有机化学第六章红外及核磁ppt课件.ppt
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1、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确质谱质谱mass spectrumMS紫外紫外-可见光谱可见光谱ultraviolet and visible spectroscopyUV红外光谱红外光谱infrared spectroscopyIR核磁共振谱核磁共振谱nuclear magnetic resonance spectroscopyNMR1在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确有机化合物的结构有机化合物的结构表征(即测定)表征(即测定)鸦片中吗啡碱鸦片
2、中吗啡碱结构的测定,结构的测定,从从18051805年开始年开始研究,直至研究,直至19521952年才完全年才完全阐明,历时阐明,历时147147年年传统化学传统化学分析方法分析方法费时、费力、费钱、样品的消耗量大现代仪器现代仪器分析方法分析方法省时、省力、省钱、样品的消耗量少VBVB1212,收集数据收集数据2-4 2-4 h,h,解析单晶解析单晶4 h4 h左左右,不用一天就右,不用一天就可以知道他的准可以知道他的准确结构。确结构。19641964年,年,HodgkinHodgkin为此获为此获诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖2在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一
3、定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确常见有机波谱常见有机波谱3在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 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()划分为几个不同的区域,如下图所示:)划分为几个不同的区域,如下图所示:近红外:近红外:l l=0.78m mm2.5m mm 中红外:中红外:2.5m mm25m mm远红外:远红外:25m mm500m mm 128204000 cm-1 4000400 cm-1 40020 cm-14在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一
4、定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确6.3 红外光谱红外光谱(IR)(IR)(P147)v 红外光谱红外光谱就是当红外光照射有机物就是当红外光照射有机物时,用仪器记录下来的吸收情况(时,用仪器记录下来的吸收情况(被被吸收光的波长及强度等吸收光的波长及强度等)。)。5在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 分分子子的的近近似似机机械械模模型型弹弹簧簧连连接接小小球球。分分子子的的振振动动可可用用HookeHookes rules rule来描述:来描述:6.3.1 红外吸收光谱的产生红外吸收光谱的产生-分子振动分子振动当入
5、射红外光的频率恰好等于振动跃迁(基态到当入射红外光的频率恰好等于振动跃迁(基态到激发态)的频率时,则产生红外吸收光谱。激发态)的频率时,则产生红外吸收光谱。分子的振动类型有两大类:分子的振动类型有两大类:伸缩振动(伸缩振动():只改变键长,不改变键角;波数较高。):只改变键长,不改变键角;波数较高。弯曲振动(弯曲振动():只改变键角,不改变键长;波数较低。):只改变键角,不改变键长;波数较低。6在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确红外光谱的表示方法红外光谱的表示方法 v横坐标:波长横坐标:波长或或波数波数/cm/cm-1-
6、1。吸收峰位置。吸收峰位置。波数波数每厘米中振动的次数表示。每厘米中振动的次数表示。=1/=/c=1/=/cv纵坐标:吸光度纵坐标:吸光度A A或或透光率透光率T T。吸收峰强度。吸收峰强度。7在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确同一谱图中,用如下符号表示吸收的相对强度同一谱图中,用如下符号表示吸收的相对强度vs(很强很强)very strong s(强强)strongm(中中)medium w(弱弱)weakv(可变可变)variableBroad peak(br)sharp peak shoulder peak(sh)
7、double peak(d)8在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确红外吸收频率通常分为四个区:红外吸收频率通常分为四个区:1.1.氢键区(氢键区(4000-2500cm4000-2500cm-1-1)3700-3200cm3700-3200cm-1-1:N-HN-H、O-HO-H 高于高于3000 cm3000 cm-1-1为不饱和为不饱和C-HC-H,低于,低于3000 cm3000 cm-1-1为饱和为饱和C-HC-H2.2.三键区(三键区(2500-2000cm2500-2000cm-1-1)2500-2200 cm
8、2500-2200 cm-1-1:CNCN、CCCC(中等强度,尖峰)(中等强度,尖峰)3.3.双键区(双键区(2000-1500cm2000-1500cm-1-1)干扰少,吸收强,重要!干扰少,吸收强,重要!C CO O约在约在1700 cm1700 cm-1-1出峰出峰 !4.4.单键区(单键区(1500-600cm1500-600cm-1-1)该区为该区为C-CC-C,C-OC-O,C-NC-N等单键伸缩振动频率区。等单键伸缩振动频率区。6.3.2 红外光谱与分子结构的关系红外光谱与分子结构的关系 多数有机化合物红外吸收波数范围:多数有机化合物红外吸收波数范围:4000 4000 650
9、650cmcm-1-1(中红外中红外)400040001300cm1300cm-1-1:官能团区,用于官能团鉴定;:官能团区,用于官能团鉴定;13001300650cm650cm-1-1:指纹区,用于鉴别两化合物是否相同。:指纹区,用于鉴别两化合物是否相同。9在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确6.3.3 IR IR中官能团的吸收位置中官能团的吸收位置10在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确6.3.4 6.3.4 红外谱图解析的一般步骤红外谱图解析的一
10、般步骤根据分子式根据分子式计算不饱和度计算不饱和度 (鉴定已知化合物鉴定已知化合物)观察特征频率区:观察特征频率区:样品中有无双键、苯环?样品中有无双键、苯环?观察指纹区:观察指纹区:峰的位置?强度?峰的位置?强度?样品中有哪些官能团?样品中有哪些官能团?有无诊断价值高的特征吸收?有无诊断价值高的特征吸收?如:如:1380cm1380cm-1-1有峰?有峰?1000 cm1000 cm-1-1以下有峰?形状如何?双键的以下有峰?形状如何?双键的取代情况及构型?苯环上的取代情况?取代情况及构型?苯环上的取代情况?合成方法?化学特征反应?物理常数?合成方法?化学特征反应?物理常数?Element
11、Element analysisanalysis、NMRNMR、MSMS、UVUV谱图特征?谱图特征?来源、纯度、熔点、来源、纯度、熔点、沸点沸点掌握的信息越多,越有利于给出结构式。掌握的信息越多,越有利于给出结构式。对照标准谱图对照标准谱图验证。验证。标准图谱标准图谱“Sadtler Infrared SpectraSadtler Infrared Spectra”11在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确6.3.5 6.3.5 解析解析IRIR谱图的原则谱图的原则 1.1.解析解析IRIR谱图时,谱图时,不必对每个吸收峰
12、都进行指认不必对每个吸收峰都进行指认。2.2.重点解析重点解析强度大、特征性强的峰强度大、特征性强的峰,同时考虑,同时考虑相关峰相关峰原则。原则。例如:若分子中存在羧基,则其例如:若分子中存在羧基,则其IRIR谱图中应出现下列谱图中应出现下列一组相关峰:一组相关峰:相关峰相关峰由于某个官能团的存在而出现的一组相互依由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存、相互佐证的吸收峰。存、相互佐证的吸收峰。12在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确6.3.6 6.3.6 典型典型 IR IR 谱图谱图1.烷烷 C-H 伸缩振动伸缩振动
13、2900cm-1,中到强,中到强 弯曲振动弯曲振动 1450cm-1,中,中 伸缩伸缩 弯曲弯曲3000140013在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2.烯烯=C-H 伸缩振动伸缩振动 31003010cm-1,弱到中,弱到中 C=C 伸缩振动伸缩振动 16751640cm-1,弱,弱=C-H 弯曲振动弯曲振动 1000675cm-1,弱,弱16003000 伸缩伸缩 弯曲弯曲 伸缩伸缩 弯曲弯曲伸缩伸缩14在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 作业
14、:作业:1-1-己烯红外光谱图己烯红外光谱图(书书P161 6-8)P161 6-8)1.3030cm1.3030cm-1-1=C=CH H伸缩振动;伸缩振动;2.C2.CH H 伸缩振动;伸缩振动;3.1625cm3.1625cm-1-1 C CC C伸缩振动;伸缩振动;4.C4.CH H(CHCH3 3、CHCH2 2)面)面 内弯曲振动;内弯曲振动;5 5、=CH面外弯曲振动面外弯曲振动515在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.炔炔特征振动频率特征振动频率:伸缩振动伸缩振动 3300cm-1,中到强,中到强 伸缩
15、振动伸缩振动 22502100cm-1,弱,弱16在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确4.芳烃芳烃特征振动频率特征振动频率:C-H 伸缩振动伸缩振动 31003000cm-1,中到强,中到强 C=C 伸缩振动伸缩振动(四个峰四个峰)16001450cm-1,中到强,中到强 C-H 弯曲振动弯曲振动 880680cm-1,中到强,中到强RRRRRRR770 和和 700750780 和和 700840CH 弯曲弯曲(2个个)(2)(1)(1)17在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由
16、浅入深,所提出的问题也很明确苯乙酮苯乙酮18在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确苯酚苯酚苯环上五氢相连(单取代):苯环上五氢相连(单取代):700、750 cm-119在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确邻二甲苯邻二甲苯四氢相连(邻二取代):四氢相连(邻二取代):750 cm-120在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确间二甲苯间二甲苯三氢相连(间二取代):三氢相连(间二取代):70
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