有机化学波谱共34页
有机化学波谱解析课件剖析
波 子式。
谱 分
质谱图上的碎片峰可以提供一级结构信息。对
析 于一些特征性很强的碎片离子，如烷基取代苯
综 的m／z 91的苯甲离子及含γ氢的酮、酸、酯的
合综 麦氏重排离子等，由质谱即可认定某些结构的
波合 谱波谱
存在。
解解 析析法 法
质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后， 验证所推测的未知物结构的正确性。
析析法 大光谱是传统提法，应以IR、1H—NMR、13C—
法 NMR及MS为四大光谱比较贴切。
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一、各种光谱的在综合光谱解
zl 波
析中的作用
谱
分
析
综 合综 波合 谱波谱 解解 析析法 法
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பைடு நூலகம்
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质谱在综合光谱解析中的作用
zl 质谱(MS) 主要用于确定化合物的分子量、分
合综 具有复杂化学结构的未知物，还需测定
波合 谱波谱 解解
碳—氢相关谱或称碳－氢化学位移相关谱， 它是二维核磁共振谱(2D-NMR )的一种,提
析析法 供化合物氢核与碳核之间的相关关系,测定
法 细微结构。
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碳谱与氢谱之间关系---互相补充
不能测定不
zl
含氢的官能
波 谱
氢谱不足
团
zl 在碳谱中:
波 质 子 噪 音 去 偶 或 称 全 去 偶 谱 (proton noise
谱 分 析
deeoupling或proton complete deeoupling，缩写
COM，其作用是完全除去氢核干扰)可提供各 类碳核的准确化学位移
综
合综 波合
有机化学：有机化合物的波谱分析(6H)
第一节 电磁波与分子吸收光谱
第二节 红外光谱
第三节 核磁共振谱
第一页，共92页。
测定有机化合物的方法有两种，即化学方法和物 理方法。随着科学技术的不断发展，近三、四十年来 研究有机化合物的结构，主要采用以各种新型精密仪 器为手段的物理方法，该法的优点有：
样品用量少（一般在3~5mg，有的在微克级）； 测定时间短；
Eh hc
第八页，共92页。
所以，对某一分子来说，它只能吸收某一特定 频率的辐射能量。
如吸收的能量引起分子中价电子跃迁而产生的 吸收光谱叫做紫外光谱。
如吸收的能量引起分子中成键原子振动能级的跃迁 而产生的光谱，叫做红外光谱。
如吸收的能量引起分子中核自旋能级跃迁而产生的 光谱叫做核磁共振谱。
第九页，共92页。
操作方法简便；
测定结果准确性高（质谱法误差10-9 ）。
第二页，共92页。
四谱：
紫外光谱（简称UV） （Ultraviolet Spectroscopy）
红外光谱（简称IR）
（Infrared Spectroscopy）
核磁共振谱（简称NMR）
（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy）
IR：3430, 3360, 3200, 3050, 1620, 1600, 1500, 1460, 1310, 1280, 760, 690cm-1
第三十七页，共92页。
Br OH
图7-9 2-溴苯酚的红外光谱图 IR：3500, 3080, 1600, 1480, 1350, 1300, 840, 750, 6602 C NH2
图7-22 丙酰胺的红外光谱图
IR：3360, 3200, 2920, 2860, 1660, 1470, 1420, 1300,
有机化合物波谱分析_ppt课件
二. 弯曲振动(变形振动，变角振动)
弯曲振动：指键角发生周期性变化，而键长不变的振动。
包括面内弯曲振动、面外弯曲和变形振动。
面内弯曲振动β：包括剪式振动和面内摇摆。
剪式振动δ
面内摇摆ρ
面外弯曲γ：包括面外摇摆和蜷曲。
面外摇摆ω
蜷曲τ
变形振动δ ：包括对称变形振动和不对称变形振动。
对称的变形振动δs
可 见 光 红 外 光
波 长 引 起 分 子 振 动 和 转 动 状 态 变 化 引 起 单 电 子 自 旋 改 变 长
波 谱 区
微 波
无 线 电 波引 起 磁 性 核 的 自 旋 改 变
有机化学四大谱
1. 红外光谱 (IR) (Infrared Spectroscopy) 2. 紫外光谱 (UV) (Ultraviolet Spectroscopy) 3. 核磁共振谱 (NMR)
鉴定化合物结构：根据红外吸收曲线的峰位、峰强以及峰
形判断化合物的官能团，确定化合物类别。 红外光谱产生必要条件
分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生
红外活性振动过程中： Δμ ≠ 0
8.1.1 分子的振动和红外光谱
8.1.1.1 振动方程式
1 v = 振 动 2 π
√ √
1 1 1 K = + K m m 2 μ 2 1 π
不同能量的电磁波能引起物质不同运动状态的变化，促 使一定能态的基态跃迁至激发态，在连续的电磁波谱上出现 吸收信号。
高 能 辐 射 区
γ射 线 x射 线 紫 外 光
引 起 原 子 核 的 裂 变 使 内 层 电 子 逸 出 轨 道 引 起 原 子 和 分 子 外 层 价 电 子 跃 迁
有机化学有机化合物的波谱分析PPT课件
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7.2.1分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
可把双原子分子的振动近似地看成用弹簧连接着的两个小球的 简谐振动。根据Hooke定律可得其振动频率为：
分子化学键的振动是量子化的，其能级为：
式中: υ为振动量子数(0，1，2，…)；h为Planck常量；ν振为化学 键的振动频率。
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分子由基态υ =0跃迁到激发态υ =1时吸收光的能量为：
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分子振动频率习惯以σ表示，由(7–2)式、(7–3)式和(7–5)式得：
红外吸收峰的峰位(σ)取决于键的力常数，以及键两端所连原子的 质量m1和m2，即取决于化合物分子的结构。这是红外光谱用来测 定化合物结构的理论依据。
n≥4在 725~720 处有吸 收。
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1300 cm-1以下区域的光谱：715 cm-1处的面外弯曲振动吸收，表明 烯烃为顺式构型。
综合以上分析，有双键吸收，无三键及甲基吸收，另一不饱 和≥4在 725~720 处有吸 收。
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7.3核磁共振谱（NMR）
这样对测定有机化合物结构毫无意义。但实验证明，在相同频 率照射下，化学环境不同的质子在不同的磁场强度处出现吸收峰。
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3.鉴定已知化合物
用被测物的标准试样与被测物在相同条件下测定红外光谱，若 吸收峰位置、强度和形状完全相同，可认为是同一种物质(对映异 构体除外)。若无标准试样而有标准谱图，可查阅标准谱图。
查阅时应注意被测物与标准谱图所用试样的状态、制样方法、 所用仪器的分辨率等是否相同。
有机化学波谱分析
质谱的解析方法
谱图解析
01
根据质谱峰的位置和强度，确定有机分子的分子量和结构信息。
同位素峰分析
02
利用同位素峰的强度比推断有机分子的元素组成。
裂解模式分析
03
研究有机分子在质谱仪中的裂解行为，推断有机分子的结构特
征。
质谱在有机化学中的应用
有机分子鉴定
通过比较标准谱图和实验谱图，确定有机分子的 化学结构。
通过自动化和智能化的技术手段，实 现波谱分析与其他分析方法的快速、 高效联用，提高分析效率，减少人为 误差。
波谱分析在有机化学中的新应用
新材料表征
随着新材料研究的不断深入，波谱分析在新型有机材料如高 分子聚合物、纳米材料等的表征中发挥越来越重要的作用。
生物大分子研究
利用波谱分析技术，研究生物大分子如蛋白质、核酸等的结 构和功能，有助于深入了解生物体系的复杂性和相互作用的 机制。
通过有机化学波谱分析，可以确定有机化合物的分子量、官能团、化学键等结构信息，有助于深入了解 有机化合物的性质和反应机理。
有机化学波谱分析还可以用于有机化合物的定性和定量分析，为有机化合物的合成、分离、纯化等提供 有力支持。
有机化学波谱分析的发展趋势
随着科技的不断进步，有机化学波谱分析技术也在不 断发展，新的技术和方法不断涌现。
THANKS
感谢观看
高灵敏度检测
利用新型的信号处理技术和高精度的 检测设备，提高波谱分析的灵敏度和 分辨率，有助于更准确地鉴定有机化 合物的结构和性质。
波谱分析与其他分析方法的联用
联用技术
将波谱分析与其他分析方法如色谱、 质谱、核磁共振等联用，可以实现更 全面、准确的分析，提高复杂有机混 合物的分离和鉴定能力。
有机波谱知识课件
• 分子对紫外光或可见光的吸收是基于分子的价电 子在不同电子能级上的跃迁。
• 紫外吸收光谱又称为电子光谱。但和原子光谱 不同，紫外光谱并不是一个纯的电子光谱，在电
子跃迁过程中同时伴随有振动和转动能级的跃迁。
•
因此，紫外光谱并非原子光谱式的线光谱，
而是由多个吸收波长极为相近的吸收线组成的带
• 非共轭的不饱和化合物 • 非共轭的不饱和化合物中所含的不饱键虽可产
生跃迁，但相应的吸收带仍在远紫外区，不能被 应用于结构分析。
有机波谱知识课件
• 含共轭体系的脂肪族化合物 • 当分子中存在共轭体系时，成键轨道和
反键轨道间的能级差变小，吸收波长总是 高于200nm，且吸收强度也增强。这是紫外 吸收光谱法研究的重点。
键轨道间的跃迁，因轨道间的能级差最大，所需 的能量最高，相应的吸收峰波长较短，一般为 150-160 nm，即在真空紫外（远紫外光）区。
有机波谱知识课件
• π→π*跃迁是不饱和键中的π电子吸收能 量跃迁到π*反键轨道的跃迁，其所需能量 较要小，吸收峰波长一般为160-180nm，仍 在远紫外光区。
动过程中必须有瞬间偶极矩的改变。 • 对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，
无红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩，红外活性。
• 分子的振动可近似看为一些用弹簧连接的小球 的运动。
有机波谱知识课件
• 任意两个相邻的能级间的能量差为： •
• •
• K化学键的力常数，与键能和键长有关， m为双原子的折 合质量 m =m1m2/（m1+m2）
有机波谱知识课件
• F. X-H面内弯曲振动及X-Y伸缩振动区（14751000cm-1）
有机化学——波谱
4.红外谱图解析
A.红外谱图解析基础知识
(1) 特征频率区：红外光谱中4000-1～1300cm-1的高 N 区称为特征频率区。主要是X-H、三键( C ) 及双 键（C=C,C=O,C=C)的伸缩振动。 (2) 指纹区：红外光谱的1000cm-1 ～ 650cm-1的低 频区称为指纹区。主要是各种单键（C-N,C-O,C-C) 的伸缩振动及各种弯曲振动的吸收峰。 (3) 相关峰：习惯上把同一官能团的不同振动方式 而产生的红外吸收峰称为相关峰。如甲 基(-CH3) 2960cm-1(νas)，2870cm-1(νs)， 1470cm-1 、 1380cm-1 ( δC-H剪式及面内摇摆)。
相关有机化合物中基团的特征频率/cm-1 炔 RC≡CH 2140-2100(S) RC≡CR’2260-2190(v,w) 腈 2260～2240(m) 异氰酸酯 2275～2240(s) 烯酮 ～2150 酸酐 1850～1800(s);1790～1740(s) 酰卤 1815～1770(s) 酯 1750～1735(s) 醛 1740～1720(s) 酮 1725～1705(s) 酸 1725～1700(s) 酰胺 1690～1630(s) 烯 1680～1620(v) 芳环 1600(v);1580(m);1500(v);1450(v) 亚胺、肟 1690～1640(v) 偶氮 1630～1575(v) 烷烃 CH3: 1470～1430(m);1380～1370(s) CH2: 1485～1445(m) CH: 1340(w)
说明
(Ⅴ) 特 羰基伸 征 缩振动 频 区 率 区 (Ⅵ) 两键伸 缩振动 区 (Ⅶ) 饱合 C-H 面 内弯曲 振动区
1900～1630
C=O 伸缩
酸酐两峰相距 60cm-1
有机化学课件-波谱分析
995～985,915～905(单 取代烯) 980～960(反式二取代烯) 690(顺式二取代烯) 910～890(同碳二取代烯) 840～790(三取代烯)
C H 面外 弯曲振动
660～630(末端炔烃)
烷烃：C—H伸缩振动 2940 cm-1和 2860 cm-1，C—H 面内
弯曲1460（不对称）和1380 cm-1 (对称)， -(CH2)n- (n>=4)一般在 720 cm-1处有特征峰（弱）
第八章 有机化合物的波谱分析
1.分子吸收光谱和分子结构 2.红外吸收光谱 3.核磁共振谱
第八章
1.紫外光谱（UV） 2.红外光谱（IR）
有机化合物的波谱分析
3.核磁共振谱（NMR ） 4.质谱（MS）
有机化学中应用最广泛的四大波谱：
一、分子的吸收光谱和分子结构 E= hν= hc/λ ν= c/λ 1/λ=σ E 代表光子的能量，单位为J； h planck 常数 6.63x10-34J•S
TMS：四甲基硅烷
低场
屏蔽效应大，共振信号在高场，
CH3
吸收峰为单峰，化学惰性。
TMS 化学位移定为0 ppm 高场
10
9
8பைடு நூலகம்
7
6
5
4
3
2
1
零 点
-1
-2
-3
TMS
三、核磁共振谱
3. 影响化学位移的因素
(1). 电负性的影响 电负性较大的吸电子基团，使与之相连的碳上的质子周围 电子云密度降低，屏蔽作用弱，共振信号→低场（位移增大）
1
0
一张NMR谱图,通常可以给出四种重要的结构信息：化学位 移、自旋裂分、偶合常数和峰面积（积分线） 峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲线高度求出。
部分有机化合物波谱图
部分有机化合物波谱图H 2C H 2CC H 2H 2CHH (A)(B)(C)Assign.A B C5.6641.9911.612δ ppm ppm δ 环己烯的1HNMR(400MHz,CDCl 3,TMS)νC-H :3063-2838νC=C : 1662δCH : 1447, 1438波数/cm -1环己烯的红外光谱(液膜)Assign.A B C D E F G3.582.841.881.731.541.30-1.221.16δ ppm H(A)(B) HO(C)HH(F)H(D)δ ppm环己醇的1HNMR(400MHz ，CDCl 3, TMS)谱图νO-H : 3331νC-H :2932, 2855δCH 2:1452环己醇的红外谱图（液膜）环己酮的1HNMR(90MHz, CDCl 3, TMS)环己酮的红外谱图（液膜）H 2C H 2CC H 2(B)CH 2(B)CH 2(A)O δ ppmνC-H :2941, 2864νC=O : 1716δCH 2:1460, 1429, 1422波数/cm -1Assign.A B2.352.07-1.55δ ppm 波数/cm -1Assign.A BC2.63(q, 2H)1.22 (t, 3H)7.0-7.45(m,5H)δ ppm H (C)H (C)HHCH 2CH 3H (C)(A) (B)δ ppm乙苯的1HNMR(90MHz, CDCl 3, TMS)νC-H : 3087~2875苯环: 1606, 1496, 772, 746, 697δCH : 1453, 1376, 1329波数/cm -1乙苯的红外光谱（液膜）νO-H : 3300~2660νC-H :3027-2720νC=O : 1686νC=C : 1631苯环: 1578, 1496,1450 769, 712, 690波数/cm -1肉桂酸红外光谱（KBr 压片）Assign.A B C D E F 11.007.81(d )7.567.427.406.47(d )δ ppmJ BF = 16.1HzH(D)HH H(C)H(F)CO 2H(A)(B)Hδ ppm肉桂酸1HNMR(400MHz, CDCl 3, TMS)CH 3CH 2Br(B) (A)Assign.AB 3.366(q, 2H)1.677(t, 3H)δ ppm J AB = 7.327Hz溴乙烷的1HNMR(300 MHz, CCl 4, TMS)溴乙烷的红外光谱图(液膜)δ ppmνC-H : 2980, 2925, 2867δC-H : 1443, 1378νC-Br : 561波数/cm -1Assign.A B C7.797.577.46δ ppm H (A)H (C)(B) HC Oppm δ 二苯甲酮的1HNMR(90MHz, CDCl 3, TMS)νC-H :3067-3003νC=O : 1666苯环: 1595,1449 766, 705, 697波数/cm -1二苯甲酮的红外光谱(KBr 压片)CH 3COCH 2CO 2CH 2-CH 3(A)(B)(C)(D)Assign.A B C D4.023.452.271.29δ ppm mδ pp 乙酰乙酸乙酯的1HNMR(90MHz, CDCl 3, TMS)νC-H :2985~ 2878νC=O : 1746, 1731, 1719δCH : 1467, 1448, 14131391 1368νC-O :1319, 1266, 1163波数/cm -1乙酰乙酸乙酯的红外光谱(液膜)Assign.A B C D E F7.707.534.301.701.440.97δ ppm CO 2CH 2CH 2CH 2CH 3CO 2CH 2CH 2CH 2CH 3(B) HHH (A)(C) (D) (E) (F)δppm 邻苯二甲酸二丁酯的1H NMR(90MHz, CDCl 3, TMS)νC-H :3072, 2961, 2936, 2875νC=O : 1728苯环: 1600, 1580, 1449, 746δCH : 1467, 1385, 1373νC-O : 1286,1122波数/cm-1邻苯二甲酸二丁酯的红外光谱(液膜)Assign.A B C D1.481.44-1.291.210.92δ ppm (D) H 3C (CH 2)3CCH 3 (C)OH (A)3(B)δppm 2－甲基－2－己醇的1HNMR(90MHz, CDCl 3, TMS)νO-H : 3370νC-H : 2933, 2875, 2864δCH : 1469, 1378, 1365νC-O : 11592－甲基－2－己醇的红外光谱(液膜)间硝基苯胺的1HNMR(90MHz, CDCl 3, TMS)NO 2H (B)(D) H(C) HNH 2(E)Assign.A B C D E7.547.487.266.954.0δ ppm δ ppm波数/cm -1νN-H : 3434, 3335νC-H : 3096-2867δN-H : 1625苯环: 1601, 1524 869, 818, 739Ar-NO 2: 1518, 1360波数/cm -1间硝基苯胺的红外光谱(KBr 压片)νC-H :3108~2887呋喃环：1758~15742, 5-二甲基呋喃的红外光谱（液膜）m-1波数/cAssign.A B2.2285.812δ ppm OH(B)(B)H (A)H 3CCH 3(A)δ ppm2, 5-二甲基呋喃的1HNMR(300MHz, CDCl 3, TMS)Assign.A B7.320(s, 4H)1.311(s, 18H)δ ppm H(A)H HHC C CH 3CH 3(B)CH 3CH 3H 3CCH 3δ ppm 对二叔丁基苯的1HNMR(300MHz, CDCl 3, TMS)νC-H :3094~2868苯环: 1903~1511, 832δCH : 1464, 1361波数/cm -1对二叔丁基苯的红外光谱(KBr 压片)H H (A)H HCH 2-N (C) (D)CH 2CH 32CH 3CH 2CH 3Cl (B)Assign.A BC D7.72 - 7.254.7393.4141.454δ ppmδ ppm 苄基三乙基氯化铵的1HNMR(90MHz, CDCl 3)波数/cm -1苄基三乙基氯化铵的红外光谱(KBr 压片)νN=C=N- : 2121波数/cm-1二环己基碳酰亚胺的红外光谱(KBr 压片)Assign.A B C D E13.37.3897.3237.2716.4δ ppm C OH(E)CO 2H(A)(C)H H(B)(D)Hppm二苯乙醇酸的1HNMR(400MHz, DMSO-d 6)νO-H : 3400, 3300~2500νC=O : 1720波数/cm -1二苯乙醇酸的红外光谱(KBr 压片)Assign.A B C D E F118.1257.6247.3567.1422.352δ ppm H(E)O(B)H(D)HCO 2H(A)O CH 3(F)ppm乙酰水杨酸的1HNMR(400MHz, CDCl 3)νO-H : 3300~2500νC=O : 1754, 1693νC-O : 1309, 1190...m-1波数/c 乙酰水杨酸的红外光谱(KBr 压片)Assign.A B C D E7.8496.6264.3054.11.354δ ppm (B)H H(A)对氨基苯甲酸乙酯的1HNMR(90MHz, CDCl 3)对氨基苯甲酸乙酯的红外光谱(KBr 压片)对氨基苯磺酰胺的1HNMR(90MHz, DMSO-d 6)ppmCO 2CH 2CH 3(C)(E)(D)H 2NH HνN-H :3424, 3346δN-H : 1638νC=O : 1687νC-O : 1282, 1174...波数/cm -1SO 2NH 2(B)(C)H H(A)(D)H 2NAssign.A B C D 7.456.866.595.76δ ppm ppmνN-H :3479, 3377δN-H : 1630对氨基苯磺酰胺的红外光谱(KBr 压片)1, 2, 4-三唑的1HNMR(300MHz, D 2O)1, 2, 4-三唑的红外光谱(KBr 压片)ppmN N(A)HH(A)Assign.A8.416δ ppm 波数/cm-1-1波数/cmAssign.A B C D E F7.7277.5327.4987.3207.2856.422δ ppm O(E) H(B) H H (C)H (D)H (A)H (F)Oppm 香豆素的1HNMR(400MHz, CDCl 3)νC=O : 1729νC=C : 1671?νC-O : 1415, 1285, 937波数/cm-1香豆素的红外光谱(KBr 压片)νO-H : 3466, 3391, 3279νC=O : 1727波数/cm -1D-葡萄糖酸-δ-内酯的红外光谱(KBr 压片)νO-H : 3613, 3419, 3394νC-O-C : 1200, 1034波数/cm -1丁基羟基茴香醚的红外光谱(KBr 压片)C (C)H H(B)H(A)HOCH 3CH 3(D)OHAssign.A B C D9.166.9846.6461.530δ ppm ppm 双酚A 的1HNMR(400MHz, DMSO-d 6)νO-H : 3368波数/cm -1双酚A 的红外光谱 (KBr 压片)。