有机波谱分析 绪论.ppt

有机波谱分析有机波谱分析一一.课程简介课程简介二二.意义意义三三.学习内容及时间安排学习内容及时间安排第一章第一章 绪论绪论前前 言：言：有机化合物的结构表征有机化合物的结构表征(即测定即测定)从分子水平认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去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定,其其缺点是：费时、费力、费钱，需要的样品量大。例如：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，从鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至年开始研究，直至1952年才完全阐明，年才完全阐明，历时历时147年。年。而而现现在在的的结结构构测测定定，则则采采用用现现代代仪仪器器分分析析法法，其其优优点点是是：省省时时、省省力力、省省钱钱、快快速速、准准确确，样样品品消消耗耗量量是是微微克克级级的的，甚甚至至更更少少。它它不不仅仅可可以以研研究究分分子子的的结结构构，而而且且还还能能探探索索到到分分子子间间各各种种集集聚聚态态的的结结构构构构型型和和构构象象的的状状况况，对对人人类类所所面面临临的的生生命命科科学学、材材料料科科学学的的发展，是极其重要的。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）n n1.初步实验初步实验n n2.测定物理常数测定物理常数n n3.元素分析元素分析n n4.分组实验分组实验 n n5.官能团实验官能团实验1.初步实验初步实验（1）.外观：形、色、味外观：形、色、味（2）.燃烧实验燃烧实验2.测定物理常数测定物理常数 熔点、沸点、比重、分子量、折光率、熔点、沸点、比重、分子量、折光率、旋光度旋光度3.元素分析：元素分析：C、H、S、N、Cl、Br、I 4.分组实验分组实验（1）溶解度分组）溶解度分组（2）指示剂分组）指示剂分组5.官能团实验官能团实验（1）烷烃（）烷烃（2）烯烃（）烯烃（3）共轭烯烃）共轭烯烃（4）芳烃（）芳烃（5）卤代烃（）卤代烃（6）炔烃）炔烃二二.波谱分析波谱分析 而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其优优点点是是：省省时时、省省力力、省省钱钱、快快速速、准准确确，样样品品消消耗耗量量是是微微克克级级的的，甚甚至至更更少少。它它不不仅仅可可以以研研究究分分子子的的结结构构，而而且且还还能能探探索索到到分分子子间间各各种种集集聚聚态态的的结结构构构构型型和和构构象象的的状状况况，对对人人类类所所面面临临的的生生命命科科学学、材材料料科学的发展，是极其重要的。科学的发展，是极其重要的。对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：紫紫紫紫外光谱外光谱外光谱外光谱(u ultraltrav violet spectroscopy iolet spectroscopy 缩写为缩写为缩写为缩写为UVUV)、红外红外红外红外光谱光谱光谱光谱(i infranfrar red spectroscopy ed spectroscopy 缩写为缩写为缩写为缩写为IRIR)、核磁共振谱核磁共振谱核磁共振谱核磁共振谱(n nuclear uclear mmagnetic agnetic r resonance esonance 缩写为缩写为缩写为缩写为NMRNMR)和和和和质谱质谱质谱质谱(mass spectroscopy mass spectroscopy 缩写为缩写为缩写为缩写为MSMS).).三三.有机波谱引论有机波谱引论1.光的本质光的本质 光是一种电磁波，具有波粒二相性。光是一种电磁波，具有波粒二相性。波动性：波动性：可用波长可用波长()、频率、频率(v)和波数和波数()来描述来描述。按量子力学，其关系为：按量子力学，其关系为：微粒性：微粒性：可用光量子的能量来描述：可用光量子的能量来描述：该式表明：分子吸收电磁波，从该式表明：分子吸收电磁波，从低能级低能级跃迁到跃迁到高高能级能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见，其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见，与与E，v 成反比，即成反比，即，v(每秒的振动次数每秒的振动次数)，E。2.分子运动形式及对应的光谱范围分子运动形式及对应的光谱范围 在分子光谱中，根据电磁波的波长在分子光谱中，根据电磁波的波长()划分为几划分为几个不同的区域，如下图所示：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：分子的总能量由以下几种能量组成：4.“四谱四谱”的产生的产生n n带电物质粒子的质量谱（带电物质粒子的质量谱（MS）n n 电子：电子能级跃迁（电子：电子能级跃迁（UV）n n分子分子 原子原子 n n 核自旋能级的跃迁（核自旋能级的跃迁（NMR）n n振动能级（振动能级（IR）四四.不饱和度不饱和度（unsaturated numberunsaturated number）（index of hydrogen index of hydrogen deficiencydeficiency）根据分子式根据分子式计算不饱和度，计算不饱和度，其经验公式为：其经验公式为：=1+n4+1/2（n3 n1）式中：式中：代表不饱和度；代表不饱和度；n1、n3、n4分别代表分分别代表分 子中一价、三价和四价原子的数目。子中一价、三价和四价原子的数目。双键和饱和环状结构双键和饱和环状结构的的为为1、三键三键为为2、苯环苯环为为4。说明：说明：（1）元素化合价不分正负，也不论何种元素，只按）元素化合价不分正负，也不论何种元素，只按 价分价分 类计算。（如类计算。（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。数计算。（3）对含有变价元素，如）对含有变价元素，如S、N、P等化合物，不防对每种等化合物，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。取舍之。（4）二价原子数目不直接进入计算式。）二价原子数目不直接进入计算式。=1+n4+1/2（3n5 n1）式中式中n5代表分子式中五价原子的数目。代表分子式中五价原子的数目。