核磁共振谱

三、电磁波谱的一般概念 电磁波是电磁场的一种运动形态，这种运动以光速C在
空间行进。具有波粒二象性。
波动性：可用波长λ、频率ν或波数σ来描述。 ν = C = Cσ λ
波数(wave number)，即在1cm长度内波的数目，单位为cm-1。
微粒性：可用光量子的能量来描述。
E = hν
普朗克常数h = 6.626×10－34 J· s。
＊
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几个概念： 生色团（基）:在某段光波内产生吸收的基团，称此段波长的 生色基。 助色团（基）:本身不显吸收，但与生色团连接后，使生色团的 吸收峰移向长波的基团或原子。如:-OH，-NH2，-X 红移:由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方向移动。 蓝移:由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波方向移动。 增色效应:使ε值增加的效应。 减色效应:使ε值减弱的效应。
可见光区
一、紫外光谱的产生
400~800nm
有机物分子吸收紫外光，核外价电子发生能级跃迁，从 而产生紫外吸收光谱。
二、电子跃迁类型 价电子有三种类型： σ电子、 π电子、n电子
σ*
π*
σ
C=O： n Hπ
跃迁类型： σ*，π* σ
π n σ*，π* σ* ，π*
E
n π σ
吸收能量大小顺序： n-π*<π-π*<n-σ*<π-σ*<σ-π*<σ-σ*
电磁波包括了一个极广阔的区域，从波长只有千万分之一
纳米的宇宙线到波长用米，甚至千米计的无线电波。波长不
同的电磁波性质不同，根据电磁波的波长划分为几个不同的 区域。
电磁波谱
电磁波照射分子，分子吸收辐射，就获得能量： ΔE=hυ=hc/λ
h-普郎克常数（6.626×10-34J.S）
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（molecular spectrum)。
UV 样品用量少 IR 优点 准确快速 NMR MS
UV IR NMR MS
0.01-5mg 0.1-1mg 1-5mg 0.001-0.1mg 2-10万 5-50万 100-1000万 50-500万
仪器昂贵 缺点 仪器操作复杂、维护费 用高
分子吸收光谱可分为三类：
（1）转动光谱(rotation spectrum)：彼此分开的谱线
分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁，转动能级之间 的能量差很小，位于远红外及微波区内，在有机化学中用处不大。
（2）振动光谱(vibrational spectrum)：谱带
分子所吸收的光能引起振动能级的跃迁，吸收波长大多位于 2.5~16μm内(中红外区内),因此称为红外光谱。
四、影响吸收波长的主要因素
1、共轭效应的影响 π-π 共轭效应 σ-π p-π 分子中存在这三种共轭效应时，可发生红移
20世纪中叶以前，主要依靠化学方法进行有机化合物的
结构测定，缺点是：费时、费力、费钱，需要的样品量大。 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。
OH O HO NCH3
吗啡碱
一、常见有机波谱
常 见 有 机 波 谱
二、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
n
n π* 200~400nm: π π* 分子中含有共轭双（叁）键或含有双键和孤对电子 的有机物才能产生近紫外吸收光谱。
三、紫外光谱图
12
最大吸收强度κmax(εmax) 最大吸收波长λmax
ε 或 Iogε
8 4 0
200 240
280
320
360
400
λ / nm
横坐标表示吸收光的波长λ，纵坐标表示吸收强度。
作业
P222 6； 11(1)(3)(5)(7)； 13； 16
一、有机波谱分析简介
二、紫外吸收光谱
三、红外吸收光谱
四、核谱共振谱 五、质谱
第一节
有 机 物 结 构 分 析
有机波谱简介
化学方法：通过化学反应推测物质结构
经典物理方法：通过测定物质的熔点、沸点等物理
常数推测物质的结构
物理方法 现代物理方法：主要指波谱学
跃迁类型 σ n π π σ* σ* （孤立） π*
（共轭） π* * π
吸收能量的波长范围 ~150nm 低于 200nm 低于 200nm 200~400nm 2188nm 乙烯（ ） 丁二烯（217nm） 苯（255nm） （275nm ） 丙酮 （295nm） 乙醛（292nm）
紫外吸收强度:朗伯特－比尔定律（Lambert-Beer） A＝－logI/Io=EcL A：吸光度 ； Io：入射光强度；I：透过光强度； E：吸光系数；c：溶液的摩尔浓度；L：溶液的厚度
若化合物的相对分子量已知，则用摩尔消光系数来表示吸收强度
ε或κ：摩尔消光系数（ε＝E×M)
在紫外光谱图中常常见到有R、K、B、E等字样,这是表 示不同的吸收带，分别称为R吸收带，K吸收带，B吸收带 和E吸收带。 R吸收带为 n π 跃迁引起的吸收带，其特点是吸收强度弱。 εmax < 100，吸收峰波长一般在270nm以上。 K吸收带为π π 跃迁引起的吸收带，其特点为吸收峰很强， εmax > 10000。共轭双键增加，λmax向长波方向移动，εmax 也随之增加。 B吸收带为苯的π π 跃迁引起的特征吸收带，为一宽峰，其 波长在230~270nm之间，中心在254nm，ε约为204左右。 π π 跃迁引起的吸 E吸收带为把苯环看成乙烯键和共轭乙烯键 收带。
（3）电子光谱（electron spectrum)：相互重叠的谱带
分子所吸收的光能使电子激发到较高能级（电子能级的跃迁） 吸收波长在100~400nm，为紫外光谱。
第二节
紫外和可见光吸收光谱
Cary500 UV-ViS-NIR 光度计
远紫外区 近紫外区
4~200nm
(O2 ，CO2有吸收）
200~400nm