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
基本要求：1、掌握核磁共振氢谱1HNMR的化学位移、⾃旋偶合、⾃旋裂分与分⼦结构的⼀般规律。掌握各种质⼦的化学位移δ，并能利⽤δ值、峰裂分的数⽬和形状、峰⾯积⽐等⼀级谱图的规律推断简单有机物分⼦的结构。了解13C谱。2、了解红外光区吸收分⼦的结构特征，掌握⼀些特征官能团及苯环的特征吸收频率，并能根据谱图的吸收峰位置、强度和形状鉴别简单有机物分⼦。3、了解在4～400 nm紫外光区，价电⼦在分⼦轨道中跃迁的三种类型，掌握紫外光谱与共轭分⼦结构关系的⼀般规律。
4、了解质谱的基本原理，母离⼦峰与分⼦量的关系。
Contents
8.1红外光谱
⼀、基本原理
⼆、有机基团的特征吸收频率及其影响因素
三、各类有机物的红外吸收频率8.2 核磁共振氢谱
⼀、基本原理⼆、化学位移
三、⾃旋偶合和⾃旋裂分
四、特征质⼦的化学位移与谱图解析
五、碳谱（13C－NMR）简介8.3 紫外光谱
8.4 质谱简介
8.5 谱图综合解析
有机化学是⽤结构式来描述的⼀门学科。有机化合物、有机反应、反应机理、合成⽅法等都能⽤结构式来描述，从结构式可以推断出该化合物的性质。化合物的结构式最早是⽤化学法测定。⽤化学法测定化合物的结构往往是⼗分繁琐复杂的⼯作，⽽且在化学变化中往往会发⽣意想不到的变化，从⽽给结构的测定带来困难。如吗啡（C15H15O3N）从1803年第⼀次被提纯，⾄1952年弄清楚其结构，其间经过了150年；胆固醇（C27H47O）结构的测定经历了40年，⽽所得结果经X－射线衍射发现还有某些错误。
测定有机物结构的波谱法，是20世纪五、六⼗年代发展起来的现代物理实验⽅法。波谱法的应⽤使有机物结构测定、纯度分析等既快速准确，⼜⽤量极少，⼀般只需1～100 mg，甚⾄10-9g 也能给出化合物的结构信息。应⽤波谱法可弥补化学⽅法之不⾜。现在，化学⽅法基本上被物理实验⽅法所取代，现代的教科书、⽂献、论⽂中化合物的结构均以波谱数据为依据，正如熔点、沸点、折光率等作为每个化合物的重要物理常数⼀样的普遍，⽽且更加重要。
第八章 现代物理实验方法在有机化学中的应用
1．指出下列化合物能量最低的电子跃迁的类型。
答案：
⑴. π-π* ⑵．n-σ* ⑶．n-π* ⑷． n-σ* ⑸. п-п*
2．按紫外吸收波长长短的顺序，排列下列各组化合物。
⑴.
⑵．CH3-CH=CH-CH=CH2 CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH2
(3)．CH3I CH3Br CH3Cl
⑷．
⑸. 反-1,2-二苯乙烯 顺-1,2-二苯乙烯
答案：
⑴以环己酮为基准，添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。
⑵以乙烯为基准，添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。
CH3-CH=CH-CH=CH2>CH2=CH-CH=CH2>CH2=CH2
⑶杂原子的原子半径增大，化合物的电离能降低，吸收带波长红移。n ® s*
CH3I>CH3Br>CH3Cl
⑷以苯环为基准，硝基苯增加p-p共轭，氯苯增加p-p共轭，UV吸收红移。
⑸反式异构体的共轭程度比顺式异构体更大。
反-1,2-二苯乙烯>顺-1,2-二苯乙烯
3.指出哪些化合物可在近紫外区产生吸收带.
(1) (2)CH3CH2OCH(CH3)2 (3) CH3CH2C≡CH (4) (5) CH2=C=O (6).CH2=CH-CH=CH-CH3
答案：
可在近紫外区产生吸收带的化合物是⑷,⑸,⑹。
4、图8-32和图8-33分别是乙酸乙酯和1-己烯的红外光谱图,试识别各图的主要吸收峰:
答案：
图8-32己酸乙酯的IR图的主要吸收峰是：①.2870-2960cm-1为-CH3,>CH2的VC-H碳氢键伸缩振动。②.1730cm-1为VC=O羰基伸缩振动。③.1380cm-1是-CH3的C-H弯曲振动。④.1025cm-1,1050CM-1为VC-O-C伸缩振动。
第8章 红外作业
1. 已知O-H键的力常数是7.7N/cm，O-H键折合质量μ为0.941，试计算O—H的伸缩振动频率（以cm-1）
解：1-24510cm 371210673.1941.0107.710314.32121kc
2. 已知C=O键的伸缩振动频率为1720cm-1，其μ为6.85，试求C=O键的力常数k。
解：=6.85×1.673×10-24=1.146×10-23
N/cm 12.03 dyn/cm10203.110146.1)1720103(3.144μ)νc 4(kμkc 21ν6232102
3. 指出下列各种振动形式那些是红外活性振动？哪些是非红外活性振动？
解：乙烷中C-C为非红外活性振动。
1，1，1-三氯乙烷中 C-C为红外活性振动。
SO2中S=O，为红外活性振动。
4． 如何用红外光谱区别下列化合物
（1）CH3COOH 和 COOCH3
（2）CH3CH2CCH3O和 CH3CH2CH2CHO （3）OH 和 O
（4）C2H5CCCH3HH和C2H5CCHHCH3
解（1）根据3300~2500cm-1是否出现O-H伸缩振动吸收峰（宽峰）区分酸和酯。
（2）根据2720cm-1是否出现醛基的C-H费米共振吸收峰区分出醛来。
（3）根据1650-1850cm-1是否出现C=O吸收峰判断出酮来。
（4）顺式烯烃C-H弯曲振动在675-725cm-1,反式烯烃C-H弯曲振动在1000~950cm-1.
5．把下列化合物按νC=O波数增加的顺序进行排列，并说明理由。
解：（1）CH3COCH3CH3COOHCH3COClCH3COF<<<
(2)CH3COCH3CH3COHCH3COOC2H5CH3COCl<<
6.下列基团的νC-H出现在什么位置？ （1）-CH3 （2）-CH=CH2 （3）-C≡CH （4）COH
第十章 红外吸收光谱
Infrared Spectrometry
基本要点：
1. 红外光谱分析基本原理 ；
2. 红外光谱与有机化合物结构 ；
3. 各类化合物的特征基团频率；
4. 红外光谱的应用;
5. 红外光谱仪.
红外吸收光谱是物质的分子吸收了红外辐射后，引起分子的振动-转动能级的跃迁而形成的光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。利用红外光谱进行定性定量分析的方法称之为红外吸收光谱法。
红外辐射是在 1800年由英国的威廉.赫谢(Willian Hersher) 尔发现的。一直到了1903年，才有人研究了纯物质的红外吸收光谱。 二次世界大战期间，由于对合成橡胶的迫切需求，红外光谱才引起了化学家的重视和研究，并因此而迅速发展。随着计算机的发展，以及红外光谱仪与其它大型仪器的联用，使得红外光谱在结构分析、化学反应机理研究以及生产实践中发挥着极其重要的作用，是“四大波谱”中应用最多、理论最为成熟的一种方法。
红外光谱法的特点：
1• 气态、液态和固态样品均可进行红外光谱测定；
2• 每种化合物均有红外吸收，并显示了丰富的结构信息；
3• 常规红外光谱仪价格低廉，易于购置；
4• 样品用量少：可减少到微克级；
5. 针对特殊样品的测试要求，发展了多种测量新技术，如：光声光谱（ PAS）、衰减反射光谱（ATR），漫反射，红外显微镜等。
§10-1 红外光谱分析基本原理
Principle of Infrared Spectrometry
一. 红外吸收与振动 - 转动光谱
1. 光谱的产生：
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生振-转光谱，称红外光谱。 2. 所需能量：
3. 研究对象：
具有红外活性的化合物，即含有共价键、并在振动过程中伴随有偶极矩变化的化合物。
4. 用途:
