有机波谱分析总结.pptx

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1、质谱（最好用元素分析仪验证）分子式各种谱图（UV、IR、NMR、MS）官能团及部分结构片断拼凑完整结构标准谱图确认波谱法波谱法第1页/共28页波普学基本原理波普学基本原理Planck量子理论：电磁辐射能的发射和吸收不是连续的 是量子化的。这种能量的最小单位为 “光子”第2页/共28页光与物质的相互作用光与物质的相互作用 波谱过程可表示为：第3页/共28页电磁辐射对应的能级跃迁及波普技术电磁辐射对应的能级跃迁及波普技术第4页/共28页紫外光谱紫外光谱紫外光谱紫外光谱 =紫外紫外-可见光谱可见光谱 =电子光谱电子光谱 紫外-可见吸收光谱法是利用某些物质的分子吸收200800nm光谱区的辐射来进行分

2、析测定的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于有机和无机物质的定性和定量测定。（1 1）远紫外光区也称为真空紫外区）远紫外光区也称为真空紫外区（2 2）有文献把远紫外区与近紫外区的界限定于）有文献把远紫外区与近紫外区的界限定于190nm190nm第5页/共28页需要掌握的概念：红移红移红移红移 蓝移蓝移蓝移蓝移 增（减）色效应增（减）色效应增（减）色效应增（减）色效应 吸收带的分类（文献中直接出现）：吸收带的分类（文献中直接出现）：吸收带的分类（文献中直接出现）：吸收带的分类（文献中直接出现）：K(R/B/E)K(R/B/E)带吸收带吸收带吸收带吸收第

3、6页/共28页常见类型有机物的紫外光谱常见类型有机物的紫外光谱常见类型有机物的紫外光谱常见类型有机物的紫外光谱烷烃烷烃含杂原子的饱和化合物含杂原子的饱和化合物共轭烯烃共轭烯烃 (1)Woodward-Fieser (1)Woodward-Fieser规则规则 链状、环状共轭烯烃波长计算方法链状、环状共轭烯烃波长计算方法 （2 2）Fieser-KuhnFieser-Kuhn规则规则 用于推算分子中含有四个以上的双键用于推算分子中含有四个以上的双键第7页/共28页羰基化合物羰基化合物饱和羰基化合物饱和羰基化合物,-,-不饱和醛酮不饱和醛酮maxmax的计算规则的计算规则尼尔森规则（尼尔森规则（,

4、-,-不饱和羧酸和酯）不饱和羧酸和酯）第8页/共28页芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物苯的紫外光谱苯的紫外光谱-E1，E2，B带吸收第9页/共28页红外光谱法的特点红外光谱法的特点除了单原子和同核双原子之外，几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收除了单原子和同核双原子之外，几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收气体、液体、固体样品都可测定气体、液体、固体样品都可测定紫外：不饱和有机化合物，尤其具有共轭体系的紫外：不饱和有机化合物，尤其具有共轭体系的第10页/共28页官能团（特征频率）区官能团（特征频率）区官能团（特征频率）区官能团（特征频率）区4000-1300cm4000-1

5、300cm-1-1基团的特征吸收峰位于此区基团的特征吸收峰位于此区吸收峰比较稀疏吸收峰比较稀疏可分为三个波段可分为三个波段4000-2500cm4000-2500cm-1-1 x-H x-H伸缩振动区（伸缩振动区（x=Ox=O、N N、C C等）等）：3000cm3000cm-1-1 的的C-HC-H吸收峰，则预示化合物为不饱和吸收峰，则预示化合物为不饱和 ：3000cm3000cm-1-1 有吸收，则预示化合物是饱和的有吸收，则预示化合物是饱和的：2500-2000cm2500-2000cm-1-1 叁键和累计双键区叁键和累计双键区：2000-1500cm2000-1500cm-1-1 双键

6、伸缩振动区双键伸缩振动区 第11页/共28页 共计介绍二十类有机化合物的红外光谱特征共计介绍二十类有机化合物的红外光谱特征共计介绍二十类有机化合物的红外光谱特征共计介绍二十类有机化合物的红外光谱特征 不要求背下来不要求背下来不要求背下来不要求背下来 能够熟练的通过红外谱图迅速判断有机化合物的类别及具有的官能团能够熟练的通过红外谱图迅速判断有机化合物的类别及具有的官能团能够熟练的通过红外谱图迅速判断有机化合物的类别及具有的官能团能够熟练的通过红外谱图迅速判断有机化合物的类别及具有的官能团第12页/共28页指纹区指纹区1300-600cm1300-600cm-1-1分为两个波段分为两个波段1300

7、-900cm1300-900cm-1-1 C-O C-O、C-NC-N、C-FC-F、C-PC-P等键的伸缩振动等键的伸缩振动 C=SC=S、S=OS=O、P=OP=O等双键的伸缩振动等双键的伸缩振动900-600cm900-600cm-1-1 可以指示可以指示 (CH(CH2 2)n n的存在的存在 鉴别烯烃的取代程度和构型信息鉴别烯烃的取代程度和构型信息 推定苯环的取代类型推定苯环的取代类型 第13页/共28页红外光谱在定性分析中的应用红外光谱在定性分析中的应用红外光谱在定性分析中的应用红外光谱在定性分析中的应用 红外光谱的解析步骤红外光谱的解析步骤红外光谱的解析步骤红外光谱的解析步骤1.

8、1.了解样品概况了解样品概况了解样品概况了解样品概况 a.a.样品来源样品来源样品来源样品来源 b.b.样品的物理性质样品的物理性质样品的物理性质样品的物理性质 c.c.样品的化学性质样品的化学性质样品的化学性质样品的化学性质 d.d.元素分析结果及分子量，求出分子式元素分析结果及分子量，求出分子式元素分析结果及分子量，求出分子式元素分析结果及分子量，求出分子式 e.e.红外光谱测试条件红外光谱测试条件红外光谱测试条件红外光谱测试条件第14页/共28页2.计算分子的不饱和度计算分子的不饱和度 所谓不饱和度，是指分子中含有双键、三键、环结构的多少。所谓不饱和度，是指分子中含有双键、三键、环结构的

9、多少。一个双键或饱和环均为一个不饱和单位；一个三键为两个不饱和单位；苯环一个双键或饱和环均为一个不饱和单位；一个三键为两个不饱和单位；苯环的不饱和度为的不饱和度为4.不饱和度的计算公式：不饱和度的计算公式：U=n4+1+1/2(4n6+3n5+n3-n1)n6n1:分别指分子式中所含六价分别指分子式中所含六价一价原子的数目一价原子的数目第15页/共28页3.3.3.3.解析光谱解析光谱解析光谱解析光谱a.a.a.a.先易后难：先分析特征频率区中的特征吸收带，推测主要官能团和取代基。再分先易后难：先分析特征频率区中的特征吸收带，推测主要官能团和取代基。再分先易后难：先分析特征频率区中的特征吸收带

10、，推测主要官能团和取代基。再分先易后难：先分析特征频率区中的特征吸收带，推测主要官能团和取代基。再分析指纹区的谱带析指纹区的谱带析指纹区的谱带析指纹区的谱带b.b.b.b.全面考虑。全面考虑。全面考虑。全面考虑。4.4.4.4.提出结构式提出结构式提出结构式提出结构式 要把各种可能的结构式都提出来，再根据样品各种物理化学的性质及红外光谱，要把各种可能的结构式都提出来，再根据样品各种物理化学的性质及红外光谱，要把各种可能的结构式都提出来，再根据样品各种物理化学的性质及红外光谱，要把各种可能的结构式都提出来，再根据样品各种物理化学的性质及红外光谱，排除不合理的结构排除不合理的结构排除不合理的结构排

11、除不合理的结构第16页/共28页质谱分析质谱分析质谱分析质谱分析 分子离子峰分子离子峰分子离子峰分子离子峰 碎片离子峰碎片离子峰碎片离子峰碎片离子峰第17页/共28页离域表达式离域表达式第18页/共28页麦氏重排（Mclafferty rearrangement)含有C=O，C=N，C=S及碳碳双键与双键相连的链上有 碳，并在 碳有H原子（氢）六圆环过度，H 转移到杂原子上，同时 键发生断裂，生成一个中性分子和一个自由基阳离子第19页/共28页常见类型有机化合物的质谱图常见类型有机化合物的质谱图常见类型有机化合物的质谱图常见类型有机化合物的质谱图 烷烃烷烃烷烃烷烃 不饱和脂肪烃（麦氏重排）不饱

12、和脂肪烃（麦氏重排）不饱和脂肪烃（麦氏重排）不饱和脂肪烃（麦氏重排）芳香烃（缩环、麦氏重排）芳香烃（缩环、麦氏重排）芳香烃（缩环、麦氏重排）芳香烃（缩环、麦氏重排）醇和酚（醇和酚（醇和酚（醇和酚（开裂、脱水反应）开裂、脱水反应）开裂、脱水反应）开裂、脱水反应）醚醚醚醚 醛酮醛酮醛酮醛酮。第20页/共28页核磁共振波谱分析法核磁共振波谱分析法核磁共振波谱分析法核磁共振波谱分析法 基本要求：基本要求：基本要求：基本要求：要了解核磁共振波谱分析的基本原理要了解核磁共振波谱分析的基本原理要了解核磁共振波谱分析的基本原理要了解核磁共振波谱分析的基本原理 明白核磁谱图中化学位移，明白核磁谱图中化学位移，明

13、白核磁谱图中化学位移，明白核磁谱图中化学位移，TMSTMSTMSTMS等各元素的意义概念（看文献的基础）等各元素的意义概念（看文献的基础）等各元素的意义概念（看文献的基础）等各元素的意义概念（看文献的基础）影响化学位移的因素（做科研必备）影响化学位移的因素（做科研必备）影响化学位移的因素（做科研必备）影响化学位移的因素（做科研必备）第21页/共28页 诱导效应诱导效应 电子云磁屏蔽的各项异性效应电子云磁屏蔽的各项异性效应第22页/共28页 非键斥力效应非键斥力效应非键斥力效应非键斥力效应 氢键效应氢键效应氢键效应氢键效应第23页/共28页各类有机化合物的化学位移烯烃 端烯质子：H 内烯质子：H

14、 与烯基，芳基共轭：H=47ppm芳香烃 芳烃质子：H 供电子基团取代-OR，-NR2 时：H 吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：H第24页/共28页各类有机化合物的化学位移各类有机化合物的化学位移饱和烃-CH3:CH3-CH2:CH2-CH:CH=CH3+(0.5 0.6)ppm H H Hppm Hppm H=23ppm第25页/共28页各类有机化合物的化学位移-COOH：H=1013ppm-OH：（醇）H （酚）H=412ppm-NH2：（脂肪）H （芳香）H （酰胺）H-CHO：H=910ppm第26页/共28页从谱图上可以得到如下信息：从谱图上可以得到如下信息：从谱图

15、上可以得到如下信息：从谱图上可以得到如下信息：1 1 1 1 吸收峰组数，说明分子中化学环境不同的质子吸收峰组数，说明分子中化学环境不同的质子吸收峰组数，说明分子中化学环境不同的质子吸收峰组数，说明分子中化学环境不同的质子有几组。有几组。有几组。有几组。2 2 2 2 化学位移值，说明分子中基团的情况化学位移值，说明分子中基团的情况化学位移值，说明分子中基团的情况化学位移值，说明分子中基团的情况3 3 3 3 峰的分裂个数及耦合常数，说明基团间的联系峰的分裂个数及耦合常数，说明基团间的联系峰的分裂个数及耦合常数，说明基团间的联系峰的分裂个数及耦合常数，说明基团间的联系4 4 4 4 阶梯式的积分曲线高度，说明各基团的质子比阶梯式的积分曲线高度，说明各基团的质子比阶梯式的积分曲线高度，说明各基团的质子比阶梯式的积分曲线高度，说明各基团的质子比5223第27页/共28页感谢您的观看！第28页/共28页