解读有机化合物的结构表征
有机化合物的结构表征方法关系及区别
一、在研究有机化合物的过程中，往往要对未知物的构造加以测定，或要对所合成的目的物进展验证构造。
其经典的方法有降解法和综合法。
降解法是在确定未知物的分子式以后，将待测物降解为分子较小的有机物，这些较小的有机物的构造式都是的。
根据较小有机物的构造及其他有关知识可以判断被测物的构造式。
综合法是将构造的小分子有机物，通过合成途径预计*待测的有机物，将合成的有机物和被研究的有机物进展比拟，可以确定其构造。
经典的化学方法是研究有机物构造的根底，今天在有机物研究中，仍占重要地位。
但是经典的研究方法花费时间长，消耗样品多，操作手续繁。
特别是一些复杂的天然有机物构造的研究，要花费几十年甚至几代人的精力。
近代开展起来的测定有机物构造的物理方法，可以在比拟短的时间内，用很少量的样品，经过简单的操作就可以获得满意的结果。
近代物理方法有多种，有机化学中应用最广泛的波谱方法是紫外和可见光谱，红外光谱，以及核磁共振谱〔氢谱、碳谱〕，一般简称"四谱〞。
二、经典化学方法1、特点：以化学反响为手段一种分析方法2、分析步骤〔1〕测定元素组成：将样品进展燃烧，观察燃烧时火焰颜色、有无黑烟、剩余，再通过化学反响，检测C、H、O等元素含量，得到化学式〔2〕测定分子摩尔质量：熔点降低法、沸点升高法〔3〕溶解度实验：通过将样品参加不同试剂，观察溶解与否，来进展构造猜想〔4〕官能团实验：通过与不同特殊试剂反响，判断对应的官能团构造〔例：D-A反响形成具有固定熔点的晶体——存在共轭双烯〕〔5〕反响生成衍生物，并与构造的衍生物进展比拟。
三、现代检测技术〔一〕紫外光谱(Ultraviolet Spectra,UV)(电子光谱)1、根本概念〔1〕定义：紫外光谱法是研究物质分子对紫外的吸收情况来进展定性、定量和构造分析的一种方法。
〔2〕特点：UV主要产生于分子价电子在电子能级间的跃迁，并伴随着振动转动能级跃迁，是研究物质电子光谱的定量和定性的分析方法。
有机化合物结构表征
有机化合物的结构表征§4-1 概述研究一个有机化合物，不论是天然产物还是人工合成品都需要对这个化合物进行结构表征。
如果一个化合物的结构不清楚，就不能深入研究它的性质和作用，更不可说合成和改进这个化合物了。
所以，确定有机化合物的结构是有机化学研究的一项重要任务。
在有机化学研究中，怎样表征有机化合物的结构呢？下面我们从三个方面概要地讨论这个问题。
Ⅰ.有机化合物的研究过程有机化合物的研究过程是以化学实验为基础，现代分析技术为手段，有机结构理论为知道的系统研究方法，基本程序如下。
1.化合物的分离提纯研究任何一种有机化合物，必须保证该化合物是单一纯净的物质。
由于有机反应较为复杂，副反应较多，提纯有机化合物是一个非常艰巨的工作，尤其是从大量的天然物内提取生理活性很强的物质。
有机化合物分离提纯，经常使用的方法有蒸馏，萃取，重结晶，升华和层析等物理过程分离法。
随着分离提纯一起和方法的改善，技术手段的提高，有机化合物的分离提纯及经过仪器化，连续化和定量化发展。
经过分离提纯的有机化合物，可令相色清，高压液相色清，纸色谱和薄层色色谱等确定起纯度，具有微量，快速和准确的优点。
2.元素定性定量分析经过分离提纯的物质，纯度恰恰正式为一个纯的化合物后，可以进行元素定性分析测定这个化合物是由哪些元素组成的，然后在进行元素的定量分析时，确定组成化合物的每种元素的百分含量。
元素分析仪可以直接自动给出元素的定量分析结果。
根据元素定量分析结果，计算出该有机物的实验式。
实验式是反映组成化合物的元素种类和各元素原子比例的化学式，但还不能说明分子中各种元素的原子数目。
3.相对分子质量的测定测定化合物的相对分子质量，结合实验式就可以写出该化合物的分子式。
相对分子质量的测定方法有很多，质谱法是一种快速精确的测定方法。
4.确定化合物可能的构造式写出化合物的分子式后，按照同分异构的概念，就可以写出可能的同分异构体的构造式。
有机化学中同分异构现象十分普遍。
第七章-有机化合物的结构表征
不对称伸缩振动(νas) 2926 cm-1
(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
H2.O2.N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收 H-C≡C-H、R-C≡C―R, 其C≡C（三键）振动也不能引 起红外吸收
四、红外谱图解析
红外谱图解析的基本步骤是: 鉴定已知化合物:
1. 观察特征频率区: 判断官能团，以确定所属化 合物的类型 2. 观察指纹区: 进一步确定基团的结合方式
3.对照标准谱图验证
1.烷烃:
1.2853～2962cm-1 C—H 伸缩振动； 2. 1460cm-1、1380cm-1 C—H（—CH3.—CH2）面内弯曲振动 3.723cm-1 C—H[—(CH2)n—, n ≥ 4]平面摇摆振动；若n＜4 吸 收峰将出现在734～743cm-1处。
4.醛与酮
二者的异同点: 1.在1700cm-1处均有一个强而尖的吸收峰, 为 C＝O
(羰基)的特征吸收峰。
C＝O（羰基）吸收峰的位置与其邻近基团有关, 若
羰基与双键共轭, 吸收峰将向低波数区位移。
O
(CH3)2CHCH2 C CH3
σ/cm-1
1717
O 1715
O (CH3)2C CH C CH3
/ppm CH3F CH3OH CH3Cl CH3Br CH3I CH3-H
有机化合物的结构分析
有机化合物的结构分析有机化合物是由碳元素与氢、氧、氮、硫等非金属元素通过共价键所组成的化合物。
它们广泛存在于自然界中，并且在生物学、药学、化学等领域中具有重要的应用价值。
在进行有机化合物的结构分析时，需要借助于一系列的实验方法和仪器设备，以确定有机化合物的分子式、结构式以及功能团的位置。
一、红外光谱分析法红外光谱分析是一种常用的有机化合物结构分析方法。
通过检测有机化合物分子中化学键的振动和伸缩，可以得到有关它们的结构信息。
红外光谱图上的吸收峰可以帮助我们确定分子中存在的功能团，比如氨基、羟基、羰基等。
此外，红外光谱还可以用于检测有机化合物中的非对称拉伸振动和对称拉伸振动，帮助我们确定有机化合物的手性性质。
二、质谱分析法质谱分析是一种通过检测有机化合物中离子的质量和相对丰度来确定其结构的方法。
通过质谱图上的质荷比（m/z）峰，可以推测出有机化合物的分子式和分子离子峰。
同时，质谱图上的裂解峰还可以提供有机化合物中化学键的断裂位置和分子结构的信息。
质谱分析法在有机化合物的鉴定和结构研究中发挥着重要的作用。
三、核磁共振分析法核磁共振分析是一种通过检测有机化合物中氢、碳等核自旋的能级差和共振频率来确定其结构的方法。
核磁共振谱图提供了有机化合物中各个原子核的相对化学位移和耦合常数，从而可以推导出有关化合物的结构信息。
核磁共振分析法可以用于确定有机化合物的碳谱和氢谱，进而得到有机化合物的结构式。
四、元素分析法元素分析是一种通过测定有机化合物中碳、氢、氧、氮等元素的含量和比例来确定其分子式的方法。
通过考察有机化合物的百分含量和摩尔比，可以推测它们的结构和化学式。
元素分析法广泛应用于有机化合物的合成和表征过程中。
综上所述，有机化合物的结构分析是一个重要且综合的研究领域。
通过运用红外光谱分析法、质谱分析法、核磁共振分析法和元素分析法等一系列的方法和技术，我们可以准确地确定有机化合物的结构信息，进而深入研究其性质和应用价值。
有机化合物的表征
• 分子及组成它的原子、电子在不断运动，各种运动状态都有一定的能 级，有电子能级、振动和转动能级、原子核自旋能级。分子中不同运 动方式的能级跃迁需要不同频率或波长的电磁辐射提供能量。如无线
• 电磁辐射，又称电磁波，具有波、粒二象性。电磁辐射的波长l(单位 cm 或nm)越短，频率v(单位Hz)越高，光子能量E(单位kJ·mol-1) 也越大。它们之间的关系是
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15.1 红外光谱法
• 式中 c为光速，是常数3×1010cm／s；犺为普朗克常数， 6.626×10-34J·s；犾为波长。电磁波的频率也常以波数σ表示，σ 是指每厘米所含有波长的数目，单位为cm-1。
• 组成分子的原子不停地振动，振动方式很多，在红外光谱中一般可以 分为伸缩振动和弯曲振动两种类型。
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15.1 红外光谱法
• 1)伸缩振动 • 键合原子沿键轴方向伸展和收缩，键长改变而键角不变。可以分为对
称伸缩振动和不对称伸缩振动。 • 2)弯曲振动 • 键合原子在键轴上下左右弯曲振动，键角改变而键长基本不变。可以
• 3. 紫外光谱法 • 4. 质谱法 • 有机化合物的结构表征可以分为三种方法：物理常数测定法、化学法
和近代物理方法。在每种方法中又可以分为不同的方法。但一般情况
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15.1 红外光谱法
• 下，没有只用一种方法就能够准确无误地给出化合物的构造，实际工 作中往往是几种方法联合使用、互相补充，才能够得到确切的构造式。 其中近代物理方法是应用近代物理实验技术建立的一系列仪器分析方 法。测定有机化合物的各种波谱，确定有机化合物的结构，现已构成 了有机化合物的波谱学。这种方法的特点是试样用样量少、测试时间 短、结果精确等。尤其与计算机联用后，其优越性更加突出。有机化 合物的波谱是记录有机化合物分子的微观性质，能够揭示微观粒子的 运动状态和相互之间的关系，是研究表征分子结构的最有利的手段和 方法。
教案：有机物的结构表征技术
教案：有机物的结构表征技术有机物是自然界中广泛存在的一类化合物，其中包含了大部分的生命活动所需的分子，因此研究有机物的结构与性质无论在理论探究上还是在应用研究上都有着重要的作用。
由于有机物种类繁多，结构多样，样品通常难以制备，所以需要有效的结构表征技术才能提高研究的准确度和效率。
目前，有机物的结构表征技术主要包括光谱法、色谱法、质谱法以及X射线衍射法等多种方法，下面将对这几种方法分别进行详细介绍。
一、光谱法光谱法是通过有机物吸收、散射或发射的光信号来确定其分子结构和性质。
根据所使用的光源、检测器以及样品状态，光谱法又可以分为红外光谱、紫外光谱、拉曼光谱、荧光光谱、圆二色光谱等多个子领域。
其中，红外光谱（FTIR）和紫外光谱（UV-Vis）是最为常用和广泛的两种光谱方法。
红外光谱法是一种基于有机物分子的振动吸收谱的谱学分析方法，根据不同种类的化学键在不同部位的振动特性，可以分析有机物的官能团、键型以及化学结构。
相较于其他分析方法，红外光谱法具有快速、易用、非破坏性的特点，因此在有机物分析中被广泛应用。
同时也有一定的局限性，例如无法检测出对称结构等方面的信息。
紫外光谱法是一种测定有机物分子中所含共轭体系吸收紫外光的谱学分析方法，通过分析有机物的吸收特性得到其电子结构、分子键型、芳香或几何结构等信息，应用也很广泛。
但是需要注意，紫外光谱法的结果受溶剂和温度等影响较大。
二、色谱法色谱法是一种分离和分析化合物的方法，通过样品在固定相、流动相以及温度等条件下的分离达到分析的目的。
常用的色谱法有气相色谱法（GC）、液相色谱法（HPLC）以及毛细管色谱法（CE）等。
气相色谱法是指将气体作为流动相，在某种固定相上，将需要分离的有机物混合物分离出不同的成分，其中流动相和站相皆是气体。
气相色谱法在大分子的有机物分离时不太适用，但是其可检测的范围广，分离效率高，因此被广泛应用于分析化学和生物化学等领域。
液相色谱法是将有机物样品在一种液体流动相中传输，到达与之亲和的固定相表面并被分离的一种色谱方法。
有机化学中的表征与鉴定方法
有机化学中的表征与鉴定方法有机化学是研究含碳的化学物质的一门学科，关于有机物质的表征与鉴定方法是该领域研究的核心内容之一。
本文将介绍几种常用的有机化学表征与鉴定方法。
一、质谱法质谱法是一种能够鉴别化合物分子质量和结构的方法，对于分析有机物质的结构非常重要。
质谱法的基本原理是将化合物分子进行电子轰击或化学离解，得到化合物的质谱图谱。
质谱图上的峰值可以提供关于分子离子的质荷比、相对丰度和碎片离子等信息，从而可以确定有机物的分子式，判断其结构和碳骨架。
二、红外光谱法红外光谱法是一种通过测量有机物质在不同波长红外光照射下的吸收情况来表征物质的结构和功能团的方法。
有机物质中的化学键、取代基和官能团在不同波长的红外光照射下会发生吸收，吸收峰的位置和强度可以提供关于有机物质结构及含有的官能团的信息，通过对比不同样品的红外光谱图谱，可以确定有机物质的结构。
三、核磁共振波谱法核磁共振波谱法（简称NMR）是一种能够通过测量核磁共振信号来表征有机物质结构的方法。
核磁共振波谱法能够提供有机物中H、C 等原子核的化学位移、耦合常数和积分峰面积等信息，从而可以确定有机物的结构、官能团和立体构型。
四、气相色谱法气相色谱法是一种通过分离混合物中不同组分的方法，并通过检测组分在色谱柱上通过的时间来表征有机物质的方法。
有机物质在气相色谱柱中会根据其在柱上的亲和性差异而发生分离，通过检测各组分在固定时间内通过的峰面积或峰高，可以确定有机物质的组成和相对含量。
五、元素分析法元素分析法是一种通过测定有机物中各元素的含量来表征有机物质结构和组成的方法。
通过燃烧有机物质，将其转化为无机物质，并测定生成的气体或溶液中的元素含量，可以确定有机物质中碳、氢、氧等元素的相对含量，从而进一步确定其分子式和结构。
综上所述，有机化学中的表征与鉴定方法涵盖了质谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法、气相色谱法和元素分析法等多种方法。
这些方法的使用可以帮助化学家确定有机物质的分子式、结构、官能团及其相对含量，为有机化学研究提供重要的实验手段。
第四章 有机化合物的结构表征
4，振动频率及其影响因
根据胡克定律和经典力学规律可以推导出其振动频率和 波数的公式：
化学键越强（即键的力常数k越大）原子折合质量越小，化 14 学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
P98-99
（1）力常数和折合质量的影
折合质量对振动频率的影响
15
(2)，诱导效
O R C R' 1715 O R C F 1869
红外吸收产生条件
(1) 基团振动产生偶极矩变化。 (2) 辐射能量满足振动能级跃迁需要。 红外光谱适用范围广，无机和有机化合物都可以测定红外光 谱；各种相态都可以测定，如气态、液态、固态。 最常用溴化钾压片法，吸湿造成在3330cm-1处有吸收峰。
17
6．红外光谱图和波谱信
波数线性 4000~2000 cm–1等间距，2000~400 cm–1等间距。
43
44
二、1H-NMR的化学位移：
（一）屏蔽效应和化学位
感应磁场对外磁场的屏蔽作用称 作电子屏蔽效应(electronic shield effect)。 这种由于分子中各组氢核所处的化学环境不同，在不同的磁场 产生共振吸收的现象称为化学位移(chemical shift)，也作为表 示不同信号间差距的度量。
近代物理方法 ——有机化合物的波谱学。
4
（5）化合物结构表征： 化学方法：利用官能团特征反应确定化合物类别,化 降解及合成方法，官能团转化法。 物理常数测定法：标准品对比法，如混合熔点法。 近代物理方法 ——有机化合物的波谱学。 近代物理方法的特点：试样用量少，测试时间 短，结果精确等。 有机化合物的结构表征往往需要多种方法结合 使用，才能确定化合物的结构。
羰基的伸缩振动频率(cm-1)
有机物结构表征
有机化合物结构表征对于化学家来说，面对一个未知的有机化合物，第一件事就是要对该有机物进行结构表征，说白了就是要知道它的分子结构。
有机物结构表征要获取该物质的一系列信息，包括元素组成、分子量等等。
一般的表征流程有：分离提纯、元素定性和定量分析、测定相对分子质量、推测构造式、结构表征。
一、分离提纯传统的分离方法有蒸馏、结晶、萃取。
分离后一般要进行纯度测定。
由于有机化合物通常存在于混合物中，所以也有各种各样的技术来评价纯度，尤其是色谱技术，如高效液相色谱法和气相色谱法。
二、元素定性和定量分析元素分析是对某些物质（如土壤、废物、体液、化学化合物）的特定元素及其同位素进行分析的过程。
元素分析可以是定性的（即检测化合物含有什么元素），也可以是定量的（即检测各元素在化合物中的百分数）。
对于有机化学来说，元素分析通常是对碳C、氢H、氮N、杂原子（包括卤族元素和硫）进行分析。
这些信息对于确定未知化合物的结构有重要的作用，帮助确定一个化合物的结构和纯度。
拉瓦锡被认为是元素分析的先驱者，他通过元素分析定量分析化合物组成。
当时元素分析是基于特定的能选择性吸收燃烧气体的吸附剂材料的前后重量变化，如今普遍使用基于导热率或红外光谱检测燃烧气体或利用其他光谱分析化合物元素组成信息。
●重量测定：利用元素的溶解度性质，将样品溶解后，特定元素产生沉淀，测量其质量；或利用元素的挥发性质，使特定元素挥发，测量损失的质量。
●原子发射光谱：是利用物质在热激发或电激发下，每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，而进行元素的定性与定量分析的。
原子发射光谱法可对约70种元素（金属元素及磷、硅、砷、碳、硼等非金属元素）进行分析。
中子活化分析：以一定能量和流强的中子轰击试样中元素的同位素发生核反应，通过测定产生的瞬发伽玛或放射性核素衰变产生的射线能量和强度（主要是伽玛射线），进行物质中元素的定性和定量分析。
三、测定相对分子质量质谱法可以测定化合物的分子量，通过破碎分子后得到的碎片可以推测分子结构。
第6章 结构的表征
2、核磁共振谱仪及核磁共振谱的表示方法
（1）核磁共振谱仪基本原理示意图
无线电波 振荡器 信号 接受器
N
S
扫描发生器
记录显示器
2）核磁共振谱图的表示方法
吸 收 强 度 低场
信号
若固定Ho ，改变υ ，叫扫频 固定υ ，改变Ho，叫扫场 现多用扫场方法得到谱图 高场
磁场强度（Ho ）
3、化学位移（chemical shift) 1）概念：原子核（如质子）由于化学环境所引起的 核磁共振信号位置的变化称为化学位移（δ） . 2）屏蔽效应（shielding effect) 核磁共振是由电磁波照射磁场中的质子产生的， 而在外加磁场（H0）的作用下，核外电子会发生循环 的流动，从而产生一个感应磁场。由于有机化合物分 子中质子周围都有电子，从而导致质子所感受到的磁 场强度，不等于外加磁场强度，即电子对外加磁场有 屏蔽作用。（如：手机屏蔽）
第6章 结构的表征
有机化合物的结构测定是有机化学的重要组成部分。 因此，确定研究化合物的结构是研究有机化学的首要任
只有了解了化合物的结构，才能深入研究其性质和作用， 务。过去用化学方法测定有机化合物的结构, 费时、费
力、需要的样品量大，有时甚至难以完成。
例
HO
OH
O
左图所示吗啡碱结构的测定， 从1805年至1952年才完 成，
沿轴振动，只改变键长，不改变键角
C
对称伸缩振动(vs) -1 (2853 cm )
C
不对称伸缩振动 (vas) -1 (2926 cm )
弯曲振动只改变键角,不改变键长
C
C 面内摇摆振动 ( ρ ) 面内
弯 曲 振 动
剪式振动( δ s)
+ C
研究有机化合物的特异性属性与结构表征
研究有机化合物的特异性属性与结构表征有机化合物是化学领域中一类重要的化合物，它们由碳元素构成，并且通常含有氢、氧、氮等元素。
有机化合物的特异性属性与结构表征是有机化学研究的重要内容之一。
在本文中，我们将探讨有机化合物的特异性属性以及常用的结构表征方法。
一、有机化合物的特异性属性有机化合物的特异性属性是指其在特定条件下表现出的独特性质。
这些属性与化合物的分子结构密切相关，包括物理性质和化学性质两个方面。
物理性质是指有机化合物在物理条件下的性质，如熔点、沸点、密度、溶解度等。
这些性质可以通过实验测定得到，并且可以用于鉴定和区分化合物。
例如，苯的熔点为80.1℃，而水的熔点为0℃，因此可以通过测定熔点来区分这两种化合物。
化学性质是指有机化合物在化学反应中表现出的性质。
有机化合物的化学性质与其分子结构密切相关，不同的官能团和官能团之间的相互作用决定了化合物的反应性。
例如，醇官能团中的氧原子具有亲电性，因此醇可以发生酯化反应和酸碱中和反应。
二、有机化合物的结构表征有机化合物的结构表征是指通过实验方法确定化合物的结构和组成。
常用的结构表征方法包括质谱、红外光谱、核磁共振等。
质谱是一种通过测量化合物中离子的质量和相对丰度来确定化合物结构的方法。
质谱技术可以用于确定化合物的分子量、分子式、官能团以及碳骨架的结构等信息。
通过质谱技术，可以快速准确地确定有机化合物的结构。
红外光谱是一种通过测量化合物在红外光区的吸收谱来确定化合物结构的方法。
红外光谱可以提供关于化合物中官能团的信息，例如羟基、胺基、酮基等。
通过红外光谱，可以确定有机化合物中的官能团及其位置。
核磁共振是一种通过测量化合物中核自旋的共振频率来确定化合物结构的方法。
核磁共振技术可以提供关于化合物中原子的化学环境和相互作用的信息。
通过核磁共振，可以确定有机化合物中的官能团、碳骨架以及官能团之间的相互作用等。
除了上述方法，还有许多其他的结构表征方法，如X射线衍射、电子显微镜等。
第4章 结构的表征
利用分子吸收光波的频率可以表征分子结构。运动质点的
种类、运动状态、所吸收的电磁波频率与测得光谱的种类
间粗略关系如下：
有机化合物结构表征用的吸收光谱范围
④有机化合物结构表征最常用的光波谱
红外光谱 ：常用来决定化合物含有什么官能团，属于
哪类化合物。
核磁共振 : 常用来测定有机分子中的氢原子和碳
光谱 ：原子连接的方式和化学环境。 紫外光谱 : 常用来表征分子中重键的情况，特别是 共轭体系等。 质谱 ：不属于光波谱，它主要是确定分子的相对 质量和组成分子的基团，进一步推测分子 的结构。
4.2.2
重要官能团吸收区域
1.官能团吸收区（高频区）
在1600～3700cm-1区组成官能团键的吸收大 都在此区，故称官能团区。其又分三个小区：
①Y-H伸缩振动区（2500～3700cm-1） 主要是O-H，N-H，C-H等单键伸缩振动频率区。 ②Y≡Z和Y=X=Z伸缩振动区（2100～2400cm-1） 主要包括C≡C，C≡N，C=C=C，C=N=O 键伸 缩振动频率区。 ③Y=Z伸缩振动区（1600～1800cm-1） 主要是C=O、C=N、C=C等双键伸缩振动吸收 光的频率。
4.2 红外光谱
基本概念：
红外光谱: 是物质吸收红外区光，分子中原子振动能级、
转动能级发生变化而产生的吸收光谱。
吸收波数: 400～4000 cm-1。属中红外区。 红外应用: 所有有机化合物在红外光谱区内都有吸收，因
确定化合物所属类型。
此红外光谱应用广泛。揭示分子中官能团的种类，
4.2.1 红外光谱基本原理
2.指纹区(低频区) 小于1600cm-1的振动频率都在此区，主要是C-C，CN，C-O等单键的伸缩振动和各种弯曲振动的频率。 分子结构的微小变化，这些键的振动频率都能反映 出来，就象人的指纹一样有特征，故称指纹区。能 反映化合物的精细结构。 3.倍频区
有机化合物的表征
• 3. 紫外光谱法 • 4. 质谱法 • 有机化合物的结构表征可以分为三种方法：物理常数测定法、化学法
和近代物理方法。在每种方法中又可以分为不同的方法。但一般情况
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15.1 红外光谱法
• 下，没有只用一种方法就能够准确无误地给出化合物的构造，实际工 作中往往是几种方法联合使用、互相补充，才能够得到确切的构造式。 其中近代物理方法是应用近代物理实验技术建立的一系列仪器分析方 法。测定有机化合物的各种波谱，确定有机化合物的结构，现已构成 了有机化合物的波谱学。这种方法的特点是试样用样量少、测试时间 短、结果精确等。尤其与计算机联用后，其优越性更加突出。有机化 合物的波谱是记录有机化合物分子的微观性质，能够揭示微观粒子的 运动状态和相互之间的关系，是研究表征分子结构的最有利的手段和 方法。
• 电磁波的波长与其能量成反比，波长越长，能量越小。可以将电磁波 按照波长从小到大的顺序划分为若干区域，如表15-1所示。
• 分子及组成它的原子、电子在不断运动，各种运动状态都有一定的能 级，有电子能级、振动和转动能级、原子核自旋能级。分子中不同运 动方式的能级跃迁需要不同频率或波长的电磁辐射提供能量。如无线
• 红外光是一种波长大于可见光的电磁辐射，波长范围为 0.76~1000μm，通常又把这个区域分为近红外区、中红外区和远 红外区，其波长范围见表15-2。
有机化合物的结构
有机化合物的结构有机化合物是由碳和氢以及可能与碳形成共价键的其他元素（如氧、氮、硫等）组成的化合物。
这些化合物的结构对于它们的性质和反应起着至关重要的作用。
本文将讨论有机化合物的结构，包括它们的构成元素、键的类型以及常见的结构特征。
一、碳的特殊性质碳是有机化合物的主要元素，其特殊性质使得有机化合物具有多样的结构和性质。
首先，碳具有四个电子，使其能够形成四个共价键。
这使得碳能够与其他碳原子以及其他元素形成长链和分支的结构。
其次，碳可以形成多种单、双或三键，从而赋予有机化合物不同的结构和反应能力。
最后，碳可以与其他原子形成稳定的共价键，使有机化合物在常温下具有较高的稳定性。
二、键的类型有机化合物中，主要存在三种类型的键：单键、双键和三键。
单键由两个原子之间的一个共享电子对形成，双键由两个原子之间的两个共享电子对形成，三键由两个原子之间的三个共享电子对形成。
这些键的存在决定了有机化合物的结构和反应性质。
双键和三键比单键更“紧凑”，且包含的能量更高，因此具有更高的反应活性。
三、常见的结构特征1. 直链烷烃直链烷烃是由碳原子形成直链结构的化合物，每个碳原子上连接着四个氢原子。
其一般分子式为CnH2n+2，其中n为整数。
直链烷烃的结构特征是碳原子通过单键连接在一起，构成直线状的链。
2. 支链烷烃支链烷烃是由碳原子形成支链结构的化合物，每个碳原子还是连接着四个氢原子。
支链烷烃的结构特征是在直链烷烃的基础上，其中一个或多个氢原子被取代为其他基团，从而形成分支结构。
3. 环烷烃环烷烃是由碳原子形成环状结构的化合物，例如环戊烷、环己烷等。
环烷烃的结构特征是碳原子通过单键连接成环，每个碳原子上连接着两个氢原子。
4. 芳香烃芳香烃是含有苯环（由六个碳原子形成的环）的化合物，例如苯、甲苯等。
芳香烃的结构特征是苯环上的每个碳原子上连接着一个氢原子，而其他碳原子与相邻碳原子通过共享电子形成双键。
5. 功能基团在有机化合物中，存在许多常见的功能基团，这些基团赋予有机化合物特定的化学性质和反应性。
有机化学基础知识点整理有机物的分析与表征方法
有机化学基础知识点整理有机物的分析与表征方法有机化学是研究有机物质的结构、性质、制备方法及反应规律的学科。
在有机化学研究中，分析与表征是非常重要的环节。
本文将对有机物的常用分析与表征方法进行整理，以便于读者更好地理解和运用这些方法。
一、红外光谱（IR）红外光谱是一种常用的有机物分析方法，通过测量有机物在红外区域的吸收特征峰，可以确定有机物的功能团、取代基和键的性质。
红外光谱仪可以用于无机和有机化合物的分析，是有机化学领域的常规手段之一。
二、质谱（MS）质谱是一种对有机物进行结构分析的重要技术手段。
质谱仪通过将有机物分子转化为带电粒子，然后通过质谱仪的磁场产生的轨迹和检测器的信号进行分析。
质谱可以确定有机物的分子量、分子结构以及原子组成等信息，是有机化学中常用的分析工具之一。
三、核磁共振（NMR）核磁共振是一种通过核磁共振现象来研究有机物结构的方法。
核磁共振仪利用核磁共振现象中的能量转移和吸收来确定样品的分子结构和各种原子的化学环境。
核磁共振被广泛应用于有机物的结构分析和配体交换反应的研究。
四、元素分析元素分析是测量有机物中各元素含量的方法。
有机物的元素分析通常通过燃烧仪或测定其它元素的含量来进行。
元素分析可以确定有机物的相对分子质量、分子式以及原子比例。
五、熔点测定熔点是有机物的物理性质之一，通过测定有机物的熔点可以初步判断有机物的纯度和结构。
熔点测定是有机化学中一种常用的物性测定方法。
六、纸层析纸层析是一种简单、快速的分离和纯化有机物的方法。
通过在特定纸上加入溶液，然后通过溶剂的上升作用，可以根据有机物与纸上相互作用的程度，将有机物分离出来。
纸层析常用于分离和检测有机物混合物中的成分。
七、色谱法色谱法是一种对有机物进行分离和纯化的有效手段。
常用的色谱法有气相色谱（GC）和液相色谱（LC）等。
色谱法通过样品在固定相上的分配系数，利用流动相进行分离，从而得到有机物的纯净物。
八、物质结构测定物质结构测定是对有机物结构进行综合分析的方法。
有机化学物质的结构分析
有机化学物质的结构分析有机化学是研究有机化合物的合成、性质和结构的学科。
有机化合物广泛存在于自然界和人工合成物中，它们是构成生命体的基础，也是药物、颜料、染料、香料等许多化学品的重要组成成分。
有机化学物质的结构分析是研究有机化合物的结构与性质之间关系的基础，下面将介绍有机化学物质结构分析的几种常见方法。
一、质谱（Mass Spectrometry）质谱是一种分析有机化合物的方法，通过打断化合物分子并对产生的离子进行质量分析，从而得到化合物的分子质量及离子化路径。
质谱具有快速、高效、高分辨率等优点，广泛应用于有机化学物质的结构分析。
在质谱仪中，化合物样品首先被电子轰击或者通过化学方法获得离子，然后这些离子按照它们的质量-电荷比被分离出来，通过检测离子的数量和种类，可以得到化合物的分子质量、结构和分子式等信息。
二、核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance）核磁共振是一种通过核磁共振现象分析有机化合物结构的方法。
核磁共振仪的主要部分是一个强大的磁场和一台能够发送和接收电磁辐射的射频波器。
在核磁共振分析中，样品放置在磁场中，当样品中的核自旋与外加射频波的频率相匹配时，核自旋将吸收射频能量，产生共振信号。
通过测量核自旋共振吸收或者释放射频能量的信号，可以得到有机化合物的解析结构信息，如亚甲基、芳香性、官能团等。
三、红外光谱（Infrared Spectroscopy）红外光谱是一种通过分析化合物在红外光区的吸收现象来推断有机化合物结构的方法。
红外光谱仪可测量化合物在不同波长下吸收或发射的红外光谱。
有机化合物中的化学键、官能团等在红外光区都有特定的吸收峰，通过比较样品的红外光谱与参比谱图，可以推断化合物中存在的官能团、键的类型及其个数，从而确定有机化合物的结构。
四、质子共振（Proton NMR）质子共振是一种通过核磁共振现象分析有机化合物结构的方法。
与核磁共振相似，质子共振也是通过射频波的辐射和吸收，得到有机化合物的结构信息。
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质谱(MS) 不属于光波谱，它主要是确定分子的相对质 量和组成分子的基团，进一步推测分子的结构。
表征不同结构的化合物要选用不同的方法，很难用一种 方法（尤其对新化合物）准确确定分子结构，经常是 几种方法联合使用，互相补充，互相验证。
本章主要掌握红外光谱（IR）和核磁共振光谱（NMR）
4.2.1基本原理
1. 分子振动的类型 (1)伸缩振动
成键的两原子沿键轴方向伸长和缩短的振动 称为伸缩振动，常用ν 表示。 伸缩振动有两种：对称伸缩振动（νs）
不对称伸缩振动（νas）
解读有机化合物的结构表征
振动频率ν 与两原子的质量M1、M2、 键的力常数 k 有关： 或用波数σ 表示为：
解读有机化合物的结构表征
与有机分子结构有关的光波的频率如下表：
解读有机化合物的结构表征
解读有机化合物的结构表征
有机化合物结构表征最常用的光波谱 红外光谱（IR）反映的是价电子跃迁，常用来决定
化合物含有什么官能团，属于哪类化合物。 紫外光谱（UV）反映的也是价电子跃迁，更多的用
于电子离域体系的电子跃迁，常用来表征分子中 重键的情况，特别是共轭体等。 核磁共振光谱（NMR）反映的是原子核（氢核和碳 核）的跃迁，常用来测定有机分子中的氢原子和 碳原子连接的方式和化学环境。
解读有机化合物的结构表征
4.2 红 外 光 谱（IR，Infraned pectroscopy） 又称振动光谱，一般红外光谱仪测量吸收光的 波数（频率的倒数，单位cm-1）为40机化合物的结构表征。
解读有机化合物的结构表征
①键的力常数k与键能有关，键能大，力常数
大，振动频率也大。
解读有机化合物的结构表征
② M1和M2越小，（1/M1 + 1/M2）越大，振
动频率也越大。
解读有机化合物的结构表征
③ 同一原子上有几个键，振动会发生互相 影响，H-C-H两个C-H键振动频率相等， 互相偶合，或是对称伸缩振动，或是不 对称伸缩振动，振动频率也变化。
把官能团化合物转化成衍生物，测定衍生 物的性质。
解读有机化合物的结构表征
物理常数测定法：
此法只能为辅助方法。
近代物理方法： 红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质
谱被广泛使用。这些方法揭示化合物微观结构， 是结构表征的最有力的手段和快速的方法。
解读有机化合物的结构表征
• 1、电磁波粒子能量：
解读有机化合物的结构表征
测定物质吸收光波的频率表征分子结构的原理
有机化合物分子中的原子、电子、原子核等是运 动的，质点不同，运动状态不同，能量差是量子化 的。用电磁波辐射物质，质点吸收电磁波，获得能 量，改变运动状态。因此，分子中不同质点运动状 态改变，只能吸收具有相应能量的波，即一定能量 的波。换句话说，分子吸收波的频率，反映了分子 中各质点的种类和运动状态。
解读有机化合物的结构表征
分离后检查纯度：方法有测熔点、沸点、折射率、 比旋光度等物理常数和色谱分析等。
3. 元素的定量定性分析
分析样品的组成元素及其含量，计算出化合物组 成的实验式。
4. 测定相对分子质量
测定相对分子质量，结合实验式才能写出分子 式。
解读有机化合物的结构表征
5. 推测构造式
根据化合物制备方法或来源，结合分子式，利用 同分异构概念，推测可能的构造式，甚至构型式。
第四章 有机化合物的结构表征
解读有机化合物的结构表征
4.1 研究有机化合物结构的基本程序
1. 研究一个未知有机化合物的基本程序
分离提纯→元素定性、定量分析→测定相对 分子质量→推测构造式→结构表征
2. 常用的分离方法：
蒸馏、萃取、洗涤、重结晶、升华、色层、色 谱等物理分离过程，有时用物理、化学相结合的分 离过程。
多，也可以看成独立的，
因此可用官能团的伸缩振动光谱表征化合物。
解读有机化合物的结构表征
（2）弯曲振动 弯曲振动是离开键轴的前、后、左、右振
动。键长不改变，键角改变，力常数变化小。 亚甲基有面内振动和面外振动。
因分子的弯曲振动，振动频率很低。
解读有机化合物的结构表征
2．产生红外光谱的条件
1）红外光辐射的频率与分子中键振动的频率 相当时，才能被吸收产生吸收光谱。 2）振动过程中能引起偶极矩变化的键才能产 生吸收光谱。H2、O2、N2等双原子分子，HC≡C-H，对称R-C≡C-R中的-C≡C-振动时都不引 起偶极矩改变，观察不到红外吸收，>C=O，N3振动引起的偶极矩变化大，吸收强度大。
②Y≡Z和Y=X=Z伸缩振动区（2400～2100cm-1） 主要包括C≡C，C≡N，C=C=C，C=N=O 键伸缩振动。
③Y=Z伸缩振动区（1800～1600cm-1）
解读有机化合物的结构表征
2. 指纹区(低频区)
小于1600cm-1的振动频率都在此区，主要是CC，C-N，C-O等单键的伸缩振动和各种弯曲 振动的频率。分子结构的微小变化，这些键 的振动频率都能反映出来，就象人的指纹一 样有特征，故称指纹区。能反映化合物的精 细结构。
解读有机化合物的结构表征
4.2.2 重要官能团的吸收区域 红外吸收光谱大体上分成三个区域，官能
团吸收区又分几个特征区：
解读有机化合物的结构表征
1. 官能团吸收区（高频区）
在3700～1600cm-1区组成官能团键的吸收大都 在此区，故称官能团区。其又分三个小区： ①Y-H伸缩振动区（3700～2500cm-1） 主要是O-H，N-H，C-H等单键伸缩振动频率区。
对称伸缩振动（νs） 2850cm-1
不对称伸缩振动（νas） 2930cm-1
解读有机化合物的结构表征
C-C-H两键振动频率相差大 （2900cm-1/1000cm-1）， 互相影响小，看成独立的。
C-C，C-N，C-O振动频率比较接近， 相互有影响，
因此同一个化学键，在不同的分子中σ 不等。 Y-H，y=Z和Y≡Z振动频率比C-C键的高得
6. 结构表征
物理常数测定法、化学法和近代物理法。 近代物理方法：应用近代物理实验技术建立的一系 列仪器分析方法-------波谱法。
解读有机化合物的结构表征
化学方法：
(1)官能团分析方法 官能团决定研究对象所属化合物类别，进
行定性分析，进行定量测定。 (2)化学降解及合成方法 (3)官能团转化法