.核磁共振谱（NMR ） 4.质谱（MS）
有机化学中应用最广泛的四大波谱：
一、分子的吸收光谱和分子结构 E= hν= hc/λ ν= c/λ 1/λ=σ E 代表光子的能量，单位为J； h planck 常数 6.63x10-34J•S
TMS：四甲基硅烷
低场
屏蔽效应大，共振信号在高场，
CH3
吸收峰为单峰，化学惰性。
TMS 化学位移定为0 ppm 高场
10
9
8பைடு நூலகம்
7
6
5
4
3
2
1
零 点
-1
-2
-3
TMS
三、核磁共振谱
3. 影响化学位移的因素
(1). 电负性的影响 电负性较大的吸电子基团，使与之相连的碳上的质子周围 电子云密度降低，屏蔽作用弱，共振信号→低场（位移增大）
1
0
一张NMR谱图,通常可以给出四种重要的结构信息：化学位 移、自旋裂分、偶合常数和峰面积（积分线） 峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲线高度求出。
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紫外光谱中常以吸收带最大的吸收波长λmax 和该波长下的摩尔吸光系数εmax 来表征化合 物的特征吸收，吸收光谱反应了物质分子对 不同紫外光的吸收能力，吸收带的形状以及 λmax εmax 与分子的结构有密切的关系。
紫外吸收光谱是由分子中的价电 子能级跃迁所产生的，在跃迁过 程中，电子能级的跃迁往往伴随 着分子振动能级的跃迁和转动能 级的跃迁，因此电子能级的跃迁 多产生的吸收带由于附加了分子 振动能级和转动能级的跃迁而变 成了较宽的谱带。
• 学习的目的和要求：
1、分子中电子能级及电子跃迁的规律，σ、π、ｎ轨道及σσ*, n- σ*, π- π*, n- π* 跃迁与分子结构的关系，电子跃 迁产生的吸收带波长及其光谱特征。
2、分子结构变化及取代基对吸收光谱的影响，共轭体系对 吸收波长的影响。
3、各类化合物的紫外吸收特征，共轭二烯烃α,β不饱和羰基 化合物及其酰基苯衍生物的Ｋ带波长计算方法。
二 分子轨道与电子跃迁类型 分子轨道
..
CH3CH2O. .H n
电子跃迁类型
电子在不同轨道间跃迁所吸收的光辐射波长不 同。 σ→σ*跃迁所需要的能量最高,吸收波长 最短；n →π*跃迁所需要的能量最低，吸收 波长较长。
(1)σ →σ*跃迁：饱和烃△E = hυ= hc/λ 高能跃迁，大约需780kJ.mol-1的能量，相 当于真空紫外区的波长。 乙烷的σ →σ* ：135nm 环丙烷σ →σ* ：190nm
2、波谱分析法（UV、IR、NMR、MS） 特点：样品微量化，测定速度快，结果准确，重复 性好。 解析方法： ①、与已知纯物质的标准图谱对照。 ②、对比实验法（空白对照、底物对照、设计实 验）。 几种图谱应互相参照，相互补充，能自园其说，不 互相矛盾，才能准确地确定未知物的分子结构。
第一章 紫外光谱
例如: CH3SH: n→σ* 227nm; CH3I: n→σ* 258nm. n→σ* 跃迁的吸收强度较弱。
Hale Waihona Puke 紫外吸收光谱：分子中最外层价电子在不同能级轨道上跃迁而产生， 它反映了分子中价电子跃迁时的能量变化与化合物 发色基团之间的关系。UV主要提供分子内共轭体系 的结构信息。
红外吸收光谱法：
一种分子振动一转动光谱，它是由分子的振动 一转动能级间的跃迁而产生的。只要组成分子 的原子质量不同或化学键性质不同，或几何构 型不同，都会得到不同的IR谱图。因此可由IR 谱图中特征吸收带的位置，鉴别分子中所含有 的特征官能团和化学键的类型，单、双键等。
质谱分析法： 用具有一定能量的电子流去轰击被分析物质的气态 分子，使之离解成分子离子，部分正离子会进一步 碎裂成各种不同质荷比（m/z)的粒子，在外加静电 场和磁场的作用下，按质量大小将它们逐一分离和 检测。 由各碎片离子的质荷比数值和相对丰度，结合分子 断裂过程的机理，可推断被测物质的分子结构和分 子量。
4、紫外吸收光谱测定有机化合物结构的方法。
第一节 概述
一、电磁波与辐射能
二、吸收光谱的产生
电磁波 E1 相互作用
E2-E1<0
化学物质
能量转移 E2
吸收
C
基态
不同波长的光 Ｉn
C
激发态
Ｉm
C
检 测
器
记录强度的变化，得到一个图 即原子吸收光谱
Ｅ
Ｅ
分子
分子吸收光谱的产生
根据量子力学的理论，原子和分子中各种运动状态所 对应的能级是量子化的，即能级的变化是不连续的， 只有当电磁波的能量与原子或分子的两个能级间的能 量差相匹配的时候，原子和分子才能够吸收这样的能 量从低的能级跃迁到高的能级。
经典的有机定性分析方法：元素分析（C、H、N、 O、S、Cl等）、熔点、沸点、折光率、特征官能团 的显色反应等。 有机结构分析中的两种主要分析方法： 1、色谱分析法：
气相色谱法（GC） ( 惰气为载气) 高效液相色谱法（HPLC） 薄层色谱法（TLC）
复杂的有机混合物，经过色谱分离可得单一的纯检 测组分，为进一步的分析提供纯组分： ①、GC-MS色(气)质联用仪 ②、HPLC-MS色(液)质联用仪 ③、GC-IR气红联用仪 ④、GC-NMR气相核磁联用仪 柱色谱、制备色谱、薄层色谱、纯组分，为UV、IR、 NMR、MS提供纯样品。
ΔE=E2-E1=hv
第二节 紫外吸收光谱的原理
一 紫外光谱的产生
× 可见光
紫
被 吸
外
收 了
光
透明的有机化合物（不吸收可见光的化合物）
朗伯—比尔定律数学表达式 A=lg(1/T)=Kbc
A为吸光度, T为透射比,是投射光强度比上入射光强度 c为吸光物质的浓度 b为吸收层厚度 物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一 均匀非散射的西光物质时,其吸光度A与吸光 物质的浓度c及吸收层厚度b成正比.
一般饱和烃在近紫外区没有吸收，是透明 的，所以常用作测定紫外吸收光谱的溶剂。
(2) n→σ*跃迁： 含有氧、氮（有孤电子对）、硫、卤素等原 子的有机化合物，能产生n→σ*跃迁。 能量比σ→σ*低，一般吸收低于200nm的波 长，但含有电离能较低的原子（容易电离） （如S、I）时，波长可高于200nm。
核磁共振波谱法 分子中具有核磁距的原子核1H、13C、15N、19F、 31P等在外加磁场中，通过射频电磁波的照射， 吸收一定频率的电磁波能量，由低能量的能级跃 迁到高能量的能级，并产生核磁共振信号。 在1HNMR中，化学位移、偶合常数和共振峰峰 面积积分强度之比是三项重要参数。 在13CNMR中，化学位移和共振信号数目较重要。
波谱分析
韩利民
主要参考书:
1、《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》,宁永成 2、《现代有机波谱分析》，张华等 3、《谱学导论》，范康年
1、绪 论
• 什么是波谱分析法 • 波谱分析法是通过：
紫外光谱(UV-ultrabiolet absorption Spectrometry) 红外光谱(IR- Infrared Absorption Spectrometry) 质谱( MS- Mass spectrometry) 核磁共振(NMR-Nuclear magnetic resonance spectroscopy) 等方法鉴别有机化合物的结构特征的定性分析方法。 特别是第二次世界大战后，仪器设备的发展，为鉴定化 合物的结构提供了基础。

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