有机化学的波谱方法7市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,第十六章 波谱学在有机化学中应用,1/63,1,惯用结构分析方法,化学试验法,波谱法,吸收光谱,非吸收光谱,紫外光谱,UV,红外光谱,IR,核磁共振谱,NMR,质谱,MS,2/63,2,第一节 吸收光谱普通原理,一、波长（,l,）频率（,n,）波数（,n,）,3/63,3,光性质,n,=1/,l (,cm,-1,),E=hc/,l,l n,=c,波动性,E,h,n,粒子性,4/63,4,二、吸收光谱,E=E=E,2,E,1,5/63,5,红外光谱,核磁共振谱,6/63,6,第二节 红外光谱,(Infrared Spectrum,IR),一、红外光谱普通原理,如：分子,RCH,2,OH,7/63,7,8/63,8,二、红外吸收峰数目、位置和强度,伸缩振动,n,（一）红外吸收峰数目,振动形式,弯曲振动,d,9/63,9,伸缩振动,n,：,沿键轴方向键伸 长或缩短振动,C,H,H,C,H,H,10/63,10,弯曲振动,d:,垂直于键轴方向振动,11/63,11,振动自由度数目,线性分子为：,3n-5,（,n,：原子数）,非线性分子为：,3n-6,12/63,12,如：,H,2,O,振动自由度为多少？有几个吸收峰？,H,2,O,非 线性分子，,3,3 6=3,（个）,as,s,n,：,3756 3652 1595 cm,-1,13/63,13,CO,2,，,3,3 5=4,（个），,as,2350,、,667 cm,-1,。,实际,IR,吸收峰数目小于计算值：,强而宽峰可覆盖相近弱峰。,能引发分子偶极矩改变振动，才产生吸收；,相同振动产生峰能够吞并；,14/63,14,（二）红外吸收峰位置,成键原子质量越小，吸收峰波数就越高,吸收峰位置取决于各化学键振动频率。,键长越短，键能越高，吸收峰波数也越高,15/63,15,特征谱带区,40001330 cm,-1,（官能团区）依据峰位，可判别官能团。,2.,指纹区,1330650 cm,-1,16/63,16,红外光谱主要区段,官能团,n,O-H,N-H,3650,3200 cm,-1,含,O-H,或,N-H,C-H,3000,cm,-1,O=C-H,在,28102715cm,-1,有双峰,=C-H 33003000 cm,-1,-C-H 30002800 cm,-1,17/63,17,n,C=O,1760,1690 cm,-1,含羰基（,C=O,）,n,C=C,1680,1500 cm,-1,C=C,苯环普通有,2,3,个吸收峰,-CH,3,1380 cm,-1,含,-CH,3,n,C-O,C-N,1300,1000 cm,-1,含,C-O,或,C-N,18/63,18,某化合物,IR,谱中,1700cm,-1,有一强吸收峰,3020cm,-1,处有一中强吸收峰,由此可推断该化合物是以下化合物中哪一个,?,1700cm,-1,3020cm,-1,C=O,不饱和,C-H,19/63,19,30003100cm,-1,16001500cm,-1,无吸收峰,O-H,饱和,C-H,CH,3,无,不饱和,C-H,无,C=C,20/63,20,（三）红外吸收峰强度,吸收峰强度表示,v,s,（,very strong,）很强,S,（,strong,）强,m,（,medium,）中等,w,（,weak,）弱,v,w,（,very weak,）很弱,如：,C=O,、,C-O,、,C-N,等极性大，峰强。,21/63,21,br,（,broad,）宽峰,吸收峰峰形表示,sh,（,sharp,）尖峰,22/63,22,三、红外光谱解析和应用,4000,1300,cm,-1,官能团区找出特征吸收峰，确定存在哪种官能团,（一）解析程序,1300,650,cm,-1,指纹区，确定化合物结,构类型,23/63,23,详细步骤：,1.,计算不饱和度,；,2.,判断几个主要官能团,C=O,、,-OH,、,-NH,2,、,C=C,特征峰是否存在，,并寻找相关峰；,24/63,24,1.,羰基是否存在（含,O,化合物）,17601690cm,-1,有强峰,C=O,特征峰,2820,、,2720cm,-1,双峰；,相关峰,无相关峰,33002500cm,-1,宽峰和,13001000cm,-1,有峰；,13001000cm,-1,有峰。,25/63,25,2.,羟基、氨基是否存在,35003200cm,-1,宽峰,O-H,、,N-H,特征峰。,26/63,26,相关峰,13001000cm,-1,有峰,16001500cm,-1,和,13001000cm,-1,有峰,如无,O-H,，但含,O,，,13001000cm,-1,有峰,醚,R-O-R,27/63,27,3.,苯环是否存在,4,，,31003000cm,-1,相关峰：,1600,、,1580,、,1500cm,-1,中强峰,化合物含苯环,苯环,C-H,特征峰,苯环,C=C,骨架振动,28/63,28,例,1.,已知某化合物，分子式,C,3,H,6,O,，其,IR,谱中有以下吸收峰，试推测其结构。,IR,(cm,-1,),：,2960,，,2840,，,2760,，,1720,，,(cm,-1,):1380,。,（二）应用实例,29/63,29,=3+1-6/2=1,，,1720cm,-1,C=O,，含羰基。,相关峰：,2840,，,2760cm,-1,O=C-H,，为醛。,1380cm,-1,-CH,3,，含,-CH,3,结构。,2960cm,-1,饱和,C-H,结构为：,CH,3,CH,2,CHO,丙醛,30/63,30,例,2.,依据,IR,谱推测化合物,C,9,H,12,结构式。,苯环,C-H,苯环,C=C,两个,-CH,3,饱和,C-H,单取代苯,=9+1-12/2=4,31/63,31,练习：,试依据其,IR,谱推测以下化合物,C,8,H,8,O,结构式。,32/63,32,第三节 核磁共振谱,（,N,uclear,M,agnetic,R,esonance Spectra NMR,）,33/63,33,一、核磁共振谱基本原理,普通质子数、质量数最少有一个为奇数原子核，,I 0,，有自旋。,I=1/2,1,H NMR,13,C NMR,1,6,6,8,34/63,34,1,H,核两种不一样自旋取向,E,1,=-,H,0,E,2,=,H,0,E=2,H,0,h,=,2,H,0,或,=2,/h H,0,核磁共振条件,35/63,35,扫场,固定,，改变,H,0,满足条件即产生吸收。,扫频,固定,H,0,，改变,36/63,36,37/63,37,二、,NMR,主要参数,化学位移,chemical shift,峰面积,峰裂分,38/63,38,化学位移,H,实,=H,0,-H,1,H,b,大 大 较高磁场,小 小 较低磁场,40/63,40,（二）化学位移值,参考物：,四甲基硅烷（,tetramethylsilane TMS,）,(CH,3,),4,Si,41/63,41,（三）影响化学位移原因,1.,电负性,2.,氢键影响,化学位移低场移动,3.,溶剂效应,-OH,、,-NH,2,、,-COOH,等活泼质子加,D,2,O,消失,42/63,42,1.,判断以下分子在,NMR,谱中可产生几个信号。,2,个,不等性质子,练习：,3,个,2,个,3,个,43/63,43,2.,以下化合物在,NMR,谱中只有一个信号，其可能结构是什么。,等性质子,44/63,44,氢核类型,ppm,RCH,3,R,2,CH,2,R,3,CH 0.81.5,=CH-4.95.9,ArH 6.08.0,-CHO 9.410.4,-COOH 1012,A-CH 25,A:O,Cl,N,CO,常见氢核化学位移值,ROH 1.06.0,ArOH 4.57.7,45/63,45,峰面积,积分高度,46/63,46,47/63,47,练习：判断以下化合物,NMR,中吸收峰面积比,1.CH,3,CH,2,CHO,2.CH,3,CH,2,OCH,2,CH,3,3.C,6,H,5,COCH,2,CH,3,3,:,2,:,1,6,:,4=3,:,2,5,:,2,:,3,48/63,48,峰裂分,和偶合常数,49/63,49,1,1,2-,三溴乙烷核磁共振谱,50/63,50,C,H,Br,2,CH,2,Br,H,0,-H,1,H,0,H,0,+H,1,H,0,51/63,51,CHBr,2,C,H,2,Br,H,0,H,0,52/63,52,53/63,53,说明：,1.,邻接碳上等性质子数为,n,，则裂分峰数为,n+1,。,2.,峰裂分发生在同,C,或相邻,C,不等性质子之间，相隔三个以上单键不影响。,3.,活泼质子（如,-OH,，,-COOH,，,-NH-,），通常不发生裂分。,4.,苯环单取代：普通取代基为斥电子基，苯环上氢核信号不裂分；取代基为吸电子基，苯环上氢核信号裂分为多重峰。,54/63,54,乙醇核磁共振谱,55/63,55,甲苯核磁共振谱,56/63,56,裂分峰数表示：,单峰（,singlet,，,s,）,两重峰（,doublet,，,d,）,三重峰（,triplet,，,t,）,四重峰（,quarter,，,q,）,多重峰（,multiplet,，,m,）,57/63,57,练习：判断以下化合物,NMR,中峰裂 分情况,58/63,58,三、,NMR,谱解析关键点,数目,几类氢核,位置（,值）,什么氢核,积分高度,各组信号氢核数,裂分,邻接碳上氢核数,59/63,59,3HCH,3,(,连,CO),5H,苯,H,2HCH,2,(,连,O),例,1.,=9+1-10/2=5,60/63,60,例,2.,已知分子式,C,9,H,12,O,，依据,值，推断结构。,ppm,：,7.2,（,5H,，,s,）；,4.5,（,2H,，,s,）；,3.5,（,2H,，,q,）；,1.2,（,3H,，,t,）。,61/63,61,=9+1-12/2=4,，可能含苯环,7.2ppm,苯,H,，,4.5ppm,烷,H,，,-CH,2,-O,3.5ppm,烷,H,，,O-CH,2,-,相互偶合，,CH,3,-CH,2,-O,1.2ppm,烷,H,，,-CH,3,62/63,62,练习：,化合物,C,8,H,14,O,4,1,HNMR,谱中，出现三个信号：,ppm 1.26,（,6H,，,t,）；,4.18,（,4H,，,q,）；,2.6,（,4H,，,s,），试推测其结构。,化合物,C,7,H,14,O,，,IR,谱上在,1715cm,-1,有强吸收峰，其,1,HNMR,谱中出现两个信号，一个为二重峰，另一个为七重峰，二者峰面积比,6:1,，试推导其结构。,63/63,63,