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有机化学第11章测定有机化合物结构的物理方法

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有机化学课件——Chapter 11 含氮和含磷有机化合物

有机化学课件——Chapter 11 含氮和含磷有机化合物

C6H5NH3+ · Cl氯化苯铵
(C2H5NH3+)2 · SO42硫酸二乙铵
(CH3)3N+CH2C6H5 · Br- [(C2H5)2NH2+]2 · SO42溴化三甲基苄铵 硫酸二(二乙铵)
??? ???
C4H9N+ · OH四丁基氢氧化铵
有机化学课件
(C2H5)2NH2+ · HSO4硫酸氢二乙铵
有机化学课件 22 第11章 含氮和含磷有机化合物
一、胺的碱性
N上的未共用电子对能接受一个质子，能与大多数的无机酸成 盐，所以胺具有碱性.
R
NH2 + HCl
R
+NH Cl 3
碱性强弱顺序: 脂肪胺 > NH3 > 芳香胺 pKb 3—4.5 4.75 9—10
在脂肪胺中: RNH2 < R2NH > R3N 一级 二级 三级
Na+
(2) 与羰基化合物缩合
CH3 NO2
-
CH2 NO2
O + R C R'(H)
H2O
OH R C CH2NO2 R'(H)
有机化学课件
10
第11章 含氮和含磷有机化合物
五、硝基对芳环的影响
硝基是强吸电子基, 当其与苯环直接相连时, 使芳环上的亲电取代 反应活性降低, 以致不能进行(如F-C反应). 但在卤代芳烃卤原子(如-Cl)的邻、对位引入-NO2时，卤原子的 反应活性增加，易于发生亲核取代反应.
有机化学课件 25 第11章 含氮和含磷有机化合物
二、胺的酸性
伯、仲胺中N-H键可以电离.
R2NH
R 2N - + H +

高考化学一轮综合复习第十一章物质结构与性质第讲认识有机化合物

高考化学一轮综合复习第十一章物质结构与性质第讲认识有机化合物

高考化学一轮综合复习第十一章物质结构与性质第讲认识有机化合物考纲要求1.能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子式。

2.了解常见有机化合物的结构；了解有机物分子中的官能团，能正确地表示它们的结构。

3.了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法(如质谱、红外光谱、核磁共振氢谱等)。

4.能正确书写有机化合物的同分异构体(不包括手性异构体)。

5.能够正确命名简单的有机化合物。

考点一有机物的官能团、分类和命名1．按碳的骨架分类链状化合物如CH3CH2CH3(1)有机化合物脂环化合物如环状化合物芳香化合物如(2)错误!2．按官能团分类(1)官能团：决定化合物特殊性质的原子或原子团。

(2)有机物的主要类别、官能团和典型代表物类别官能团代表物名称、结构简式烷烃甲烷CH4烯烃(碳碳双键)乙烯H2C==CH2炔烃—C≡C—(碳碳三键)乙炔HC≡CH芳香烃苯卤代烃—某(卤素原子)溴乙烷C2H5Br醇—OH(羟基)乙醇C2H5OH烃酚苯酚醚(醚键)乙醚CH3CH2OCH2CH3醛(醛基)乙醛CH3CHO酮(羰基)羧酸(羧基)酯(酯基)3．有机化合物的命名(1)烷烃的习惯命名法丙酮CH3COCH3乙酸CH3COOH乙酸乙酯CH3COOCH2CH3(2)烷烃的系统命名法(3)烯烃和炔烃的命名(4)苯的同系物的命名苯作为母体，其他基团作为取代基。

苯环上二元取代物可分别用邻、间、对表示。

(1)含有苯环的有机物属于芳香烃(某)(2)含有醛基的有机物一定属于醛类(某)(3)、—COOH的名称分别为苯、酸基(某)(4)醛基的结构简式为“—COH”(某)(5)和都属于酚类(某)(6)CH2==CH2和在分子组成上相差一个CH2，两者互为同系物(某)(7)命名为2-乙基丙烷(某)(8)(CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3的名称是2-甲基-5-乙基辛烷(√)(9)某烯烃的名称是2-甲基-4-乙基-2-戊烯(某)(10)的名称为2-甲基-3-丁炔(某)1．正确书写下列几种官能团的名称：(1)________。

高考化学第11章(有机化学基础)第1节认识有机化合物考点(4)研究有机物的一般步骤和方法讲与练(含解析)

高考化学第11章(有机化学基础)第1节认识有机化合物考点(4)研究有机物的一般步骤和方法讲与练(含解析)

第十一章有机化学基础李仕才第一节认识有机化合物考点四研究有机物的一般步骤和方法1．研究有机化合物的基本步骤2．分离、提纯有机化合物的常用方法(1)蒸馏和重结晶(2)萃取分液①常用的萃取剂：苯、CCl4、乙醚、石油醚、二氯甲烷等。

②液—液萃取：利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同，将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂中的过程。

③固—液萃取：用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。

3．有机物分子式的确定(1)元素分析(2)相对分子质量的测定——质谱法质荷比(分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值)最大值即为该有机物的相对分子质量。

4．有机物分子结构的鉴定(1)化学方法：利用特征反应鉴定出官能团，再制备它的衍生物进一步确认。

(2)物理方法①红外光谱分子中化学键或官能团可对红外线发生振动吸收，不同化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱图上将处于不同的位置，从而可以获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。

②核磁共振氢谱判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．蒸馏分离液态有机物时，在蒸馏烧瓶中应加少量碎瓷片。

( √)2．某有机物中碳、氢原子个数比为1∶4，则该有机物一定是CH4。

( ×)3．根据物质的沸点利用蒸馏法提纯液态有机物时，沸点相差大于30 ℃为宜。

( √) 4．乙醇是良好的有机溶剂，根据相似相溶原理用乙醇从水溶液中萃取有机物。

( ×) 5．混合物经萃取、分液后可以得到提纯，获得纯净物。

( ×)6．有机物完全燃烧后仅生成CO2和H2O，则该有机物中一定含有C、H、O、三种元素。

( ×)7．质谱法可以测定有机物的摩尔质量，而红外光谱和核磁共振氢谱图可以确定有机物的官能团类型。

( ×)1．实验式中氢原子已经达到饱和，则该物质的实验式就是分子式，如实验式为CH4O，则分子式为CH4O，结构简式为CH3OH。

2．实验式通过扩大整数倍时，氢原子数达到饱和，则该式即为分子式，如实验式为CH3O 的有机物，扩大2倍，可得C2H6O2，此时氢原子数已达到饱和，则分子式为C2H6O2。

13级《研究有机化合物的一般步骤和方法(3)分子结构的确定

13级《研究有机化合物的一般步骤和方法(3)分子结构的确定

图谱题解题：
2、必须尽快熟悉有机物的类别及其官能团。
3、根据图谱获取的信息，按碳四价的原则对 官能团、基团进行合理的拼接。 4、得出结构(简)式后，再与谱图提供信息对 照检查，主要为分子量、官能团、基团的 类别是否吻合。
1、首先应掌握好三种谱图的作用、读谱方法。
研究有机化合物要经过以下几个步骤: 粗 产 品 结晶 萃取 分离 提纯 定性 分析 定量分析
化学 方法
除 杂 质
蒸馏
确定 质 组成 量 元素 分 析
测 结 质 定 构 红外 谱 分 分 光谱、 法 子 析 核磁 共振 量
氢谱
实验式或最简式
分子式
结构式
1、2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果， 其中一项是瑞士科学家库尔特· 维特里希 发明了“利用核磁共振技术测定溶液中 生物大分子三维结构的方法”。在化学 上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根 据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振 谱中给出的信号不同来确定有机物分子 中的不同的氢原子。下列有机物分子在 核磁共振氢谱中只给出一种信号的是 A、HCHO B、CH3OH C、HCOOH D、CH3COOCH3
根据实验数据填空： 1.8 (1)实验完毕后，生成物中水的质量为________g，假设广 5 口瓶里生成一种正盐，其质量为________g。 (2)生成的水中氢元素的质量为________g。 0.2 (3)生成的CO2中碳元素的质量为________g。 0.6 (4)该燃料中碳、氢元素的质量比为________。 3∶1 (5)已知这种燃料的每个分子中含有一个氧原子，则该燃 料的分子式为________，结构简式为________。
－ －1
＝0.1∶0.3∶0.05＝2∶6∶1, 即 A 的实验式为 C2H6O.

有机化学_曾昭琼_第四版_答案_第十一章

有机化学_曾昭琼_第四版_答案_第十一章

HO
CHO
(4)
H3CO
(5) (CH3)2CHCOCH2CH3
(6) O
O CH
(7)
H3C
(8)
25
2、 写出下列有机物的构造式：
(1) 2-methylbutanal
4-羟基-3-乙酰基苯甲醛 2-甲基-3-戊酮 4-乙撑基环己酮 或 4-亚乙基环己酮
1-苯基-1-丙酮 反-2-甲基-4-乙基环己酮
OH
NaOH
CHCH-CH-CH=O
OH NaBH4 H SO
24
CH2=CH-CH=CH2
(2) 由环己酮合成己二醛
解：
O NaBH4
OH H2 S 4
O
O3
CHO
CHO
(3) 由丙醛合成 CH3CH2CH2CH(CH3)2
OH 2CH3CH2CH=O
OH CH3CH2C-CH-CH=O
CH3
H3 + O
CH(OCH2CH2O) CHO
CHO CHO
CHO OH
CHO
CH(OCH2CH2O)
CH(OCH2CH2O)
CHO
(7) CH3COCH2CH2CH2OH
7
C 3COC 3 解： H H
CH3COCH2Br O
CH3C(OC 2CH2O)CH2Br H
CH3C(OCH2CH2O)CH2MgBr
CH CH C(CH )=CH (1)
3
3
解：
+
-
Ph3P -CH3 Cl
PhLi
CH3CH2C(CH3)=O + Ph3P=CH2
CH3CH2C(CH3)=CH 2
6

有机化学测定有机化合物结构的物理方法精

有机化学测定有机化合物结构的物理方法精
官能团的伸缩振动吸收峰彼此之间极少重叠可以推测 未知化合物中所含的官能团。
例如在2100-2600cm-1处没有吸收峰，就可以肯定该化 合物不含有炔键和氰基。
羰基化合物的种类较多，羰基所处的环境不同，它们 的伸缩振动频率也会有一定的差异，主要几类饱和脂 肪族羰基化合物的羰基振动吸收频率（cm-1）为:
特点：键角变，键长不变，分为面内弯曲和面外弯曲振动。
2.振动能级和产生红外光谱的条件
分子振动是量子化的，具有一定的振动能级，其能量为： E＝(υ +1/2)hν0。 υ是振动量子数，υ＝0、1、2……。 ν0为 基本频率。两个能级之间的能级差ΔE＝h ν0 ，
简谐振动
ν3
ν2 ν1 ν0
双原子分 子的振动
于石蜡油中进行，样品的状态和溶液的浓度对吸收峰
的位置有影响，因此必须说明。
三、基团的特征吸收频率与指纹区
红外光谱的吸收峰是由键的振动引起的，同一类型的 化学键的振动频率非常相似，总是出现在某一固定的 范围内，因此有机化合物中的各类官能团和一些基团 具有特征的吸收峰。
在红外光谱中1500－3700cm-1范围为官能团区。
如未知物的红外光谱中的指纹区与Sadlter光谱集中的 某一标准样品的图谱完全相同，就可以断定它和标准 样品是同一化合物。
一、红外光谱法对试样的要求
红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般 应要求：
（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合 商业规格才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试 样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进 行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。 （2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重 干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。 （3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的 大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。

第一章《有机化合物的结构特点与研究方法》单元检测题高二化学选择性必修3

第一章《有机化合物的结构特点与研究方法》单元检测题一、单选题(共15小题)1.历史上最早应用的还原性染料是靛蓝，其结构简式为，下列关于靛蓝的叙述中错误的是()A．靛蓝由碳、氢、氧、氮四种元素组成B．它的分子式是C16H10N2O2C．该物质属于芳香化合物D．它含有碳碳双键和酯基2.下列属于分离、提纯固态有机物的操作的是（）A．蒸馏B．萃取C．重结晶D．分液3.有机物分子中最多有多少个原子共面（）A． 12B． 16C． 20D． 244.环六次甲基四胺是一种重要的化工原料，其结构式如图所示。

下列关于环六次甲基四胺分子结构的叙述中正确的是（）A．分子中所有的N，C原子共面B．结构式中打*的N原子处于分子的中心C．分子中含有3个相同的C，N交替排列的六元环D．连接分子中的4个N原子可构成一个正四面体5.化学工作者从有机反应RH＋Cl2(g)RCl(l)＋HCl(g)受到启发，提出的在农药和有机合成工业中可获得副产品HCl的设想已成为现实，试指出由上述反应产物分离得到盐酸的最佳方法是()A．水洗分液法B．蒸馏法C．升华法D．有机溶剂萃取法6.某有机物的结构简式为CH2=CH-CH2-CH2OH，下列关于该有机物的叙述不正确的是（）A．能与金属钠发生反应并放出氢气B．能在催化剂作用下与H2发生加成反应C．能发生银镜反应D．在浓H2SO4催化下能与乙酸发生酯化反应7.下列关于CH3—CH===CH—C≡C—CF3分子结构的叙述中正确的是()A． 6个碳原子有可能都在一条直线上B．有5个碳原子可能在一条直线上C． 6个碳原子一定都在同一平面上D． 6个碳原子不可能都在同一平面上8.对羟基肉桂酸结构简式如图，下列说法不正确的是（）A．对羟基肉桂酸的分子式为C9H8O3B．对羟基肉硅酸可以发生氧化.取代.酯化.加聚.缩聚反应C．对羟基肉桂酸既可以与FeCl3溶液发生显色反应，又可使酸性KMnO4溶液褪色D．对羟基肉桂酸分子中最少有4个碳原子共线，最多所有原子都可能共面9.下列化学用语或模型表示正确的是（）A． Cl-离子的结构示意图：如图AB． H2O2的结构式：H-O-O-HC．乙烯的结构简式：CH2CH2D． CCl4分子的球棍模型：如图B10.实下面是生产生活中的常见有机物的分子式、结构式、结构简式或名称有关说法正确的是（）①①①①①CH3CH2OH ①C6H12O6①CH3COOH ①硬脂酸甘油酯 ①蛋白质 ①聚乙烯A．能跟溴的四氯化碳溶液发生加成反应并使之褪色的有①①①①B．投入钠能产生H2的是①①①①C．属于高分子材料的是①①①D．含碳量最高、有毒、常温下为液体且点燃时有浓烟的是①11.在有机物的研究过程中，能测出有机物相对分子质量的仪器是（）A．红外光谱仪B．元素分析仪C．质谱仪D．核磁共振仪12.下列有机物属于芳香烃的是()A．答案AB．答案BC．答案CD．答案D13.青霉素是一种良效广谱抗生素，经酸性水解后得到青霉素氨基酸分子的结构简式如图．下列关于该物质的叙述不正确的是（）A．属于α-氨基酸B．能发生加聚反应生成多肽C．核磁共振氢谱上共有5个峰D．青霉素过敏严重者会导致死亡，用药前一定要进行皮肤敏感试验14.除去乙烷中乙烯的办法是（）A．点燃B．通过溴水C．通过酸性高锰酸钾溶液D．通过石灰水15.烷烃是由某单烯烃与H2加成后的产物，考虑烯烃的顺反异构，则这种单烯烃的结构可能有（）A． 4种B． 5种C． 7种D． 9种二、实验题(共3小题)16.为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验：(1)将一定量的有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，消耗氧气6.72 L(标准状况下)，则该物质的实验式是。

【高中化学】有机物实验式、分子式和结构式的确定方法 高二化学人教版2019选择性必修3


相对分子质量为 90；9.0 g A 的物质的量为 0.1 mol，在足量 O2 中充 分燃烧，气体产物依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，增重分别为水
蒸气和 CO2 的质量，即 n(H2O)＝0.3 mol，n(CO2)＝0.3 mol，则该有
机物中含N(H) ＝Fra bibliotek0.3 0.1
mmooll×2
＝6
， N(C)
知识点2 有机化合物分子式和分子结构的确定
为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验： 第一步，分子式的确定。 (1)将有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4 g H2O和8.8 g CO2，消耗氧气 6.72 L(标准状况下)，则该有机物的实验式是________。
(2)用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图①所示质谱图，则其相 对分子质量为________，该物质的分子式是________。 第二步，结构简式的确定。 (3)根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式： _________________
(2)A 能与 NaHCO3 溶液发生反应，A 一定含有的官能团名称是 ________。
(3)A 分子的核磁共振氢谱有 4 个峰，峰面积之比是 1∶1∶1∶3， 则 A 的结构简式是_________________________________________。
[解析](1)根据图示可知其相对分子质量等于其最大质荷比，即其
2n(CO2)－2n(O2)＝0.3
mol＋2×0.2
mol
－
2×
6.72 L 22.4 L·mol－1
＝
0.1
mol ， 则 该 物 质 分 子 中 各 元 素 原 子 个 数 比 N(C)∶N(H)∶N(O) ＝

质谱

有机波谱绪论有机化合物的结构鉴定是经典有机化学的重要内容之一。

主要利用化合物的化学性质，来推断分子的结构。

用经典方法已成功测定了上万种有机化合物结构。

近50年来（上世纪中期），质谱、核磁共振、红外和紫外光谱方法得到快速发展，从根本上改变了化学研究的方法，成为结构鉴定的主要手段。

与经典方法相比，波谱法具有如下优点：快速、灵敏、准确、重复性好。

经典方法结构测定的程序：（1）元素分析（定性、定量）（2）分子量测定（3）官能团定性鉴定（4）通过化学反应提出“部分结构”（5）由“部分结构”拼凑出完整结构（6）用标准样品对照，或进行化学合成，证实结构的正确现代有机波谱方法：（1）质谱——能获得元素比例，分子量（决定分子式）和结构片段信息（2）红外——官能团鉴定（定性分析）（3）紫外——提供共轭体系的信息（结构片段）（4）核磁——能获得结构片段信息，并证实上述结论单独使用都有一定局限性，配合起来就成为结构鉴定的有力工具。

第一章质谱(Mass Spectrometry, MS)1.1质谱的基本知识（基本概念）发展历史：Thomson JJ英国科学家，获1906年诺贝尔物理学奖，首次发现20Ne,22Ne（氖）以及COCl→Cl+,O+,C+,CO+ ,1942年出现第一台商用质谱仪，502年代开始用于有机化合物分析。

质谱法（mass spectrometry, MS）:在高真空系统中测定样品的分子离子及碎片离子质量，以确定样品相对分子质量及结构的方法。

质谱学：研究样品在质谱测定中的电离方式、裂解规律以及质谱图特征的科学。

测量对象：同位素、无机物、有机化合物、生物大分子、聚合物应用范围：化学、生物化学、生物医学、药物学、生命科学以及环保、公安、国防等领域。

特点：在鉴定有机物的四大重要工具核磁共振、质谱、红外、紫外光谱中，灵敏度最高，也是唯一可以确定分子式的方法。

1.1.1质谱仪质谱仪的组成：进样系统、离子源、质量分析器、检测器、计算机控制系统、真空系统1、电子轰击(electron impact, EI)源：方式：用电子直接轰击样品而使样品分子电离。

【高中化学】《有机化合物的结构特点与研究方法》测试题2022-2023学年人教版化学选择性必修3

第一章《有机化合物的结构特点与研究方法》单元检测题一、单选题1．下列有机物分子中属于手性分子的是 A ．甘氨酸(NH 2CH 2COOH) B ．氯仿(CHCl 3) C ．乳酸[CH 3CH(OH)COOH]D ．丙醛(CH 3CH 2CHO)2．A 、B 两种有机物都属于烃类，都含有6个氢原子，它们的核磁共振氢谱如图。

下列说法一定错误的是A ．A 是26C H ，B 是B ．A 是26C H ，B 是32CH CH CH = C ．A 是，B 是32CH CH CH =D ．A 是，B 是23HC C CH C CCH ≡≡——3．下列有机物的官能团名称和分类错误的是 A ．3CH C CH ≡，碳碳三键，炔烃 B ．，羟基，二元醇C ．32CH CH OOCH ，酯基，酯类D ．()24CH OH CHOH CHO ，羟基、醛基，单糖4．中国文化源远流长，三星堆出土了大量文物，下列有关说法正确的是。

A ．测定文物年代的14C 与12C 互为同素异形体B ．三星堆出土的青铜器上有大量铜锈，可用明矾溶液除去C ．青铜是铜中加入铅，锡制得的合金，其成分会加快铜的腐蚀D ．文物中做面具的金箔由热还原法制得5．2021年诺贝尔化学奖授予本杰明。

李斯特、大卫·麦克米兰，以表彰在“不对称有机催化的发展”中的贡献，用脯氨酸催化合成酮醛反应如图：下列说法错误的是A．c可发生消去反应形成双键B．该反应原子利用率100%C．脯氨酸与互为同分异构体D．a、b、c均可使酸性高锰酸钾溶液褪色6．有机物Y的分子式为C4H8O2，其红外光谱如图所示，则该有机物可能的结构简式为（）A．CH3COOCH2CH3B．OHCCH2CH2OCH3C．HCOOCH2CH2CH3D．（CH3）2CHCOOH7．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中错误的是A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子C．仅由A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3－O－CH38．下列反应中，属于加成反应的是A．甲烷燃烧生成二氧化碳和水B．乙醇与乙酸反应制备乙酸乙酯C．乙烯与溴反应生成1，2-二溴乙烷D．甲烷与氯气在光照条件下反应9．下列叙述正确的是A．某有机物燃烧后产物只有CO2和H2O，可推出的结论是有机物属于烃B．某有机物燃烧后产物只有CO2和H2O，可推出的结论是有机物属于烃的含氧衍生物C．某有机物燃烧后产物只有CO2和H2O，通过测定有机物、CO2和H2O的质量，可确定有机物是否含有氧D．甲烷在同系物中含碳量最高，因而是清洁能源C H O，下列关于该分子的结构推测合理的是10．已知某有机物的分子式是684A．可能含有1个苯环B．可能含有2个碳碳三键和4个羟基C．可能含有2个羧基和1个碳碳双键D．可能含有1个醛基、2个羧基和1个碳碳双键11．分子式为C10H14的苯的同系物X，苯环上只有一个取代基则符合条件的X有A．2种B．3种C．4种D．5种12．实验室制备苯甲醇和苯甲酸的化学原理是：已知苯甲醛易被空气氧化；苯甲醇的沸点为205.3 ℃，微溶于水，易溶于乙醚；苯甲酸的熔点为121.7 ℃，沸点为249 ℃，微溶于水，易溶于乙醚；乙醚的沸点为34.8 ℃，难溶于水。

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2.
3.
红外光谱的表示

红外光谱图。红外光谱图横坐标为频率（常用波数表 示）或波长，横坐标表示吸收峰的位置，纵坐标为百 分通过率或吸光度，它们表示峰的强度。百分透过率 定义为：
T% I ×100% I0
I 透射光强度 I0 入射光强度

有机化合物的红外光谱一般在液态、固态或溶液中测 定，固体样品常用与KBr粉末混合压成薄片，或分散 于石蜡油中进行，样品的状态和溶液的浓度对吸收峰 的位置有影响，因此必须说明。
三、基团的特征吸收频率与指纹区


红外光谱的吸收峰是由键的振动引起的，同一类型的 化学键的振动频率非常相似，总是出现在某一固定的 范围内，因此有机化合物中的各类官能团和一些基团 具有特征的吸收峰。 在红外光谱中1500－3700cm-1范围为官能团区。 官能团的伸缩振动吸收峰彼此之间极少重叠可以推测 未知化合物中所含的官能团。 例如在2100-2600cm-1处没有吸收峰，就可以肯定

各类跃迁时所需能量大小的一般顺序： ζ￫ζ* >n￫ζ* >π￫π* >n￫π* ζ* π*
ζ￫ζ* n￫ζ* π￫π*
各种电子跃迁所需能量大小示意图
n
n￫π*
π ζ
1. ζ￫ζ* 跃迁

有机分子中ζ电子结合的很牢固，成键和反键轨道之 间的能量差很大，要使电子跃迁需要较高的能量，通 常需要波长在150nm以下的光，因此，只含有ζ键的 化合物如烷烃，在紫外-可见区没有吸收。

顺反异构体的紫外-可见光谱有显著的差异，通常E构型的λmax 和ε值大于Z构型。在E构型中，烯键和苯环在同一平面内，形 成稳定的共轭体系，而在Z构型中由于立体障碍，苯环偏离烯 键所在的平面，共轭程度减小，λmax和ε值减小
第十一章
测定有机化合物结构的物理方法
测定有机化合物结构重要手段

红外光谱，紫外光谱，核磁共振谱及质谱 优点：快速、样品用量少、准确度高。
§11.1电磁波谱的基本概念
电磁辐射是光量子波，具有波动性和粒子性 ν＝c/λ ν：电磁波振动频率，单位赫兹（Hz）和兆赫兹（MHz） 常用波长的倒数（1/ λ），即波数ν表示,单位cm-1。 λ：波长，常用单位微米和纳米 按波长或频率的不同，可将电磁波谱分为若干区域。



由于电子发生能级跃迁时，伴随发生振动和转动能级 的变化，因而紫外-可见光谱的吸收带比较宽。报道 数据时，一般指出吸光度极大处的波长λmax及相应的 摩尔消光系数ε，溶剂对吸收带的位置有一定的影响， 因此必须注明测定时所用的溶剂。 如λmax ＝252nm（CH3OH），ε ＝12300。 有机分子吸收一定波长的紫外-可见光后，发生价电 子的跃迁，这时所吸收的光量子的能量等于两个电子 能级之间的能量差（ΔE＝h· ν） 电子跃迁的类型： ζ￫ζ*、n￫ζ* 、 π￫π* 和n￫π*
λmax＝256nm(CH3OH)
OH
ε＝200
ε＝1450
λmax＝270nm(CH3OH)
NH2
λmax＝280nm(CH3OH)
ε＝1430
三、紫外-可见光谱的应用

用来推测分子中是否存在发色团和共轭体系 只要分子中含有相同的发色团和共轭结构，就有相似的光谱。 用来测定某些顺反异构体的构型。
ν 1 k 2π √ μ
1 k 2π c √ μ
因为
ν
ν c
m1 m2 m1 + m2
所以
ν
1303
√
k μ
μ
折合质量
1.
由上式可知： 原子的原子量越小，振动的频率或波数越高。组成 O-H、N-H、C-H等键的原子中一个是原子量小的氢， 它们的折合质量μ比别的键如C-O、C-N、C-C等小 的多，而单键的力常数都在4－6之间，所以O-H、 N-H、C-H等键的伸缩振动吸收峰在高波数区域出现。 键的力常数越大，振动频率或波数越高， C 、 C C C C C 的力常数分别为12-18、8-12、4-6，所以在红 外上伸缩振动出现的波数区域逐渐降低，依次分别 为2100-2260cm-1、1620-1680cm-1 、700-1200cm-1 。 弯曲振动不改变键长，键常数较小(k<1)，所以产生 的吸收峰在低波数区域出现。



羰基化合物的种类较多，羰基所处的环境不同，它们 的伸缩振动频率也会有一定的差异，主要几类饱和脂 肪族羰基化合物的羰基振动吸收频率（cm-1）为: -1810 -1760 -1800 -1735 -1725 -1715 -1710 -1690 酰酐 酰卤 酯 醛 酮 羧酸 酰胺 如果羰基和一个双键或苯环共轭，振动频率会降低30 cm-1左右。
§11.1红外光谱
一、红外光谱的原理
用连续的红外光为光源照射样品，分子发生键振动能级的跃迁， 所测得的吸收光谱叫红外光谱，Infrared Spectra（IR）。通常 的波数4000－400cm-1。 1. 分子的振动类型 （1）伸缩振动。沿着键轴伸长或缩短的振动 特点：键长变，键角不变，分为对称和不对称伸缩。 （2）弯曲振动。相邻原子键的原子离开键轴方向上下左右的振动。 特点：键角变，键长不变，分为面内弯曲和面外弯曲振动。
醇羟基上有未共用电子对，它们占据非键轨道（ n轨 道），其能级比ζ轨道高，吸收光能可以使非键电子 跃迁到反键轨道（ n￫ζ* ）。但n￫ζ*跃迁需要波长 200nm以下的光，所以也无紫外-可见吸收。
2 . n￫ζ*跃迁

3.π￫π*跃迁

烯烃分子中的π轨道能级比ζ轨道高，而π*反键轨道比ζ*轨道低， 所以吸收光可以使π电子跃迁到π*轨道（ π￫π* ）。但含有孤立 的烯烃的吸收带也在200nm以下，如乙烯165nm。
π*
π4*
hν π
基态 激发态
π3* π2 π1
乙烯
1,3-丁二烯有吸收λmax＝217nm
1,3-丁二烯分子中 的最高已占轨道和 最低未占轨道的能 级差比孤立的双烯 的能级差小，使π 电子跃迁所需的能 量就小，所以有吸 收

共轭双键数目增加，吸收带进一步向长波方向移动。
CH2
CH CH
CH2 CH
指纹区



在红外光谱中1400-650cm-1范围为指纹区 此范围内的吸收峰十分密集，它们是各种弯曲振动及 C-X(X=C、N、O等)单键的伸缩振动产生，各个化合 物在结构上的微小差异都会在此范围的谱图上反映出 来，因而称为指纹区。 如未知物的红外光谱中的指纹区与Sadlter光谱集中的 某一标准样品的图谱完全相同，就可以断定它和标准 样品是同一化合物。
一、红外光谱法对试样的要求

红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般 应要求：
（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合 商业规格才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试 样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进 行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。 （2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重 干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。 （3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的 大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。

2.振动能级和产生红外光谱的条件

分子振动是量子化的，具有一定的振动能级，其能量为： E＝(υ +1/2)hν0。 υ是振动量子数，υ＝0、1、2……。 ν0为 基本频率。两个能级之间的能级差ΔE＝h ν0 ，
简谐振动 双原子分 子的振动 红外光谱中的吸收带是由分子吸收一定频 率的红外光，发生振动能级的跃迁而产生 的，但并不是所有的跃迁均产生吸收。 首先振动能级的跃迁一般只在相邻的两个 能级之间发生，同时通常大多数分子处于 最低振动能级，即振动基态，因而当吸收 的红外光的频率等于分子振动的基本频率 时，分子由基态跃迁到第一激发态，这叫 振动的基本跃迁，基本跃迁在红外光谱上 出现的吸收峰叫做基频峰。



电磁波的粒子性：E＝hν＝hc/λ 有机分子吸收了一定波长的电磁波便获得了某种量子化 的能量，从而导致分子中相应能级的跃迁，产生特征的 光谱。
紫外可见光谱 红外光谱 核磁共振 5.0×108 5.0 ×109
远紫外
波长 (nm) 100 (μm) 波数 (cm-1) 频率(MHz)

§11.1 紫外光谱


与红外光相比，紫外光的波长短，频率高，因而具有 较高的能量。 有机分子吸收紫外光后，发生电子能级的跃迁，所测 得的吸收光谱叫紫外光谱（UV）。一般的紫外光谱 仪所用的波长的范围为200-800nm，即包括可见光区， 所以也叫紫外-可见光谱。 表示：横坐标波长（nm），纵坐标为吸光度A。吸光 度与测定时溶液的浓度c和光通过的溶液的厚度l有关。 I ε c l A lg 0 I ε为摩尔消光系数，纵坐标也可用ε或lgε表示。
二、制样的方法
1 .气体样品
气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCl 或KBr窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。
2 . 液体和溶液试样
（1）液体池法 沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中，液层厚 度一般为0.01~1mm。 （2）液膜法 沸点较高的试样，直接直接滴在两片盐片之间，形成液膜。对 于一些吸收很强的液体，当用调整厚度的方法仍然得不到满意的谱 图时，可用适当的溶剂配成稀溶液进行测定。一些固体也可以溶液 的形式进行测定。常用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有 强烈的吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应等。
紫外 可见
200 400
近红外 红外 远红外 微波 无线电波
800 2500 2.5 4000 25000 25 400
600
60
例如分子吸收了紫外可见光，能引起价电子跃迁到较高的能级，产 生紫外-可见光谱。 分子吸收了红外光，能引起分子中振动能级的跃迁，产生红外光谱。 吸收无线电波引起分子中某些原子核的自旋跃迁，产生核磁共振。