第八章 有机化合物的波谱分析
第八章 有机化合物的波谱分析
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，是有机化学的重要 组成部分。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，需要的 样品量大。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
有机化合物的结构表征(即测定) —— 从分子水平认识物质的基本手段，是有机化学的重要 组成部分。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，需要的 样品量大。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
CH3 吗啡碱 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，样品消耗量是 微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分子的结构， 而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象 的状况，对人类所面临的生命科学、材料科学的发展， 是极其重要的
HO OH NCH3 吗 啡 碱 O 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，样品消耗量是 微克级的，甚至更少。它不仅可以研究分子的结构， 而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象 的状况，对人类所面临的生命科学、材料科学的发展， 是极其重要的
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是： 红外光谱(infrared spectroscopy 缩写为R)。 核磁共振谱 (nuclear magnetic resonance缩写为NMR)。 质谱(mass spectroscopy缩写为MS)。 紫外光谱(ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)
质谱(mass spectroscopy 缩写为MS)。 v 对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是： 紫外光谱(ultraviolet 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)
8.1分子吸收光谱和分子结构 光是一种电磁波，具有波粒二相性。 波动性：可用波长(2)、频率（和波数（来描述。 按量子力学，其关系为： V= 式中：v为频率，单位为Hz c为光速，其量值=3×1010cms 1为波长 也用nm作单位(1nm=107cm) 下fm长度中波的数目，单位cm 微粒性：可用光量子的能量来描述： hc 式中：E为光量子能量，单位为J E=hv= h为Planck常数，其量值为 6.63×1034s1
8.1 分子吸收光谱和分子结构 波动性：可用波长( )、频率(v )和波数( )来描述。 微粒性：可用光量子的能量来描述： hc E hv = = c v cv = = 式中： c 为光速，其量值 = 3×10 10 cm.s -1 ν 为频率，单位为 Hz λ 为波长 (cm)， 也用nm作单位(1nm=10 -7 cm) 1cm长度中波的数 目，单位cm-1 v _ 式中： E为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 ×10 -34 J s -1 按量子力学，其关系为： V 光是一种电磁波，具有波粒二相性
8.2红外吸收光谱 (a)红外吸收光谱的定义 红外吸收光谱是分子中成键原子振动能级跃迁而 产生的吸收光谱。 只有引起分子偶极距变化的振动才能产生红 外吸收
（a) 红外吸收光谱的定义 只有引起分子偶极距变化的振动才能产生红 外吸收。 8.2 红外吸收光谱 红外吸收光谱是分子中成键原子振动能级跃迁而 产生的吸收光谱
8.2分子振动与红外光谱 振动方程式： m1+2 振三 2π mm> k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能越 高，k越大) m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为克 即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与键强 度成正比，与成键原子质量成反比
8.2 分子振动与红外光谱 振动方程式： 1 2 1 2 2 1 m m m m v k + = 振 k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能越 高，k越大） m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为克 即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频率）与键强 度成正比，与成键原子质量成反比
化学键极性越强，振动时偶极距变化越大， 吸收峰越强。 伸缩振动 化学键的振动方式 弯曲振动
化学键极性越强，振动时偶极距变化越大， 吸收峰越强。 化学键的振动方式 伸缩振动 弯曲振动
亚甲基的振动模式： 对称伸缩振动(，) 不对称伸缩振动(》 (2853cm1) (2926cnm-1》 伸缩振动（￥】 剪式振动(6，) 面内摇摆振动（◇） 面外摇摆振动(w） 卷曲振动(x) (1456±20em) (720cm-1) (~1300cm-1) (1250cm1) 面内弯曲 面外弯曲 弯曲振动(8)
亚甲基的振动模式：
8.2.2有机化合物基团的特征吸收频率 分子中的化学键或基团产生特征的振动， 会在特定的位置出现吸收峰 一基团的特征吸收峰（特征峰） 特征频率：最大吸收对应的频率 例如：羰基的特征频率为1850~1600cml
分子中的化学键或基团产生特征的振动， 会在特定的位置出现吸收峰 —基团的特征吸收峰(特征峰) 8.2.2 有机化合物基团的特征吸收频率 特征频率: 最大吸收对应的频率 例如：羰基的特征频率为1850～1600 cm-1