波谱解析1套ppt课件
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[课件]波谱分析教程PPT
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两个实例，一易一难。
14
例1：化合物分子式为 C6H12O，IR及1H NMR如下， 试推断其结构。
小菜一碟！
15
例2：某未知物 的 UV、IR、1H NMR、MS 谱图及 13C NMR 数据如下，试推导未知物结构。 序号 δc（ppm） C/个 序号 δc（ppm） C/个
未 知 物 碳 谱 数 据
27 （2）计算不饱和度 Ω＝3。（该分子式为合理的分子式）
1
143.0
1
6
32.0
1
2
3 4 5
128.5
128.0 125.5 36.0
2
2 1 1
7
8 9
31.5
22.5 10.0
1
1 1
16
17
18
解：1. 分子式推导：从13C NMR结合MS可以推出分子式 为 C11H16 ，计算 Ω＝4； 2. 结构式推导 UV : 240～275 nm 吸收带具有精细结构，表明化合 物为芳烃； IR : 695、740 cm-1 表明分子中含有单取代苯环； MS : m/z 148为分子离子峰，其合理丢失一个碎片， 得到 m/z 91 的苄基离子； 13C NMR :1H NMR: 积分高度比表明分子中有 1 个 CH3 和 4 个 －CH2－， 其中（1.4～1.2）ppm 为 2 个 CH2 的重叠峰； 因此，此化合物应含有一个苯环和一个 C5H11 的烷基。 1H NMR 谱中各峰裂分情况分析，取代基 为正戊基，即化合物的结构为：
波谱分析教程
紫杉醇 Paclitaxel
云 南 红 豆 杉
解谱仅靠所学的四大波谱不行！
2
From Arenaria Kansuensis(石竹科 雪灵芝)OH OHFra bibliotek
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例1：化合物分子式为 C6H12O，IR及1H NMR如下， 试推断其结构。
小菜一碟！
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例2：某未知物 的 UV、IR、1H NMR、MS 谱图及 13C NMR 数据如下，试推导未知物结构。 序号 δc（ppm） C/个 序号 δc（ppm） C/个
未 知 物 碳 谱 数 据
27 （2）计算不饱和度 Ω＝3。（该分子式为合理的分子式）
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22.5 10.0
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解：1. 分子式推导：从13C NMR结合MS可以推出分子式 为 C11H16 ，计算 Ω＝4； 2. 结构式推导 UV : 240～275 nm 吸收带具有精细结构，表明化合 物为芳烃； IR : 695、740 cm-1 表明分子中含有单取代苯环； MS : m/z 148为分子离子峰，其合理丢失一个碎片， 得到 m/z 91 的苄基离子； 13C NMR :1H NMR: 积分高度比表明分子中有 1 个 CH3 和 4 个 －CH2－， 其中（1.4～1.2）ppm 为 2 个 CH2 的重叠峰； 因此，此化合物应含有一个苯环和一个 C5H11 的烷基。 1H NMR 谱中各峰裂分情况分析，取代基 为正戊基，即化合物的结构为：
波谱分析教程
紫杉醇 Paclitaxel
云 南 红 豆 杉
解谱仅靠所学的四大波谱不行！
2
From Arenaria Kansuensis(石竹科 雪灵芝)OH OHFra bibliotek
第八章 波谱分析_PPT幻灯片
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
16
2.烯烃的主要吸收峰为：
特征峰
吸收峰位置/cm-1 振动形式
强度
CH CC
3000~3100 1620~1680
伸缩振动
伸缩振动
取决于双键上取代 基的数目和性质
CH
650~1000
弯曲振动
RH CC
HH ～ 910和 ～ 990RHCC
R
H
～ 890
R
H
CC
H
R
～ 970
R
R
CC
HH
～ 690
R
RR
R
CC
CC
R
HR
R
790 ～ 840 无
17
1. 3080cm-1
=C—H 伸缩振动
2. 1642cm-1
C = C 伸缩振动
3. 2860～2960cm-1
C—H 伸缩振动
4. 1465cm-1、1380cm-1
C—H（—CH3、—CH2）面内弯曲振动
5. 992cm-1、912cm-1
=C—H 弯曲振动 单取代
18
1. 3042cm-1 2. 1662cm-1 3. 2858～2950cm-1
=C—H 伸缩振动 C＝C 伸缩振动
C—H 伸缩振动
19
3.炔烃的主要吸收峰为：
特征峰 吸收峰位置/cm-1 振动形式
◆弯曲振动——成键原子在键轴上、下、左、右弯曲，键角改变 而键长基本不变。
νs 对称伸缩振动
νas 不对称伸缩振动
δs 剪切振动
《波谱分析辅导》PPT课件
·F，HF
含氟化合物
·C≡CH
炔化物
CHCH，·CN 芳烃、腈化物
·CHCH2，HCN 烃类、腈化物
CH2CH2，CO 烯烃、丁酰基类、乙酯类、醌类
·C2H5，·CHO 烃类、丙酰类、醛类
NO，CH2O
硝基苯类、苯甲醚类
·OCH3，·CH2OH 甲酯类、含CH2OH侧链
CH3OH
甲酯类、伯醇、苯甲醚
整理ppt
34
氯与溴的同位素丰度
整理ppt
35
与P方向平行， 磁旋比，不同的核具有不同的磁旋比，它 是磁核 一个特征（固定）值。
（3） 只有自旋量子数（I）不为零的核具有磁矩
整理ppt
16
具有磁矩的核：
o P
原子核存在自旋，核磁矩不为零，能
与外加磁场相互作用，发生能级分裂，
用于核磁共振分析
质量数（a） 原子序数（Z）自旋量子（I）
例子
奇数
偶数 偶数
戊酮类、己酰基等
·C4H9，C2H5CO· 丙酰类、丁基醚、长链烃
C3H7O·
丙酯类
CH3COOH
羧酸类、乙酸酯类
CH3C(OH)2· 乙酸酯的双氢重排
·SC2H5 ，C2H5SH 硫醇类、硫醚类
·Br，HBr
含溴化合物
·I，HI
含碘化合物
整理ppt
32
整理ppt
33
电子轰击源（Elextron Bomb Ionization, EI） ——热阴极发射出能量为70eV的高能电子束，在高速向 阳极运动时，撞击来自进样系统的样品分子，使样品分 子发生电离。
1
4
e2
3 250 300 350
λ 400nm
有机化合物波谱解析(1)96页PPT
即: E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
能级跃迁
电子能级间跃 迁的同时，总伴随 有振动和转动能级 间的跃迁。即电子 光谱中总包含有振 动能级和转动能级 间跃迁产生的若干 谱线而呈现宽谱带 。
讨论：
（1） 转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，跃迁
最后确定为A
杜鹃酮最后确定结果为A（先后经历了30多年之久！！！）
发展
微量
通常 mg级，甚至g、pg级
快速
复杂化合物仅需几天甚至更少
计算机化 利用计算机快速信息存贮和分析运算功能，
结合波谱仪快速扫描，可进行快速检测而进
行以前难以研究的领域如动力学研究、反应
机理、药物代谢等。
色谱-波谱 如气相色谱、液相色谱联用，充分发挥各自
• R.M. Silverstein, et.al., “Spectrometric Identification of Organic Compounds”, 6th ed., Jhon Wiley & Sons, 2019
第一章 紫外吸收光谱分析法
ultraviolet spectrometry, UV
联用
优势，可以在一次测定中完成一个样品中二
三百个化合物的分离与测定。
课程简介
课时
40学时
考核
期末考试 70%
平时成绩 30%
（包括出勤、课堂表现、小作业等）
主要章节 1. 紫外
2. 红外光谱
3. 质谱
4. 核磁共振（H谱、C谱、二维谱）
5. 波谱综合解析
教材 《有机化合物波谱解析》
姚新生主编，医药卫生出版社
波长范围：1-800 nm.
能级跃迁
电子能级间跃 迁的同时，总伴随 有振动和转动能级 间的跃迁。即电子 光谱中总包含有振 动能级和转动能级 间跃迁产生的若干 谱线而呈现宽谱带 。
讨论：
（1） 转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，跃迁
最后确定为A
杜鹃酮最后确定结果为A（先后经历了30多年之久！！！）
发展
微量
通常 mg级，甚至g、pg级
快速
复杂化合物仅需几天甚至更少
计算机化 利用计算机快速信息存贮和分析运算功能，
结合波谱仪快速扫描，可进行快速检测而进
行以前难以研究的领域如动力学研究、反应
机理、药物代谢等。
色谱-波谱 如气相色谱、液相色谱联用，充分发挥各自
• R.M. Silverstein, et.al., “Spectrometric Identification of Organic Compounds”, 6th ed., Jhon Wiley & Sons, 2019
第一章 紫外吸收光谱分析法
ultraviolet spectrometry, UV
联用
优势，可以在一次测定中完成一个样品中二
三百个化合物的分离与测定。
课程简介
课时
40学时
考核
期末考试 70%
平时成绩 30%
（包括出勤、课堂表现、小作业等）
主要章节 1. 紫外
2. 红外光谱
3. 质谱
4. 核磁共振（H谱、C谱、二维谱）
5. 波谱综合解析
教材 《有机化合物波谱解析》
姚新生主编，医药卫生出版社
波长范围：1-800 nm.
波谱综合解析ppt课件
IR能给出大部分官能团和某些结构单元存在的信息，从谱 图特征区可以清楚地观察到存在的官能团，从指纹区的某些
相关峰也可以得到某些官能团存在的信息。
(2) 有机质谱
MS除了能够给出分子式和相对分子量的信息，还可以 根据谱图中出现的系列峰﹑特征峰﹑重排峰和高质量区碎
片离子峰确定结构单元。
7
波谱综合解析步骤
的手段去解决剩余结构问题。
2
IR: 3030cm-1, 1600 cm-1, 1500 cm-1.
R 1H: 7.2ppm
13C: 120-140ppm UV: E, B吸收带。 MS：m/z=77,51,……
=91,65,39 ……
CH CH3 CH3
IR: 1380 cm-1裂分等高双峰。 1H: 双峰，多重峰。
谱图综合解析实例3
质谱MS验证结构： O
- O C CH3
CH2 O
CH2 O C CH3
-
O
- CH2 O C CH3
- CH3
CH2 O
O C CH3
m/z=43
m/z=77
- HC CH
O CH2 O C
- CO
m/z=91
HC CH
m/z=65
CH2 O
m/z=51
m/z=135
m/z=107
13C: 双峰，四重峰。
3
二、 波谱综合解析步骤
1) 解析前应了解尽可能多的信息
首先了解样品的来源和纯度； 纯物质要了解其熔点、沸点、溶解性能等物理化学性 质以及用其它分析手段所测得的数据（如分子量、元素
分析数据）等； 混合物需要精制后才能进行波谱分析，或采用一些联
用技术分析。
4
相关峰也可以得到某些官能团存在的信息。
(2) 有机质谱
MS除了能够给出分子式和相对分子量的信息，还可以 根据谱图中出现的系列峰﹑特征峰﹑重排峰和高质量区碎
片离子峰确定结构单元。
7
波谱综合解析步骤
的手段去解决剩余结构问题。
2
IR: 3030cm-1, 1600 cm-1, 1500 cm-1.
R 1H: 7.2ppm
13C: 120-140ppm UV: E, B吸收带。 MS：m/z=77,51,……
=91,65,39 ……
CH CH3 CH3
IR: 1380 cm-1裂分等高双峰。 1H: 双峰，多重峰。
谱图综合解析实例3
质谱MS验证结构： O
- O C CH3
CH2 O
CH2 O C CH3
-
O
- CH2 O C CH3
- CH3
CH2 O
O C CH3
m/z=43
m/z=77
- HC CH
O CH2 O C
- CO
m/z=91
HC CH
m/z=65
CH2 O
m/z=51
m/z=135
m/z=107
13C: 双峰，四重峰。
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二、 波谱综合解析步骤
1) 解析前应了解尽可能多的信息
首先了解样品的来源和纯度； 纯物质要了解其熔点、沸点、溶解性能等物理化学性 质以及用其它分析手段所测得的数据（如分子量、元素
分析数据）等； 混合物需要精制后才能进行波谱分析，或采用一些联
用技术分析。
4
核磁共振波谱学习课件(共88张PPT)可修改文字
大，屏蔽弱，共振需要 的磁场强度小，在低场出现， 图左侧。
= [(样 - TMS)/ TMS ] ×106
二、影响化学位移的因素
1．电负性--去屏蔽效应
与质子相连元素的电负性越 强，吸电子作用越强，价电子偏 离质子，屏蔽作用减弱，信号峰 在低场出现。
电负性对化学位移的影响
H 3 C B H 3 r C 2 C B H C 3 r (C 2 H ) 2 B H C r 3 (C 2 H ) 3 B H
备的超导线圈；在低温4K，处于超导状 态；磁场强度>100 T
开始时，大电流一次性励磁后，闭合 线圈，产生稳定的磁场，长年保持不变； 温度升高，“失超”；重新励磁。 超导核磁共振波谱仪：
200～400MHz；600～800MHz。
（2）试样中加入几滴D2O，摇荡片刻，试样中的–OH或 –NH2基中的1H被重氢D交换。 由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。 (2)与外磁场相反，能量高，磁量子数 m ＝－1/2。 谱图解析与结构确定步骤 （1）偶合常数（ J 值）相等 通常两组相互偶合的峰都是相应“内侧”峰偏高，而“外侧”峰偏低，在偶合信号的强峰上画一对相应的斜线，形成屋顶形状。 两种进动取向不同的氢核之间的能级差： 恒定磁场，施加全频脉冲，产生共振，采集产生的感应电流信号，经过傅里叶变换获得一般核磁共振谱图。 没有直接与吸电子基团（或元素）相连，在高场出现。 磁各向异性是指质子在分子中所处的空间位置不同，屏蔽作用不同的现象。 为什么1H比6H的化学位移大？ （2）试样中加入几滴D2O，摇荡片刻，试样中的–OH或 –NH2基中的1H被重氢D交换。 超导磁体：铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈； 方向相同，核所感受到的实际磁场 B有效 大于外磁场。 傅里叶变换核磁共振波谱仪需要纯试样品 1 mg 。
= [(样 - TMS)/ TMS ] ×106
二、影响化学位移的因素
1．电负性--去屏蔽效应
与质子相连元素的电负性越 强，吸电子作用越强，价电子偏 离质子，屏蔽作用减弱，信号峰 在低场出现。
电负性对化学位移的影响
H 3 C B H 3 r C 2 C B H C 3 r (C 2 H ) 2 B H C r 3 (C 2 H ) 3 B H
备的超导线圈；在低温4K，处于超导状 态；磁场强度>100 T
开始时，大电流一次性励磁后，闭合 线圈，产生稳定的磁场，长年保持不变； 温度升高，“失超”；重新励磁。 超导核磁共振波谱仪：
200～400MHz；600～800MHz。
（2）试样中加入几滴D2O，摇荡片刻，试样中的–OH或 –NH2基中的1H被重氢D交换。 由于屏蔽作用的存在，氢核产生共振需要更大的外磁场强度（相对于裸露的氢核），来抵消屏蔽影响。 (2)与外磁场相反，能量高，磁量子数 m ＝－1/2。 谱图解析与结构确定步骤 （1）偶合常数（ J 值）相等 通常两组相互偶合的峰都是相应“内侧”峰偏高，而“外侧”峰偏低，在偶合信号的强峰上画一对相应的斜线，形成屋顶形状。 两种进动取向不同的氢核之间的能级差： 恒定磁场，施加全频脉冲，产生共振，采集产生的感应电流信号，经过傅里叶变换获得一般核磁共振谱图。 没有直接与吸电子基团（或元素）相连，在高场出现。 磁各向异性是指质子在分子中所处的空间位置不同，屏蔽作用不同的现象。 为什么1H比6H的化学位移大？ （2）试样中加入几滴D2O，摇荡片刻，试样中的–OH或 –NH2基中的1H被重氢D交换。 超导磁体：铌钛或铌锡合金等超导材料制备的超导线圈； 方向相同，核所感受到的实际磁场 B有效 大于外磁场。 傅里叶变换核磁共振波谱仪需要纯试样品 1 mg 。
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有机化学——波谱分析
在分子光谱中，根据电磁波的波长（λ）划分为几个不
同的区域，如下图所示：
有机化学——波谱分析
二、分子吸收光谱
分子中有原子与电子。原子、电子都是运动着的物质， 都具有能量。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。
2.红外光谱的产生
当分子吸收红外光子，从低的振动能级向高的振动能
级跃迁时，而产生红外吸收光谱。
有机化学——波谱分析
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。 如: 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。 3.振动原理（Hooke定律）
有机化学——波谱分析
§7.2
红外光谱
在有机化合物的结构鉴定中，红外光谱法是一种重要 得手段。用它可以确定两个化合物是否相同，若两个化合 物的红外光谱完全相同，则一般它们为同一化合物（旋光
对映体除外），也可以确定一个新化合物中某些特殊键或
官能团是否存在。 一、红外光谱的表示方法（一般指中红外振动能级跃迁） 横坐标：波数（σ ）400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。 纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸收 的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
7
微粒性：可用光量子的能量来描述：
h c λ E 为 光 量 子 能 量 ， 单 位 为 J 式 中 ： E h ν
. h 代 表 P l a n c k 常 数 ， 其 量 值 为 6 . 6 3 × 1 0J s
3 4
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。 λ与E，ν成反比，即λ↓， ν↑（每秒的振动次数↑），E↑。
C
( νa s ) 不 对 称 伸 缩 振 动 1 2 9 2 6c m
有机化学——波谱分析
(2)弯曲振动：
+ + + +
C
剪 式 振 动 ( δs )
C
面 内 摇 摆 振 动 ( ρ) 面 内
C
( ω ) 面 外 摇 摆 振 动 面 外
C
扭 式 振 动 ( η)
弯 曲 振 动 只 改 变 键 角 , 不 改 变 键 长
电子自旋 微波波谱 E总 = Ee + Ev
振动能
ห้องสมุดไป่ตู้
+
Er
转动能
电子能
紫外光谱 可见光谱
红外光谱 所需能量较 ，波长较
有机化学——波谱分析
分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可
以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。但
它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能级之 间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以对于某一分子
OH O HO NCH 吗 啡 碱
3
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。
有机化学——波谱分析
对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：紫外光谱
（ultravioler 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）. §7.1 电磁波谱的一般概念
来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动
或振动能级的变化，或使电子激发到较高的能级，产生特 征的分子光谱。 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,分子的振
动能差较高，分子外层电子跃迁的能级差相对最高。
有机化学——波谱分析
⑴转动光谱
在转动光谱中，分子所吸收的光能只引起分子转动能
有机化学——波谱分析
I：表示透过光的强度； I T% 100 % I0：表示入射光的强度。 I0
有机化学——波谱分析
二、红外光谱的产生原理(分子振动与红外光谱) 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动：
沿 轴 振 动 ， 只 改 变 键 长 ， 不 改 变 键 角
C
对 称 伸 缩 振 动 ( νs ) 1 2 8 5 3c m
级的变化，即使分子从较低的转动能级激发到较高的转动 能级。转动光谱是由彼此分开的谱线所组成的。
由于分子转动能级之间的能量差很小，所以转动光谱
位于电磁波谱中长波部分，即在远红外线及微波区域内。 根据简单分子的转动光谱可以测定，键长和键角。 ⑵振动光谱
在振动光谱中分子所吸收的光能引起振动能级的变化。
分子中振动能级之间能量要比同一振动能级中转动能级之 间能量差大100倍左右。振动能级的变化常常伴随转动能 级的变化，所以，振动光谱是由一些谱带组成的，它们大 多在红外区域内，因此，叫红外光谱。
一、光的频率、波长与能量 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长(λ)、频率（ν）和波数（σ）来描述。
ν
c c σ λ
σ 1 λ
有机化学——波谱分析
ν 为 式 中 ： 频 率 ， 单 位 为 H z 1 0 1 c为 光 速 ， 其 量 值 = 3 . × 1 0 c m s
波 长 c m ， 常 用 单 位 n m λ 为 1 n m = 1 0 c m 长 度 中 波 的 数 目 σ 1
波谱解析1套
有机化学——波谱分析
前 言：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。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。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。
有机化学——波谱分析
⑶电子光谱
在电子光谱中分子所吸收的光能使电子激发到较高的
电子能级，使电子能级发生变化所需的能量约为使振动能 级发生变化所需能量的10~100倍。
电子能级发生变化时常常同时发生振动和转动能级的
变化。因此从一个电子能级转变到另一个电子能级时，产 生的谱线不是一条，而是无数条。实际上观测到的是一些 互相重叠的谱带。在一般情况下，也很难决定电子能级的 变化究竟相当于哪一个波长，一般是把吸收带中吸收强度 最大的波长λmax（最大吸收峰的波长）表出，电子光谱 在可见及紫外区域内出现。
在分子光谱中，根据电磁波的波长（λ）划分为几个不
同的区域，如下图所示：
有机化学——波谱分析
二、分子吸收光谱
分子中有原子与电子。原子、电子都是运动着的物质， 都具有能量。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。
2.红外光谱的产生
当分子吸收红外光子，从低的振动能级向高的振动能
级跃迁时，而产生红外吸收光谱。
有机化学——波谱分析
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。 如: 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。 3.振动原理（Hooke定律）
有机化学——波谱分析
§7.2
红外光谱
在有机化合物的结构鉴定中，红外光谱法是一种重要 得手段。用它可以确定两个化合物是否相同，若两个化合 物的红外光谱完全相同，则一般它们为同一化合物（旋光
对映体除外），也可以确定一个新化合物中某些特殊键或
官能团是否存在。 一、红外光谱的表示方法（一般指中红外振动能级跃迁） 横坐标：波数（σ ）400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。 纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。T↓，表明吸收 的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
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微粒性：可用光量子的能量来描述：
h c λ E 为 光 量 子 能 量 ， 单 位 为 J 式 中 ： E h ν
. h 代 表 P l a n c k 常 数 ， 其 量 值 为 6 . 6 3 × 1 0J s
3 4
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。 λ与E，ν成反比，即λ↓， ν↑（每秒的振动次数↑），E↑。
C
( νa s ) 不 对 称 伸 缩 振 动 1 2 9 2 6c m
有机化学——波谱分析
(2)弯曲振动：
+ + + +
C
剪 式 振 动 ( δs )
C
面 内 摇 摆 振 动 ( ρ) 面 内
C
( ω ) 面 外 摇 摆 振 动 面 外
C
扭 式 振 动 ( η)
弯 曲 振 动 只 改 变 键 角 , 不 改 变 键 长
电子自旋 微波波谱 E总 = Ee + Ev
振动能
ห้องสมุดไป่ตู้
+
Er
转动能
电子能
紫外光谱 可见光谱
红外光谱 所需能量较 ，波长较
有机化学——波谱分析
分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可
以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。但
它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能级之 间的能量差时（即ΔE）才能被吸收。所以对于某一分子
OH O HO NCH 吗 啡 碱
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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。
有机化学——波谱分析
对有机化合物的研究，应用最为广泛的是：紫外光谱
（ultravioler 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）. §7.1 电磁波谱的一般概念
来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动
或振动能级的变化，或使电子激发到较高的能级，产生特 征的分子光谱。 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,分子的振
动能差较高，分子外层电子跃迁的能级差相对最高。
有机化学——波谱分析
⑴转动光谱
在转动光谱中，分子所吸收的光能只引起分子转动能
有机化学——波谱分析
I：表示透过光的强度； I T% 100 % I0：表示入射光的强度。 I0
有机化学——波谱分析
二、红外光谱的产生原理(分子振动与红外光谱) 1.分子的振动方式 (1)伸缩振动：
沿 轴 振 动 ， 只 改 变 键 长 ， 不 改 变 键 角
C
对 称 伸 缩 振 动 ( νs ) 1 2 8 5 3c m
级的变化，即使分子从较低的转动能级激发到较高的转动 能级。转动光谱是由彼此分开的谱线所组成的。
由于分子转动能级之间的能量差很小，所以转动光谱
位于电磁波谱中长波部分，即在远红外线及微波区域内。 根据简单分子的转动光谱可以测定，键长和键角。 ⑵振动光谱
在振动光谱中分子所吸收的光能引起振动能级的变化。
分子中振动能级之间能量要比同一振动能级中转动能级之 间能量差大100倍左右。振动能级的变化常常伴随转动能 级的变化，所以，振动光谱是由一些谱带组成的，它们大 多在红外区域内，因此，叫红外光谱。
一、光的频率、波长与能量 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长(λ)、频率（ν）和波数（σ）来描述。
ν
c c σ λ
σ 1 λ
有机化学——波谱分析
ν 为 式 中 ： 频 率 ， 单 位 为 H z 1 0 1 c为 光 速 ， 其 量 值 = 3 . × 1 0 c m s
波 长 c m ， 常 用 单 位 n m λ 为 1 n m = 1 0 c m 长 度 中 波 的 数 目 σ 1
波谱解析1套
有机化学——波谱分析
前 言：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。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。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。
有机化学——波谱分析
⑶电子光谱
在电子光谱中分子所吸收的光能使电子激发到较高的
电子能级，使电子能级发生变化所需的能量约为使振动能 级发生变化所需能量的10~100倍。
电子能级发生变化时常常同时发生振动和转动能级的
变化。因此从一个电子能级转变到另一个电子能级时，产 生的谱线不是一条，而是无数条。实际上观测到的是一些 互相重叠的谱带。在一般情况下，也很难决定电子能级的 变化究竟相当于哪一个波长，一般是把吸收带中吸收强度 最大的波长λmax（最大吸收峰的波长）表出，电子光谱 在可见及紫外区域内出现。