文档介绍：教学
要点
第二十六讲——
3、各类有机物的特征吸收
1、形成红外光谱的基本条件
4、IR解析
2、IR的四个大区
问题11-1:什么是波谱分析?
——通过测定有机物对不同波长电磁波的吸收,来鉴定不同有机物结构的一种分析手段。
?
此物对该波长的光有很强的吸收
波长μm

25
(λ)
波数cm-1
4000
400
(σ)
透光率%
0
100
( )
T
1 cm = 104 μm
学习思路——第十一章有机波谱分析
σ= 1/λ
频率(ν)越高,波数(σ)越大,能量越高。
问题11-2:光和有机物结构之间的关联是什么?
光是一种电磁波,不同波长的光具有不同的能量。
频率(ν)越高,波长(λ)越小,能量越高。
波长(λ)×频率(ν)=光速( c )
E=hν=h×c/λ
波数(σ) = 1/波长(λ)
学习思路——第十一章有机波谱分析
普朗克常数=×10-34J·S
能量
分子结构中的固有能级差分三个层次——电子能级、振动能级、转动能级。
学习思路——第十一章有机波谱分析
转动能级差
n=1
n=2
电子能级差
振动能级差
电子跃迁
振动跃迁
转动跃迁
光的能量是量子化的,分子结构的固有能级差也是量子化的。不同的结构对特定波长的光显现出特性吸收。所以,光谱特性是物质结构特性的反映。
问题11-3:物质结构的能量和光的能量是怎样对应的?
分子碎片
原子核自旋
分子振动和转动
电子跃迁
波谱来源
准确测定
分子量
鉴定H或C的种类和数
鉴定
官能团
鉴定
共轭体系或羰基
解析作用
无线电波
1-1000m
红外光
-25μm
紫外光
200-400nm
吸收波长
质谱
(MS)
核磁共振谱
(NMR)
红外光谱
(IR)
紫外光谱
(UV)
波谱分析
问题11-4:波谱分析的基本内容有哪些?
红外光谱(IR)
——分子吸收红外光引起的振动能级跃迁而产生的吸收信号。
一、怎样研究IR(基本思路)?
1、根据谱图找特征吸收(σ值) 。
2、记住特征吸收(σ)值和价键结构的对应关系。
在3000附近的吸收峰,是由于C-H键的伸缩振动而引起的。
中红外的波数范围
σ=4000~400(cm-1)
(σ)值相同,则价键结构相同,峰形未必完全一致。
说明:伸缩振动需要的能量较高。
说明2:相同价键在不同环境下,吸收频率不同。
说明1:把复杂基团分解成若干价键来研究。
-C-OH
O
C=O 和 O-H
分解
二、什么情况下能够形成IR?
——当红外光的频率恰好等于基团的振动频率,分子能吸收该频率的红外光时,即形成IR。
2、决定频率的因素
1、分子的振动形式
伸缩振动(ν)——引起键长变化
弯曲振动(δ)——引起键角变化
化学键力常数
C=C 1700~1450 cm-1
C≡C 2300~2100 cm-1
C-O 1300~1000 cm-1
H-O 3500~2500 cm-1
虎克定律
3、红外光被吸收的条件
能量传递是通过分子振动时偶极矩的变化(△μ≠0) 实现的,△μ越大,吸收越强。
H-O(醇) 3649~3584 cm-1
H-O(羧酸) 3300~2500 cm-1
26-1 伸缩振动
26-2 面内弯曲振动
26-3 面外弯曲振动
26-4 CO2伸缩振动
4000
400
1500
2500
2000
叁键区
双键区
单键区
氢键区
νC-H :C-H键的伸缩振动
δC-H :C-H键的弯曲振动
单键区、双键区、叁键区、氢键区
伸缩振动
C≡C
C≡N
C=C
C=O
苯
C-H
O-H
N-H
C-C
C-O
C-N
C-H
O-H
N-H
δ
?
?
三、IR的四个大区
干扰较多
特征不强
用于辅助鉴别
和比较鉴别
用于确定官能团的存在
ν所需能量比δ高
官能团特征频率区
指纹区
记住(σ)值
四、各类有机物的特征吸收(σ值)
1、烷烃
——只有C–C和C–H键
①νC–H =2960~2850
②δC–H ≈1400
③δ(CH2)n ≈700
明确特征结构
分析有关振动
n>4,常视为直链特征
饱和νC-H<3000
-CH2CH3
-CH(CH3)2
-C(CH3)3
2、烯烃
特征结构:C=C 和=C–H键
①νC=C =1670~1640
③δ=C–H =1000~800
②ν=C–H =3100~3010
对称性强,吸收减弱(△μ小)
共轭烯烃,移向低频(1630)
饱和νC—H
>300