6.有机化合物的波谱分析 UV/Vis,IR,NMR and MS
6. 有机化合物的波谱分析 UV/Vis, IR, NMR and MS
6.1电磁辐射与分子运动 电磁波可以用波长入、频率v或波数来描述 光波可以看作是由具有特有的量子能量单位组成，量子能 量与频率成正比，与波长成反比： E=hy=hc/入 h Planck常数，等于6.62×10-34焦/秒 c光速，3×108米/秒 ⅴ频率表示每秒振动的次数，用Hz为单位，频率的另一表示法用波 数，它表示在1cm内波的数目，单位为cml 入波长一般用μm或nm表示1nm=10-3μm=10-9m=10A
电磁波可以用波长l、频率v或波数v来描述 光波可以看作是由具有特有的量子能量单位组成，量子能 量与频率成正比，与波长成反比： ~ E = hv = hc/l h Planck常数，等于6.62×10-34 焦/秒 c 光速，3´108 米/秒 v 频率表示每秒振动的次数，用Hz为单位，频率的另一表示法用波 数，它表示在1cm内波的数目，单位为cm-1 l 波长一般用µm或nm表示 1 nm=10-3µm=10-9m=10Å 6.1 电磁辐射与分子运动
只有光子的能量等于两个分子运动状态的能级之间的能量 时才能被吸收。对某一分子来说，它只能吸收一定波长的电 磁波，激发其某一特定的分子运动，这样就得到各种不同的 吸收光谱而用来鉴别有机分子的结构。 吸收光谱：紫外光谱(Ultraviolet spectroscopy) 红外光谱(Infrared spectroscopy) 核磁共振谱(Nuclear magnetic resonance spectroscopy). 质谱(Mass spectrometry):不是吸收光谱，是由高能电子冲击分 子生成的离子按质量数的顺序表现的谱线
吸收光谱：紫外光谱 (Ultraviolet spectroscopy) 红外光谱 (Infrared spectroscopy) 核磁共振谱 (Nuclear magnetic resonance spectroscopy) 只有光子的能量等于两个分子运动状态的能级之间的能量 时才能被吸收。对某一分子来说，它只能吸收一定波长的电 磁波，激发其某一特定的分子运动，这样就得到各种不同的 吸收光谱而用来鉴别有机分子的结构。 质谱(Mass spectrometry) ：不是吸收光谱，是由高能电子冲击分 子生成的离子按质量数的顺序表现的谱线
6.1电磁辐射与分子运动 光是一种电磁波，电磁波谱含盖极其宽广的波段范围。 电磁波 光谱 波长/mm 能量/kJmo1 分子运动 真空紫外 真空紫外光谱 100-200 1196598 σ电子跃迁 紫外线 紫外光谱 200-400 598-301 电子跃迁 可见光线 可见光谱 400-800 301~150 电子跃迁 近红外线 近红外光谱 800-2500 15046 键的振动 中红外线 中红外光谱 2.5~15μm 460.84 键的振动与转动 远红外线 远红外光谱 15-100μm 0.84~11.9×10-2 分子振动与转动 微波 cm 4.2×10-3 无线电波 顺磁共振谱 m 4.2×10-5 电子自旋 核磁共振谱 核自旋
6.1 电磁辐射与分子运动 电子自旋 核自旋 4.2×10 顺磁共振谱 m -5 核磁共振谱 无线电波 4.2×10-3 微波 cm 远红外线 远红外光谱 15~100µm 0.84~11.9×10-2 分子振动与转动 中红外线 中红外光谱 2.5~15µm 46~0.84 键的振动与转动 近红外线 近红外光谱 800~2500 150~46 键的振动 可见光线 可见光谱 400~800 301~150 电子跃迁 紫外线 紫外光谱 200~400 598~301 电子跃迁 真空紫外 真空紫外光谱 100~200 1196~598 s电子跃迁 电磁波 光谱 波长 /nm 能量 /kJ mol-1 分子运动 光是一种电磁波，电磁波谱含盖极其宽广的波段范围
6.2紫外光谱(UV) 1.紫外光谱的基本原理 1)紫外光谱的产生（电子跃迁） △E=hv △E=hc/λ 分子吸收紫外-可见光区（200~800nm)的电磁辐射，引起 电子能级的跃迁即成键电子或非成键电子由基态跃迁到激发态。 2)电子跃迁的类型 有机分子常见的电子跃迁： o→o",元-→π，n→o*,n→元 能量顺序： 0-→0*>n→o*>元→元*>1元*
1. 紫外光谱的基本原理 1) 紫外光谱的产生（电子跃迁） 分子吸收紫外-可见光区（200~800 nm）的电磁辐射，引起 电子能级的跃迁即成键电子或非成键电子由基态跃迁到激发态。 DE = hv DE = hc/ l 6.2 紫外光谱（UV） 2) 电子跃迁的类型 有机分子常见的电子跃迁： s®s* , p®p* , n®s* , n®p* 能量顺序： s®s* > n®s* > p®p* > n®p*
G* n-→元 n-→>o9 T-→元 可→0 o→o*和n-→o*跃迁，吸收波长：<200nm(真空紫外区)： 元-→元*和n→元*跃迁，吸收波长：200-800nm(紫外-可见区)； 紫外吸收光谱适用于检测：共轭烯烃、共轭羰基化合物及 芳香化合物（分子中含有不饱和结构的化合物)
s®s* 和 n®s* 跃迁，吸收波长：< 200nm (真空紫外区)； p®p* 和 n®p* 跃迁，吸收波长： 200~800nm (紫外-可见区)； 紫外吸收光谱适用于检测：共轭烯烃、共轭羰基化合物及 芳香化合物（分子中含有不饱和结构的化合物） s p p* s* n E s®s* n®p* p®p* n®s*
2.紫外光谱图 横坐标：波长(nm) 10gEmax 15 纵坐标：摩尔吸光系数ε 12 Lambert-Beer定律： logE A=logIo/I=8cL 6 ,为入射单色光强度 I为透射单色光强度 c溶液浓度(mol/L) 200 240280 320340 L测量池厚度(cm) 久/nm 最大吸收波长：入max 最大吸收峰ε值：8ma
2. 紫外光谱图 3 6 9 12 15 200 220 260 280 320 340 loge l /nm 横坐标：波长（nm） 纵坐标：摩尔吸光系数 e Lambert-Beer定律： A = logI0/I = ecL I0 为入射单色光强度 I 为透射单色光强度 c 溶液浓度(mol/L) L 测量池厚度(cm) 最大吸收波长：lmax 最大吸收峰e值：emax lmax logemax 15 12 9 6 3 200 240 280 320 340
基本术语：红移、蓝移、生色团、助色团 红移（向红移动）：最大吸收峰波长移向长波。 蓝移（向蓝移动）：最大吸收峰波长移向短波。 生色团（发色团）：产生紫外（或可见）吸收的不饱和基团， 如：C=C,C=0,-N0,等 助色团：其本身不吸收紫外可见光，但当其与生色团相连时， 能使后者吸收峰移向长波或/和吸收强度增加，如：-OH,-NH2, -CI等
红移（向红移动）：最大吸收峰波长移向长波。 蓝移（向蓝移动）：最大吸收峰波长移向短波。 生色团（发色团）：产生紫外（或可见）吸收的不饱和基团， 如：C=C，C=O，-NO2等 助色团：其本身不吸收紫外-可见光，但当其与生色团相连时， 能使后者吸收峰移向长波或/和吸收强度增加，如：-OH，-NH2， -Cl等 基本术语：红移、蓝移、生色团、助色团
3.各类有机化合物的电子跃迁 1)饱和有机化合物 ①σ→σ*跃迁 吸收波长<150nm在真空紫外区。 例：CH4max=125nm CH3CH3入max=135nm ②n-→o*跃迁 分子中含有杂原子S、N、O、X等饱和化合物。 吸收波长：小于220nm8ma较小 例：CHOH 入max=183nm(150) CHCH,OCH,CH 入max=188nm
3. 各类有机化合物的电子跃迁 1）饱和有机化合物 ① s®s* 跃迁 吸收波长 < 150nm 在真空紫外区。 例：CH4 lmax= 125nm CH3CH3 lmax= 135nm ② n®s* 跃迁 分子中含有杂原子 S、N、O、X 等饱和化合物。 吸收波长：小于220nm emax较小 例：CH3OH lmax= 183 nm（150） CH3CH2OCH2CH3 lmax= 188 nm
某些含孤对电子的饱和化合物，如：疏醚、二硫化合物、硫 醇、胺、溴化物、碘化物在紫外区有弱吸收。 例：CH,NH2入max=213nm(600) CH3Br max=204nm (200) CH3I Amax=258nm (365) 2)不饱和脂肪族化合物 ①π→π*跃迁（K带) ·非共轭烯、炔化合物 π→π*跃迁在真空紫外区有吸收。 例：CH2=CH2入max=165nm HC≡CH 入max=173nm
某些含孤对电子的饱和化合物，如:硫醚、二硫化合物、硫 醇、胺、溴化物、碘化物在紫外区有弱吸收。 例：CH3NH2 lmax= 213nm（600） CH3Br lmax= 204nm（200） CH3I lmax= 258nm（365） 2）不饱和脂肪族化合物 ① p®p*跃迁（K带） • 非共轭烯、炔化合物 p®p*跃迁在真空紫外区有吸收。 例：CH2=CH2 lmax= 165nm HC≡CH lmax= 173nm