波谱分析知识全书总结

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第二篇 波谱分析
第一章 光谱分析 第二章 核磁共振波谱 第三章 质谱
第一章 光谱分析
1.1 概述 1.2 紫外吸收光谱分析(UV) 1.3 红外吸收光谱分析(IR) 1.4 激光拉曼光谱(RS)
1.1 概述
1.1.1光谱分析法
因光的作用引起被照物体内分子运动状态发 生变化,并产生特征能态的跃迁进行分析的方 法
n→π*的影响
1.2 紫外吸收光谱分析(UV)
b. π→π*跃迁所产生的吸收峰随着溶 剂极性的增加而向长波长方向移动。 因为在多数π→π*跃迁中,激发态的 极性要强于基态,极性大的π*轨道 与溶剂作用强,能量下降较大,而π 轨道极性小,与极性溶剂作用较弱, 故能量降低较小,致使π及π*间能量 差值变小。因此,π→π*跃迁在极性 溶剂中的跃迁能小于在非极性溶剂 中的跃迁能。所以在极性溶剂中, π→π*跃迁产生的吸收峰向长波长方 向移动。
(4)n→π* 跃迁 指分子中处于非 键轨道上的n电子吸收能量后向 π*反键轨道的跃迁。
1.2 紫外吸收光谱分析(UV)
电子跃迁类型不同,实际跃迁需要的能量不同, σ→σ* ~150nm n→σ* ~200nm π→π* ~200nm n→π* ~300nm
吸收能量的次序为: σ→σ*>n→σ*≥π→π*>n→π*
1.2 紫外吸收光谱分析(UV)
iii B—带 它是芳香族化合物的特征吸收带。是苯环振动及
π→π* 重叠引起的。在230~270nm之间出现精细结构 吸收,又称苯的多重吸收
iv E-带 它也是芳香族化合物的特征吸收之一,E带可分为E1及
E2两个吸收带,二者可以分别看成是苯环中的乙烯键和 共轭乙烯键所引起的,也属π→π* 跃迁。
溶剂对π→π*
1.2 紫外吸收光谱分析(UV)

波谱分析知识点

波谱分析知识点

波谱分析(spectra analysis)波谱分析的内涵与外延:定义:利用特定的仪器,测试化合物的多种特征波谱图,通过分析推断化合物的分子结构。

特定的仪器:紫外,红外,核磁,质谱,(X-射线,圆二色谱等)特征波谱图: 四大谱;X-射线单晶衍射,圆二色谱等化合物:一般为纯的有机化合物分子结构:分子中原子的连接顺序、位置;构象,空间结构仪器分析(定量),波谱分析(定性)综合性、交叉科学(化学、物理、数学、自动化、计算机)作用:波谱解析理论原理是物理学,主要应用于化学领域(天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等),在药物、化工,石油,食品及其它工业部门有着广泛的应用;分析的主要对象是有机化合物。

第一章紫外光谱(ultraviolet spectra,UV)一、电磁波的基本性质和分类1、波粒二象性光的三要素:波长(λ),速度(c),频率 (v)电磁波的波动性电磁波的粒子性光速 c:c=3.0×10^10 cm/s波长λ :电磁波相邻波峰间的距离。

用nm,μm,cm,m 等表示频率v:v=c/ λ,用 Hz 表示。

光子具有能量,其能量大小由下式决定:E = hν =hc/λ (式中E为光子的能量,h为普朗克常数,其值为6.624× 10-34j.s )2、分子的能量组成(能级图)E 分子= E平+ E转+ E振+E电子能量大小: E转< E振< E电子X-射线衍射紫外-可见光谱红外光谱微波吸收谱核磁共振谱内层电子能级跃迁外层电子分子振动与转动分子转动电子自旋核自旋X-射线远紫外近紫外可见近红外中红外远红外微波无线电波0.1~1nm 4~200nm 200~400nm400~800nm0.8~2.5um25~400um0.04~25cm25~1000cm 紫外光谱远紫外(4~200nm):又叫真空紫外区近紫外(200~400nm):又叫石英紫外区,最为常用。

电子跃迁类型的影响σ→σ*跃迁:150nm左右,真空紫外区n→σ*跃迁:一般小于200nm 弱吸收,ε约100π→π*跃迁:160~180nm(孤立双键),>200nm (共轭双键)强吸收,ε约104n→π*跃迁:200~400nm 弱吸收,ε约1002.3.表示方法和常用术语发色团:广义上讲,是分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统。

波谱解析知识点总结

波谱解析知识点总结

波谱解析知识点总结一、波谱解析的基本原理1. 光谱学基础知识光谱学涉及到物质对光的吸收、发射、散射等现象,它是物质分析的重要手段之一。

常见的光谱包括紫外光谱、可见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。

每种光谱方法都有其独特的应用领域和分析特点。

2. 原子光谱原子光谱是指研究原子吸收、发射光谱的一门学科,主要包括原子吸收光谱和原子发射光谱。

原子光谱可以用于分析金属元素和非金属元素的含量,它是分析化学中的重要手段。

3. 分子光谱分子光谱是指研究分子在光的作用下吸收、发射、散射等现象的一门学科,主要包括紫外光谱、红外光谱、拉曼光谱等。

分子光谱可以用于研究分子的结构和性质,对于有机化合物的分析具有重要意义。

4. 核磁共振波谱核磁共振波谱是指研究核磁共振现象的一门学科,它可以用于研究原子核的磁共振现象,得到有关物质结构和性质的信息。

核磁共振波谱在有机化学、生物化学等领域有着广泛的应用。

二、波谱解析的仪器和设备1. 分光光度计分光光度计是用于测量物质吸收、发射光谱的仪器,它可以测量紫外、可见、红外等波段的光谱,是分析化学中常用的仪器之一。

2. 核磁共振仪核磁共振仪是用于测量核磁共振波谱的仪器,它可以测量氢、碳等核的共振信号,得到物质的结构和性质信息。

3. 质谱仪质谱仪是用于测量物质离子的质量和荷质比的仪器,它可以得到物质的分子量、结构等信息,是很多化学分析的重要手段。

4. 激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪是用于测量拉曼光谱的专用仪器,它可以用激光光源激发样品,得到与分子振动信息有关的拉曼光谱。

三、波谱解析的应用领域1. 化学分析波谱解析技术在化学分析中有着广泛的应用,它可以用于定量分析、质量分析、结构分析等多个方面,对于复杂的化合物和材料有很高的分析能力。

2. 药物研发波谱解析技术在药物研发中有着重要的应用,它可以用于研究药物的成分、结构和性质,对于新药物的研究和开发有很大帮助。

3. 生物医学波谱解析技术在生物医学领域有着广泛的应用,它可以用于研究生物分子的结构和功能,对于临床诊断和治疗有着重要意义。

波谱解析复习总结

波谱解析复习总结

波谱解析复习总结(一)常用解谱数据总结关于数据,是一定要记的···大家想怎么记爱怎么记就怎么记吧,建议自己总结,这样记的好一些。

下面是鄙人的,嘻嘻。

(老师PPT上有很多总结的)一、氢谱化学位移值δ(ppm)影响化学位移值的因素:只有空间效应和共轭效应是屏蔽效应增大,向高场位移,即ζ↑,δ↓.(一)0.4~4.0为饱和C上的H① 0.4~1.8 连饱和C的饱和C上的H② 1.8~2.5 连不饱和C的饱和C上的HI. 1.8~2.1 连C=C、C≡C的饱和C上的HII. 2.1~2.5 连C=O、N、S、苯环的饱和C上的H③ 3.0~4.6 连-O-的饱和C上的H其中,4.1左右可能有酯基④例外的:2.3~3.0是叁键上的H(二)4.6~8.0为不饱和C上的H① 4.6~6.0 C=C上的H② 6.0~8.0 苯环上的H(三)4.0~5.5为脂肪醇-OH的H若有0.5~1.0,为稀溶液(四)3.5~7.7为酚的-OH的H若有10~16,为分子内氢键(五)9.0~10.0为H-C=0的H(六)10.5~13为-COOH的H(七)胺类①~1.0 脂肪胺②4~5(气泡峰)芳香胺③6~7(气泡峰)酰胺,仲胺类其它:J值:①任何情况下J顺<j反< p="">②总体情况:J苯环H<j邻(烯h)<j邻(烷h)<j偕h< p="">③苯环H:J对<j间<="">④烯烃H:J邻(顺)<j邻(反)(j邻(顺)6~14hz;j邻(反)11~18hz)< p="">⑤烷烃H:J邻6~8Hz⑥同碳上的H:J偕10~16Hz要求掌握给图能测量算得J值,再推化合物种类。

二、碳谱碳谱的DEPT值:季碳消失!θ=45°,季C消失;θ=90°,季C消失,只有CH向上;θ=135°,季C消失,只有CH2向下。

波谱学复习资料

波谱学复习资料
乙酰乙酸乙酯在不同极性的的溶剂中有互变异购现象,可 以在272nm测得弱峰,243nm 测得强峰,分别对应的结构?
n-π跃迁
π-π*跃迁
在环己烷中测定该化合物的紫外光谱时,得到两个数据(λmax): 245nm 、308nm ,如果调PH值12左右时,又会在323nm处出现吸收峰,试解释产生 这种现象的原因。 由于烯醇互变现象:245nm 酮式结构的n-π跃迁
官能团区:4000~1300cm-1 4000-2500cm-1: X-H(X:C,N,O,S)单键的伸缩振动区。 2500-2000cm-1: 叁键和累积双键伸缩振动区 2000-1500cm-1: 双键伸缩振动区 1500-1300cm-1: 弯曲振动, 单键(除X-H)的伸缩振动 指纹区: 1300~600cm-1
异丙基1380 cm-1峰分裂成强度相差小的两个峰。叔丁基, 1380 cm-1峰分裂成强度不等的两个峰(由甲基间的振动偶合产 生)。
4、C-H面内摇摆振动:800-720cm-1,判断脂肪烷-(CH2)n-的碳链 长度有用: n=1:785-770cm-1; n=2:743-734cm-1 n=3:729-726; n>4:在720 cm-1
νC=O1715 cm-1 1690 cm-1
O C CH3
O CH2=CH-C-CH=CH2
1660 cm-1
O C
νC=O 1690 cm-1
1670 cm-1
共轭体系越大,νC=O降得越多。
32
B、
炔键C、 νC≡C振动吸收峰强度的大小比较为: D、
CH3—C≡C-CH2F > CH3—C≡C-CH2Cl > CH3—C≡C—CH2CH(CH3)2 CH3—C≡C-CH2Cl > CH3—C≡C—CH2CH(CH3)2 > CH3C≡CCH3

有机波谱知识点总结

有机波谱知识点总结

有机波谱知识点总结波谱是化学分析中常用的一种手段,通过测定分子在电磁波中的吸收、散射或发射,可以了解分子的结构和性质。

有机波谱是指在有机化合物中应用的波谱分析方法,主要包括红外光谱、紫外-可见光谱、质谱和核磁共振谱等。

本文将针对有机波谱的各种知识点进行总结,包括波谱的基本原理、各种波谱的特点和应用、波谱分析中需要注意的问题等内容。

一、红外光谱1.基本原理红外光谱是利用物质对红外辐射的吸收和散射的规律来研究物质结构和性质的一种分析方法。

红外光谱的基本原理是在物质中分子或原子的振动和转动会产生特定的频率的红外光吸收,这样可以用红外光谱来检验物质的结构和成分。

2.特点和应用红外光谱对于分析有机化合物的结构和功能团具有非常重要的作用。

红外光谱具有分辨率高、灵敏度强、操作简便等特点,广泛应用于聚合物材料、药物分析、食品检测等领域。

3.需要注意的问题在进行红外光谱分析时,需要注意样品的处理、仪器的校准和数据的解释等问题。

此外,还需要对不同功能团的吸收峰进行了解,进行光谱图谱的解读。

二、紫外-可见光谱1.基本原理紫外-可见光谱是利用物质对紫外光和可见光的吸收的规律来研究物质结构和特性的一种分析方法。

紫外-可见光谱的基本原理是分子在吸收紫外-可见光时,电子跃迁至较高的能级,产生吸收峰,可以由此推测分子的结构和键合的性质。

2.特点和应用紫外-可见光谱对于分析有机化合物的共轭结构和电子转移能力有很大的作用。

紫外-可见光谱具有快速、敏感、定量等特点,广泛应用于有机合成、药物分析、环境监测等领域。

3.需要注意的问题在进行紫外-可见光谱分析时,需要注意样品的准备、仪器的校准和光谱图谱的解释。

此外,还需要了解分子在吸收紫外-可见光时的机理和特性,进行光谱图谱的解读。

三、质谱1.基本原理质谱是利用物质在电子轰击下的离子化和质子转移等规律来研究物质结构和成分的一种分析方法。

质谱的基本原理是将物质离子化后,通过质子转移和碎裂等反应产生一系列离子,再根据其质荷比来推测物质的结构和成分。

有机波谱分析要点例题和知识点总结

有机波谱分析要点例题和知识点总结

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。

有机波普分析知识点总结

有机波普分析知识点总结

有机波普分析知识点总结1. 概述有机波普分析是一种利用有机物的挥发性成分进行分析的方法,它是从气相中分析有机化合物的一种有效手段。

有机波普分析是通过气相色谱-质谱联用技术进行分析的,它广泛应用于环境监测、食品安全、生物医药等领域。

有机波普分析的关键技术是气相色谱-质谱联用技术,它具有分辨能力高、灵敏度高、选择性好等特点。

2. 基本原理有机波普分析是基于有机物质挥发性成分进行分析的,它利用气相色谱-质谱联用技术将有机物质挥发性成分分离并进行检测与定性。

气相色谱利用气态载气将有机物质挥发成分进行分离,质谱则利用质谱仪对分离后的物质进行检测与定性。

有机波普分析的原理是分析样品挥发蒸馏后的气体混合物,然后利用气相色谱将其分离,最后通过质谱对分离后的物质进行检测与定性。

3. 分析步骤有机波普分析的分析步骤包括样品的制备、挥发蒸馏、气相色谱分离、质谱检测、数据分析等几个主要步骤。

样品的制备是将待分析的有机样品制备成适合进行气相色谱-质谱联用分析的形式;挥发蒸馏是将有机样品中挥发性成分进行蒸馏分离;气相色谱分离是利用气相色谱将挥发性成分进行分离;质谱检测是利用质谱对分离后的物质进行检测与定性;数据分析是对分析结果进行处理与解释。

4. 应用领域有机波普分析广泛应用于环境监测、食品安全、生物医药等领域。

在环境监测领域,有机波普分析可以用于监测水质、大气、土壤中的有机物质,检测环境中的有机物污染情况;在食品安全领域,有机波普分析可以用于检测食品中的有机污染物,保障食品安全;在生物医药领域,有机波普分析可以用于检测药物中的有机成分,分析药物的成分与含量,保证药物的质量。

5. 技术发展有机波普分析技术发展较快,主要表现在以下几个方面:一是仪器技术的提高,气相色谱-质谱联用仪器的灵敏度、分辨率及稳定性都有所提高;二是分析方法的改进,有机波普分析的分析方法不断完善,能够更好地适应各种样品的分析要求;三是应用领域的拓展,有机波普分析技术被广泛应用于环境、食品、医药等领域,对于保障公共健康具有重要意义。

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波谱分析(spectra analysis)波谱分析的内涵与外延:定义:利用特定的仪器,测试化合物的多种特征波谱图,通过分析推断化合物的分子结构。

特定的仪器:紫外,红外,核磁,质谱,(X-射线,圆二色谱等)特征波谱图: 四大谱;X-射线单晶衍射,圆二色谱等化合物:一般为纯的有机化合物分子结构:分子中原子的连接顺序、位置;构象,空间结构仪器分析(定量),波谱分析(定性)综合性、交叉科学(化学、物理、数学、自动化、计算机)作用:波谱解析理论原理是物理学,主要应用于化学领域(天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等),在药物、化工,石油,食品及其它工业部门有着广泛的应用;分析的主要对象是有机化合物。

课程要求:本课将在学生学习有机化学、分析化学、物理化学等课程的基础上,系统讲授紫外光谱(UV)、红外光谱(IR)、核磁共振光谱(NMR)和质谱(MS)这四大光谱的基本原理、特征、规律及图谱解析技术,并且介绍这四大光谱解析技术的综合运用,培养学生掌握解析简单有机化合物波谱图的能力。

为学习中药化学有效成分的结构鉴定打下基础。

第一章紫外光谱(ultraviolet spectra,UV)一、电磁波的基本性质和分类1、波粒二象性光的三要素:波长(λ),速度(c),频率(v)电磁波的波动性光速c:c=3.0 x 1010 cm/s波长λ :电磁波相邻波峰间的距离。

用nm,μm,cm,m 等表示频率v:v=c/ λ,用Hz 表示。

电磁波的粒子性光子具有能量,其能量大小由下式决定:E = hν = hc/λ(式中E为光子的能量,h为普朗克常数,其值为6.624× 10-34j.s )电磁波的分类2、分子的能量组成(能级图)E 分子= E平+E转+E振+E电子能量大小:E转< E振< E电子不同能级跃迁对应的电磁波区域紫外光谱远紫外(4~200nm):又叫真空紫外区近紫外(200~400nm):又叫石英紫外区,最为常用。

电子跃迁类型的影响σ→σ*跃迁:150nm左右,真空紫外区n→σ*跃迁:一般小于200nm 弱吸收,ε约100π→π*跃迁:160~180nm(孤立双键),>200nm (共轭双键)强吸收,ε约104n→π*跃迁:200~400nm 弱吸收,ε约1002.3.表示方法和常用术语发色团:广义上讲,是分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统。

狭义上讲,凡具有π电子的基团。

如:c=c, c=o,苯环等芳香族化合物。

助色团:基团本身不能吸收大于200nm的紫外光,但它与一定的发色团相连时,则可使发色团所产生的吸收峰向长波方向移动,同时吸收强度也增加,这些基团称助色团,即有助于光波的吸收。

常见的助色团有-OH, -OR, -NHR, -SH, -Cl, -Br, -I等。

红移:由于取代作用或溶剂效应导致紫外吸收峰向长波方向移动的现象。

蓝移:紫外吸收峰向短波方向移动。

增色作用:使紫外吸收强度增加的作用。

减色作用:使紫外吸收强度降低的作用。

2.6吸收强度的主要影响因素1、跃迁几率2、靶面积2.7测定用溶剂的选择原则:1、紫外透明,无吸收2、溶解度好3、不与样品发生化学反应第三节推测化合物λmax的经验规则一.非共轭有机化合物的紫外吸收(了解)二、共轭有机化合物的紫外吸收(一)共轭烯烃的λmax的计算方法1、共轭二烯,三烯及四烯λmax的计算(Woodward-Fieser经验规则,)1,增加一个共轭双键(增加共轭度)2,环外双键(固定构象,增加共轭几率)3,取代基烷基和环残基(σ-π超共轭)O、N、X、S (p- π共轭)(1)环外双键:双键在环外,且其中一个C构成环的一员(2)环残基:与双烯C相连的饱和环骨架的一部分。

注意事项:交叉共轭体系,只能选一个较长的共轭体系芳香系统也不适用,另有规则。

只适用于小于或等于四个双键的化合物。

共轭体系中的所有取代基及所有的环外双键均应考虑在内。

2.共轭多烯λmax计算(Fieser-Kuhn公式)λmax=114+5M+n(48-1.7n)-16.5 Rendo-10 Rexoεmax=1.74×104n其中,M―烷基数n―总共轭双键数Rendo―具有环内双键的环数Rexo―具有环外双键的环数第四节紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用1、确定未知化合物是否含有与某一已知化合物相同的共轭体系(确定样品是否为已知化合物)有标准品时:若两个化合物相同,其紫外光谱应完全相同。

但要注意,紫外光谱相同,结构不一定相同。

无标准品时:查找有关光谱文献进行对照,注意所使用的溶剂与文献一致。

2、确定未知结构中的共轭结构单元(1)将λmax的计算值与实测值比较(2)与同类型的已知化合物UV光谱比较许多类型的化合物,如黄酮类、蒽醌类和香豆素类等,其基本骨架是一致的,其结构与紫外光谱特征之间的规律已比较清楚。

同种类型的化合物在紫外光谱上既有共性(骨架),又有个性(取代)。

这种方法在鉴定化合物结构中经常用到。

3、确定构型、构象4、测定互变异构现象紫外光谱仪器-紫外分光光度计由五个基本部分组成:1、光源2、分光系统(单色器)3、吸收池4、检测器5、记录仪1、光源:常用的光源是钨灯、氢灯和氘灯。

钨灯:用来做可见光的光源,其发射的波长范围在320~2500nm,用作测量可见光区的吸收光谱。

氢灯和氘灯:用于紫外光区的光源,波长范围在180~375nm。

2、分光系统(单色器)单色器的主要部件是棱镜和光栅。

现代多用光栅作为单色器,其分辨率较高。

3、比色皿:可分为石英和玻璃两种比色皿。

前者适用于紫外可见光区,后者只能用于可见光区。

4、检测器:常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。

其中光电倍增管的灵敏度高,是应用最广的一种检测器。

5、记录仪第二章红外光谱(Infrared spectra, IR)教学要求了解红外光谱的基本原理掌握分子的振动能级基频跃迁与峰位的关系掌握红外光谱区的八个重要区段概念:特征谱带区,指纹区,相关峰了解红外光谱在结构分析中的应用第一节基础知识IR历史1800 年,英国科学家W. Herschel发现红外线。

1881年,Abney 和Festing 第一次将红外线用于分子结构的研究。

1889年,Angstrem首次证实CO和CO2气体分子具有不同的红外光谱图。

红外光谱的特点1、具有高度的特征性2、对样品的适应性相当广泛,无论固态、液态或气态样品都可进行测定4、对于特征基团的分析准确3、常规红外光谱仪价格较低(与核磁、质谱比)一、红外光谱是研究红外光与物质分子间相互作用的吸收光谱E 分子= E移+E振+E转+E电子红外光谱又称作振-转光谱通常将红外光分为三个区域:近红外区(泛频区:12500-4000cm-1)中红外区(基本振动:4000-400cm-1 )远红外区(转动区:400-25cm-1 )在常温下,分子几乎均处于基态,所以在红外吸收光谱中通常只考虑下面两种跃迁:V0→V1:基频峰,峰强v0→1=v(1-2Xe)V0→V2:倍频峰,峰弱v0→2=2v(1-3Xe)(二)多原子分子的振动1、振动自由度与峰数将多原子的复杂振动分解为许多简单的基本振动(简正振动)基本振动的数目:振动自由度(分子自由度)分子自由度数(3N):平动自由度+转动自由度+振动自由度振动自由度:分子自由度数(3N)-(平动自由度+转动自由度)非线性分子振动自由度=3N-(3+3)=3N-6线性分子振动自由度=3N-(3+2)=3N-52、振动类型(1)伸缩振动(v):对称伸缩振动vs 不对称伸缩振动vas对称伸缩振动:两个键同时伸长或缩短不对称伸缩振动:一个键伸长,一个缩短特点:只有键长的变化,没有键角的变化。

剪式振动δs面内弯曲振动δip平面摇摆ρ(2)弯曲振动(δ)ω面外弯曲振动τ弯曲振动:原子在键轴前后或左右弯曲振动。

特点:只有键角变化,无键长变化。

红外吸收在低频率区,一般在1500cm-1以下。

红外光谱产生的基本条件1、hv红外光=ΔE分子振动2、分子振动时,其偶极矩μ 必须发生变化,即Δμ≠0。

3、影响峰数的原因理论上,每个振动自由度在红外光谱区都应产生一个吸收峰,但实际峰数往往少于振动数目。

原因:1 当振动过程中分子不发生瞬间偶极矩变化时,不引起红外吸收。

2 频率完全相同的振动彼此发生简并。

3 强宽峰覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰。

4 吸收峰有时落在中红外区以外(4000~650cm-1),不被检测。

5 吸收峰太弱,无法测定。

也有使峰数增多的因素,如倍频与组频等。

但这些峰落在中红外区的较少,而且都非常弱。

三、分子偶极变化与峰强(一)峰强的表示法百分透光率:红外光谱用百分透光率T表示峰强。

T%=I/I0×100% 故T%越小,吸收峰越强。

百分吸收率:吸光度:A摩尔吸光系数:ε>100 vs ε=20-100 sε=10-20 m ε<1 w(二)决定峰强的因素(1)振动过程中偶极矩的变化原子的电负性:vC=O>vC=C,vOH>vC-H>vC-C振动形式:vas>vs, v>δ分子的对称性:CO2的对称伸缩O=C=O其它(2)能级跃迁的几率基频几率最大四、影响峰位的因素(一)内部因素1.电子效应由于取代基具有不同的电负性,通过电子效应使分子中的电子云分布发生变化,从而改变化学键的键力常数,也就改变了基团的特征吸收频率。

(1)诱导效应(inductive effect)取代基的电负性,引起电子云密度的变化,称为诱导效应。

分为吸电子诱导效应(-I 效应)和给电子诱导效应(+I效应)(2)共轭效应(简称+C或+M效应)共轭效应使电子密度平均化,C=O的双键性降低,键力常数减少,故吸收峰移向低波数区。

当同时存在I效应和C效应时,吸收峰的位移方向由影响较大的那个效应决定。

2.空间效应(1)场效应(简称F效应)(2)空间障碍(位阻)(3)跨环效应是一种特殊的空间电子效应,由于两基团的空间位置相近而产生的跨环共轭效应,使红外吸收向低波数移动。

(4)环张力环外双键和环上羰基,其频率随着环张力增加而增加。

环内双键的伸缩频率则随环张力的增加而降低。

3.氢键效应氢键的形成使参与形成氢键的化学键力常数减少,可使伸缩频率向低波数方向移动,谱带变宽。

(1)分子内氢键(与浓度无关)氢键的形成使参与形成氢键的化学键力常数减少,可使伸缩频率向低波数方向移动,谱带变宽。

(1)分子内氢键(与浓度无关)可使谱带大幅度向低波数方向移动(P54举例)(2)分子间氢键(与浓度有关)醇、酚、羧酸。

其中羧酸的分子间氢键缔合不仅使羰基的吸收频率发生变化,而且也使羟基出现在3200~2500cm-1区间。

4.互变异构5.振动偶合效应当两个基团在分子中靠近,且振动频率相同或相近时,其相应的吸收峰强度增强或发生裂分,形成两个峰,这叫振动偶合。

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