有机化学的波谱方法

B带
苯环的π→π*跃迁， ε为200~3000
λmax一般在230~270nm
λmax= 254nm（ ε =250）
CH CH2
λmax= 282nm（ ε = 450）
E带 与B带同属于芳香族化合物的特征吸 收。苯环中烯键π电子π→π∗ 跃迁产生的吸收带,分
为E1 184nm和E2 204nm带
芳香烃的IR
ν=C-H νC=C δ=C-H
3100~3000 cm-1 1600~1500 cm-1 一般2~3个吸收峰 900~650 cm-1 可判断芳烃的取代和异构
Infrared spectrum of toluene
wave number, （cm-1）
在指纹区不饱和的C-H面外弯曲振动对鉴别烯烃类型和苯环 的取代位置可提供有用的信息
λ与E，ν 成反比，即λ ↓，ν↑(每秒的振动次数↑)，E↑。
二、吸收光谱
E2 跃迁 E1
λ(nm) 光谱区域 X光 100 紫外可见光 分子吸收辐 射能后变化 内层电子 跃迁 价电子跃迁 分子振动能级和 分子转动能 转动能级变化 级变化 核磁共振
激发态
E = △E = E2－E1
特征能量吸收——吸收光谱
Symmetric
νs
Antisymmetric
νas
Bending 22Group BendingVibrations Vibrationsof ofaaCH CH Group
scissoring
rocking
wagging
twisting
In plane
Out of plane
高频区
νas > νs > δ
烯烃的IR
ν=C-H 3080~3020 cm-1 νC=C 1680~1600 cm-1 δ=C-H 1000~675 cm-1 可鉴别烯烃类型
νC=C—H
νC=C
cm-1
peak higher than 3000
δCH2=C—
1-hexene
800
4400
3600
2800
2000
1600
1200
某化合物IR谱中,1700cm-1有一强吸收 峰，3020cm-1处有一中强吸收峰,由此可推断 该化合物是下列化合物中的哪一种?
CHO
O
1700cm-1 3020cm-1
νC=O ν不饱和C-H
A √
B
νO-H或 νN-H
ν0cm-1 无ν不饱和C-H 1600~1500cm-1 无νC=C 无吸收峰
共轭π→π* 和 n→π* 跃迁 λ: 200~400nm (近紫外区)
H H3C CH CH C O
π→π* λmax= 217nm
n→π* λmax= 321nm
2. 常用术语
生色团（chromophore）产生紫外吸收的不 饱和基团，如C=C、C=O、N=O等 助色团（auxochrome）含杂原子的饱和基团， 如-OH、-NH2、-SH、-Cl等 红移 蓝移 吸收峰向长波方向移动。 吸收峰向短波方向移动。
1. 羰基是否存在（含O化合物）
1760~1690cm-1有强峰——νC=O特征峰
O
•2820、2720cm-1双峰； 相关峰 •3300~2500cm-1宽峰和 1300~1000cm-1有峰； •1300~1000cm-1有峰。
O
R
C
H
O
R
C
OH
O R C O R'
无相关峰——
酮
R
C
R'
2. 羟基、氨基是否存在
C-N
含O-H或N-H 含不饱和或饱和C-H 含羰基（C=O） 含-CH3 含O-H或N-H
～3000～ cm-1 （O=C-H在2810~2715cm-1有双峰）
=C-H
-C-H
1760～1690 cm-1
1680～1500 cm-1 苯环一般有2～3个吸收峰 1380 cm-1 1300～1000 cm-1
化学实验法：操作烦琐，周期长，样品 量大。 UV
IR
√ √
NMR√ MS
第一节 吸收光谱的一般原理
一、 光的波粒二象性 光是一种电磁波，具有波粒二象性。 1. 波动性 可用波长(λ )、频率(ν )和波数(σ )来描述。 σ=1/λ λν = c
2. 粒子性 可用光量子的能量来描述 E = hν = hc / λ h: 普郎克常数 6.63 × 10-34 J. sec
维生素A的UV谱 横坐标：波长（nm） 纵坐标：A， ε， logε 最大吸收波长：λmax 维生素A
OH
λ
甲醇 max
325nm（ε = 48000）
二、电子跃迁和吸收谱带
1. 电子跃迁
H
π 电子
C O
n
H
σ 电子
跃迁电子: σ电子、π电子和n电子
σ∗
反键轨道
π∗ σ σ∗ n σ∗ π π∗ n π∗ n π
3500~3200cm-1宽峰——νO-H、νN-H特征峰。 •1300~1000cm-1有峰； 醇 R 相关峰 •1600~1500cm-1和 1300~1000cm-1有峰。 如无νO-H ，但含O， 1300~1000cm-1有峰。 ——醚 R-O-R’
酚
OH;
或胺 R
OH
NH2
3. 苯环是否存在
第十三章 有机波谱学基础
本章重点： � 了解吸收光谱的一般原理； � 掌握IR和NMR谱基本原理及运用其解 析结构的方法。 Key Words： infrared spectra(IR), chemical shift , nuclear magnetic resonance(NMR).
常用结构 分析方法
苯的UV谱
三、紫外光谱的应用 1. 确定共轭体系
�饱和有机化合物和孤立烯、炔：UV谱无吸收 例：CH2=CH2 λmax= 165nm �共轭双键化合物：UV谱有强吸收——K带 �芳香族化合物：UV谱有中强吸收——B带 �含C=O化合物：UV谱有弱吸收——R带
如已知λmax ：A. 275nm；B. 304nm；C. 365nm。 分别为下列结构中的哪一个？
（二）红外吸收峰的位置 吸收峰的位置取决于各化学键的振动频率。 成键原子的质量越小，吸收峰的波数就越高； 键长越短，键能越高，吸收峰的波数也越高 • 特征谱带区 4000~1330 cm-1 （官能团区） 根据峰位，可鉴别官能团。 • 指纹区 1330~650 cm-1
红外光谱的主要区段
官能团 ν O-H ，ν N-H 3650～3200 cm-1 ν C-H ν C=O ν C=C δ -CH3 ν C-O，ν
波数（cm-1）
波长（µm）
官能团的特征吸收
烷烃的IR
νC-H δC-H δCH3
100
2960~2850 cm-1 1470~1350 cm-1 1380 cm-1
no peaks higher than 3000 cm-1
Hexane
0
4400 3600 2800 2000 1600 1200 800
E
非键轨道
成键轨道
σ
一般在紫外区只能见到n→π* 和π→π*跃迁 200~400nm ~200nm
跃迁所需能量大小顺序：
σ→σ* > n→σ* > π→π* > n→π*
σ→σ* 和 n→σ* 跃迁 λ< 200nm (远紫外区)
例：CH3CH3 λmax= 135nm CH3OH λmax= 183nm
官能团区一般分成三波段进行检查： （1）4000～2500cm-1区： （含氢原子） νO-H、νN-H、νC-H （2）2500～2000cm-1区： （含叁键） νC≡C、νC≡N （3）2000～1300cm-1区：（含双键） νC=O、νC=C
指纹区分成两波段进行检查： （ 1）1300～1000cm-1区域出现的吸收峰主要 是单键的伸缩振动，特征性不强，可作旁证。 νC-O 、νC-N （2）10O0～40Ocm－1区域出现的吸收峰主要是 面外弯曲振动产生的，对研究分子的异构用处 较大。 烯烃的类型和苯环的取代情况
C9H19 C9H19 C8H17
正己烷
CH3COO A
CH3COO B
HO C
2. 判别构型
H C C H H C C H
λ
乙醇 max
283nm（12300）
λ
乙醇 max
295nm（25000）
3. 检查纯度——杂质检查 4. 定量分析
[讨论] 1. 下列两个异构的酮A和酮B，因标签失落，如何根
基态
800 红外光 3*106 微波 5*106 无线电波
紫外光谱
红外光谱
核磁共振谱
第二节
紫外光谱 (Ultraviolet Spectra, UV)
一﹑紫外吸收光谱 分子中价电子的跃迁而产生的。 分子中价电子经紫外或可见光照射时，电子从低能级跃迁 到高能级，此时电子就吸收了相应波长的光，这样产生的吸收 光谱叫紫外光谱 紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm, 100-200nm 为远紫 外区，200-400nm为近紫外区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。
DBE ≥ 4，3100~3000cm-1——苯环C-H特征峰。 相关峰：1600、1580、1500cm-1中强峰 ——苯环C=C骨架振动 化合物含苯环
4. 观察指纹区，进一步鉴定
3. 吸收谱带
R带
n→π*跃迁， ε ＜100
λmax一般在270nm以上
λmax
O CH3CCH3 CH3CHO 279 290 15 16
εmax