红外光谱与核磁氢谱
13级《研究有机化合物的一般步骤和方法(3)分子结构的确定
图谱题解题：
2、必须尽快熟悉有机物的类别及其官能团。
3、根据图谱获取的信息，按碳四价的原则对 官能团、基团进行合理的拼接。 4、得出结构(简)式后，再与谱图提供信息对 照检查，主要为分子量、官能团、基团的 类别是否吻合。
1、首先应掌握好三种谱图的作用、读谱方法。
研究有机化合物要经过以下几个步骤: 粗 产 品 结晶 萃取 分离 提纯 定性 分析 定量分析
化学 方法
除 杂 质
蒸馏
确定 质 组成 量 元素 分 析
测 结 质 定 构 红外 谱 分 分 光谱、 法 子 析 核磁 共振 量
氢谱
实验式或最简式
分子式
结构式
1、2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果， 其中一项是瑞士科学家库尔特· 维特里希 发明了“利用核磁共振技术测定溶液中 生物大分子三维结构的方法”。在化学 上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根 据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振 谱中给出的信号不同来确定有机物分子 中的不同的氢原子。下列有机物分子在 核磁共振氢谱中只给出一种信号的是 A、HCHO B、CH3OH C、HCOOH D、CH3COOCH3
根据实验数据填空： 1.8 (1)实验完毕后，生成物中水的质量为________g，假设广 5 口瓶里生成一种正盐，其质量为________g。 (2)生成的水中氢元素的质量为________g。 0.2 (3)生成的CO2中碳元素的质量为________g。 0.6 (4)该燃料中碳、氢元素的质量比为________。 3∶1 (5)已知这种燃料的每个分子中含有一个氧原子，则该燃 料的分子式为________，结构简式为________。
－ －1
＝0.1∶0.3∶0.05＝2∶6∶1, 即 A 的实验式为 C2H6O.
红外光谱、核磁和质谱解析方法
红外光谱解析方法1、分子式不饱和度的计算:Ω不饱和度就是分子结构中达到饱和所缺的一价原子的“对”数，N4、N3、N1分别为分子式中四价、三价及一价元素的数目 2、例4：计算黄酮化合物（C16H10O2）的不饱和度分子结构因为双键为9个。
环数为3，所以不饱和度为12。
例1 某无色或淡黄色液体，具有刺激味，沸点为145.5℃，分子式为C8H8，其红外光谱如图14-29，试判断其结构解：（1）Ω=（2+2×8-8）/2=5，可能有苯环（2）特征区第一强峰1500cm-1粗查：1500~1675cm-1，为νC=C振动区1500cm-1可能为苯环的骨架振动特征峰。
细找：按基团查附录、芳香烃类栏，根据该表所提供的数据找到未知的光谱上取代苯的五种相关峰。
①νФ-H3090、3060及3030cm-1②泛频峰2000-1667cm-1的峰形为单取代峰形③νC=C苯环骨架振动1600、1575、1500及1450cm-1共振环④δф-H1250-1000cm-1出现弱峰⑤γф-H 780及690cm-1（双峰）单取代苯（3）特征区第二强峰1630cm-1粗查：该峰可能起源于νC=C，因苯环已确定，故初步指认为烯烃。
细查：查附录一：（二）烯烃类栏，同样找到烯烃的四种相关峰。
①ν=CH3090、3060及3030cm-1②νC=C1630m-1③δ=CH1430-1290cm-1，出现中强峰④γ=CH990及905cm-1（双峰）落在单取代范围内第二强峰归属：乙烯基单取代。
未知物可能结构，苯乙烯。
4、查标准光谱与Sadtler光谱的81K苯乙烯的光谱完全一致。
结论：未知物为苯乙烯。
核磁共振氢谱的解析核磁共振谱能提供的参数主要是化学位移,原子核的裂分峰数,偶合常数以及各组峰的峰面积积分高度等.一、峰面积与氢核数目的关系（一）峰面积1.概念：在1H-NMR，各吸收峰覆盖的面积。
2.决定因素：峰面积与引起该吸收的氢核数目成正比。
红外光谱和核磁共振谱
500 107
电磁波谱的概念
电磁波具有能量，分子吸收电磁波获得能量：
E = h
E是获得的能量；h是Planck常数（6.626 1034 J·s）。 不同分子对能级的吸收具有选择性。
根据分子的运动形式及其对应的能级，分子吸收光谱 分为三类：转动光谱、振动光谱、电子光谱。 在磁场中原子核自旋不同取向之间的跃迁，相应吸收 在无线电波区，监测的仪器是核磁共振仪。
4000
3400
CH弯曲振动
( CH2)n n 4 时的面内摇摆振动
CH伸缩振动
2800
2200
1600
1000
Wavelength / cm1
600 450
2. 烯烃
=CH 3100~3010cm-1， C=C 1680~1600cm-1 ， =CH 1000~800cm-1
=CH伸缩振动
C=C伸缩振动
16851670
()
1695
()
1675 cm1
(p)
羰基与双键共轭，C=O键长增加，降低了羰基的双键 性， 使吸收频率移向低波数。
共轭效应、诱导效应同时存在
练习题
练习题：试比较下列两个化合物中哪一个羰基的振动 波数相对较高？
(a)
(b)
思路：考虑电子效应的影响；(CH3)2N给电子共轭效应。
答案：(a) > (b)
m1 m2
1 1 K 2c
1
c
双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。
波数和力常数
力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、 键长有关。
红外光谱与核磁共振
振 动
C-H拉伸（或伸缩）
C-H弯曲
烷烃
有机化学实用基础
吸收峰 化合物
振 动
C-H拉伸 （或伸缩）
C=C，CC，C=CC=C苯环(拉伸或伸缩)
1680-1620 强
C-H弯曲
1000-800
>3000 （中） 烯烃 3100-3010
1645（中）910-905强 995-985强 R2C=CH2 1653（中） 895-885强 730-650弱且宽 顺RCH=CHR 1650（中） 980-965强 反RCH=CHR 1675（弱） 三取代 1680（中-弱） 840-790强 四取代 1670（弱-无） 无
酰卤 酸酐 酯 酰胺 腈
有机化学实用基础
烷烃C—H的伸缩振动吸收峰在3000~2800 cm-1之间。
而C—H弯曲振动的吸收峰在1475-1300cm-1之间，甲基在
1375 cm-1左右处有一特征吸收峰，异丙基则在1370和 1385 cm-1处出现等强度的两个峰，叔丁基则在1370cm-1和 1395cm-1处出现不等强度的两个峰，前者强于后者，若为 亚甲基时会在1465 cm-1左右处出现特征峰，若多个CH2比
有机化学实用基础
开链饱和化合物的U值为0，含有一个双键的
开链化合物或饱和环状化合物的U值为1，含有两
个双键或一个三键的开链化合物以及含有一个双键 的环状化合物的U值为2，一个苯环的U值为4，依 此类推。 例1 某化合物分子式为Cl lH24，其红外光谱如图所 示，确定此化合物的结构。
有机化学实用基础
因而可用于确定某种特殊的键和官能团是否存在， 是红外光谱的主要用途，一般把这段叫特征谱带区。 在该区中凡是能用于鉴定有机化合物各种基团存在 的吸收峰叫做特征吸收或特征峰。
第八章红外光谱和核磁共振氢谱IRandHNMR
4 、红外光谱仪和红外光谱图
红外光谱仪组成：光源、单色器、检测器、放大器和记录器 横坐标： 数（） 纵坐标： 度（ A ） 吸收图谱： cm-1 ） 透
过 率 %
上线：波长（） 右側：透过率（ T% ）
波长 λ/μm -1 指纹区（ 1400-400cm ）
下线：波 左侧：吸光 官能团区（ 4000-1400
－ 1
， RCOCl/~1800 cm － 1 ，因氯有强的吸电子诱导效应。
③ 减弱键强度的共轭效应能使吸收向低频移动。如： CH3COCH =CH2 中 C=O 的吸收峰 1720 cm － 1 移至 ~1685 cm － 1 ， C=C 的吸 收峰由 1647 cm － 1 移至 1623 cm － 1 。
波数 /cm-1
二、有机基团的特3000c m－1 O-H 3600~3200 N-H 3500~3100 C-H 3300~2700 三键或累积 双键吸收区 2400 ～ 1950 cm － 1 C=C 2260~2100 C=N 2400~2100 C=Y=Z ~1950 C=X 双键振动 区 1800 ～ 1300 cm － 1 C=O 1800~1650 C=C 1690~1600 芳环 1600 ～ 1 450 C=N 1960~1460 δN-H 1650~150 0 δC-H 1475~130 0 指纹区 C － X 伸缩或弯曲振动 区 1300 ～ 600 c m－1 C-O 1300~1000 C-N 1360~1030 C-C 1200~600 δ=C-H 1000~650
影响化学键和基团特征吸收频率的因素 ① 键的力常数 k 越大，红外吸收频率越大。如：炔键 /2150 cm －
1
， C=C /1650 cm － 1 ， C － C /1200cm － 1 。
氢谱
前言：研究一种新的有机物就要知道它的结构，因此结构分析是有机化学的重要组成部分。
过去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定，其缺点是：费时、费力、费钱，试剂的消耗量大。
而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其优点是：省时、省力、省钱、快速、准确，试剂耗量是微克级的，甚至更少。
其中最常用的有四大谱：分别是紫外光谱（Ultraviolet spectroscopy 缩写为UV）、红外光谱（Infrared spectroscopy 缩写为IR）、核磁共振谱（Nuclearmagnetic resonance 缩写为NMR）和质谱（Mass spectroscopy 缩写为MS）。
吸收光谱紫外光谱 UV红外光谱 IR核磁共振谱 NMR非吸收光谱质谱MS 波谱法发展历史三十年代UV四十年代IR} 官能团五十年代NMRMS }分子式，分子骨架连接一般文献给出的数据：NMR: 详细MS: 分子量IR: 主要官能团一般无UV数据NOCH 3HOOHN N OCOHCH 3OH CH 3OCOHHOCH 3OCH 3OCH 3OCH 3发现确定结构人工合成证实Reserpine提取分离: 1805-1806提出结构: 1925合成证实: 19521952-1956X 光真空紫外区近紫外区紫蓝青绿黄橙红近红外区远红外区无线电波可见光区100nm200nm400nm800nm20μm500μm 光波区域10-1010-810-610-410-2100102wavelength (cm)γ-rays x-rays UV VIS IR μ-wave radio波谱解析第三章核磁共振谱the Nuclear magnetic spectra核磁共振谱核磁共振基本知识1氢核磁共振1H-NMR 2碳核磁共振13C-NMR 3二维核磁共振2D-NMR 41NMR是应用最广泛研究分子性质的最通用的技术：从分子的三维结构到分子动力学、化学平衡、化学反应性和超分子集体、有机化学的各个领域。
质谱法红外光谱法核磁共振氢谱区别
质谱法、红外光谱法、核磁共振、氢谱区别简单来说，质谱，就是测质量的，只不过测定出来的质量数高中只需要看最大值。
最大值就是分子质量。
核磁共振，这个分氢谱和碳谱，碳谱不常用，我大学用的也少，好像不是很好看。
氢谱比较常用，看氢化学环境的，同时还能分析出相邻的氢的情况，这个比较好用。
不过高中好像是只需要看氢数量。
红外，这个是分析官能团用的。
紫外，这个分析未知物质基本没用，不过可以测定已知的物质的含量。
【红外】利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。
将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。
红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。
当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。
分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。
分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。
但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。
所以分子的红外光谱属带状光谱。
分子越大，红外谱带也越多。
【紫外】分子振动能级的能级差为0.05～1 eV，转动能级的能差小于0.05eV，都远远低于电子能级的能差，因此当电子能级改变时，振动能级和转动能级也不可避免地会有变化，即电子光谱中不但包括电子跃迁产生的谱线，也有振动谱线和转动谱线，分辨率不高的仪器测出的谱图，由于各种谱线密集在一起，往往只看到一个较宽的吸收带。
若紫外光谱在惰性溶剂的稀溶液或气态中测定，则图谱的吸收峰上因振动吸收而会表现出锯齿状精细结构。
降低温度可以减少振动和转动对吸收带的贡献，因此有时降温可以使吸收带呈现某种单峰式的电子跃迁。
红外光谱和核磁共振
本章介绍四大谱（红外、紫外、核磁共振和 质谱）中的红外光谱（IR）和核磁共振谱 （NMR），要求如下：
了解红外光谱和核磁共振谱图的基本原理， 重点掌握波谱数据与分子结构关系的一般规 律，从而达到能用红外谱图和核磁共振谱图 来推简单的有机分子结构的目的。
Part
1
红外光谱（IR）
主讲内容：
§1 基本概念 §2 有机化合物红外吸收特征谱带 §3 红外光谱的优缺点
80
O CH3CH2C
2978 2937
70
60 %Transmittance
N(CH3)2
1495 1376 1151 1066
50
40
20
0 3000 Wavenumbers (cm-1) 2000 1000
1651
10
1651
1Байду номын сангаас97
30
1559
1412 1371
1296
597
40
实例： 苯基甲基醚的IR
ν
k m
1.2 峰位、峰强
2 两个质量都较大的原子成键
1 ν = = λ 2πc
1
k
μ
= 1307
k
k 化学键的键力常数（105达因/厘米）
μ
μ 成键原子的折合原子量；
M1、M2成键原子的原子量。
M1 ⋅ M 2 μ= (M 1 + M 2 )
1.2 峰位、峰强
T %越低，A越强，谱带强度越大。 T % < 10 10 < T % < 40 40 < T % < 90 90 < T %
1.1 红外光谱及其表示法
红外谱图表示方法：
第八章红外光谱和核磁共振氢谱IRandHNMR
伸 1 )
(cm-
说 明 羰基有共轭时吸收 波数降低
羧酸
OH C=O C=O C=O C=O NH2 CN
酰卤 酸酐 酯 酰胺 晴
四 、红外光谱 解析实例 四 、红外光谱 解析实例
实例一
C8H7N
红外光谱与核磁共振光谱
单色器：把通过试样池和参比池而进入入射狭缝的复
合光散射成单色光，再投射到检测器上进行测量。色
散元件为棱镜或光栅。
检测器 ：检测器的作用是接收红外辐射并使之转换成电
信号。
常用的有三种：真空热电偶、高莱池和电阻测辐射热计。
IR与UV的主要区别：
(1)IR谱仪的试样放在光源与单色器之间，而UV的试
样放在单色器之后、检测器之前。
定性好，均匀，不均匀性小于六千万
分之一。扫场线圈。
2 ．射频振荡器：线圈垂直于外磁场，
发射一定频率的电磁辐射信号。
60MHz或100MHz。
3 ．射频信号接受器（检测器）：当
质子的进动频率与辐射频率相匹配时，
中红外光谱法又简称为红外光谱法。
认识IR
T透过率
红外吸收光谱一般用T~曲线或T~ 波数曲线表
示。纵坐标为百分透射比T%，因而吸收峰向下，
向上则为谷；横坐标是波长（单位为µm ），或波
数（单位为cm-1）。中红外区的波数范围是4000 ~
400 cm-1 。
二、红外光谱法的特点
➢分子的振动、转动光谱
➢吸收能量较低，波长范围在红外区的电磁波
➢分子不产生电子能级的跃迁
➢只产生分子的振动和转动
紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特
别是具有共轭体系的有机化合物，而红外光谱法主要
研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物，几乎所有
的有机化合物在红外光谱区均有吸收。凡是具有结构
不同的两个化合物，一定不会有相同的红外光谱。
在4000~1300cm-1 区域内有一个明显的特点，即每一
个吸收峰都和一定的官能团相对应，而且有机化合物
分子中的一些主要官能团的特征吸收，多发生在这个
(整理)红外光谱与核磁共振谱
《红外光谱与核磁共振谱》【学习要求】1、了解红外光谱与核磁共振谱基本原理及其有关的概念2、了解红外吸收光谱产生的条件3、了解红外吸收的强度、核磁共振谱中化学位移的概念4、大致了解各类有机化合物红外吸收光谱和核磁共振谱特征一、红外吸收光谱（一）红外吸收光谱的基本原理红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75-1000 mm(1 mm = 10-4 cm) 其中：远红外 0.75-2.5 mm中红外 2.5-25 mm 4000-400 cm-1近红外 25-1000 mm红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。
波数的定义是：每1厘米范围内所含光波的数目。
波数 = 104/l(mm)。
因此，2.5 mm波长，相当于104/2.5 cm-1，即：4000 cm-1，而25 mm相当于400 cm-1。
1．分子的振动能级引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。
红外吸收光谱是分子的振动-转动光谱。
用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。
2、基本振动的类型一般把分子的振动方式分为两大类：化学键的伸缩振动和弯曲振动。
（1）伸缩振动指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。
在振动过程中，键角并不发生改变，如碳氢单键，碳氧双键，碳氮三键之间的伸缩振动。
伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。
（2）弯曲振动弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，用d、g表示。
如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动，如果弯曲振动完全位于平面上，则称面内弯曲振动。
剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，面外摇摆振动和扭曲变形振动为面外弯曲振动。
以-CH2-：剪式振动、平面摇摆振动、面外摇摆振动、扭曲变形振动3、影响峰数减少的因素（1）红外非活性振动（2）分子结构对称，某些振动频率相同。
（3）强宽峰复盖频率相近的弱而窄的峰。
（4）在红外区域外的峰。
（5）别弱的峰或彼此十分接近的峰（二）红外吸收光谱产生的条件一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能(hn)等于振动基态(Vo)的能级(E1)与第一振动激发态(V1)的能级(E2)之间的能量差(DE)时，则分子可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动激发态(V0® V1)：DE = E2 - E1= hn分子吸收红外光后，引起辐射光强度的改变，由此可记录红外吸收光谱，通常以波长(mm)或波数(cm-1)为横坐标，百分透过率(T %)或吸光度(A)为纵坐标记录。
《红外光谱与核磁共振谱》
《红外光谱与核磁共振谱》第一篇：《红外光谱与核磁共振谱》演讲稿工作总结调研报告讲话稿事迹材料心得体会策划方案《红外光谱与核磁共振谱》《红外光谱与核磁共振谱》【学习要求】1、了解红外光谱与核磁共振谱基本原理及其有关的概念2、了解红外吸收光谱产生的条件3、了解红外吸收的强度、核磁共振谱中化学位移的概念4、大致了解各类有机化合物红外吸收光谱和核磁共振谱特征一、红外吸收光谱（一）红外吸收光谱的基本原理红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75-1000 mm(1 mm = 10-4 cm)其中：远红外0.75-2.5 mm中红外2.5-25 mm 4000-400 cm-1近红外25-1000 mm红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。
波数的定义是：每1厘米范围内所含光波的数目。
波数= 104/l(mm)。
因此，2.5 mm波长，相当于104/2.5 cm-1，即：4000 cm-1，而25 mm相当于400 cm-1。
1．分子的振动能级精心收集精心编辑精致阅读如需请下载！演讲稿工作总结调研报告讲话稿事迹材料心得体会策划方案引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。
红外吸收光谱是分子的振动-转动光谱。
用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。
2、基本振动的类型一般把分子的振动方式分为两大类：化学键的伸缩振动和弯曲振动。
（1）伸缩振动指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。
在振动过程中，键角并不发生改变，如碳氢单键，碳氧双键，碳氮三键之间的伸缩振动。
伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。
（2）弯曲振动弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，用d、g表示。
如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动，如果弯曲振动完全位于平面上，则称面内弯曲振动。
剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，面外摇摆振动和扭曲变形振动为面外弯曲振动。
红外光谱与核磁共振谱解读
《红外光谱与核磁共振谱》【学习要求】1、了解红外光谱与核磁共振谱基本原理及其有关的概念2、了解红外吸收光谱产生的条件3、了解红外吸收的强度、核磁共振谱中化学位移的概念4、大致了解各类有机化合物红外吸收光谱和核磁共振谱特征一、红外吸收光谱（一）红外吸收光谱的基本原理红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75-1000 mm(1 mm = 10-4 cm) 其中：远红外 0.75-2.5 mm中红外 2.5-25 mm 4000-400 cm-1近红外 25-1000 mm红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。
波数的定义是：每1厘米范围内所含光波的数目。
波数 = 104/l(mm)。
因此，2.5 mm波长，相当于104/2.5 cm-1，即：4000 cm-1，而25 mm相当于400 cm-1。
1．分子的振动能级引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。
红外吸收光谱是分子的振动-转动光谱。
用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。
2、基本振动的类型一般把分子的振动方式分为两大类：化学键的伸缩振动和弯曲振动。
（1）伸缩振动指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。
在振动过程中，键角并不发生改变，如碳氢单键，碳氧双键，碳氮三键之间的伸缩振动。
伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。
（2）弯曲振动弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，用d、g表示。
如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动，如果弯曲振动完全位于平面上，则称面内弯曲振动。
剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，面外摇摆振动和扭曲变形振动为面外弯曲振动。
以-CH2-：剪式振动、平面摇摆振动、面外摇摆振动、扭曲变形振动3、影响峰数减少的因素（1）红外非活性振动（2）分子结构对称，某些振动频率相同。
（3）强宽峰复盖频率相近的弱而窄的峰。
（4）在红外区域外的峰。
（5）别弱的峰或彼此十分接近的峰（二）红外吸收光谱产生的条件一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能(hn)等于振动基态(Vo)的能级(E1)与第一振动激发态(V1)的能级(E2)之间的能量差(DE)时，则分子可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动激发态(V0® V1)：DE = E2 - E1= hn分子吸收红外光后，引起辐射光强度的改变，由此可记录红外吸收光谱，通常以波长(mm)或波数(cm-1)为横坐标，百分透过率(T %)或吸光度(A)为纵坐标记录。
四大光谱
四大光谱介绍⑴光具有波粒二象性E=hν=hc/λ,λ=c/ν,V=1/ λ。
熟悉波长λ、频率ν、波数、能量E的概念、单位及相互关系。
⑵熟悉电磁波谱图，包括紫外光区、红外光区的划分。
⑶了解分子总的能量E的组成，它包括E平动能，电子运动能E电、分子振动能量E振和分子转动能量E转。
电磁波(光波)照射物质时，分子要吸收一部分辐射，但是，吸收是量子化的，即只吸收某些特定频率的辐射，吸收的能量可以激发电子到较高的能级或增加分子振动能级和转动能级，从而产生特征的分子吸收光谱。
其中电子能级差最大、振动能级差次之，转动能级差最小。
只有恰好等于某个能级差时，分子才能吸收。
⑷了解吸收光谱与分子结构的关系。
分子中不同的基团表现出不同的吸收特征，因此，确定分子的吸收光谱可以推测分子可能存在的官能团。
⑸了解分子能级裂化与光谱的关系。
读者要了解吸收光谱的分类，以及电磁波谱区域与相应波谱方法的对应关系。
①紫外光谱法：波长在200—400nm的近紫外光，激发n及π电子跃迁②红外光谱法：波长在2.5—15μm激发振动与转动③核磁共振波谱法：波长在无线电波1—1000m激发原子核自旋能级。
质谱不同于以上三谱，不属于吸收光谱。
它不是描述一个分子吸收不同波长电磁波的能力，而是记录化合物蒸汽在高真空系统中，受到能量很小的电子束轰击后生成碎片正离子的情况。
⑹光吸收定律透射率T=透射光／入射光＝I／I0，吸光度A＝-logT=εbc(L-B定律)⑺物质吸收谱带的特征主要特征：位置(波长)及强度(几率)1、分子轨道形成与ζ,π及n轨道。
读者应习惯于用分子轨道表示分子结构。
处在分子轨道中的价电子主要涉及ζ，π，n，价电子的跃迁产生uv：ζ→ζ* π→π* n→n* 其能量次序大致为ζ＜π＜n＜π*＜ζ*据此，可以比较不同类型能级跃迁所需能量的大小，以及与吸收峰波长的关系。
2、电子能级和跃迁类型ζ→δ* 200nm以下，远红外区，饱和碳氢化合物，例如，CH4λmax＝125nm。
红外光谱和核磁共振
（P86）
化学方法
有机分子结构的测定
物理方法：
红外光谱、紫外光谱、 核磁共振、质谱。
优点：快速、微量、准确
红外吸收光谱：是分子中成键原子振动能级（伸
缩振动和弯曲振动）跃迁而产生的吸收光谱，
有机四大谱及其特点
有机四大谱：紫外吸收光谱、红外吸收光谱、 核磁 共振谱、质谱
UV
优点样准品确用快量速少
上式关系时，H1可以吸收特定波长的光波，从 低能态排布方式可转变成高能态的排布方式。 即产生了“共振”。
4、核磁共振：具有磁性原子核吸收能量，从低能 态跃迁到高能态的现象。
5、实现“共振”的办法：用恒定的频率的无线电 波照射，通过改变外磁场强度的方法来实现共振。
核磁共振波谱仪：连续波扫描NMR和FT-NMR
C—H伸缩振动3300cm-1（700-600 cm-1） CC伸缩振动： 2100-2140cm-1
芳H伸缩振动3100-3000cm-1 单核芳环骨架C=C伸缩振动1600、1580、1500、 1450cm-1(强度与分子对称性有关)
五、各类化合物的特征的红外吸收光谱
1、烷烃：
C—H伸缩振动：2８５0cm-1和３０００ cmC-H（CH3）面内弯曲：1460（不对称）和1380（对称） -(CH2)n- (n>=4)面内弯曲：一般在720 cm-1处有特征峰
为了去除测定时的仪器频率的影响规定测得的化学位移值要除以仪器的频率因四甲基硅烷中由于硅的电负性很小故h周围的电子云密度较大化学屏蔽作用大且同时有12个等同的质子只给出一个特强信号故硅烷中的h在最高的磁场强度下共振吸收把它的吸收位置当作零点这样可使大多数的核磁共振信号都出现在tms的低场一侧化学位移值
四大谱图综合解析
1 某未知物分子式为C5H12O，它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在200 nm以上没有吸收，试确定该化合物结构。
1 :2 : 9[解] 从分子式C5H12O，求得不饱和度为零，故未知物应为饱和脂肪族化合物。
未知物的红外光谱是在CCl4溶液中测定的，样品的CCl4稀溶液的红外光谱在3640cm-1处有1尖峰，这是游离O H基的特征吸收峰。
样品的CCl4浓溶液在3360cm-1处有1宽峰，但当溶液稀释后复又消失，说明存在着分子间氢键。
未知物核磁共振谱中δ4. 1处的宽峰，经重水交换后消失。
上述事实确定，未知物分子中存在着羟基。
未知物核磁共振谱中δ0.9处的单峰，积分值相当3个质子，可看成是连在同一碳原子上的3个甲基。
δ3.2处的单峰，积分值相当2个质子，对应1个亚甲基，看来该次甲基在分子中位于特丁基和羟基之间。
质谱中从分子离子峰失去质量31（－CH 2OH ）部分而形成基峰m/e57的事实为上述看法提供了证据，因此，未知物的结构是CCH 3H 3CCH 3CH 2OH根据这一结构式，未知物质谱中的主要碎片离子得到了如下解释。
CCH 3H 3CCH 3CH 2OH+.C +CH 3CH 3H 3CCH 2OH +m/e31m/e88m/e57-2H -CH 3-CH 3-HCH 3C CH 2+m/e29m/e73m/e412 某未知物，它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在210nm 以上没有吸收，确定此未知物。
2263[解] 在未知物的质谱图中最高质荷比131处有1个丰度很小的峰，应为分子离子峰，即未知物的分子量为131。
由于分子量为奇数，所以未知物分子含奇数个氮原子。
根据未知物的光谱数据亚无伯或仲胺、腈、酞胺、硝基化合物或杂芳环化合物的特征，可假定氮原子以叔胺形式存在。
红外光谱中在1748 cm -1处有一强羰基吸收带，在1235 cm -1附近有1典型的宽强C －O －C 伸缩振动吸收带，可见未知物分子中含有酯基。
红外光谱核磁共振谱
核磁共振谱仪
§4-1 有机化合物的结构与吸收光谱
式中： E h
E hν
hc λ
为光量子能量，单位为 J
代表 Planck 常数，其量值为6.63 × 10-34 J.s
该式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能 级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。
由此可见，λ与E，ν成反比，即λ↓，ν↑（每秒 的振动次数↑），E↑。
CH3
CHO
例1 化合物C8H8O的红外谱图 3） 1600，1580 cm1，含有苯环
1）不饱和度：(8228)2=5
指纹区780，690 cm1，
大于4， 一般有苯环，C6H5
2）3000 cm1以上，不饱和 C-H 伸缩，可能为烯，炔，
间位取代苯
4）1710 cm1，C=O， 2820，2720 cm1，醛基
同一个碳原子上，即有一个－CH3) ■复杂的多重峰：与之相邻有多个碳(≥2)上都
有H；情况较复杂。
◆注意：只有不等性的、相邻的 H 核之间 才能发生自旋偶合核自旋裂分，使吸收峰裂分。
而等性H核之间不发生自旋裂分。如CH3CH3 只有一个单峰。
一张谱图可以提供关于有机分子结构的如下信息：
1. 由吸收峰的组数，可以判断有几种不同类型的H核； 2. 由峰的强度（峰面积或积分曲线高度），可以判断 各类H的相对数目； 3.由峰的裂分数目，可以判断相邻H核的数目； 4. 由峰的化学位移(δ值)，可以判断各类型H所属 的化学结构； 5. 由裂分峰的外型或偶合常数，可以判断哪种类型H 是相邻的。
有机化合物的结构表征
【本章重点】
红外光谱、核磁共振谱。
【必须掌握的内容】
红外光谱、核磁共振谱谱图的解析方法。
红外光谱质谱仪核磁共振氢谱
红外光谱质谱仪核磁共振氢谱
红外光谱是一种分析物质结构和化学键的方法，通常使用红外光谱仪进行测量。
该仪器会将样品暴露在红外光下，然后记录在不同波长下的吸收强度。
质谱仪是一种用于确定化合物分子量和分子结构的技术。
它使用高速电子冲击样品，将分子分解并生成离子。
然后，这些离子经过一系列分析，从而确定它们的质量和化学结构。
氢谱是一种分析分子结构和化学键的技术。
它使用核磁共振现象，其中样品在强磁场中获得能量，然后释放出来。
通过测量这些释放的能量，可以确定分子中的氢原子的位置和数量。
核磁共振氢谱通常采用的是一种非破坏性技术，因此可以用于检测生物分子、医药化合物和有机化合物等样品。
它可以提供有关分子中氢原子的信息，如化学位移、弛豫时间、耦合常数和峰面积等。
这些信息可以用来确定物质的结构，从而对其进行鉴定和定量分析。
红外光谱、质谱和核磁共振氢谱通常被用于分析化合物的结构和特性。
它们的优缺点不同，由于它们提供的信息也不同，因此通常需要多种方法结合使用才能获得最全面的结果。
例如，在定量分析中，通常使用质谱确定分子量，使用红外光谱确定化学键类型，并使用核磁共振氢谱确定氢原子的构型和数量。
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Transmit ance [%] 20 30 40 50 60 70 80 90 100
C:\Program
4000
40 00
4000
Files \ OPUS_65\ s earc h\ Ent ry 106. 0
Files \OPUS_65\s earc h\Entry 107.0
特征吸收：1300~1000cm-1 的伸缩振动， 脂肪醚：1150~1060cm-1 （C-O-C伸缩）一 个强的吸收峰 芳香醚：1270~1230cm-1（为Ar-O伸缩）， 1050~1000cm-1（为R-O伸缩）
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cm-1
分析各个峰的 归属
3334cm-1, -OH 的伸缩振 动峰，一般波数范围： 3350 ± 10 cm-1。这是一 个很特征的OH峰，由于氢 键的存在，所有OH峰均比 较宽。
2960cm-1, -CH3反 对称伸缩振动峰。
2931cm-1,-CH2 反对称伸缩振 动峰。
2870cm-1, CH3 对 称 伸 缩振动峰。
2441.30
2433.91
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W avenum ber c m -1
W avenum ber c m -1
2000
2000
2000
1954.48 1827.78
1975.01 1944.72 1817.44 1741.27
1500
1921.97
1589.51
1500
1500
1626.41 1597.47 1537.85 1479.58 1432.55 1339.98 1255.38 1182.77 1139.10 1103.97 1061.97
1000 500
1493.50 1443.51 1325.47 1281.94 1215.61 1162.49 1107.62
1000
1000 500
1616.08 1585.18 1532.60 1477.01 1446.94 1368.84 1310.46 1260.76 1175.65 1127.23 1077.99 1023.56 958.71 864.93 815.14 787.33 748.10 661.84
20
30
40
50
60
70
80
90
100
4000 3500
3542.68 3267.37 3105.65 2924.95
3000 2500
2441.30
2000
1954.48 1827.78
1500 1000 500
1626.41 1597.47 1537.85 1479.58 1432.55 1339.98 1255.38 1182.77 1139.10 1103.97 1061.97 917.47 843.91 769.46 740.47 714.07 682.65 638.00 575.32 518.54 426.34
3500
35 00
3500
3432.21
Files \OPUS_65\s earc h\Entry 003.0
3360.03
3336.65
甲氧基是吸电基团使羟基 O-H伸缩峰蓝移！
3000
30 00
3000
2974.10 2930.07 2890.90 2827.50
2936.64 2882.05
2963.18 2937.01 2878.21
2976.82 2932.57 2862.61 2803.98 2691.46 2604.86
2500 2000
1961.47 1653.59
1500 1000 500
1487.76 1441.96 1379.43 1347.84 1294.78 1118.04 1073.14 1040.82 931.34 842.10 792.00
20 30 40 50 60 70 80 90 100
30 40 50 60 70 80 90 100
4000
20 30 40 50 60 70 80 90 100
:\Program Files \OPUS_65\s earc h\Entry 172.0
:\Program Files \OPUS_65\s earc h\Entry 168.0
660cm-1,-OH摇摆 振动峰，这是由 于 OH 基团的存在 的另外一个宽峰。
20
30
Transmittance [%] 40 50 60 70 80 90
100
4000 3500
3324.29
C:\Program Files\OPUS_65\search\Entry172.0
3118.74 3084.52
分子对称性比较 高
Wavenumber cm-1
20
30
Transmittance [%] 40 50 60 70
80 90 100
4000 4000 3500 3500
3360.03 3336.65
3000 3000
2963.18 2936.64 2937.01 2882.05 2878.21
对称性越强振动时偶极 矩变化越小，吸收谱带 越弱！
500
662.38
465.31
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3324.29 3118.74 3084.52
3000 2500
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1921.97 1589.51 1493.50 1443.51 1325.47 1281.94 1215.61 1162.49 1107.62
分子对称性比 较低
Wavenumber cm-1
20
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Transmittance [%] 40 50 60 70 80 90 100
4000 3500
3360.03
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1500 1000 500
1002.84 960.79 854.83 820.28 753.89 695.02 660.66 627.36 538.58 494.67
30
40
50
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3445.60
3239.62 3112.48
1975.01 1944.72 1817.44 1741.27 1616.08 1585.18 1532.60 1477.01 1446.94 1368.84 1310.46 1260.76 1175.65 1127.23 1077.99 1023.56 958.71 864.93 815.14 787.33 748.10 661.84 551.01 521.73 450.28
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10 00
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20
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Transmittance [%] 40 50 60 70 80 90 100
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1458.01 1383.47 1235.31 1099.21 1056.00 1016.91 968.94 887.69 858.51 754.72 662.38 465.31
2500 2000 2500 Wavenumber Wavenumber cm-1 1500 1000 500
1458.01 1422.16 1383.47 1235.31 1214.43
1111.91 1099.21 1056.00 1045.60 1016.91 995.92 968.94 925.02 887.69 853.85 858.51
3000 2500
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Wavenumber cm-1
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2000 1500 1000 500
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1589.51 1493.50 1443.51 1325.47 1281.94 1215.61 1162.49 1107.62 1002.84 960.79 854.83 820.28 753.89 695.02 660.66 627.36 538.58 494.67
436.56
1050～1000 cm-1 为R-O伸缩 1270～1230cm-1 为Ar-O伸缩
应化101-5# 郭亚洲 兰健文 宁金宇 李淼 吴凯
下面我们开始 依次解析醇、 酚、醚、胺的 红外光谱
Байду номын сангаас子振动方程
红外光谱分析的根本是分子振动方程。
分子振动方程：
关于化学键力常数k: a、化学键越短k越大，eg：kc=c>kc-c