有机波谱分析全套课件(新)
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《有机波谱分析》课件
有机波谱分析
1
主要内容：
有机波谱分析 ①红外光谱 ②紫外光谱 ③核磁共振谱(包括1HNMR和13CNMR) ④质谱(包括色质联谱) 。
2
第一章 红外光谱
3
1.1 概述
•
红外光谱具有测定方法简便、迅速、所需
试样量少，得到的信息量大的优点，而且仪器
价格比核磁共振谱和质谱便宜，因此红外光谱
在结构分析中得到广泛的应用。
根据存在的化学键和官能团以及其他结构 信息，通过与标准谱图的对比推断分子结构， 进行定性分析。
5
3.定量分析 红外光谱适用于一些异构体和特殊体系的
定量分析，它们的红外光谱尤其是指纹区的光 谱各有特征，因此可利用各自特征吸收峰的强 度定量。 4.鉴定无机化合物
不要认为红外光谱只能鉴定有机物，它也是 鉴定无机物很好的手段之一，例如络合物的研 究，地矿科学的研究也普遍采用红外光谱。
双原子分子中原子是通过化学键联结起来 的，可以把两个原子看成是两个小球，把化学键 看作质量可以忽略不计的弹簧，如图1-3所示。它 们在平衡位置附近作简谐振动。
图1—3 双原子分子振动示意图
A—平衡状态；B—伸展状态
16
根据虎克定律双原子分子的频率公式为：
基团和化学键的特征频率取决于化学键 的强弱和化学键所连接的两个原子的质量。
• 中红外区（波长范围2.5-25μm）(4000-400cm-1 )
分子中原子振动的基频谱带在此区。所谓基频是分子从 基态跃迁到第一激发态的共振吸收频率。此区适用于有机化 合物的结构分析和定量分析。
• 远红外区（波长范围25—1000μm）(400-10cm-1 )
主要是分子的骨架弯曲振动及无机化合物重原子之间的 振动，金属有机化合物、金属络合物的伸缩和变角振动等， 主要用于研究分子结构及气体的纯转动光谱。各类化合物在 远红外区的吸收规律不如中红外区成熟。
1
主要内容：
有机波谱分析 ①红外光谱 ②紫外光谱 ③核磁共振谱(包括1HNMR和13CNMR) ④质谱(包括色质联谱) 。
2
第一章 红外光谱
3
1.1 概述
•
红外光谱具有测定方法简便、迅速、所需
试样量少，得到的信息量大的优点，而且仪器
价格比核磁共振谱和质谱便宜，因此红外光谱
在结构分析中得到广泛的应用。
根据存在的化学键和官能团以及其他结构 信息，通过与标准谱图的对比推断分子结构， 进行定性分析。
5
3.定量分析 红外光谱适用于一些异构体和特殊体系的
定量分析，它们的红外光谱尤其是指纹区的光 谱各有特征，因此可利用各自特征吸收峰的强 度定量。 4.鉴定无机化合物
不要认为红外光谱只能鉴定有机物，它也是 鉴定无机物很好的手段之一，例如络合物的研 究，地矿科学的研究也普遍采用红外光谱。
双原子分子中原子是通过化学键联结起来 的，可以把两个原子看成是两个小球，把化学键 看作质量可以忽略不计的弹簧，如图1-3所示。它 们在平衡位置附近作简谐振动。
图1—3 双原子分子振动示意图
A—平衡状态；B—伸展状态
16
根据虎克定律双原子分子的频率公式为：
基团和化学键的特征频率取决于化学键 的强弱和化学键所连接的两个原子的质量。
• 中红外区（波长范围2.5-25μm）(4000-400cm-1 )
分子中原子振动的基频谱带在此区。所谓基频是分子从 基态跃迁到第一激发态的共振吸收频率。此区适用于有机化 合物的结构分析和定量分析。
• 远红外区（波长范围25—1000μm）(400-10cm-1 )
主要是分子的骨架弯曲振动及无机化合物重原子之间的 振动，金属有机化合物、金属络合物的伸缩和变角振动等， 主要用于研究分子结构及气体的纯转动光谱。各类化合物在 远红外区的吸收规律不如中红外区成熟。
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
红外光谱是以波长λ或波数σ第为5横页/坐共8标0页，表示吸收峰的峰位；以透射比 T(以百分数表示,又称为透光率或透过率)为纵坐标，表示吸收强度。
5
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。
第8页/共80页
8
分子由基态υ =0跃迁到激发态υ =1时吸收光的能量为：
第9页/共80页
9
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。
32
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。
33
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。
第20页/共80页
20
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。
5
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。
第8页/共80页
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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：
第9页/共80页
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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。
第20页/共80页
20
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。
《有机波谱分析》PPT课件
不对称伸缩振动(vas) 精选课件ppt (2926 cm-1)
5
(2)弯曲振动：
+
+
+ +
C
C
C
C
剪式振动(δs)
面内摇摆振动(ρ) 面外摇摆振动(ω)
扭式振动(τ)
面内
面外 弯曲振动只改变键角,不改变键长
值得注意的是：不是所有的振动都能引起红外吸收，
只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。
X－H 伸缩振动吸收范围。X代表O、N、C、S， 对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃 及饱和烃类的 O－H、N－H、C－H 伸缩振动。
1. O－H 醇与酚：游离态－－3640～3610cm-1，峰形尖锐。
缔合－－精3选30课0件cpmpt -1附近，峰形宽而钝 11
羧酸：3300～2500cm-1，中心约3000cm-1,谱带宽
2 . N－H
胺类： 游离——3500～3300cm-1
缔合——吸收位置降低约100cm-1 伯胺：3500，3400cm-1，（吸收强度比羟基弱） 仲胺：3400cm-1（吸收峰比羟基要尖锐） 叔胺：无吸收
酰胺：伯酰胺：3350，3150cm-1 附近出现双峰
仲酰胺：3200cm-1 附近出现一条谱带
第三章 红外光谱
3.1 基本原理
3.1.1波长和波数
电磁波的波长（ ）、频率（ v）、能量（E）之间的关系：
精选课件ppt
1
3.1.2 近红外、中红外和远红外
波段名称 近红外 中红外 远红外
波长 μ 0.75—2.5 2.5－25
25－1000
波数（cm-1） 13300－4000 4000－400
有机波谱知识课件
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）
• 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。
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• 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。
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• 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）
《有机波谱分析》课件
紫外-可见光谱分析
紫外-可见光谱原理
解释紫外-可见光谱的原理和 作用。
紫外-可见光谱仪的 组成和使用
详细介绍紫外-可见光谱仪的 构成和正确使用方法。
吸收峰的解析和比 较光法、内标法、 工作曲线法的应用
教授如何分析紫外-可见光谱 图中的吸收峰，并介绍比较 光法、内标法和工作曲线法 的应用。
质谱分析
《有机波谱分析》PPT课件
基本概念介绍
波谱分析的定义、有机化合物的基本特点、波长、频率和波数的关系。
红外光谱分析
1
红外光谱原理
介绍红外光谱分析的原理和应用。
红外光谱仪的组成和使用
2
详细解释红外光谱仪的组成，以及如
何正确使用。
3
光谱峰的解析和峰谷法、拔山
法的应用
教授如何分析红外光谱图中的峰和谷， 并介绍峰谷法和拔山法的应用。
1 质谱分析的原理
解释质谱分析的原理和作用。
2 质谱仪的组成和使用
详细介绍质谱仪的构成和正确使用方法。
3 质谱图的解析和母离子峰、片段离子峰的应用
教授如何分析质谱图中的母离子峰和片段离子峰，并介绍它们的应用。
多元分析
多光谱分析的原理
介绍多光谱分析的原理和它在 有机波谱分析中的应用。
主成分分析和聚类分析 的应用
说明主成分分析和聚类分析如 何应用于有机波谱分析中。
多元分析在有机波谱分 析中的实践
详细说明多元分析是如何在有 机波谱分析中得到实际应用的。
结论
1 有机波谱分析的应用前景
展望有2 knowledge check: 选择题
提供一些选择题，用于检验听众对于有机波谱分析的理解。
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。
有机波谱分析复习 ppt课件
故该化合物的结构为A。
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6
二、红外光谱
4.某化合物分子式为C7H5NO2 ，其 红外谱图有下列结构信息：3095cm1，2840cm-1（中强），2730cm-1 （中强），1708cm-1，1608cm-1， 1535cm-1，1348cm-1，853cm-1， 822cm-1。试推求该化合物的结构， 并指定各峰的归属。
波谱分析复习
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1
一、紫外光谱
1.（1）共轭非封闭体系烯烃的 π→π*跃迁均为强吸收带， λmax=210-250nm ，ε≧104，称为 K带;
（2）n→π*跃迁λmax>250nm , ε﹤100，为禁阻跃迁，吸收带弱， 称为R带。
PPT课件
2
2.2-（环己-1-烯基）-2-丙醇在硫酸
S CH2
m/z=88
CH3
+
H2C CH
S CH2
m/z=73
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26
PPT课件
18
四、核磁共振碳谱
O
9. CH3CH2CNHCH2CH3 的13C谱峰归属。
170.8
O CH3CH2CNHCH2CH3
42.3 23.3 11.2 23.2
23.2 42.3 170.8 23.3 11.2
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
PPM
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19
10.
O 的13C谱峰归属。
PPT课件
23
14. CH3SCH2CH(OH)CH3的主要碎 片离子峰如下图。
PPT课件
24
OH
47
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6
二、红外光谱
4.某化合物分子式为C7H5NO2 ，其 红外谱图有下列结构信息：3095cm1，2840cm-1（中强），2730cm-1 （中强），1708cm-1，1608cm-1， 1535cm-1，1348cm-1，853cm-1， 822cm-1。试推求该化合物的结构， 并指定各峰的归属。
波谱分析复习
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1
一、紫外光谱
1.（1）共轭非封闭体系烯烃的 π→π*跃迁均为强吸收带， λmax=210-250nm ，ε≧104，称为 K带;
（2）n→π*跃迁λmax>250nm , ε﹤100，为禁阻跃迁，吸收带弱， 称为R带。
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2
2.2-（环己-1-烯基）-2-丙醇在硫酸
S CH2
m/z=88
CH3
+
H2C CH
S CH2
m/z=73
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18
四、核磁共振碳谱
O
9. CH3CH2CNHCH2CH3 的13C谱峰归属。
170.8
O CH3CH2CNHCH2CH3
42.3 23.3 11.2 23.2
23.2 42.3 170.8 23.3 11.2
180
160
140
120
100
80
60
40
20
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PPM
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19
10.
O 的13C谱峰归属。
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23
14. CH3SCH2CH(OH)CH3的主要碎 片离子峰如下图。
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24
OH
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（1）烷烃（2）烯烃（3）共轭烯烃 （4）芳烃（5）卤代烃（6）炔烃
二.波谱分析
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，样品消 耗量是微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分 子的结构，而且还能探索到分子间各种集聚态的 结构构型和构象的状况，对人类所面临的生命科 学、材料科学的发展，是极其重要的。
OH O HO NCH3 吗 啡 碱
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，样品消耗 量是微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分子的结 构，而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和 构象的状况，对人类所面临的生命科学、材料科学的 发展，是极其重要的。
一、有机化合物结构测定的经典方法 （化学鉴定法）
说明：
（1）元素化合价不分正负，也不论何种元素，只按 价分 类计算。（如C、Si；H、Cl）
（2）元素化合价应按其在化合物中实际提供的成键电子 数计算。
（3）对含有变价元素，如S、N、P等化合物，不防对每 种可能化合价都作一次不饱和度的计算；然后根据波谱证 据取舍之。 （4）二价原子数目不直接进入计算式。
有机波谱分析
一.课程简介
二.意义
三.学习内容及时间安排
第一章
前 言：
绪论
有机化合物的结构表征(即测定) —— 从分子水平认 识物质的基本手段，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，需要的样品量大。例如： 鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至 1952年才完全阐明，历时147年。
1
H'
H 核：
自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2 一 致 H0 相 反
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。
4.1.3 磁共振的产生
磁性核的自旋取向表明 它在外加磁场中的取向 它的某个特定能级状态（用 磁量子数ms表示）。取值为 –I … 0 … +I。
即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个ms 。
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（3n5 – n1）
式中n5代表分子式中五价原子的数目。
第四章
4.1 4.1.1 原子核的自旋
核磁共振谱
基本原理
核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。
旋进轨道 自旋轴
自旋的质子
H0
核的自旋角动量(ρ )是量子化的，不能任意取值，
可用自旋量子数(I)来描述。
偶 数
偶 数
例如：
H
A （1 ） Z （1 ）
C
A （12） Z （6）
N
A （14） Z （7）
奇 - 奇
偶 - 偶
偶 - 奇
I为半整数（1/2）
有共振吸收
I = 0
无
I为整数
有共振吸收
4.1.2 自旋核在外加磁场中的取向 取向数 = 2 I + 1
（在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）。
H'
微粒性：可用光量子的能量来描述：
E hv
hc
式中： E 为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 × 10-34 J s-1
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，
与E，v 成反比，即 ↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。
四.不饱和度（unsaturated number）
（index of hydrogen deficiency）
根据分子式计算不饱和度，其经验公式为：
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（n3 – n1）
式中：Ω —代表不饱和度；n1、n3、n4分别代表分
子中一价、三价和四价原子的数目。
双键和饱和环状结构的Ω 为1、三键为2、苯环为4。
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：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 (nuclear magnetic resonance 缩写为NMR)和质谱 (mass spectroscopy 缩写为MS). 三.有机波谱引论
1.光的本质 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长( )、频率(v )和波数( v)来描述。
按量子力学，其关系为：
v
c
cv
式中： ν 为频率，单位为 Hz 10 c 为光速，其量值 = 3 × 10 cm.s-1 λ 为波长 (cm)， 也用nm作单位(1nm=10-7 cm) _ v 1cm长度中波的数目，单位cm-1
h I ( I 1) 2
产生共振信号。
∴
I＝0、1/2、1……
I = 0， ρ =0， 无自旋，不能产生自旋角动量，不会
只有当I ＞ O时，才能发生共振吸收，产生共振Fra bibliotek信号。
I 的取值可用下面关系判断：
质量数（A）
奇 数
原子序数（Z）
奇数或偶数 奇 数
自旋量子数（I）
整 数 0
半整数 n + 1/2。n = 0,1,2,…
2.分子运动形式及对应的光谱范围
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：
3.分子的总能量由以下几种能量组成：
电子自旋 微波波谱 E总 = Ee
电子能
+
Ev
振动能
+
Er
转动能
紫外光谱 可见光谱
红外光谱 所需能量较低，波长较长
4.―四谱”的产生
带电物质粒子的质量谱（MS） ↗ ↗电子：电子能级跃迁（UV） 分子 → 原子 ↓ ↘核自旋能级的跃迁（NMR） 振动能级（IR）
如：1H核：∵ I＝1/2 ∴ ms为 －1/2 和 +1/2
ν= γ H0 高能态 H' ms = _ 1/2 外 场 H' ms = + 1/2
2π E = hν H0
γ — 磁旋比(物质的特征常数)
E = hν = γ
h H0 2π
低能态
结论：
(1)ΔE ∝ H0； (2) 1H受到一定频率（v）的电磁辐射，且提供的能 量 =ΔE，则发生共振吸收，产生共振信号。
1.初步实验 2. 测定物理常数 3. 元素分析 4.分组实验 5. 官能团实验
1.初步实验
（1）.外观：形、色、味 （2）.燃烧实验
2.测定物理常数 熔点、沸点、比重、分子量、折光率、 旋光度
3.元素分析：C、H、S、N、Cl、Br、I
4.分组实验 （1）溶解度分组
（2）指示剂分组 5.官能团实验
二.波谱分析
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，样品消 耗量是微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分 子的结构，而且还能探索到分子间各种集聚态的 结构构型和构象的状况，对人类所面临的生命科 学、材料科学的发展，是极其重要的。
OH O HO NCH3 吗 啡 碱
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，样品消耗 量是微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分子的结 构，而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和 构象的状况，对人类所面临的生命科学、材料科学的 发展，是极其重要的。
一、有机化合物结构测定的经典方法 （化学鉴定法）
说明：
（1）元素化合价不分正负，也不论何种元素，只按 价分 类计算。（如C、Si；H、Cl）
（2）元素化合价应按其在化合物中实际提供的成键电子 数计算。
（3）对含有变价元素，如S、N、P等化合物，不防对每 种可能化合价都作一次不饱和度的计算；然后根据波谱证 据取舍之。 （4）二价原子数目不直接进入计算式。
有机波谱分析
一.课程简介
二.意义
三.学习内容及时间安排
第一章
前 言：
绪论
有机化合物的结构表征(即测定) —— 从分子水平认 识物质的基本手段，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，需要的样品量大。例如： 鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至 1952年才完全阐明，历时147年。
1
H'
H 核：
自旋取向数 = 2×1/2 + 1 = 2 一 致 H0 相 反
即：H核在外场有两个自旋方向相反的取向。
4.1.3 磁共振的产生
磁性核的自旋取向表明 它在外加磁场中的取向 它的某个特定能级状态（用 磁量子数ms表示）。取值为 –I … 0 … +I。
即：每一个取向都代表一个能级状态，有一个ms 。
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（3n5 – n1）
式中n5代表分子式中五价原子的数目。
第四章
4.1 4.1.1 原子核的自旋
核磁共振谱
基本原理
核象电子一样，也有自旋现象，从而有自旋角动量。
旋进轨道 自旋轴
自旋的质子
H0
核的自旋角动量(ρ )是量子化的，不能任意取值，
可用自旋量子数(I)来描述。
偶 数
偶 数
例如：
H
A （1 ） Z （1 ）
C
A （12） Z （6）
N
A （14） Z （7）
奇 - 奇
偶 - 偶
偶 - 奇
I为半整数（1/2）
有共振吸收
I = 0
无
I为整数
有共振吸收
4.1.2 自旋核在外加磁场中的取向 取向数 = 2 I + 1
（在没有外电场时，自旋核的取向是任意的）。
H'
微粒性：可用光量子的能量来描述：
E hv
hc
式中： E 为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 × 10-34 J s-1
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，
与E，v 成反比，即 ↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。
四.不饱和度（unsaturated number）
（index of hydrogen deficiency）
根据分子式计算不饱和度，其经验公式为：
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（n3 – n1）
式中：Ω —代表不饱和度；n1、n3、n4分别代表分
子中一价、三价和四价原子的数目。
双键和饱和环状结构的Ω 为1、三键为2、苯环为4。
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：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 (nuclear magnetic resonance 缩写为NMR)和质谱 (mass spectroscopy 缩写为MS). 三.有机波谱引论
1.光的本质 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长( )、频率(v )和波数( v)来描述。
按量子力学，其关系为：
v
c
cv
式中： ν 为频率，单位为 Hz 10 c 为光速，其量值 = 3 × 10 cm.s-1 λ 为波长 (cm)， 也用nm作单位(1nm=10-7 cm) _ v 1cm长度中波的数目，单位cm-1
h I ( I 1) 2
产生共振信号。
∴
I＝0、1/2、1……
I = 0， ρ =0， 无自旋，不能产生自旋角动量，不会
只有当I ＞ O时，才能发生共振吸收，产生共振Fra bibliotek信号。
I 的取值可用下面关系判断：
质量数（A）
奇 数
原子序数（Z）
奇数或偶数 奇 数
自旋量子数（I）
整 数 0
半整数 n + 1/2。n = 0,1,2,…
2.分子运动形式及对应的光谱范围
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：
3.分子的总能量由以下几种能量组成：
电子自旋 微波波谱 E总 = Ee
电子能
+
Ev
振动能
+
Er
转动能
紫外光谱 可见光谱
红外光谱 所需能量较低，波长较长
4.―四谱”的产生
带电物质粒子的质量谱（MS） ↗ ↗电子：电子能级跃迁（UV） 分子 → 原子 ↓ ↘核自旋能级的跃迁（NMR） 振动能级（IR）
如：1H核：∵ I＝1/2 ∴ ms为 －1/2 和 +1/2
ν= γ H0 高能态 H' ms = _ 1/2 外 场 H' ms = + 1/2
2π E = hν H0
γ — 磁旋比(物质的特征常数)
E = hν = γ
h H0 2π
低能态
结论：
(1)ΔE ∝ H0； (2) 1H受到一定频率（v）的电磁辐射，且提供的能 量 =ΔE，则发生共振吸收，产生共振信号。
1.初步实验 2. 测定物理常数 3. 元素分析 4.分组实验 5. 官能团实验
1.初步实验
（1）.外观：形、色、味 （2）.燃烧实验
2.测定物理常数 熔点、沸点、比重、分子量、折光率、 旋光度
3.元素分析：C、H、S、N、Cl、Br、I
4.分组实验 （1）溶解度分组
（2）指示剂分组 5.官能团实验