有机波谱分析知识要点3
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名词解析发色团(chromophoric groups):分子结构中含有π电子的基团称为发色团,它们能产生π→π*和n→π*跃迁从而你呢个在紫外可见光范围内吸收。
助色团(auxochrome):含有非成键n电子的杂原子饱和基团本身不吸收辐射,但当它们与生色团或饱和烃相连时能使该生色团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团,如羟基、胺基和卤素等。
红移(red shift):由于化合物结构发生改变,如发生共轭作用引入助色团及溶剂改变等,使吸收峰向长波方向移动。
蓝移(blue shift):化合物结构改变时,或受溶剂的影响使吸收峰向短波方向移动。
增色效应(hyperchromic effect):使吸收强度增加的作用。
减色效应(hypochromic effect):使吸收强度减弱的作用。
吸收带:跃迁类型相同的吸收峰。
指纹区(fingerprint region):红外光谱上的低频区通常称指纹区。
当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异,并显示出分子特征,反映化合物结构上的细微结构差异。
这种情况就像人的指纹一样,因此称为指纹区。
指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助,而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
但该区中各种官能团的特征频率不具有鲜明的特征性。
共轭效应 (conjugated effect):又称离域效应,是指由于共轭π键的形成而引起分子性质的改变的效应。
诱导效应(Inductive Effects):一些极性共价键,随着取代基电负性不同,电子云密度发生变化,引起键的振动谱带位移,称为诱导效应。
核磁共振:原子核的磁共振现象,只有当把原子核置于外加磁场中并满足一定外在条件时才能产生。
化学位移:将待测氢核共振峰所在位置与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较,其相对距离称为化学位移。
弛豫:通过无辐射的释放能量的途径核由高能态向低能态的过程。
分子离子:有机质谱分析中,化合物分子失去一个电子形成的离子。
红外光谱(i nfra r ed spectroscopy 缩写为IR )由于分子吸收了红外线的能量并导致分子内振动能级的跃迁而产生的记录信号。
IR 谱主要提供分子中官能团的结构信息。
横坐标:波数(σ)400~4000cm -1;表示吸收峰的位臵。
纵坐标:透过率(T %),表示吸收强度。
T ↓,表明吸收的越好,故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
%100%0⨯=I IT I :表示透过光的强度;I 0:表示入射光的强度。
红外光谱官能团区(4000-1500 cm -1)由分子的伸缩振动导致,用于鉴定各种不同官能团产生红外光谱的必要条件:1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相当,才能满足分子振动能级跃迁所需的能量,而产生吸收光谱。
2.只有能引起分子偶极矩的变化的振动才能产生IR 光谱。
完全对称的分子H 2、O 2、N 2不会产生红外吸收光谱。
H―C≡C―H 、R―C ≡C―R ,其C≡C (三键)振动也不能引起红外吸收。
指纹区(1500-650 cm-1)分子弯曲及伸缩振动吸收峰,多用于鉴定基团的结合方式官能团区(高频区)1500-4000 cm-1Y -H 伸缩振动区2500~3700 cm-1,Y= O、N、C。
Y≡Z 三键和累积双键伸缩振动区2100~2400 cm-1,主要是:C≡C、C≡N 三键和C=C=C、C=N=O 等累积双键的伸缩振动吸收峰。
Y=Z双键伸缩振动区1600~1800 cm-1,主要是:C=O、C=N、C=C等双键。
指纹区(低频区)650-1500 cm-1主要是:C-C、C-N、C-O等单键和各种弯曲振动的吸收峰,其特点是谱带密集、难以辨认。
红外谱图各主要官能团红外光谱的特征吸收峰频率3600-3200NH, OH d, br, s3300C CHstrong3100-3010 =C-H middle2960-2850 -C-H strong2260-21002700-CHO doubleC Cvariable1850-1690 C=OAcids, esters Ketones Aldehydes very strong1680-1620 or 1600-1500 C=C variable 1470-1350 bend C-H1000-700 bend alkenes benzene substituted type4000cm-1650cm-11300-1030 bend C-O C-N几个明显的红外特征峰-OH(醇和酚):-OH吸收处于3200~3650cm-1,由于-OH可形成分子间或分子内氢键,而氢键所引起的缔合对红外吸收峰的位臵、形状和强度都有重要影响。
有机波谱分析要点例题和知识点总结一、有机波谱分析概述有机波谱分析是研究有机化合物结构的重要手段,它主要包括红外光谱(IR)、紫外可见光谱(UVVis)、核磁共振(NMR)和质谱(MS)等技术。
通过对这些波谱数据的解析,可以确定有机化合物的分子结构、官能团种类、化学键的性质等信息。
二、红外光谱(IR)(一)原理红外光谱是基于分子振动和转动能级的跃迁而产生的吸收光谱。
不同的官能团在特定的波数范围内会产生特征吸收峰。
(二)要点1、官能团的特征吸收峰例如,羰基(C=O)在 1700 1750 cm⁻¹有强吸收峰;羟基(OH)在 3200 3600 cm⁻¹有宽而强的吸收峰。
2、影响吸收峰位置的因素包括诱导效应、共轭效应、氢键等。
(三)例题例 1:某化合物的红外光谱在 1720 cm⁻¹有强吸收峰,可能含有什么官能团?答案:羰基(C=O)。
例 2:一个化合物在 3400 cm⁻¹有宽而强的吸收峰,在 1050 1100 cm⁻¹有吸收峰,推测其结构。
答案:可能含有羟基(OH)和醚键(COC)。
三、紫外可见光谱(UVVis)(一)原理基于分子中价电子的跃迁而产生的吸收光谱。
(二)要点1、生色团和助色团生色团如羰基、双键等能在紫外可见区域产生吸收;助色团如羟基、氨基等能增强生色团的吸收。
2、影响吸收波长的因素包括共轭体系的大小、取代基的性质等。
(三)例题例 1:某化合物在 250 nm 处有强吸收,可能的结构是什么?答案:可能含有共轭双键。
例 2:比较两个化合物的紫外吸收波长,一个有苯环,一个有苯环和一个羟基取代。
答案:含羟基取代的化合物吸收波长可能更长。
四、核磁共振(NMR)(一)原理利用原子核在磁场中的自旋能级跃迁产生的吸收信号。
(二)要点1、化学位移不同环境的氢原子或碳原子具有不同的化学位移值,可用于判断官能团的位置。
2、耦合常数相邻氢原子之间的相互作用导致峰的分裂,耦合常数可提供关于分子结构的信息。
有机波谱分析知识点名词解析发色团(chromophoric groups):分子结构中含有π电子的基团称为发色团,它们能产生π→π*和n→π*跃迁从而你呢个在紫外可见光范围内吸收。
助色团(auxochrome):含有非成键n电子的杂原子饱和基团本身不吸收辐射,但当它们与生色团或饱和烃相连时能使该生色团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团,如羟基、胺基和卤素等。
红移(red shift):由于化合物结构发生改变,如发生共轭作用引入助色团及溶剂改变等,使吸收峰向长波方向移动。
蓝移(blue shift):化合物结构改变时,或受溶剂的影响使吸收峰向短波方向移动。
增色效应(hyperchromic effect):使吸收强度增加的作用。
减色效应(hypochromic effect):使吸收强度减弱的作用。
吸收带:跃迁类型相同的吸收峰。
指纹区(fingerprint region):红外光谱上的低频区通常称指纹区。
当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异,并显示出分子特征,反映化合物结构上的细微结构差异。
这种情况就像人的指纹一样,因此称为指纹区。
指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助,而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
但该区中各种官能团的特征频率不具有鲜明的特征性。
共轭效应 (conjugated effect):又称离域效应,是指由于共轭π键的形成而引起分子性质的改变的效应。
诱导效应(Inductive Effects):一些极性共价键,随着取代基电负性不同,电子云密度发生变化,引起键的振动谱带位移,称为诱导效应。
核磁共振:原子核的磁共振现象,只有当把原子核置于外加磁场中并满足一定外在条件时才能产生。
化学位移:将待测氢核共振峰所在位置与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较,其相对距离称为化学位移。
弛豫:通过无辐射的释放能量的途径核由高能态向低能态的过程。
分子离子:有机质谱分析中,化合物分子失去一个电子形成的离子。
波谱分析第一章紫外光谱1、为什么紫外光谱可以用于有机化合物的结构解析?紫外光谱可以提供:谱峰的位置(波长)、谱峰的强度、谱峰的形状。
反映了有机分子中发色团的特征,可以提供物质的结构信息。
2、紫外-可见区内(波长范围为100-800 nm )的吸收光谱。
3、Lamber-Beer 定律适用于单色光吸光度:A= lg(I 0/I) = lc透光度:-lgT = bcA :吸光度;l :光在溶液中经过的距离;:摩尔吸光系数,为浓度在1mol/L 的溶液中在1 cm 的吸收池中,在一定波长下测得的吸光度;c :浓度。
4、有机物分子中含有π键的不饱和基团称为生色团;有一些含有n 电子的基团(如—OH 、—OR 、—NH 2、—NHR 、—X 等),它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200 nm 的光),但当它们与生色团相连时,就会发生n —π共轭作用,增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动,且吸收强度增加),这样的基团称为助色团。
5、λmax 向长波方向移动称为红移,向短波方向移动称为蓝移(或紫移)。
吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应。
6、电子跃迁的类型:1. σ→σ*跃迁:饱和烃(甲烷,乙烷);E 很高,λ<150 nm (远紫外区)。
2. n →σ*跃迁:含杂原子饱和基团(-OH ,-NH 2);E 较大,λ150~250 nm (真空紫外区)。
3. π→π*跃迁:不饱和基团(-C=C-,-C=O );E 较小,λ~ 200 nm ,体系共轭,E 更小,λ更大;该吸收带称为K 带。
4. n →π*跃迁:含杂原子不饱和基团(-C ≡N,C=O ):E 最小,λ 200~400 nm (近紫外区)该吸收带称为R 带。
7、λmax 的主要影响因素:1. 共轭体系的形成使吸收红移;2. pH 值对光谱的影响:碱性介质中,↑,吸收峰红移,↑3. 极性的影响:π→π*跃迁:极性↑,红移,↑;↓。
第一章紫外光谱UV一、需掌握的内容1、掌握UV谱原理、特征、常用术语以及影响UV谱中最大吸入波长(λmax)的相关因素。
2、掌握利用Lambert-Beers定律进行有关计算及推测不饱和化合物λmax峰位的经验规则。
3、有机四大谱:紫外吸收光谱、红外吸收光谱、核磁共振谱、质谱二、名词解释光谱选律:原子和分子与电磁波相互作用,从一个能级跃迁到另一个能级要服从一定的规律,这些规律叫光谱选律。
助色团: 有n电子的基团,如:-OH,-OR,-NHR,-SR,-SH,-Cl,-Br,-I.吸收峰向长波方向移动,强度增强。
红移(Red shift):吸收峰向长波方向移动,强度增强,增色作用(效应)。
蓝移(Blue shift) :短波方向移动,减色作用(效应)。
末端吸收:在仪器极限处(190 nm)测出的吸收为末端吸收。
*R带(基团型), 由n→π*引起, 强度较弱(ε﹤100). λmax 319nm*K带(共轭型), 由π→π*引起,强吸收(ε﹥10000). λmax 210nm ~250nm*B带(苯型谱带),由苯环π→π*引起, λmax 230nm ~270nm,中心256nm处。
*E带(乙烯型),苯由苯环中的乙烯或共轭乙烯键π→π*引起, E1带在184 nm, E2带在204 nm处.三、知识点总结1.电磁波具有能量,且其能量与频率成正比。
2.原子或分子也具有能量,而且是量子化的, E总=E移+E转+E振+E电子; 分子吸收合适的电磁波后, 分子会由低能级(态)跃迁到高能级, 产生吸收光谱。
3.紫外光是1-400nm的电磁波, 其能量较高, 能使分子内部的电子发生跃迁。
通常讲的紫外光谱是指近紫外光谱(200-400nm) 。
4.有机分子中, 主要含有三种类型的价电子, 即ζ电子、π电子和未成对的n电子, 存在5种类型的分子轨道(ζ成键、ζ反键、π成键、π反键和n轨道), 电子跃迁类型主要有6种: ζ→ζ*; ζ→π*; π→ζ*; n→ζ* ; π→π*; n→π*;其中,ζ→ζ* ,π→π* 为允许跃迁π→ζ* ,ζ→π* ,n→ζ* ,n→π*为禁阻跃迁5. 能吸收近紫外光的电子跃迁: n→π*(包括共轭型的); 共轭的π→π* (至少含两个双烯) 。