有机化学8光谱

3、对波谱分析的总体认识
（1）有机化合物的波谱分析是指在电磁波（光）的 作用下，对有机分子的某种运动状态的改变所产生 的现象加以分析，用来测定有机化合物结构的一种 分析方法。不同波长的电磁波具有不同的能量。照 射引起分子有转动、键的振动、电子的跃迁等（所 需要能量依次增加）运动方式，用仪器进行分析， 不同原子及组合给出特征的谱图，用来推测分子的 结构。
1、对光的进一步认识
（1）光就是电磁波。 （2）论其波长的短长被划分为
(3）光的能量：频率、波长和波数
频率高，能量大，穿透力强；波长大，能量低。
ν＝c/λ
ν:频率，单位Hz；λ：波长，单位cm； c：速度，3＊1010cm/s 波长愈短，频率愈高．
水滴石穿 波杠杆
2、分子对光辐射的反应
有机分子在一定的条件下，整个分子有一定的运动状态， 具有一定的能量，即是电子运动、原子间的振动、分子转动 能量的总和。
O
CH3
C
CC
核磁共振谱 (NMR)
针对分子中磁性核素（原子）给出信息， 主要是1H、31P、13C周边环境信息，从而 可进一步推断化学键。
CH3CH2CH2X
紫外光谱 （UV）
针对分子中π电子或孤对电子的离 域程度给出图谱。
π
质 谱（ MS ）
相当于将分子整体或切成块单元给出质量信息， 再结合各元素原子量给出各片断结构信息。
E分子=E电子 +E振动 +E转动
当分子吸收一个具有一定能量的光子时，分子就由较低的 能级E1跃迁到较高的能级E2，被吸收光子的能量必须与分子 跃迁前后的能级差恰好相等，否则不能被吸收，它们是量子 化的。
Δ E分子= E２- E１ = E光子 = hν
上述分子中这三种能级，以转动能级差最小（约在0、05 －10－４ev）分子的振动能差约在1－0、05ev之间，分子外层 电子跃迁的能级差约为20－1ev。
（2）光谱数据可以显示一定结构分子或单元 的存在，通过光谱仪跟踪反应可以研究化学反 应的方向，反应速度，反应中间体或过渡态的 结构。
（3）物理性质让人对有机化合物直观的认识。 借助光谱法使我们深入化合物内部，看到其本 质由什么原子，数目多少，连接顺序。
物理性质数据 熔点、沸点、旋光度、折光率、比重、燃烧性能
主要内容
一、绪论
二、紫外光谱
投
三、红外光谱
石
四、核磁共振谱
问
路
五、质 谱
源自文库
重点与难点
（一） 重点 本章的重点主要是对紫外光谱、红外光谱、核磁共振及质谱 的简单原理及作用的理解。 （二） 难点 难点是在对基本原理加以理解的基础上，能运用所学知识解 释一些简单的谱图。特别对谱图的综合运用尤为重要。
一、绪 论
在有机分子结构测定中常采用光谱方法
▪紫外光谱 （UV）又称电子光谱 ▪红外光谱（ IR ）又称振动光谱 ▪核磁共振谱 (NMR) 1H NMR ；13C NMR ； 19F NMR； 31P NMR ▪质谱（ MS ） ▪X－单晶衍射仪
红外光谱（ IR ）
针对化学键，不同类型成键给出特征峰位置， 告知原子连接顺序和连接方式（单双键）,镶嵌 在分子中的特征单元。
N P
M NP
4. 紫外光谱鉴定化合物
O
H2C CH C H 210nm 25200
H2C CH CH CH2 217nm 20900
O
H3C CH CH C H 217nm
H2C CH CH CH CH CH2
258nm 35000
紫外光谱主要用于具有共轭体系的分子，因此应用具有一 定的局限性，但可与其它光谱一起相互印证，确定化合物的 结构。
紫外吸收光谱数据一般报道最大吸收峰位置及摩尔消光系数：
max甲酸＝ 250nm， ＝12300
紫外光谱图中常用吸收带表示：
R： n π* 跃迁吸收带，如CH3COCH3，—NO2，— CHO等，max<100,吸收波长在270nm以上。 K带：π π*，如共轭双键，max>10000, 共轭双键增 加，max 向长波方向移动，max也随之增加。 B：苯的π π*，宽峰，波长230~270nm， 204
芳香族化合物
3. 紫外光谱检测反应
OH CH2 CH CH CH CH CH3
O CH2 CH CH CH C CH3
紫外光谱后者比原料在波长更大处，相比之下反应 后发生了红移。红移说明反应发生，强度增加反应 进行，强度不再增加反应终止。
3. 紫外光谱检测荧光团的电子状态变化
1. L; 2. LAg; 3. LAu; 4.LCu
外界紫外辐射可以给电子能量（功夫） 使电子迈出这一步。
Lambert-Beer定律
根据比尔定律： A（吸光度）＝EcL＝－㏒(I/I0)
A： 吸光度 E：消光系数 c：溶液的摩尔浓度 L：液层厚度
应用紫外光谱仪，使紫外光依次照射一定浓度的样品溶液， 分别测得E，以E或（摩尔消光系数）或㏒作纵坐标，波 长（nm）为横坐标作图，如果样品分子中 或同时有n电 子在200－800nm产生紫外吸收曲线，即紫外光谱 。
2. 紫外光谱和有机分子结构关系 紫外光谱适于分子中具有不饱和结构的特别是共轭结构的化合物。
200nm 260nm
340nm
在共轭链的一端引入含有未共用电子对的基团如－NH2，－ NR2，－OH，－SR等，可产生P~π共轭，使化合物颜色加深， 这样的基团叫做助色基。
共 轭 烯
共轭结构增大：红移和摩尔消光系数增大。
π *紫外光能量比红外大得多，造成分子的电子运动不只是 振动，电子激烈运动，产生 π π* n π* 跃迁。
* *
△E n
图1 电子跃迁能量示意图
对电子跃迁的人性化理解
电子有摆脱原轨道单调牢笼生活的欲望。
电子和n电子（ ， n 共存）时，迈向 自由的第一站（华山一条路）是 π* 反键 （电子的太空空间站）。
X－单 晶 衍 射 仪 通过X光照射到化合物，各核素反射、衍射光 的规律给出整体分子结构。
各光谱从各角度对某化合物进行透视 （如X光）综合起来使我们易于确认化 合物结构。
二、 紫外吸收光谱
1. 紫外光谱及产生
紫外光的范围为100～400nm，200~400nm为近紫 外区，100~200nm为远紫外区，一般紫外光谱以近紫外 吸收为主，为分子吸收一定波长的紫外光时，电子发生跃 迁，所产生的吸收光谱称紫外吸收光谱，简称紫外光谱 （属电子光谱）。