第15章 红外光谱与核磁共振

红外光谱、核磁共振谱都是吸收光谱。

红外光谱可用来判断分子中有什么样的官能团。

核磁共振谱可用来判断分子中有哪几类氢原子，每类氢原子有多少个。

第一节红外光谱(IR)一.基本原理分子是由原子组成的。

组成有机分子的原子之间主要是通过极性键和非极性键结合在一起的。

成键原子间的运动形式可分为两大类：1.伸缩振动，用υ表示。

2.弯曲振动(变形振动)，用δ表示。

具有极性的键在振动过程中出现偶极矩的变化，在键的周围产生稳定的交变电场，与频率相同的辐射电磁波相互作用，从而吸收相应的能量使振动跃迁到激发态，得到振动光谱，即红外光谱。

这种振动称为红外活性振动。

原子间的振动主要吸收波数为4000-400 cm-1的红外光。

红外光谱的横坐标为波长(2.5~25μm)或波数(4000~400cm-1)，纵坐标为透过率(0-100%)。

92页123页182页223页237页253页278页310页330页362页374页图4-16 正辛烷图4-17 1-辛烯图4-181-辛炔图4-192-辛炔图6-4 邻二甲苯图6-5 间二甲苯图6-6 对二甲苯图9-1 1-氯己烷图10-3 10-4 乙醇图10-5 乙醚图10-6 正丁醚图11-1 苯酚图10-3对甲苯酚图12-4 乙醛图12-5 苯乙酮图13-4 乙酸图13-7 乙酸乙酯图15-1 硝基乙烷图15-2 硝基苯图15-6 苯胺第二节核磁共振谱(NMR)一.基本原理自旋量子数不为零的原子核由于自旋会产生磁场，形成磁矩。

磁矩在外磁场中出现不同取向的现象称为能级分裂。

与外磁场同向的为低能级，反向的为高能级。

当电磁波的能量等于高低能级间的能量差时，原子核吸收能量，产生核磁共振。

用得最多的是氢原子核谱，简称氢谱(NMR-1H)。

核磁共振谱中只有横坐标，代表化学位移。

二. 化学位移原子核外有电子，电子的运动产生了对抗外磁场的感应磁场，使核实际感受到的有效磁场强度比外磁场强度低。

核外电子产生的这种作用称为屏蔽效应，它的值用屏蔽常数σ表示。

•苯酚的红外光谱
• 对甲苯酚的红外光谱
醛酮的红外光谱 • 羰基化合物在 1680~1850cm-1 处有一个强的羰基伸 缩振动吸收峰。醛基C-H在 2720cm-1处有尖锐的特征 吸收峰。 例1:乙醛的红外光谱
1
2
• 羰基若与邻近基团发生共轭,则吸收频率降低:
例2:苯乙酮的红外光谱
• 羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1; • 它的缔和 O-H 伸缩振动在 2500-3000cm-1 范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带; • 羧 酸 盐 含 有 两 个 C—O- 的 伸 缩 振 动 :1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1
低场• 乙醇的核磁 共振来自 • 化学位移•以四甲基硅烷(TMS)作为标准物,以它的质子峰作 为零点,其他化合物的质子峰化学位移都是相对的:
• 越小,对应的磁场强度高.
0为核磁共振仪的频率。
(3) 吸收峰的裂分 例1: 乙醇的核磁共振谱
c c b a
•积分曲线 高度比（峰 面积）可得 质子比。
•在外场作用下，自旋能级的裂分：
E=h0
核磁共振 • 只有当电磁波的辐射能等于H1的能级差时，才能发生 H1的核磁共振： E射 = h射 = E = h0 所以要使H1发生核磁共振的条件必须是使电磁波的辐射 频率等于H1的进动频率：射 = 0= H0/2 (1) 固定H0，逐渐改变辐射频率射，进行扫描；
a
b
例2: 1,1,2-三氯乙烷的核磁共振谱
H Cl-CH2-C-Cl Cl 1,1,2-三氯乙烷
自旋偶合 （spin coupling) •CH的吸收峰分析:
Ⅲ
Ⅰ Ⅱ
• 自旋偶合通常只在两个相邻碳上的质子之间发生； 一般说来,当质子相邻碳上有 n个同类质子时,吸收峰裂 分为n+1个（不同类质子分裂成(n+1)(n’+1)个）。

红外光谱解析方法1、分子式不饱和度的计算:Ω不饱和度就是分子结构中达到饱和所缺的一价原子的“对”数，N4、N3、N1分别为分子式中四价、三价及一价元素的数目 2、例4：计算黄酮化合物（C16H10O2）的不饱和度分子结构因为双键为9个。

环数为3，所以不饱和度为12。

例1 某无色或淡黄色液体，具有刺激味，沸点为145.5℃，分子式为C8H8，其红外光谱如图14-29，试判断其结构解：（1）Ω=（2+2×8-8）/2=5，可能有苯环（2）特征区第一强峰1500cm-1粗查：1500~1675cm-1，为νC=C振动区1500cm-1可能为苯环的骨架振动特征峰。

细找：按基团查附录、芳香烃类栏，根据该表所提供的数据找到未知的光谱上取代苯的五种相关峰。

①νФ-H3090、3060及3030cm-1②泛频峰2000-1667cm-1的峰形为单取代峰形③νC=C苯环骨架振动1600、1575、1500及1450cm-1共振环④δф-H1250-1000cm-1出现弱峰⑤γф-H 780及690cm-1（双峰）单取代苯（3）特征区第二强峰1630cm-1粗查：该峰可能起源于νC=C，因苯环已确定，故初步指认为烯烃。

细查：查附录一：（二）烯烃类栏，同样找到烯烃的四种相关峰。

①ν=CH3090、3060及3030cm-1②νC=C1630m-1③δ=CH1430-1290cm-1，出现中强峰④γ=CH990及905cm-1（双峰）落在单取代范围内第二强峰归属：乙烯基单取代。

未知物可能结构，苯乙烯。

4、查标准光谱与Sadtler光谱的81K苯乙烯的光谱完全一致。

结论：未知物为苯乙烯。

核磁共振氢谱的解析核磁共振谱能提供的参数主要是化学位移,原子核的裂分峰数,偶合常数以及各组峰的峰面积积分高度等.一、峰面积与氢核数目的关系（一）峰面积1.概念：在1H-NMR，各吸收峰覆盖的面积。

2.决定因素：峰面积与引起该吸收的氢核数目成正比。

核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样稿子一：嘿，亲爱的小伙伴们！今天咱们来聊聊“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这个话题。

你知道吗？这俩方法就像一对双胞胎，都有着独特的魅力和作用。

先来说说核磁共振波谱法吧，它就像一个超级侦探，能深入到物质的内部，把分子结构的秘密一点点给挖出来。

它能告诉我们分子中原子的种类、数量和它们之间的连接方式，是不是很神奇？红外吸收光谱法也不示弱哟！它就像一个敏锐的观察者，通过对不同波长红外线的吸收情况，来判断分子中存在哪些官能团。

比如说，是不是有羟基啦，羰基啦等等。

它们在化学研究、药物研发等领域，那可都是大功臣。

就好像是科学家们的得力，帮助解决一个又一个难题。

不过呢，虽然它们有相似之处，但也有一些小差别哦。

核磁共振波谱法更擅长揭示分子的整体结构，而红外吸收光谱法在确定官能团方面更厉害。

核磁共振波谱法和红外吸收光谱法，这俩家伙虽然不是完全一样，但都为我们探索物质世界的奥秘立下了汗马功劳！怎么样，是不是觉得很有趣呀？稿子二：哈喽呀，朋友们！今天咱们来扯扯“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这回事。

这俩方法呀，就像两朵姐妹花，各有各的美。

先说核磁共振波谱法，它就像个能看透人心的小精灵，能把分子内部的情况摸得透透的。

比如说，能清楚地知道分子里的原子是怎么排列的，它们之间有着怎样的关系。

红外吸收光谱法呢，就像是个眼光独到的时尚达人，一眼就能看出分子身上的“特色装饰”，也就是官能团。

虽然它们有相同点，但也有不一样的地方哟。

就好比一个喜欢安静地研究深层次的问题，一个更擅长快速捕捉表面的特征。

但不管怎么说，核磁共振波谱法和红外吸收光谱法都是科学领域里的宝贝，给我们的生活带来了好多便利和惊喜。

不知道大家听我这么一说，是不是对它们有了更多的了解和喜爱呢？。