《有机化学绪论》PPT课件.ppt

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1、Organic Chemistry(滨州医学院药学院滨州医学院药学院)Organic Chemistry为什么有机物为什么有机物的数量比无机的数量比无机物多这么多？物多这么多？有机化学有机化学碳碳化合物的化学化合物的化学凭什么一个凭什么一个C就就能成为一门独立能成为一门独立学科？学科？1、与人类关系密切、与人类关系密切2、数量众多、数量众多3、性质特点不同于无机物、性质特点不同于无机物有机物上千万种有机物上千万种无机物几百万种无机物几百万种每年新增有机物几千种每年新增有机物几千种有机物结构繁杂！有机物结构繁杂！结构结构Organic Chemistry学习有机化学的方法学习有机化学的方法理解的

2、基础上记忆的必要性；理解的基础上记忆的必要性；在有机化学中在有机化学中,涉及到大量的化合物的结构特性、理化性质以涉及到大量的化合物的结构特性、理化性质以及各化合物之间的关联及各化合物之间的关联,很难想象很难想象,如果不花时间去记忆的话如果不花时间去记忆的话,是很难取得好成绩的。是很难取得好成绩的。掌握结构的特点；从结构上理解化合物的反应性就容易记住；掌握结构的特点；从结构上理解化合物的反应性就容易记住；掌握一般规律，也要记一些重要的特殊性质；掌握一般规律，也要记一些重要的特殊性质；勤学好问勤学好问;很高兴总有能问问题的人。很高兴总有能问问题的人。如果一个人学了一本有机化学觉得如果一个人学了一本

3、有机化学觉得没什么好问的话没什么好问的话,有两种可能有两种可能,要么是天才要么是天才,要么就是没有用心要么就是没有用心的学。的学。但但很多人问的问题其实课本中就有答案很多人问的问题其实课本中就有答案,为什么找不到为什么找不到?看书太马虎看书太马虎(希望带着问题精研教材希望带着问题精研教材)。独立完成习题的重要性；独立完成习题的重要性；很多人抱怨很多人抱怨,知识点能记得知识点能记得,也能理解也能理解,但遇到题目就不会但遇到题目就不会,或者或者是题目讲的时候都知道是题目讲的时候都知道,就自己做不出。这就是缺乏习题训练就自己做不出。这就是缺乏习题训练的结果。的结果。Organic Chemistry

4、1.1有机化合物有机化合物(organiccompounds)及有机化学及有机化学的涵义；的涵义；1.2有机化合物的结构和特点有机化合物的结构和特点；1.3共价键的理论共价键的理论(掌握共价键断裂方式掌握共价键断裂方式)；1.4有机物的分类。有机物的分类。1.5有机化学中的酸和碱有机化学中的酸和碱Organic Chemistry1.1有机化合物及有机化学的涵义有机化合物及有机化学的涵义一、一、有机化合物有机化合物v有机化合物中除有机化合物中除C、H以外以外,还含有还含有O、N、S、P、卤素卤素等少数几种元素。等少数几种元素。含碳的化合物含碳的化合物(除除CO、CO2、CS2、HCN、碳酸盐等

5、、碳酸盐等):NH4OCNH2N-C-NH26060O1828年年,维勒维勒由由氰酸铵氰酸铵(典型无机物典型无机物)制成制成尿素尿素(典型有机物典型有机物)柠檬酸 苹果酸碳氢化合物碳氢化合物(烃烃hydrocarbons)及其衍生物及其衍生物(derivative)Organic Chemistryv有机化合物与人们的生活密切相关、种类繁多。有机化合物与人们的生活密切相关、种类繁多。A.生物体由有机物构成生物体由有机物构成;动植物结构组织的动植物结构组织的蛋白质蛋白质和和纤维素纤维素、控、控制遗传基因的制遗传基因的DNA;吃的吃的食物食物;穿的衣服穿的衣服(纤维纤维);吃的吃的药物、补品药物、

6、补品B.建筑材料建筑材料;汽油汽油;轮胎轮胎(橡胶橡胶);塑料、农药、香料塑料、农药、香料等等C.日用品日用品(洗涤剂、杀虫剂、化妆品洗涤剂、杀虫剂、化妆品等等等等)脑白金脑白金感冒药物感冒药物快克快克、康泰克、康泰克、白加黑、康必得、速效感冒胶囊、泰诺主要成份为对对乙酰氨基酚乙酰氨基酚对乙酰氨基酚对乙酰氨基酚能抑制前列腺素的合成而产生解热作用Organic Chemistry分子式的表示方法简介分子式的表示方法简介短线构造式短线构造式:CH3CH2CH2CH3构造简式构造简式:键线式键线式(Bond-lineformula):CH3-CH2-CH2-CH3注意扩展表示CH3(CH2)2CH3

7、构造式构造式分子中原子的连接方式和次序。分子中原子的连接方式和次序。Organic Chemistry分子式的表示方法简介分子式的表示方法简介楔形图楔形图:表示立体效果表示立体效果锯架式锯架式:用于表示构象用于表示构象重叠式重叠式交叉式交叉式Organic Chemistry二、有机化学二、有机化学v 有机化学研究的对象是有机化学研究的对象是有机化合物有机化合物。研究有机物制备研究有机物制备(preparation)、结构、结构(structure)、性质、性质(property)及其应用及其应用(application)的科学。的科学。有机化学意义：是研究生物体及生命现象的基础有机化学意义：

8、是研究生物体及生命现象的基础!有机化学是一门迅速发展的学科有机化学是一门迅速发展的学科Organic Chemistry1.2有机化合物的特点有机化合物的特点一、有机化合物结构的特点一、有机化合物结构的特点1、分子组成复杂、分子组成复杂,数量大数量大 有机化合物组成元素少有机化合物组成元素少,但是数量远远超过了无机化但是数量远远超过了无机化合物的数量合物的数量,并且结构复杂。并且结构复杂。同分异构体同分异构体:具有具有相同的分子式相同的分子式,结构和性质不同结构和性质不同的化合物。的化合物。同分异构现象：同分异构现象：具有同分异构体这种现象。具有同分异构体这种现象。例如：例如：C5H1210C

9、：75种种20C：366,319种种又如又如C2H6O,有乙醇有乙醇C2H5OH、甲醚、甲醚CH3OCH3两种分子两种分子无机化合物：一般一个分子式只代表一个化合物，如：无机化合物：一般一个分子式只代表一个化合物，如：H2SO4只代表硫酸。只代表硫酸。Organic Chemistry构象构象构造构造 分分子子结结构构立体异构体立体异构体分子中原子的连接分子中原子的连接顺序和方式顺序和方式分子中分子中,仅因仅因围绕围绕-单键旋转单键旋转而产生的原子或原子团在空间而产生的原子或原子团在空间的不同排列形象的不同排列形象同分异构体同分异构体:具有相同分子式具有相同分子式,结构和性质不同的化合物结构和

10、性质不同的化合物构型构型分子中的各原子或原子团分子中的各原子或原子团在空间在空间的排列方式的排列方式 有机化合物的分子结构包括三个层次有机化合物的分子结构包括三个层次:即即构造、构型、构象构造、构型、构象。确定一个有机物的结构确定一个有机物的结构:构造构造构型构型构象构象!Organic Chemistry碳架异构体碳架异构体:因因碳架不同碳架不同而引起的异构体而引起的异构体,如如:位置异构体位置异构体:由于由于官能团在碳链或碳环上的位置不同官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生而产生的异构体的异构体,如如:官能团异构体官能团异构体:由于由于分子中官能团不同分子中官能团不同而产生的异构体。而产生

11、的异构体。C3H6O:丙醛丙醛丙酮丙酮C6H12：Organic Chemistry互变异构互变异构:分子式相同的两种构造式可以迅速互变平衡的现象分子式相同的两种构造式可以迅速互变平衡的现象.烯醇式烯醇式(-OH在双键在双键C原子上原子上)与酮式互变与酮式互变20%80%不稳定不稳定,很少很少互变异构是一种动态异构互变异构是一种动态异构Organic Chemistry构型异构体构型异构体:构造相同构造相同,原子在空间排列方式不同原子在空间排列方式不同顺反异构：顺反异构：因双键和环使键转动受限制引起的同分异构因双键和环使键转动受限制引起的同分异构对映异构对映异构:两分子互为镜像但不能重叠两分子

12、互为镜像但不能重叠手性分子手性分子Organic Chemistry构象异构体构象异构体:构造、构型相同构造、构型相同,仅因仅因-单键的旋转单键的旋转使原子在空间排列使原子在空间排列方式不同方式不同Organic Chemistry碳架碳架(链链)异构体异构体官能团异构体官能团异构体官能团位置异构体官能团位置异构体互变异构体互变异构体构型异构体构型异构体构象异构体构象异构体:顺反异构体顺反异构体对映异构体对映异构体(旋光异构旋光异构)构造异构体构造异构体 同同分分异异构构体体立体异构体立体异构体(原子的连接原子的连接顺序和方式顺序和方式不同不同)(构造相同的分子构造相同的分子,原子在原子在空间

13、空间的排列的排列方式不同方式不同)仅因仅因-单键的旋转单键的旋转同分异构体同分异构体:具有相同分子式具有相同分子式,结构和性质不同的化合物结构和性质不同的化合物确定一个有机物的结构确定一个有机物的结构:构造构造构型构型构象构象!Organic Chemistry确定一个有机物的结构确定一个有机物的结构:构造构造构型构型构象构象!Organic ChemistryDNA的螺旋链的螺旋链Organic Chemistry分子式分子式:C129H223N3O54可能的异构体可能的异构体271个。个。海葵毒素：海葵毒素：其毒性比其毒性比河豚毒素河豚毒素还要大还要大1010倍。这是倍。这是至今认为通过化

14、学合成的最大的天然至今认为通过化学合成的最大的天然产物分子。产物分子。Organic Chemistry二、有机化合物性质的特点二、有机化合物性质的特点2、容易燃烧、容易燃烧大多数有机化合物大多数有机化合物容易燃烧容易燃烧,燃烧后生成二氧化碳和燃烧后生成二氧化碳和水水,同时放出大量的热。同时放出大量的热。3、对热的稳定性差、对热的稳定性差大多数有机化合物在大多数有机化合物在200-300oC。4、熔点、沸点低、熔点、沸点低许多数有机物在室温下呈许多数有机物在室温下呈气态或液态气态或液态,即使常温下呈即使常温下呈固态的有机物其熔点一般也很低。固态的有机物其熔点一般也很低。(m.p.spsp2sp

15、3p2)元素化合价与电负性的关系元素化合价与电负性的关系,(正正)价态越高价态越高,得电子的趋势越大得电子的趋势越大,其电负性越大。其电负性越大。Fe2+(P=1.7)Fe3+(P=1.8)Organic Chemistry3、电负性、电负性()的应用的应用:3)基团电负性基团电负性:周围原子的诱导作用周围原子的诱导作用(效应效应)对电负性的影响对电负性的影响如如-CH3与与-CF3基团中的基团中的C电负性不同电负性不同卤素基团卤素基团(-X)与羟基的电负性大小与羟基的电负性大小:-F-Cl-Br-I-OH(1)判断元素的金属性和非金属性。一般认为判断元素的金属性和非金属性。一般认为,1.8的

16、是非金属的是非金属元素元素,小于小于1.8的是金属元素。的是金属元素。(2)判断化合物中元素化合价的正负。判断化合物中元素化合价的正负。(3)判断分子的极性和键型。判断分子的极性和键型。1.7的两种元素化合时的两种元素化合时,形成离子键。形成离子键。三、元素的电负性与键的极性三、元素的电负性与键的极性更多关于电负性的知识参见更多关于电负性的知识参见高等无机化学高等无机化学(关鲁雄主编关鲁雄主编)xHxC,F的吸电子能力强使得的吸电子能力强使得C带部分正电荷带部分正电荷(+),故电负性增大故电负性增大;Organic Chemistry基团的电负性与原子的电负性比较实例基团的电负性与原子的电负性

17、比较实例(不讲不讲)问题问题1:在涉及到诱导效应的内容时在涉及到诱导效应的内容时,有个关于基团的电负性排序有个关于基团的电负性排序.排在排在H之前的都为吸电子基团之前的都为吸电子基团,排在排在H之后的都为给电子基团。该之后的都为给电子基团。该排序中有一部分为排序中有一部分为-X的的吸电子能力吸电子能力大于大于-OH,可表示为可表示为-F-Cl-Br-I-OH。问题问题2:烯烃与烯烃与次卤酸次卤酸HOCl进行亲电加成时进行亲电加成时,O-Cl键断裂键断裂,由于由于O的电负性的电负性(3.5)大于大于Cl的电负性的电负性(3.0),故电子云朝故电子云朝O偏移偏移,使使O带部带部分负电荷分负电荷,C

18、l带有部分正电荷。带有部分正电荷。综观问题综观问题1和和2,有人会疑问有人会疑问:既然问题既然问题2中说中说O的电负性即吸电的电负性即吸电子能力大于子能力大于Cl,那么为什么在问题那么为什么在问题1中中Cl的电负性会大于的电负性会大于-OH呢？呢？要想解决这个问题要想解决这个问题,我们必须要弄明白这里实际上我们必须要弄明白这里实际上涉及到了基涉及到了基团的电负性与原子的电负性这样两个概念。团的电负性与原子的电负性这样两个概念。在诱导效应中在诱导效应中,计算计算的是基团的诱导效应的是基团的诱导效应,从基团的吸电子能力上看从基团的吸电子能力上看,-X要大于要大于-OH。而在问题而在问题2中中,涉及

19、键的断裂时涉及键的断裂时,考虑的是原子的电负性考虑的是原子的电负性,而而O原子原子的电负性要大于的电负性要大于Cl原子原子,因此因此O带负电。这是两个不同的概念。带负电。这是两个不同的概念。Organic Chemistry 分子中以共价键相连的原子吸引电子的能力是不同的。分子中以共价键相连的原子吸引电子的能力是不同的。电负性大电负性大吸引电子能力大。吸引电子能力大。电负性小电负性小吸引电子能力小。吸引电子能力小。相同两原子形成的共价键，电子云对称分布在两核相同两原子形成的共价键，电子云对称分布在两核中间中间无极性无极性。如：如：HHClCl(非极性共价键非极性共价键)-表示带有表示带有部分部

20、分的的正电荷正电荷。表示带有表示带有部分部分的的负电荷负电荷。+不相同的两个原子形成的共价键不相同的两个原子形成的共价键有极性有极性。HCl+-(极性共价键极性共价键)三、元素的电负性与键的极性三、元素的电负性与键的极性Organic Chemistry 共价键共价键极性极性的大小是用键的的大小是用键的偶极矩偶极矩来量度的。来量度的。键的键的极性大极性大，偶极矩偶极矩大大。键的键的极性小极性小，偶极矩偶极矩小小。偶极矩偶极矩()等于等于正、负电荷正、负电荷中心中心距离距离(d)与其所带与其所带电荷电荷(q)的乘积。的乘积。即即=dq单位：单位：D（德拜）德拜）分子的分子的偶极矩偶极矩可以是可以

21、是分子本身所固有分子本身所固有的，也可在的，也可在外界电场外界电场作作用下产生用下产生,前者称为分子的前者称为分子的永久性偶极矩永久性偶极矩,后者称为后者称为诱导偶极矩诱导偶极矩。双原子双原子分子的分子的极性极性就是其就是其键的极性键的极性，多原子多原子分子的分子的极性极性是各是各个价键极性的个价键极性的矢量和矢量和。三、元素的电负性与键的极性三、元素的电负性与键的极性Organic Chemistry键的可极化性键的可极化性电子云受外来电场影响而变形的特性电子云受外来电场影响而变形的特性电子云的流动性电子云的流动性对动态反应性能影响更大对动态反应性能影响更大键的键的极化极化只在反应是时候体现

22、只在反应是时候体现!与键的与键的极性极性概念不同概念不同!三、元素的电负性与键的极性三、元素的电负性与键的极性Organic Chemistry1.4有机物的分类有机物的分类2)碳环化合物碳环化合物:完全由碳原子组成的碳环结构的化合物完全由碳原子组成的碳环结构的化合物一、按碳架分类一、按碳架分类1)开链化合物开链化合物(脂肪族化合物脂肪族化合物:碳原子相互连接成链状碳原子相互连接成链状)A、脂环族化合物、脂环族化合物:性质与脂肪族化合物相似性质与脂肪族化合物相似桥环烃桥环烃环己烷环己烷环己烯环己烯Organic Chemistry3)杂环化合物杂环化合物:碳原子和其它原子碳原子和其它原子(O、

23、S、N)组成环组成环B、芳香族化合物、芳香族化合物(同平面环闭共轭体系同平面环闭共轭体系)喹喹ku啉啉呋喃呋喃噻吩噻吩吡啶吡啶嘌呤嘌呤咪唑咪唑萘萘共轭体系共轭体系:单双键交替的体系单双键交替的体系四氢四氢呋喃呋喃稠稠环环上述分类不能反映各类化合物的性质特征上述分类不能反映各类化合物的性质特征脂环脂环芳环芳环Organic Chemistry课堂练习课堂练习以下化合物按碳骨架分属于哪一类以下化合物按碳骨架分属于哪一类？以上分类只是从有机物母体以上分类只是从有机物母体(或碳干或碳干)形式分形式分,并并不反映其性质不反映其性质,实际也不反映其结构本质。实际也不反映其结构本质。Organic Chem

24、istry二、按官能团分类二、按官能团分类官能团官能团:能赋予有机化合物某些特性、易起化学反应的原子能赋予有机化合物某些特性、易起化学反应的原子或原子团或原子团,称为官能团称为官能团;含有相同官能团的化合物往往具有含有相同官能团的化合物往往具有相似的性质相似的性质,可归为一类可归为一类反应性质主要由官能团决定！反应性质主要由官能团决定！透彻了解各种官能团的特性透彻了解各种官能团的特性,是识别有机化合物和学好是识别有机化合物和学好有机化学课程的关键有机化学课程的关键!化合物类别化合物类别官能团官能团类别类别官能团官能团烷烃烷烃(饱和烃饱和烃)醚醚烯烃烯烃醛醛炔烃炔烃酮酮卤代烃卤代烃羧酸羧酸醇醇(

25、酚酚)酯酯无无无无(碳碳双键碳碳双键)CC(CC(碳碳三键碳碳三键碳碳三键碳碳三键)X(X(卤素卤素卤素卤素)OH(OH(羟基羟基羟基羟基)ROR(ROR(醚键醚键醚键醚键)CHO(CHO(醛基醛基醛基醛基)C=O(C=O(羰基羰基羰基羰基)COOH(COOH(羧基羧基羧基羧基)COOR(COOR(酯基酯基酯基酯基)Organic Chemistry按官能团分类按官能团分类化合物类型化合物类型官能团官能团化合物类型化合物类型官能团官能团烷烃烷烃无无醛或酮醛或酮羰基羰基烯烃烯烃烯键烯键羧酸羧酸羧基羧基炔烃炔烃炔键炔键腈腈氰基氰基芳烃芳烃芳环芳环磺酸磺酸磺酸基磺酸基卤代烃卤代烃X(F,Cl,Br,

26、I)卤素卤素硝基化合物硝基化合物硝基硝基醇或酚醇或酚羟基羟基胺胺氨基氨基醚醚醚键醚键亚胺亚胺亚氨基亚氨基Organic Chemistry有机化学学什么有机化学学什么?怎么学怎么学?化学性质化学性质命名命名结构结构写出写出写出写出写出写出写出写出系统系统系统系统命名命名命名命名平面结平面结平面结平面结构和立构和立构和立构和立体结构体结构体结构体结构说明说明说明说明推测推测推测推测反应反应反应反应历程历程历程历程合合合合成成成成鉴鉴鉴鉴别别别别官能团官能团Organic Chemistry典型化合物举例典型化合物举例苯磺酸苯磺酸 硝基苯硝基苯苯胺苯胺酰氯酰氯酸酐酸酐酯酯酰胺酰胺氯原子氯原子酰氧基

27、酰氧基烷氧基烷氧基氨基氨基酰基酰基吡啶吡啶苯苯芳香环芳香环Organic Chemistry1.5 酸和碱酸和碱一、Bronsted（勃朗斯德）质子（酸碱质子或共轭酸碱（勃朗斯德）质子（酸碱质子或共轭酸碱对）理论对）理论酸：酸：能给出质子的物质。能给出质子的物质。碱：碱：能接受质子的物质。能接受质子的物质。含含O-H、N-H、C-H等等NH3、H2O、ROH、RNH2 等等pka值越小值越小,酸性越强；其共轭碱的碱性越弱。酸性越强；其共轭碱的碱性越弱。酸碱共轭酸共轭碱Organic Chemistry酸性：酸性：CH3COOH C6H5OH HOHpKa 4.74 10.0 15.7碱性：碱性

28、：CH3COO C6H5O HO负离子（共轭碱）越稳定，共轭酸的酸性越强。负离子（共轭碱）越稳定，共轭酸的酸性越强。影响负离子稳定性的因素：影响负离子稳定性的因素：中心原子的电负性、原子半径、所连基团的结构及溶剂中心原子的电负性、原子半径、所连基团的结构及溶剂酸性：酸性：H3C-H H2N-H HO-H H-FpKa 49 35 15.7 3.8稳定性：稳定性：H3C H2N HO FOrganic Chemistry同一物质所表现出的酸碱性取决于介质同一物质所表现出的酸碱性取决于介质酸性：酸性：HO-H HS-H HSe-HpKa 15.7 7.00 3.77 稳定性：稳定性：HO HSHS

29、e二、二、Lewis电子论电子论酸：能够接受电子对的物质。酸：能够接受电子对的物质。BF3、AlCl3、FeCl3、SnCl4 金属离子：金属离子：Li、Ag、Cu正正 离离 子：子：R、Br、NO2、HOrganic Chemistry碱：能提供电子对的物质碱：能提供电子对的物质负离子；含有孤对电子的分子；富有负离子；含有孤对电子的分子；富有 电子的分子如烯和电子的分子如烯和芳香化合物。芳香化合物。介绍两个概念介绍两个概念：亲电试剂（亲电试剂（electropohile）亲核试剂（亲核试剂（nucleophile）Lewis酸酸为缺电子物质，它在反应过程中有接近另一分子负电为缺电子物质，它在

30、反应过程中有接近另一分子负电荷中心的倾向，称之有亲电性，此物质称为荷中心的倾向，称之有亲电性，此物质称为亲电试剂亲电试剂。如：。如：H+,BF3,AlCl3。Organic ChemistryLewis碱碱为有孤电子对或电子云密度较高的物种为有孤电子对或电子云密度较高的物种,在反应过在反应过程中有亲近另一分子正电荷程中有亲近另一分子正电荷(即即“核核”)的倾向，称之有亲核的倾向，称之有亲核性。此物种称性。此物种称亲核试剂亲核试剂。NH3、H2O、ROH、RNH2 等等Organic Chemistry路易斯酸碱理论加合物加合物1加合物加合物2,较稳定较稳定Lewis碱碱1,较强较强Lewis碱

31、碱2,较弱较弱注意注意:路易斯碱包括质子碱路易斯碱包括质子碱,但路易斯酸却并不总是与质子酸但路易斯酸却并不总是与质子酸一致！一致！更多关于路易斯酸碱的知识参见更多关于路易斯酸碱的知识参见:无机化学专论无机化学专论李大成等编著李大成等编著;高等无机化学高等无机化学关鲁雄主编关鲁雄主编从有机反应的角度来说从有机反应的角度来说,路易斯酸路易斯酸具有亲近另一分子负电荷中心具有亲近另一分子负电荷中心的倾向的倾向,故叫做故叫做“亲电试剂亲电试剂”;相应的相应的路易斯碱路易斯碱叫叫“亲核试剂亲核试剂”。+-:-+:Organic Chemistry1.6、有机物的结构测定（一）分离、纯化（一）分离、纯化固态

32、有机物：重结晶法固态有机物：重结晶法液态有机物：蒸馏法、分馏法、离子交换法或色谱法。液态有机物：蒸馏法、分馏法、离子交换法或色谱法。（二）元素定性分析：（二）元素定性分析：一般用钠熔法测定。一般用钠熔法测定。（三）元素定量分析：（三）元素定量分析：确定最简式。确定最简式。（四）测定分子量：（四）测定分子量：利用测密度法、凝固点降低法或用利用测密度法、凝固点降低法或用质谱仪测定。质谱仪测定。（五）确定分子式（五）确定分子式（六）结构式的测定：（六）结构式的测定：有化学方法和物理方法。有化学方法和物理方法。纯度的检查方法：测熔点、沸点、色谱等。纯度的检查方法：测熔点、沸点、色谱等。Organic

33、Chemistry最常用的光谱有：紫外吸收光谱（紫外吸收光谱（Ultraviolet Spectrum,UVUltraviolet Spectrum,UV）红外吸收光谱红外吸收光谱（Infrared SpectrumInfrared Spectrum,IR,IR）核磁共振谱（核磁共振谱（Nuclear Magnetic Resonance Nuclear Magnetic Resonance Spectrum.NMRSpectrum.NMR）质谱（质谱（Mass SpectrumMass Spectrum,MS,MS）1 1、电磁波谱和吸收光谱、电磁波谱和吸收光谱Organic Chemist

34、ry光谱中所用的电磁波区域电磁波区域分子变化能量(kJ/mol)频率（Hz）波长（cm）紫外可见红外微波无线电波电子跃迁电子跃迁分子振动分子转动在外磁场中核自旋取向420210211210-34.2 10-710155 1014101310143 1010106210-54 10-5410-58 10-510410-215105Organic Chemistry当用连续波长的红外光照射某一物质时，该物质就吸收一定波长的红外光的光能，并将被吸收的光能转化为分子的振动和转动能。以波长为横坐标，百分吸光率或百分透过率为纵坐标把谱图记录下来，就可以得到该物质的红外光谱。2、红外吸收光谱（IR）表：红外

35、光谱的分类表：红外光谱的分类名名 称称（um）（cm-1）能量跃迁类型能量跃迁类型近红外取（泛频区）近红外取（泛频区）0.752.5131584000OH、NH、CH等键的倍频等键的倍频中红外区（基频区）中红外区（基频区）2.5254000400分子的振动和转动分子的振动和转动远红外区（转动区）远红外区（转动区）25100040010晶体的晶格振动和纯转动晶体的晶格振动和纯转动Organic Chemistry丁醛的丁醛的IR谱谱波数波数/cm-1透透光光率率（%）Organic Chemistry 双原子分子的振动双原子分子的振动（1）分子振动和红外吸收频率Organic Chemistry

36、 多原子分子的振动对称和不对称伸缩振动：改变键长对称和不对称伸缩振动：改变键长弯曲振动：改变键角弯曲振动：改变键角伸缩振动伸缩振动弯曲振动弯曲振动面内弯曲面内弯曲面外弯曲面外弯曲Organic Chemistry（2）特征吸收峰分子中各种化学键或基团在红外光谱的特定频区分子中各种化学键或基团在红外光谱的特定频区的吸收峰，称为特征吸收峰。的吸收峰，称为特征吸收峰。一些化学键的特征红外吸收频率一些化学键的特征红外吸收频率 键型键型 化合物类型化合物类型 吸收峰位置吸收峰位置 吸收强度吸收强度 烷烃烷烃 296029602850 2850 强强 烯烃及芳烃烯烃及芳烃 310031003010 301

37、0 中等中等 炔烃炔烃 3300 3300 强强 烯烃烯烃 168016801620 1620 不定不定 炔烃炔烃 220022002100 2100 不定不定 醛酮和酯醛酮和酯 185018501600 1600 强强Organic Chemistry（3）红外光谱图红外光谱图红外光谱图特征吸收峰区：特征吸收峰区：4000400015001500cmcm-1-1指纹区：指纹区：15001500650650cmcm-1-12 2、核磁共振氢谱（、核磁共振氢谱（PMRPMR）（1 1）基本原理）基本原理Organic Chemistry乙酸甲酯的乙酸甲酯的NMR谱谱 Organic Chemis

38、try（2）屏蔽效应和化学位移核核环电子流环电子流磁力线磁力线H0核外电子流动产生感应磁场核外电子流动产生感应磁场氢核外围电子对抗外加磁场所起的作用，称为屏氢核外围电子对抗外加磁场所起的作用，称为屏蔽效应（蔽效应（shielding effectshielding effect）。）。Organic Chemistry低场低场 H H0 0 高场高场屏蔽效应小屏蔽效应小 屏蔽效应大屏蔽效应大TMSTMS：四甲基硅烷：四甲基硅烷 值越大，表示屏蔽效应越小；值越大，表示屏蔽效应越小；值越小，表示屏值越小，表示屏蔽效应越大。蔽效应越大。Organic Chemistry（3）自旋偶合和自旋裂分由于临

39、近氢核对外磁场的干扰，造成峰的裂分称由于临近氢核对外磁场的干扰，造成峰的裂分称为自旋偶合（为自旋偶合（spin-spin couplingspin-spin coupling），自旋偶合），自旋偶合产生的裂分称自旋裂分。产生的裂分称自旋裂分。一般规律：当氢核相邻碳上有一般规律：当氢核相邻碳上有n n个同类氢时，吸收个同类氢时，吸收峰的裂分为峰的裂分为n+1n+1个。个。Ha Hb Hc相邻氢核数相邻氢核数 2 3 02 3 0吸收峰的裂分数吸收峰的裂分数 3 4 13 4 1 值值 逐渐增大逐渐增大图图Organic ChemistryClCH2CH2CNOrganic Chemistry注意

40、：下列情况一般不发生自旋偶合：有同种化学环境的相邻氢核，如：有同种化学环境的相邻氢核，如：BrBr2 2CHCHBrCHCHBr2 2两个氢核不是在相邻的碳原子上。两个氢核不是在相邻的碳原子上。吸收峰的组数等于氢核的类型吸收峰的组数等于氢核的类型 从各组峰的从各组峰的 值大小可知各类型氢核所处的屏蔽效应的值大小可知各类型氢核所处的屏蔽效应的大小大小 各组峰的面积比提示各组氢的比例各组峰的面积比提示各组氢的比例 每组峰的裂分数提示相邻氢核的数目每组峰的裂分数提示相邻氢核的数目 每组共振吸收峰的裂分数之间的距离称偶合常数（每组共振吸收峰的裂分数之间的距离称偶合常数（J J）(4)(4)峰面积与氢核

41、的数目峰面积与氢核的数目各组峰的面积比为各组氢核数之比各组峰的面积比为各组氢核数之比（5 5）1 1H-NMRH-NMR提示的信息提示的信息Organic Chemistry练习：1 1、对于下列分子式，写出一种在、对于下列分子式，写出一种在1 1HNMRHNMR光谱中光谱中只显示单峰的结构式。只显示单峰的结构式。（1）C5H12 (2)C5H10 (3)C3H6O (4)C4H9Cl2 2、一化合物分子式、一化合物分子式C C4 4H H8 8BrBr2 2为，其为，其NMRNMR光谱数据为：光谱数据为：=1.7=1.7，双重峰，双重峰，3H3H=2.3=2.3，四重峰，四重峰，2H2H=3.5=3.5，三重峰，三重峰，2H2H=4.2=4.2，多重峰，多重峰，1H1H试推测其可能结构。试推测其可能结构。Organic Chemistry3 3、质谱、质谱（1 1）质谱的基本原理）质谱的基本原理A:B+e-AB+2e-分子离子分子离子分子离子的质量即等于化合物的质量。分子离子的质量即等于化合物的质量。（2 2）质谱图）质谱图Organic Chemistry相对丰度相对丰度/%m/z 86 分子离子峰分子离子峰m/z 71m/z 57 基峰基峰