有机波谱分析红外光谱测定固体有机化合物的结构
红外光谱测定有机化合物的结构
傅里叶变换红外光谱仪结构框图
干涉仪 光源
样品室
检测器 计算机
显示器 绘图仪
干涉图 FTS
光谱图
三、仪器及试剂
仪器: Nicolet FT-IR 200傅立叶红外光谱仪 （美国热电尼高力仪器公司 Thermo Nicolet Corporation）、压片机、模具 及样品架、玛瑙研钵、红外灯；
试剂: KBr(光谱纯) 苯甲酸(分析纯)
红外光谱测定有机化合物的结构
一、实 验 目 的
1．学习用红外吸收光谱进行化合物的定性分 析；
2．掌握用压片法制作固体试样晶片的方法； 3．熟悉红外分光光度计的工作原理及其使用
方法。
二、实验原理
红外光谱是研究分子振动和转动信息的 分子光谱，它反映了分子化学键的特征 吸收频率，根据红外光谱的峰位、峰强 及峰形，判断化合物中可能存在的官能 团，从而可用于化合物的结构分析。
七、思 考 题
1、用压片法制样时，为什么要求将固体试样研磨 到颗粒粒度在2μm左右？为什么要求KBr粉末干 燥、避免吸水受潮? 2、羟基化合物谱图的主要特征是什么? 3、芳香烃的红外特征吸收在谱图的什么位置?
v 适用于水、醇、高分 子化合物、含氢原子 团化合物的定量分析
红外吸收光谱法：
分子的振动、转动 基频吸收光谱区
应用最为广泛的 红外光谱区
远红外光谱区：
v 气体分子的转动能级跃迁
v 液体与固体中重原子的伸 缩振动
v 晶体的晶格振动
v 某些变角振动、骨架振动 -异构体的研究
v 金属有机化合物、氢键、 吸附现象研究
1红外光谱红外光谱测定有机化合物的结构测定有机化合物的结构分析化学实验课件分析化学实验课件二二实验目的实验目的三三实验原理实验原理四四仪器和试剂仪器和试剂五五实验步骤实验步骤六六问题讨论问题讨论七七仪器操作仪器操作红外光谱分析的原理红外分光光度计性能与结构红外分光光度计操作步骤实验预习了解红外光谱仪使用方法掌握用红外光谱仪测定有机化合物结构的方法实验目的红外光谱定性分析一般采用两种方法1用已知标准物对照已知物对照应由标准试样和待测试样在完全相同的工作下分别测绘出红外光谱进行对照图谱相同则为同一化合物
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。
(波普解析)有机化合物波谱解析
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第二节 紫外光谱的基本知识 一、 分子轨道
分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。 分子成键轨道; 分子反键轨道
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分子轨道的种类
(1) 原子A和B的s轨道相互作用，形成的分子轨道
(2)原子A和B的p轨道相互作用形成的分子轨道
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(3)原子A的s轨道和原子B的p轨道相互作用形成的分子轨道
• 吸收光谱特征： 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收
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（2）数据表示法
例如λ 溶m剂a2x 37nm(ε104) 或λ 2溶m3剂a7xnm(lgε4.0)
常用术语
生色团（发色团）：分子结构中含有π电子的基团 产生π→ π* 跃迁和（或）n→ π*跃迁 跃迁，E较低
例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— ； —NO2
物质对电磁辐射的吸收性质常用吸收曲线来描述，即考察 物质对不同波长的单色光吸收的情况。
溶液对单色光的吸收程度遵守Lambert-Beer 定律。
A = acl
A 为吸光度(光密度), a为吸光系数, l 为吸收池厚度, c 为溶液的浓度。
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•若溶液的浓度以mol L-1为单位时， Lambert-Beer 定律的吸 收系数(a) 表示，单位为L mol-1 cm-1，即摩尔吸光系数。 •对于相对分子质量未知的物质，常采用质量百分比浓度 (g/100ml)，相应的系数称为百分吸收系数，以E1%1cm表示。 •以摩尔吸收系数 用得最普遍。
三甲基胺n →σ*跃迁的λ分别为173nm、183nm和227nm。
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第二节 紫外光谱的基本知识
二、 电子跃迁类型
有机化学波谱分析
质谱的解析方法
谱图解析
01
根据质谱峰的位置和强度，确定有机分子的分子量和结构信息。
同位素峰分析
02
利用同位素峰的强度比推断有机分子的元素组成。
裂解模式分析
03
研究有机分子在质谱仪中的裂解行为，推断有机分子的结构特
征。
质谱在有机化学中的应用
有机分子鉴定
通过比较标准谱图和实验谱图，确定有机分子的 化学结构。
通过自动化和智能化的技术手段，实 现波谱分析与其他分析方法的快速、 高效联用，提高分析效率，减少人为 误差。
波谱分析在有机化学中的新应用
新材料表征
随着新材料研究的不断深入，波谱分析在新型有机材料如高 分子聚合物、纳米材料等的表征中发挥越来越重要的作用。
生物大分子研究
利用波谱分析技术，研究生物大分子如蛋白质、核酸等的结 构和功能，有助于深入了解生物体系的复杂性和相互作用的 机制。
通过有机化学波谱分析，可以确定有机化合物的分子量、官能团、化学键等结构信息，有助于深入了解 有机化合物的性质和反应机理。
有机化学波谱分析还可以用于有机化合物的定性和定量分析，为有机化合物的合成、分离、纯化等提供 有力支持。
有机化学波谱分析的发展趋势
随着科技的不断进步，有机化学波谱分析技术也在不 断发展，新的技术和方法不断涌现。
THANKS
感谢观看
高灵敏度检测
利用新型的信号处理技术和高精度的 检测设备，提高波谱分析的灵敏度和 分辨率，有助于更准确地鉴定有机化 合物的结构和性质。
波谱分析与其他分析方法的联用
联用技术
将波谱分析与其他分析方法如色谱、 质谱、核磁共振等联用，可以实现更 全面、准确的分析，提高复杂有机混 合物的分离和鉴定能力。
实验报告红外光谱测定物质结构实验
实验报告红外光谱测定物质结构实验实验报告：红外光谱测定物质结构实验引言：本实验旨在通过红外光谱仪器对给定的物质进行测试，以确定其分子结构和功能基团。
红外光谱是分析有机和无机物质结构的重要方法之一，通过测定物质在红外光波长上的吸收区域，可以了解物质分子的振动和转动信息，从而推断出物质的结构和组成。
1. 实验设计1.1 实验目的通过红外光谱测定给定物质的吸收峰和特征波数，确定物质的结构和功能基团。
1.2 实验原理红外光谱的原理是利用红外光波长下光的吸收特性与物质的振动和转动状态相关。
物质中的化学键和功能基团会吸收特定波数的红外光，在红外光谱图上形成吸收峰。
这些吸收峰的位置和强度可以提供物质结构和功能基团的信息。
1.3 实验步骤1. 首先，将待测物质样品制备成适当形式，如将其压片或溶解于适宜的溶剂中。
2. 将样品放入红外光谱仪器中，调整仪器的参数，如光源强度、扫描范围等。
3. 启动仪器开始扫描，记录红外光谱数据。
4. 根据红外光谱数据分析吸收峰的位置和形状，推断物质分子的结构和功能基团。
2. 实验结果与讨论2.1 实验结果根据实验操作，得到了物质A的红外光谱图，如下图所示。
（插入红外光谱图）2.2 结果分析根据红外光谱图，我们可以看到在波数范围X到Y之间出现了多个吸收峰。
根据化学键的特性和功能基团的吸收特点，我们可以推测物质A的结构和功能基团如下：（根据实际情况，增加关于物质A的结构和功能基团的推测）2.3 讨论红外光谱的分析结果对于确定物质结构和功能基团具有重要意义。
然而，在实际操作中可能会存在一些误差和限制。
例如，有些物质吸收峰重叠或弱，导致结构和功能基团的推断不够准确。
此外，样品制备和仪器参数的选择也会对结果产生影响。
因此，在进行红外光谱分析时，需要综合考虑多种因素。
3. 结论通过红外光谱测定，我们成功确定了物质A的结构和功能基团。
这一实验结果对于进一步研究物质的性质以及开展相关领域的科学研究具有重要意义。
有机波谱分析的应用
有机波谱分析的应用有机波谱分析是一种常用的分析技术，广泛应用于化学、生物、医学等领域。
通过对有机化合物的谱图进行解析和研究，可以揭示有机化合物的结构、性质和反应特性，为相关研究和应用提供关键信息。
本文将介绍有机波谱分析的基本原理和常见的应用。
一、有机波谱分析的基本原理有机波谱分析主要包括红外光谱、质谱和核磁共振三种常见技术。
这些技术基于有机分子在不同电磁波频段的吸收、发射或散射特性，从而获取有机分子结构和性质的相关信息。
1. 红外光谱红外光谱是利用有机分子在红外光区（波长范围为0.78-1000微米）的吸收特性来分析有机物的结构和功能基团的一种方法。
红外光谱通过检测样品吸收红外辐射的能量，得到红外光谱图，从而确定化合物中的主要化学键和它们的相对位置。
2. 质谱质谱是通过对化合物分子中的正离子进行分析，获得化合物的分子量和结构信息的一种技术。
在质谱中，分子或分子片段在电离源中被电离，形成正离子，然后通过分析正离子的质量/电荷比，确定化合物的分子量和结构。
3. 核磁共振核磁共振是一种利用核自旋在外磁场作用下的共振现象来分析有机物结构和环境的技术。
核磁共振通过测量有机分子中核自旋的共振频率和相对强度，可以确定有机分子的化学环境，分析其分子结构和相互作用。
二、有机波谱分析的应用有机波谱分析技术广泛应用于化学、生物、医学等领域。
以下将介绍几个常见的应用案例。
1. 有机合成的结构确定有机合成是化学领域的一项重要研究。
有机波谱分析技术可以帮助确定有机合成产物的结构。
例如，通过红外光谱可以确定化合物中特定官能团的存在与否，通过质谱可以测定化合物的分子量，通过核磁共振可以确定化合物的结构和官能团的相对位置。
2. 药物分析与药效评价有机波谱分析在药物研究和开发中起着重要作用。
通过红外光谱，可以分析药物中的官能团，从而了解其化学性质和稳定性。
质谱可以用于分析药物的结构、分子量和组成成分。
核磁共振则可以揭示药物的分子结构和化学环境，为药效评价提供重要信息。
有机波谱分析方法
有机波谱分析方法有机波谱分析是一种重要的化学分析方法，可用于确定和确认有机化合物的结构。
在该方法中，通过测量分子在电磁辐射下的吸收、散射、发射等特性，可以获取有关化合物的信息。
有机波谱分析方法包括红外光谱、质谱、核磁共振等。
红外光谱是一种常用的有机波谱分析方法。
它利用化合物中的分子振动和转动引起的光谱响应来分析化合物的结构。
红外光谱能提供化学键的信息，因为不同的化学键具有不同的振动频率。
通过红外光谱，可以确定化学物质中的官能团、分子结构和化学键类型等信息。
质谱是一种通过测量化合物离子的质量来分析其结构的方法。
质谱仪将化合物转化为离子，并在磁场中对其进行加速和分离。
离子在质谱仪中形成离子信号，并使用质谱仪测量离子质量/电荷比。
质谱可提供有机化合物的分子量、分子公式、结构碎片以及其它信息。
核磁共振（NMR）是一种通过测量核自旋在磁场中的行为来获得有机化合物结构信息的方法。
核磁共振通过在高磁场下激发核自旋和检测核自旋的反应来工作。
化合物中的不同核相互作用会导致特定的共振信号，在核磁共振谱图中形成峰。
通过分析核磁共振谱图，可以确定化合物的结构和键合方式。
除了这些常见的有机波谱分析方法，还有许多其他的方法，如紫外光谱、荧光光谱、拉曼光谱等。
这些方法提供了额外的信息，可以与其他波谱方法结合使用，以更全面地分析化合物的结构和性质。
有机波谱分析方法在化学研究和工业应用中起着重要的作用。
它们不仅可以用于结构解析，还可以用于监测化学反应、分析物质成分、检测污染物等。
由于这些方法的高分辨率和灵敏度，它们被广泛应用于有机化学、药物研发、环境监测、食品安全等领域。
总之，有机波谱分析方法是一种重要的化学分析手段，可以用于确定和确认有机化合物的结构。
在有机化学领域，这些方法被广泛使用，并产生了许多重要的科学发现和工业应用。
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、有机波谱分析简介有机波谱分析是有机化学中非常重要的分析手段，它能够帮助我们确定有机化合物的结构。
常见的有机波谱分析方法包括红外光谱（IR）、紫外可见光谱（UVVis）、核磁共振谱（NMR，包括氢谱 1H NMR 和碳谱 13C NMR）以及质谱（MS）。
二、红外光谱（IR）（一）原理分子中的化学键在不同频率的红外光照射下会发生振动和转动，从而产生吸收峰。
不同的官能团具有特定的吸收频率范围。
（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处有强吸收峰，可能含有什么官能团？答：可能含有羰基（C=O）。
三、紫外可见光谱（UVVis）（一）原理基于分子中的电子在不同能级之间跃迁产生吸收。
（二）要点1、生色团和助色团生色团如羰基、双键等能产生紫外吸收；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、取代基的种类等。
（三）例题例 2：某化合物在 250 nm 处有强吸收，可能的结构是什么？答：可能具有共轭双键结构。
四、核磁共振谱（NMR）（一）氢谱（1H NMR）1、原理氢原子核在磁场中的自旋能级跃迁产生信号。
2、化学位移不同环境的氢原子具有不同的化学位移值。
例如，甲基上的氢通常在 08 12 ppm 处出峰。
3、峰的裂分相邻氢原子的个数会导致峰的裂分，遵循 n ＋ 1 规律。
例题 3：一个化合物的氢谱在 12 ppm 处有一个三重峰，在 36 ppm 处有一个单峰，可能的结构是什么？答：可能是 CH₃CH₂OH。
（二）碳谱（13C NMR）1、化学位移不同类型的碳原子具有不同的化学位移范围。
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实验二、红外光谱测定固体有机化合物的结构
【实验目的】
1. 掌握有机化合物红外光谱的测定技术和解析方法
2. 熟悉有机化合物红外光谱的样品制备技术及傅立叶红外光谱仪器的构造和工作原理
3. 了解红外光谱仪器性能指标的检查
4. 学会用红外光谱法区分丁二烯的两种几何异构体。
【实验原理】
红外光谱在化学领域中主要用于分子结构的基础研究（测定分子的键长、键角等）以及化学组成的分析（即化合物的定性定量），但其中应用最广泛的还是化合物的结构鉴定，根据红外光谱的峰位、峰强及峰形，判断化合物中可能存在的官能团，从而推断出未知物的结构。
有共价键的化合物（包括无机物和有机物）都有其特征的红外光谱，除光学异构体及长链烷烃同系物外，几乎没有两种化合物具有相同的红外吸收光谱，即所谓红外光谱具有“指纹性”，因此红外光谱法用于有机物的结构测定和鉴定是最重要的方法之一。
傅立叶变换红外光谱仪实物图
1：底座；2：样品底座（硅碳钢圆柱）；3：压片框架；4：保护外套；5：弹簧； 6：模压杆；7：模压底座；8：模压冲杆
1
2
3
4 5
6 7
8
压片机构造图
区分烯烃顺、反异构体，常常借助于位于1000~650 cm-1 范围的YC-H 谱带。
烷基型烯烃的顺式结构出现在730~675cm-1，反式结构出现在~960 cm-1。
当取代变化时，顺式结构峰变化大，反式结构峰基本不变，因此在确定异构体时十分有用。
除上述谱带外，对于丁烯二酸，位于1710~1580 cm-1范围的光谱特征。
顺丁烯二酸和反丁烯二酸的区别，是分子中两个羧基相对于双键的几何排列不同。
顺丁烯二酸分子结构对称性差，加之双键和羰基共轭，在~1600 cm-1出现很强的Vc=c谱带；反丁烯二酸分子结构对称性强，双键位于对称中心，其伸缩振动无红外活性，在光谱中分析不到吸收谱带。
另外，顺丁烯二酸只能生成分子间氢键，其羰基谱位于1705cm-1 接近Vc=c 羰基频率的正常值；而反丁烯二酸能生成分子内氢键，其羰基谱带移至1680cm-1.因此，利用这一区间谱带可以很容易地将两种几何异构体区分开来。
【实验仪器和试剂】
仪器：傅立叶变换红外光谱仪，红外专用压片机，压片模具，玛瑙研体。
试剂：阿司匹林，分析纯KBr粉末，苯甲酸，苯甲酸钠，甘氨酸。
【实验步骤】
1、红外光谱仪的性能检查
选择合适的实验测定参数，以空气为背景进行空白测定，然后放聚苯乙烯薄膜于样品光路上，绘制聚苯乙烯薄膜的红外吸收光谱（见图）。
图聚苯乙烯薄膜的红外吸收光谱
规定标准: 按照2010年版中国药典附录31中规定执行。
2、阿司匹林红外光谱的测定
（1）试样制备（采用压片法）
称取干燥的阿司匹林试样约1mg置于玛瑙研钵中，加入干燥的KBr粉末约200mg,研磨混匀。
将研磨好的物料加到专用红外压片模具（φ13mm）中铺匀，合上模具置压片机上加压至10 tons左右,约2～3min.取出装入样品架上待测。
（2）图谱绘制
1、接通电源，开启稳压器，电压指示应为220V；
2、待输出电压稳定后，打开计算机和打印机电源；
3、开启主机电源开关，指示灯亮，表示电源已接通；
4、双击计算机操作软件图标，待自检完毕后，点击“OK”；
5、放置样品；
6、点击“Start”，进行样品测定；根据需要选择参数进行图谱相应的处理；
7、打印谱图；
8、关闭计算机操作软件程序；
9、关闭主机电源，关闭计算机、打印机；
10、关闭稳压器开关及拔掉电源。
3、按照上述步骤，分别绘制并解析阿司匹林、苯甲酸、甘氨酸的红外图谱。
4、按照上述步骤，分别绘制顺反丁二烯酸的红外谱图，并区分丁二烯酸的两种几何异构体。
【实验结果与分析】
分析所测谱图，根据绘制出的试样红外吸收峰的频率鉴定试样的官能团及化合物结构。
图谱解析示例
图阿司匹林的红外吸收光谱
阿司匹林化学名为2-（乙酰氧基）苯甲酸 其结构式为： O
O OH
CH 3O
主要官能团的归属（标出峰的特点及所处波数大小）
羧基：υ
O-H υC=O υC-O δOH γOH 酯基：υ
C=O υas C-O-C υs C-O-C 苯环：υ
φH υC=C δφH γφH 甲基：γ
CH 3 δas CH 3
【注意事项】
1. 试样纯度应在98%以上，不纯会给解析图谱带来困难，有时会造成误诊，事先应尽量采用各种分离手段来制纯样品，样品应干燥。
2. 试样的制备可根据样品的状态而定
① 对于固体样品，通常采用压片法，个别采用糊法。
② 对于液体样品，不易挥发的粘度大的，可用液膜法直接涂在空白片上绘制图谱；易挥发的可采用夹片法，把液体样品适量的均匀地涂在两个KBr 片之间，使成1~50×10-4cm,厚的液层，再将两个KBr 片放于支架中绘制图谱。
3. 在压片制样过程中，物料必须磨细并混合均匀，加入模具中需均匀平整，否则不易获得透明均匀的片子。
溴化钾极易受潮，因此制样操作应在低湿度环境中或在红外灯下进行。
4. 空白片通常采用KBr 为分散剂，当被测样品为盐酸盐类物质时，应采用KCl ，避免发生离子交换现象，使指纹区图谱发生改变。
5. 用无水乙醇及时清洗玛瑙研钵、模具、不锈钢药匙，并且，将它们要彻底烘干后密封保存，防止生锈。
【思考题】
1． 傅立叶变换红外光谱仪比色散型红外分光计在性能上有何特点？
2． 在压片操作中应注意什么？
3． 红外谱图解析的一般过程是什么？。