有机化合物光谱解析第一章.ppt

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1、有机化合物光谱解析有机化合物光谱解析邱邱 峰峰沈阳药科大学沈阳药科大学天然药物化学教研室天然药物化学教研室v是利用光谱学知识解析化合物结构的一门课程。涉及紫外、红外、核磁共振波谱、质谱等，是有机化学领域必不可缺少的一门基础课程。有机化合物光谱解析有机化合物光谱解析有机化合物光谱解析有机化合物光谱解析第一章第一章 紫外光谱紫外光谱(Ultraviolet Spectra)第二章第二章 红外光谱红外光谱(Infrared Spectra)第三章第三章 核磁共振波谱核磁共振波谱(Spectra of Nuclear Magnetic Resonance)一一 1H-NMR(PMR)二二 13C-NM

2、R(CMR)三三 2D-NMR第四章第四章 质谱质谱(Mass Spectra)第五章第五章 综合解析综合解析紫外光谱复习问题紫外光谱复习问题v紫外光的波长范围？紫外光的波长范围？v紫外光谱的所属类别？紫外光谱的所属类别？v分子轨道的种类？分子轨道的种类？v电子越迁类型？电子越迁类型？v发色团与助色团？发色团与助色团？v紫外光谱的影响因素？紫外光谱的影响因素？v根据化学结构计算最大紫外吸收波长的方法？根据化学结构计算最大紫外吸收波长的方法？v紫外光谱在结构解析中的应用？紫外光谱在结构解析中的应用？第一章第一章 紫外光谱紫外光谱第一节第一节 基础知识基础知识 一、电磁波的基本性质与分类一、电磁波

3、的基本性质与分类电磁波:在空间传播的周期性变化的电磁场、无线电波、光线、X射线、射线等都是波长不同的电磁波，又称电波，电磁辐射。光是电磁波或叫电磁辐射。具有微粒性及波动性的双重特性与光的传播有关的现象宜用与光的传播有关的现象宜用波动性波动性来解释。来解释。在讨论光与原子和分子相互作用讨论光与原子和分子相互作用时，可把光看成是一种从光源射出的能量子流或者高速移动的粒子，这种能量子也叫光量子或光子。光子能量(E)与光的频率()成正比:E=h=h.C/式中h为普朗克(Plank)常数10-34).根据电磁波波长的不同可分成无线电波、微波、红外、紫外及X-射线几个区域。二、吸收光谱与能级跃迁二、吸收光

4、谱与能级跃迁一个原子或分子吸收一定的电磁辐射能（）时，就由一种稳定的状态（基态）跃迁到另一种状态（激发态），从而产生吸收光谱。三、原子或分子的能量组成与分子轨道三、原子或分子的能量组成与分子轨道（一）原子或分子的能量E分子=E移动+E转动+E振动+E电子 E移动 E转动 E振动 E电子 移动能级排列紧密，能级跃迁只需较少能量，跃迁产生的吸收光谱看不到。我们所讨论的吸收光谱是光或电磁波与原子及分子相互作用后，原子或分子吸收一定能量的电磁辐射能而产生的振动、转动吸收光谱和电子吸收光谱。分子能级图分子能级图（二）分子轨道 分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。分子成键轨道;分子反键轨道 分子

5、轨道的种类分子轨道的种类 n轨道也叫未成键轨道，在构成分子轨道时，该原子轨道不参与分子轨道的形成，可按在原子中的能量画出。四四紫外光谱与电子跃迁紫外光谱与电子跃迁 紫外光谱：200400nm，属近紫外区或石英紫外区；4200nm，属远紫外区。紫外光谱是电子光谱的一部分，电子光谱是由电子跃迁而产生的吸收光谱的总称，它还包括可见吸收光谱。电子跃迁及类型：紫外区的划分紫外区的划分可见光各吸收区可见光各吸收区不同类型化合物产生的电子跃迁类型不同类型化合物产生的电子跃迁类型五五 紫外光谱的紫外光谱的 maxmax及其主要影响因及其主要影响因素素紫外吸收光谱的表示方法及常用术语紫外吸收光谱的表示方法及常用

6、术语v紫外吸收光谱的表示方法紫外吸收光谱的表示方法 是以波长为横坐标，以吸光度A或吸光系数为纵坐标所描绘的曲线。v吸收峰吸收峰v吸收谷吸收谷v肩峰肩峰v末端吸收末端吸收v强带强带：104；弱带：103v表示方法：表示方法：237nm(104)或 ：237nm(lg4.0)溶剂max溶剂max紫外吸收光谱中的一些常见术语紫外吸收光谱中的一些常见术语v发色团发色团：分子结构含有电子的基团。v助色团助色团：含有非成键n电子的杂原子饱和基团。v红移（长移）红移（长移）：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向长波方向移动的现象。v蓝（紫）移蓝（紫）移：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向短波方向移动的现象。v

7、增色效应和减色效应增色效应和减色效应：由于取代或溶剂等的改变，导致吸收峰位位移的同时，其吸收强度发生变化，增强的称增色（浓色）效应，减弱的称减色（淡色）效应。（一）（一）电子跃迁类型对电子跃迁类型对 maxmax的影响的影响*跃迁峰位：150nm左右n*跃迁峰位:200nm左右*跃迁峰位:200nm(孤立双键),强度最强（跃迁 时产生的分子极化强度高）n*跃迁峰位:200400nm（二）发色团与助色团对（二）发色团与助色团对 maxmax的影响的影响紫外吸收光谱主要由*及n*跃迁贡献的。（三）样品溶液的浓度对（三）样品溶液的浓度对 maxmax的影响的影响在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光

8、线的吸收遵守Lambert-Beers定律，即吸光度（A）与溶液的浓度（C）和吸收池的厚度（l）成正比 A=lC 为摩尔吸光系数max=500010000 强吸收max=2005000 中强吸收max200 弱吸收Lambert-BeerLambert-Beer定律定律v在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光线的吸收遵循Lambert-Beer定律。即吸光度（A）与溶液的浓度（C）和吸收池的厚度（l）成正比。A=alCv若溶液的浓度用摩尔浓度，吸收池的厚度以厘米为单位，则Beer定律的吸光系数（a）可表达为，即摩尔吸光系数。A=lC=-lgI/I0;即=A/lCvI0:入射光强度；I:透射光强

9、度实际工作中吸光系数的表示方法实际工作中吸光系数的表示方法v百分吸光系数和摩尔吸光系数v吸收具有加和性（四）吸光度的加和性对（四）吸光度的加和性对 maxmax的影响的影响A混(1)=A1 1+A2 1A混(2)=A1 2+A2 2（五）共轭体系对（五）共轭体系对 maxmax的影响的影响丁二烯吸收峰：max=217nm乙烯吸收峰：max=175nm两个不同发色团相互共轭时对紫外光谱的影响两个不同发色团相互共轭时对紫外光谱的影响(六六)立体效应对立体效应对 maxmax的影响的影响v空间位阻的影响：v顺反异构的影响v跨环效应的影响二环庚二烯二环庚烯（1）n *跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增

10、大而向短波方向移动。（2）*跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增大而向长波方向移动。1、溶剂极性对跃迁的影响、溶剂极性对跃迁的影响(七七)溶剂对溶剂对光谱光谱的影响的影响3、测定溶剂的选择、测定溶剂的选择八、吸收带及芳香化合物的紫外光谱特征八、吸收带及芳香化合物的紫外光谱特征吸吸收收带带E1带：*184nm(10000)E2带：*203nm(7400)B带：*254nm(200)吸收带吸收带（1）R带：n *跃迁所产生的吸收带。特点：吸收峰处于较长吸收波长范围（250-500nm），吸收强度很弱,100。（2）K带：共轭双键的 *跃迁所产生的吸收带。特点：吸收峰出现区域210-250nm，吸收强

11、度大,10000（lg 4）。（3）B带：苯环的 *跃迁所产生的吸收带，是芳香族化合物的特征吸收。特点：吸收峰出现区域230-270nm，重心在256nm左右，吸收强度弱,220。非极性溶剂可出现细微结构，在极性溶剂中消失。（4）E E带带：苯环烯键电子 *跃迁所产生的吸收带。E带也是芳香族化合物的特征吸收。E带又分为E1和E2两个吸收带：E E1 1带带：是由苯环烯键电子 *跃迁所产生的吸收带，吸收峰在184nm，lg 4（约为60000）。E E2 2带带：是由苯环共轭烯键电子 *跃迁所产生的吸收带，E2带的吸收峰出现在204 nm，lg =4（约为7900）。例3 计算下列化合物的max

12、值(1)(1)对多功能基取代苯，可按取代基的电负性和位置用对多功能基取代苯，可按取代基的电负性和位置用下表的增值计算下表的增值计算K K带（带（E E2 2带）带）第三节第三节 紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用一一 确定检品是否为某已知化合物确定检品是否为某已知化合物 两个化合物相同，则紫外光谱应完全相同；而紫外光谱相同，结构不一定相同。二二确定未知不饱和化合物的结构骨架确定未知不饱和化合物的结构骨架三（一）将max的计算值与实测值进行比较（二）（二）与同类型的已知化合物与同类型的已知化合物UV光谱进行比较光谱进行比较同类化合物在紫外光谱上即有共性，又有

13、个性。其共性可用于化合物类型的鉴定，个性可用于具体化合物具体结构的判断。黄酮类化合物：300400nm(谱带I);220280nm(谱带II)芦丁加入诊断试剂后的峰位变化芦丁加入诊断试剂后的峰位变化三三 确定异构体或构型确定异构体或构型上述化合物的紫外光谱给出max:206nm(=5350);250nm(=10500)A计算值：max=249nm例例2 二苯乙烯二苯乙烯 max:280nm(max=10500)max:295.5nm(max=29000)(A):245nm;(B):308nm;(C):323nm例例2 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 极性溶剂（water）非极性溶剂(hexane)max:272nm(=16)max:243nm(强峰）五、确定构象五、确定构象本章重点内容本章重点内容v电磁辐射能与分子吸收光谱之间的关系；电磁辐射能与分子吸收光谱之间的关系；v电子越迁类型与紫外光吸收峰之间的关系；电子越迁类型与紫外光吸收峰之间的关系；v发色团与助色团的类型；发色团与助色团的类型；v共轭体系与紫外光谱吸收峰之间的关系，吸共轭体系与紫外光谱吸收峰之间的关系，吸收峰波长的计算方法；收峰波长的计算方法；v紫外光谱的影响因素；紫外光谱的影响因素；v紫外光谱在有机化合物结构分析中的作用。紫外光谱在有机化合物结构分析中的作用。