1、會計學1第六章有機化學的波譜方法第六章有機化學的波譜方法化學實驗法：化學實驗法：操作煩瑣，周期長，樣品量大。操作煩瑣，周期長，樣品量大。吸收光譜紫外光譜 UV紅外光譜 IR核磁共振譜 NMR非吸收光譜 質譜 MS波譜法第1頁/共45頁l nl n = c = c 波動性E E hn n 粒子性 = 1/ = 1/ ( (cm-1) )波長(l)l)與能量(E)成反比。E E = = hchc/ /l l第2頁/共45頁l l(nm) 100 800 3*106 5*106光譜區域光譜區域X 光光紫外紫外- -可見光可見光紅外光紅外光微波微波無線電波無線電波分子吸收輻分子吸收輻射能后變化射能后變

2、化內層電子內層電子躍遷躍遷價電子躍遷價電子躍遷分子振動能級和分子振動能級和轉動能級變化轉動能級變化分子轉動能分子轉動能級變化級變化核磁共振核磁共振紅外光譜核磁共振譜E2E1基態激發態躍遷E = E = E2E1特征能量吸收特征能量吸收吸收光譜吸收光譜第3頁/共45頁CRHHOH化學鍵不斷振動某光的E = 某鍵振動的E產生吸收峰如：分子RCH2OH第4頁/共45頁吸收峰表現為“谷”，谷越深，則吸收越強。一般波數范圍4004000 cm-1。第5頁/共45頁（一）紅外吸收峰的數目（一）紅外吸收峰的數目振動形式振動形式 一個化學鍵有幾種不同振動形式，就可產生幾種吸收峰。第6頁/共45頁CHHCHH第

3、7頁/共45頁nas ns 高頻區低頻區第8頁/共45頁 非線性分子為：3n - 6 線性分子為：3n - 5 （n ：原子數）如：問題6-1H2O非 線性分子，3 3 6 = 3（個）OHHOOHHHH nas ns ： 3756 3652 1595 cm-1第9頁/共45頁v能引起分子偶極矩變化的振動，才產生吸收；vn相同的振動產生的峰可以兼并；v強而寬的峰可覆蓋n相近的弱峰。 如：CO2為線性分子，3 3 5 = 4（個），應有4個吸收峰，而實際測得只有2個nas 2350、 667 cm-1 。 因ns 不引起偶極矩變化，無此峰；且面內、面外又兼并為一個峰。實際實際IR吸收峰的數目小于

4、計算值：吸收峰的數目小于計算值：第10頁/共45頁吸收峰的位置取決于各化學鍵的振動頻率。特征譜帶區 40001330 cm-1 （官能團區） 根據峰位，可鑒別官能團。2. 指紋區 1330650 cm-1第11頁/共45頁第12頁/共45頁CHOOAB1700cm-13020cm-1nC=On不飽和不飽和C-H第13頁/共45頁30003100cm-116001500cm-1 無吸收峰nO-Hn飽和C-HCH3無n不飽和C-H無nC=C第14頁/共45頁如：C=O、C-O、C-N等極性大，峰強。第15頁/共45頁第16頁/共45頁具體步驟具體步驟：H計算不飽和度；H判斷幾個主要官能團C=O、-

5、OH、-NH2、C=C的特征峰是否存在，并尋找相關峰；第17頁/共45頁17601690cm-1有強峰nC=O特征峰2820、2720cm-1雙峰；33002500cm-1寬峰和13001000cm-1有峰；13001000cm-1有峰。相關峰相關峰醛CORH羧酸COROH酯COROR無相關峰酮RCOR第18頁/共45頁35003200cm-1寬峰nO-H、nN-H特征峰。相關峰相關峰13001000cm-1有峰；16001500cm-1和13001000cm-1有峰。酚OH醇ROH或胺RNH2；如無nO-H ，但含O， 13001000cm-1有峰。醚 R-O-R第19頁/共45頁 4，31

6、003000cm-1苯環C-H特征峰。相關峰相關峰：1600、1580、1500cm-1中強峰 苯環C=C骨架振動化合物含苯環第20頁/共45頁例例1. 已知某化合物，分子式C3H6O，其IR譜中有下列吸收峰，試推測其結構。IR n(cm-1)：2960，2840，2760，1720，1380。 = 3+1-6/2 = 1，1720cm-1nC=O ，含羰基。相關峰：2840，2760cm-1n O=C-H ，為醛。1380cm-1-CH3 ，含-CH3結構。2960cm-1n飽和C-H 。 結構為：結構為：CH3CH2CHO 丙醛丙醛 （二）應用實例（二）應用實例第21頁/共45頁苯環nC-

7、H苯環nC=C兩個-CH3n飽和C-H單取代苯 = 9+1-12/2 = 4結結構構為為：CHCH3CH3異異丙丙苯苯第22頁/共45頁第23頁/共45頁如如：CH3CH2CCH3O和CH3CCH3O上述兩種化合物只能用NMR譜來區分。第24頁/共45頁原原子子種種類類質質量量自自旋旋1 1H H1 1+ +1 12 2C C1 12 2- -1 13 3C C1 13 3+ +1 16 6O O1 16 6- -一般質子數、質量數至少有一個為奇數的原子核，I 0，有自旋。I = 1/21HNMR13CNMR1668第25頁/共45頁H0E1= -H0E2= H0EE = 2 H0hn = 2

8、 H0 或n n = 2 /h H0 核磁共振的條核磁共振的條件件掃頻固定H0，改變n掃場固定n，改變H0滿足條件即產生吸收。第26頁/共45頁第27頁/共45頁H實實 =H0-H1 Hb Ha第29頁/共45頁 = x 106 (ppm)n樣- nTMSn0 =0（電負性 Si 第31頁/共45頁練習：練習：1. 判斷下列分子在NMR譜中可產生幾個信號。2. 下列化合物在NMR譜中只有一個信號，其可能結構是什么。CH3CH2OCH2CH3CH3CH2CH2ClCH3CCCH3HHCCH3CBrHH 2個 3個 2個 3個(1) C2H6O(2) C3H6Cl2(3) C3H6(4)C2H4O

9、CH3OCH3CClH3CClCH3H2CCH2H2CH2CCH2O不等性質子不等性質子等性質子等性質子第32頁/共45頁氫核類型(ppm)飽和碳上的氫（RCH3，R2CH2，R3CH）0.8-1.5雙鍵碳上的氫（=CH-）4.9-5.9苯環上的氫（ArH）6.0-8.0醛基上的氫（-CHO）9.4-10.4羧基上的氫（-COOH）10-12相鄰有吸電子基的氫 A-CH（A：O，Cl，N，CO 等）2-5第33頁/共45頁第34頁/共45頁第35頁/共45頁第36頁/共45頁峰第37頁/共45頁第38頁/共45頁第39頁/共45頁q多重峰（multiplet，m）第40頁/共45頁n裂分裂分可

10、確定可確定鄰接鄰接碳上的碳上的氫核數氫核數第41頁/共45頁3HCH3 (連CO)5H苯H2HCH2(連O)R結構式為：CH2OCCH3O例例1. = 9+1-10/2 = 5第42頁/共45頁例例2. 已知分子式已知分子式C9H12O，根據，根據 值，推斷結構值，推斷結構 ppm ：7.2（5H，s）；）；4.5（2H，s）；）；3.5（2H，q）；）；1.2（3H，t）。）。 = 9+1-12/2 = 4，可能含苯環ppm苯H，Rppm烷H，-CH2-Oppm烷H，O-CH2-ppm烷H，-CH3相互偶合，CH3-CH2-O結構式為：CH2OCH2CH3第43頁/共45頁練習：練習：化合物C8H14O4的1HNMR譜中，出現三個信號： ppm 1.26（6H，t）；4.18（4H，q）