有机化学-第八章-有机化合物的波谱分析
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
2
1. 化合物不饱和度的计算公式
（不饱和度）= 1/2（2 + 2n4 + n3 - n1）
n4 、 n3 、 n1分别表示分子中四价、三价和一价元素的原子个数
实例1 分子式 C7H9N =1/2(2+27+1-9)=4 可能的结构
实例2 分子式 C5H8O2 =1/2(2+25-8)=2 可能的结构
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2,2–二甲基己烷的红外光谱图
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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1–己炔的红外光谱图
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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甲苯的红外光谱图
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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4. 核磁共振氢谱 (Nuclear Magnetic Resonance) （8.3)
紫外可见光谱 (ultraviolet-visible
UV 分子中π电子体系
spectroscopy)
质谱 (mass spectrometry)
MS 1. 相对分子质量 2. 分子式 3. 分子中结构单元
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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分子吸收光谱：
分子吸收光谱示意图
E= hν = hc /λ
1. ) 化学位移的由来 化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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在外加磁场作用下，由于核外电子在垂直于外加磁场 的平面绕核旋转，从而产生与外加磁场方向相反的感 生磁场H’。
H实 H0 H ' H0 H0 H0 (1 )
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
1500-400cm-1区域又叫指纹区。 这一区域主要是：C－C、C
－N、C－O 等单键和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带
密集、难以辨认有。机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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常见有机化合物官能团的红外特征吸收
振 吸收峰 动
化合物
C-H伸缩
烷烃
sp3 C-H 2960-2850 cm-1
C-H弯曲
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显然，核外电子云密度越大，屏蔽效应越强，要发生 共振吸收就势必增加外加磁场强度，共振信号将移向 高场区；反之，共振信号将移向低场区。
H核磁共振的条件：
2
H实
2
H（0 1 ）
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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局部屏蔽效应
由核外成键电子的电子云密度引起的屏 蔽效应—局部屏蔽效应。
远程屏蔽效应
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(三) 影响化学位移的因素
凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移。其中 影响最大的是：诱导效应和各向异性效应。
1)电负性的影响：
元素的电负性↑，通过诱导效应，使H核的核外电 子云密度↓，屏蔽效应↓，共振信号→低场。
1）同一类型化学键，由于环境不同，力常数并不完全 相同，因此，吸收峰的位置不同。
2）只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 如：H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红 外吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C
（三键）振动也不能引起红外吸收。
3）化学键极性越强，振动时偶极矩变化越大，吸收峰 越强。
由分子中其它质子或基团的核外电子引 起的屏蔽效应—远程屏蔽效应 (磁各向异 性效应)。
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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2. ) 化学位移的表示方法
低场
TMS
高场
9 8 7 6 6 5 4 3 2 1 零 -1 -2 -3 点
试样 TMS 106 0
V0 为操作仪器
所选用的频率
化学位移用表示，以前也用表示， 与的关系为：
2.观察指纹区：进一步确定基团的结合方式。
3.对照标准谱图验证。
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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2.)测定未知化合物基本步骤：
1.准备性工作： a)了解试样的来源、纯度、熔点、沸点等； 经元素分析确定实验式； b) 有条件时可有MS谱测定相对分子量，确定分 子式； c) 根据分子式计算不饱和度。
化学键 键长
（nm）
C―C 0.154 C＝C 0.134 C≡C 0.116
键能
（KJ mol-1）
347.3 610.9 836.8
力常数
k（N.cm-1）
4.5 9.6 15.6
波数范围
（cm-1）
700～1200 1620～1680 2100～2600
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CH2NH2
COOH
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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实例3 分子式 C4H6 =1/2(2+24-6)=2
可能的结构 CH3CCCH3
实例4 分子式 C8H7Br =1/2(2+28-8)=5
可能的结构
CH=CHBr
双键和饱和环状结构的Ω为1、三键为2、苯环为4。
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h－ 普朗克(Planck)常量: 6.63 × 10 -34 J• s
ν－ 频率( Hz), ν= c ·σ; λ－ 波长 (nm)
c―光速: 3 × 10 有8 机(m化学·s-第1八);章 有机化合σ物－的波波谱数分析(cm-1)
6
电磁波谱与波谱分析方法
电磁波谱区域与类型：
无
γ
射 线
X 射 线
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（三）有机化合物基团的特征频率
特征吸收峰 (官能团吸收峰) ：同一类型化学键或官 能团的IR频率总是出现在一定的波数范围内。这种 能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰，称为该 基团的特征吸收峰。 特征频率: 最大吸收对应的频率 。
红外光谱的区域划分： 4000-1500cm-1区域又叫特征频率区。该区域出现的吸收峰主 要是特征官能团的伸缩振动产生的，较为稀疏，容易辨认。
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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3.) 核磁共振仪和核磁共振谱图
核磁共振仪示意图 有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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NMR谱图给出的结构信息:
化学位移、自旋裂分、偶合常数和峰面积 (积分线)
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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(二) 化学位移
定义：在照射频率确定时，同种核因在分子中的化学 环境不同而在不同共振磁场强度下显示吸收峰的现象 称为化学位移。
-CH2-, 1460cm-1 -CH3 , 1380cm-1 异丙基，两个等强度的峰 叔丁基，两个不等强度的峰
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有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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= 10 -
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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TMS(四甲基硅烷)作为标准物质原因
1) 屏蔽效应强，共振信号在高场区(δ值 规定为0)，绝大多数吸收峰均出现在它 的左边。
2) 结构对称，是一个单峰。 3) 容易回收(b.p低)，与样品不反应、不缔
合。
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
远 紫 外 线
紫 外 线
可 见 光
近 红 外 线
中远 线红 线红
外外
微 波
线 电 磁 波
0.1nm 10nm 200nm 400nm 800 nm 2.5μm 25μm 500μm 100mm 1000m
UV/VIS
IR
有机化学 第八章 有机电化磁合物波的能波量谱分析
NMR
7
分子结构与吸收光谱的关系：
第八章 有机化合物的波谱分析 (2学时)
8.1 分子吸收光谱和分子结构 8.2 红外吸收光谱 8.3 核磁共振谱 8.4 紫外吸收光谱 (略) 8.5 质谱 (略)
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
1
第八章 有机化合物的波谱分析
主要内容
1. 化合物不饱和度的计算公式 2. 分子吸收光谱和分子结构 (8.1) 3. 红外光谱(8.2) 4. 核磁共振(8.3)
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（四）影响峰位置变化的因素
1.） 成键轨道类型
例如:
CCH 2850-3000
CCH 3100-3000
CCH ~3300
2. ）诱导效应R C Cl 1780 cm-1
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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3.） 共轭效应
共轭效应使原来基团中双键性质减弱，使K减小,吸 收频率降低。例如:
4.） 键张力的影响
例如:
环丙烷的C-H伸缩频率在3030 cm-1； 开链烷烃的C-H伸缩频率在3000 cm-1以下。
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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5. ） 氢键的影响 形成氢键后基团的伸缩频率都
会下降，谱带变宽。
二聚体 （宽） 游离 （尖）
多聚体 （宽）
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
(1) 振动方程式 分子中成键的两个原子的简谐振动：
Hooke定律:
√ ν＝
1 2π
k(
1 m1
+
m1 2)
式中：Km为1，化m学2有为机键化成学的第键八力章原有常机子化数合物的的(N波质谱·分c量析m(-1g))(；牛[顿]·厘米-111)
力常数k：与键长、键能有关。
键能↑（大），键长↓(短)，k↑。
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
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2.)磁共振的产生
ν=
第八章有机化合物的波谱分析
第⼋章有机化合物的波谱分析第⼋章有机化合物的波谱分析基本要求：1、掌握核磁共振氢谱1HNMR的化学位移、⾃旋偶合、⾃旋裂分与分⼦结构的⼀般规律。
掌握各种质⼦的化学位移δ，并能利⽤δ值、峰裂分的数⽬和形状、峰⾯积⽐等⼀级谱图的规律推断简单有机物分⼦的结构。
了解13C谱。
2、了解红外光区吸收分⼦的结构特征，掌握⼀些特征官能团及苯环的特征吸收频率，并能根据谱图的吸收峰位置、强度和形状鉴别简单有机物分⼦。
3、了解在4～400 nm紫外光区，价电⼦在分⼦轨道中跃迁的三种类型，掌握紫外光谱与共轭分⼦结构关系的⼀般规律。
4、了解质谱的基本原理，母离⼦峰与分⼦量的关系。
Contents8.1红外光谱⼀、基本原理⼆、有机基团的特征吸收频率及其影响因素三、各类有机物的红外吸收频率8.2 核磁共振氢谱⼀、基本原理⼆、化学位移三、⾃旋偶合和⾃旋裂分四、特征质⼦的化学位移与谱图解析五、碳谱（13C－NMR）简介8.3 紫外光谱8.4 质谱简介8.5 谱图综合解析有机化学是⽤结构式来描述的⼀门学科。
有机化合物、有机反应、反应机理、合成⽅法等都能⽤结构式来描述，从结构式可以推断出该化合物的性质。
化合物的结构式最早是⽤化学法测定。
⽤化学法测定化合物的结构往往是⼗分繁琐复杂的⼯作，⽽且在化学变化中往往会发⽣意想不到的变化，从⽽给结构的测定带来困难。
如吗啡（C15H15O3N）从1803年第⼀次被提纯，⾄1952年弄清楚其结构，其间经过了150年；胆固醇（C27H47O）结构的测定经历了40年，⽽所得结果经X－射线衍射发现还有某些错误。
测定有机物结构的波谱法，是20世纪五、六⼗年代发展起来的现代物理实验⽅法。
波谱法的应⽤使有机物结构测定、纯度分析等既快速准确，⼜⽤量极少，⼀般只需1～100 mg，甚⾄10-9g 也能给出化合物的结构信息。
应⽤波谱法可弥补化学⽅法之不⾜。
现在，化学⽅法基本上被物理实验⽅法所取代，现代的教科书、⽂献、论⽂中化合物的结构均以波谱数据为依据，正如熔点、沸点、折光率等作为每个化合物的重要物理常数⼀样的普遍，⽽且更加重要。
有机化合物波谱分析教学大纲
有机化合物波谱分析教学大纲一、课程简介有机化合物波谱分析是有机化学中非常重要的基础知识之一，是有机化学实验和研究中不可或缺的一部分。
本课程旨在介绍有机分子的红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱等波谱分析方法及其应用，帮助学生通过波谱分析技术了解有机分子的结构和特性，并培养学生分析、推测、探究问题的思维能力。
二、课程内容1. 红外光谱（1）基本原理介绍红外光谱分析的原理和基本理论。
（2）仪器构造学习仪器、设备和仪器调节，能够熟练操作红外光谱仪。
（3）数据解析根据光谱数据进行结构确定和分析。
2. 紫外光谱（1）基本原理介绍紫外光谱分析的原理和基本理论。
（2）仪器构造学习仪器、设备和仪器调节，能够熟练操作紫外光谱仪。
（3）数据解析根据光谱数据进行结构确定和分析。
3. 核磁共振谱（1）基本原理介绍核磁共振谱分析的原理和基本理论。
（2）仪器构造学习仪器、设备和仪器调节，能够熟练操作核磁共振谱仪。
（3）数据解析根据光谱数据进行结构确定和分析。
4. 质谱（1）基本原理介绍质谱分析的原理和基本理论。
（2）仪器构造学习仪器、设备和仪器调节，能够熟练操作质谱仪。
（3）数据解析根据质谱数据进行结构确定和分析。
5. 实验教学（1）仪器使用熟练操作波谱分析仪器。
（2）样品制备制备有机化合物样品。
（3）数据解析利用波谱仪器进行波谱分析。
三、教学方法本课程采用理论授课和实验教学相结合的方式。
理论授课核心内容将以幻灯片教材为主，教师将以深入浅出的方式进行讲解。
并在课后布置预习作业和课堂问答，以检查学生的学习情况并加强与学生之间的互动和交流。
实验教学部分将由教师带领学生进行独立操作，通过角色扮演、小组讨论等方式，增强学生的实践能力，加深学生的理论认知。
四、考核方式学生考核将采用多元化考核方式。
其中理论考试、实验考核、班级讨论等多种考核方式组合，全面测试学生的知识掌握情况及分析问题的能力。
教师将根据学生的综合能力进行综合评定，制定合理的考试方案，确保考试公平公正。
基础有机化学-第八章 有机化合物的波谱分析
表 8.4 取代苯的C―H面外弯曲振动特征吸收
化合物
吸收位置/cm-1
一取代 邻位二取代
间位二取代
对位二取代
730~770 和 690~710
735~770 750~810 和 680~730
790~840
T /%
图lear magnetic resonance spectroscopy]
射 线
X 射 线
远
紫
紫 外
外
线
线
可
近中
远
微
线电 磁波
见 光
红红 外外 线线
红 外波 线
-0.01 0.01-0.1 10-200 200-400 400-800 -2.5 2.5-25 300-500 100 0.1nm nm nm nm nm μm μm μm mm 1000m
激发 能级
内层电子 σ电子 n电子和π电子
极性官能团一般都在高频区有较强的红外吸收特征峰。
8.2.2 有机化合物基团的特征频率 相同的基团或价键在特定的位置区域出
现相同的吸收峰 ——基团的特征吸收峰(特 征峰)。
影响化学键振动频率的因素：
▲ 成键原子质量越小，其化学键的振动频率 越高。
化学键
C―Ｈ O―H N―H
伸缩振动频率范围/cm-1
低场
高场
B实 = B0 ＋ B感应
由于去屏蔽效应(顺磁屏 蔽效应)，减小磁场强度 就能使质子,共振吸收。
外加磁场 B0
氢周围电子密度越大，屏蔽效应越大，就只有增加磁场强度才 能使氢质子发生共振吸收。所以：
电子密度越高的质子，就越在(右边)高场出现吸收峰。 (去屏 蔽效应效应的相反)
影响化学位移因素有：
有机化合物波谱分析
有机化合物波谱分析有机化合物波谱分析是一种重要的手段，可用于确定有机物的分子结构和功能基团。
其中，核磁共振波谱（NMR）和红外光谱（IR）是两种常用的波谱技术。
本文将重点介绍这两种波谱分析技术的基本原理、应用和解读方法。
核磁共振波谱（NMR）是一种基于核自旋的波谱分析方法。
它通过测量核自旋与外加磁场相互作用导致的能量变化来获得信息。
核磁共振波谱图通常由若干个特征峰组成，每个峰对应于一种不同类型的核。
峰的位置称为化学位移，可以通过参考物质（如四氯化硅）来标定。
峰的形状和强度可以提供有关分子结构和相互作用的信息。
核磁共振波谱提供了关于有机分子的碳氢骨架以及官能团、取代基等信息，因此在有机化学和药物化学领域有广泛应用。
红外光谱（IR）是一种基于分子振动的波谱分析方法。
它通过测量物质吸收红外辐射的能量来获得信息。
由于不同分子具有不同的振动模式和结构，它们吸收红外辐射的方式也不同。
红外光谱图通常由一系列特征峰组成，峰的位置称为波数，可以用来标识不同的官能团和化学键。
峰的强度和形状可以提供关于分子的结构和取向的信息。
红外光谱在有机化学、聚合物化学和无机化学等领域都有广泛的应用。
在进行有机化合物波谱分析时，需要先对样品进行样品制备。
核磁共振波谱通常需要溶解样品，然后将溶液转移到核磁共振管中进行测量。
红外光谱则可以对固体、液体和气体样品进行测量，通常需要将样品制备成固体片或涂在透明载体上。
波谱仪器通常会提供相应的样品制备方法和参数设置。
在分析核磁共振波谱和红外光谱时，需要注意以下几个方面。
首先，对于核磁共振波谱，要正确解读峰的化学位移。
化学位移受到许多因素的影响，如官能团、电子效应、取代基等。
因此，需要结合文献和经验来确定不同类型核的化学位移范围。
其次，对于红外光谱，要正确解读峰的波数。
不同的官能团和化学键都有特定的波数范围，可以用来确定它们的存在。
最后，对于波谱图的解读，需要综合考虑各种信息，如位置、形状、强度和相对强度等。
(波普解析)有机化合物波谱解析
30
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
33
34
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
43
（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。
29
•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。
39
第二节 紫外光谱的基本知识
二、 电子跃迁类型
第八章 有机化合物的波谱分析
X电负性
δ
1.8
0
2.1
0.23
2.5
2.16
2.8
2.68
3,1
3.05
3.5
3.40
4.0
4.26
B、磁各向异性效应：构成化学键的电子，在外加磁场作用下，产生 一个各向异性的磁场，使处于化学键不同空间位置上的质子受到不同的屏 蔽作用，即磁各向异性。处于屏蔽区域的质子的δ向高场，处于去屏蔽区 域的质子的δ移向低场。
8.2.2 有机化合物的特征振动频率
红外光谱特征吸收见299页表8-2
IR吸收曲线复杂，IR图划分为两大区域： ①官能团区(3800～1500 cm-1)，都是官能团的特征吸收峰； ②指纹区(1500～650 cm-1)，位置、强度、形状不同。
2.5
----------------------
20m
(2) 偶合常数： 自旋裂分所产生的谱线的间距称为偶合常数，一般用J表示，单 位为Hz。根据相互偶合质子间相隔键数的多少，可将偶合作用分为 同碳偶合(2J)、邻碳偶合(3J)和远程偶合。偶合常数的大小表示了偶 合作用的强弱。N、O、S等电负性大的原子上的质子不参与偶合。 (3) 核的化学全同(等价)、磁全同(等价)： 在NMR谱中，化学环境相同的核具有相同的化学位移，这种化 学位移相同的核称为化学全同核(等价核)。例如，氯乙烷分子。分 子中的一组核，若不但化学位移全同，且对组外任一核的偶合常数 也都相同，则这组核称为磁全同核(等价核)。如CH2F2中的两个质 子为磁全同，因为它们不但化学位移相等，且两个质子对每个F的 偶合常数相等。 (4) 一级谱和n+1规律： 当两组(或几组)质子的化学位移差Δ ν 与其偶合常数之比至少 大于6时，相互之间干扰作用较弱，呈现一级谱图。 一级谱图有如下特征：①峰的裂分符合n+ 1规律，n为相邻碳原 子上磁全同氢核的数目；②各峰强度比符合二项式展开系数之比； ③组峰中心处为该组质子的化学位移；④各裂分峰等距，裂距即为 偶合常数J。
第八章_有机化合物的波谱分析
1 1 1 1 5 4 10 3
2 3 6 10
1 1 4 5 1 1
五、核磁共振谱的解析及应用
核磁共振谱图主要可以得到如下信息： （1）由吸收峰数可知分子中氢原子的种类。 （2）由化学位移可了解各类氢的化学环境。 （3）由裂分峰数目大致可知各种氢的数目。 （4）由各种峰的面积比即知各种氢的数目。
δ =
υ 样品
υ TMS
υ 仪器所用频率
106 标准化合物TMS的δ值为0。 ×
4．影响化学位移的因素
（1）诱导效应 1°δ值随着邻近原子或原子团的电负性的增加而增加。 2° δ值随着H原子与电负性基团距离的增大而减小。 3° 烷烃中H的δ值按伯、仲、叔次序依次增加。 （2） 电子环流效应（次级磁场的屏蔽作用） 烯烃、醛、芳环等中，π电子在外加磁场作用下产生环 流，使氢原子周围产生感应磁场，其方向与外加磁场 相同，即增加了外加磁场，所以在外加磁场还没有达 到Ho时，就发生能级的跃迁，因而它们的δ很大（δ= 4.5~12）。
H
感应磁场 H'
外加磁场 Ho
3．化学位移值
化学位移值的大小，可采用一个标准化合物为原点，测出峰与 原点的距离，就是该峰的化学位移值，一般采用四甲基硅烷为标 准物（代号为TMS）。 化学位移是依赖于磁场强度的。不同频率的仪器测出的化学位 移值是不同的， 为了使在不同频率的核磁共振仪上测得的化学位移值相同（不 依赖于测定时的条件），通常用δ来表示，δ的定义为：
试样 TMS 6 10 0
ν试样 试样共振频率频率; νTMS 四甲基硅烷的共振频率 ν0 操作仪器选用频率
不同类型质子的化学位移值
质子类型 RCH3 R2CH2 R3CH R2NCH3 RCH2I RCH2Br RCH2Cl RCH2F ROCH3 RCH2OH, RCH2OR RCOOCH3 RCOCH3, R2C=CRCH3 化学位移 0.9 1.2 1.5 2.2 3.2 3.5 3.7 4.4 3.4 3.6 3.7 2.1 质子类型 ArCH3 RCH=CH2 R2C=CH2 R2C=CHR RC≡CH ArH RCHO RCOOH, RSO3H ArOH ROH RNH2, R2NH RCONH2 化学位移 2.3 4.5 ~ 5.0 4.6 ~ 5.0 5.0 ~ 5.7 2.0 ~ 3.0 6.5 ~ 8.5 9.5 ~ 10.1 10 ~ 13 4~5 0.5 ~ 6.0 0.5 ~ 5.0 6.0 ~ 7.5
8有机化合物的波谱分析
积分曲线示意图
故核磁共振谱不仅揭示了H原子的种类，而且揭 示了不同H原子的数目。
三、峰的裂分和自旋偶合
1．峰的裂分
应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等ห้องสมุดไป่ตู้质子的
吸收峰不是一个单峰而是一组峰。这种使吸收峰分裂
增多的现象称为峰的裂分。
例如：乙醚的裂分图示如下。
CH 3 CH 2 TMS TMS CH 3
CH 2
指纹区
在红外光谱上波数在1400~650cm-1低区域吸收峰
密集而复杂，像人的指纹一样，所以叫指纹区。在
指纹区内，吸收峰位置和强度不很特征，很多峰无
法解释。但分子结构的微小差异却都能在指纹区得
到反映。因此，在确认有机化合物时用处也很大。
如果两个化合物有相同的光谱，即指纹区也相
同，则它们是同一化合物。
2.电子跃迁的类型
在有机化合物中，电子跃迁有三种类型：σ电子、 π电子和未成键的n电子。电子跃迁类型、吸收能量 波长范围、与有机物关系如下：
跃迁类型 σ n π π σ* σ* （孤立） π*
（共轭） π* * π
吸收能量的波长范围 ~150nm 低于 200nm 低于 200nm 200~400nm 200~400nm 烷烃
第三节 红外光谱 ( I R )
在有机化合物的结构鉴定与研究工作中，红外光谱 是一种重要手段，用它可以确证两个化合物是否相 同，也可以确定一个新化合物中某一特殊键或官能 团是否存。 一、红外光谱图的表示方法 红外光谱图一般用波数为横坐标，以表示吸收带 的位置，用透射百分率（T%）为纵坐标表示吸收强 度。
一、化学位移与氢原子的化学环境
氢质子（1H）用扫场（固定磁场频率，改变磁场强度） 的方法产生的核磁共振。分子中各种不同环境下的氢，在不 同Ho下发生核磁共振，给出不同的吸收信号。 例如，对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号，在谱图上就 是三个吸收峰。
第八章有机化合物的波谱分析
1H核的I=1/2，当它围绕自旋轴转动时就产生了磁场，
因质子带正电荷，根据右手定则可确定磁场方向。
氢核在外磁场中的两种取向示意图 ΔE与外磁场感应强度（B0）成正比，如下图及关系式 所示：
图 8-6 质子在外加磁场中两个能级与外磁场的关系
h E B 0 h 2
B 0 （8-4） 2
式中：γ称为磁旋比，是核的特征常数，对1H而言， 其值为2.675×108A·m2·J-1·s-1；h为Plank常量；ν无线电 波的频率。
因为只有吸收频率为ν的电磁波才能产生核磁共振， 故式（8-4）为产生核磁共振的条件。 ⑵核磁共振仪和核磁共振谱
被测样品溶解在CCl4、CDCl3、D2O等不含质子的溶 剂中，样品管在气流的吹拂下悬浮在磁铁之间并不停的旋 转，使样品均匀受到磁场作用。
化学键类型
伸 缩 振 动
－N－H sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
化学键类型
特征频率/cm-1（化合物类型） 1680~1620(烯烃) 1750~1710(醛、酮) 1725~1700(羧酸） 1850~1800，1790~1740(酸酐) 1815~1770(酰卤) 1750~1730(酯) 1700~1680(酰胺) 1690~1640(亚胺、肟) 1550~1535,1370~1345(硝基化合物） 2200~2100(不对称炔烃) 2280~2240(腈)
低场
高场
外加磁场 B0
因而，质子核磁共振的条件应为：
B实 B 0(1 ) 2 2
(8-6)
对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种： ①核外成键电子的电子云密度对所研究的质子产生的 屏蔽作用，即局部屏蔽效应。 ②分子中其它质子或基团的核外电子对所研究的质子 产生的屏蔽作用，即远程屏蔽效应（磁各向异性效应）。 综上所述，不同化学环境的质子，受到不同程度的屏 蔽效应，因而在核磁共振谱的不同位置出现吸收峰，这种 峰位置上的差异称为化学位移。
有机波谱分析总结
有机波谱分析总结有机波谱分析是有机化学中一项重要的分析技术，通过对有机化合物的波谱进行分析，可以确定其结构和功能基团，对于有机合成、药物研发等领域有着广泛的应用。
本文将对有机波谱分析的原理、常见波谱技术和分析方法以及应用进行总结。
一、有机波谱分析原理有机波谱分析主要基于分子中所包含的原子核和电子的转动、振动和电子能级跃迁引起的辐射吸收或发射现象。
通过测量分子在不同频率范围内所吸收或发射的辐射能量，可以得到不同类型的波谱。
有机波谱分析常用的波谱包括红外光谱、质谱、核磁共振谱和紫外可见光谱。
二、常见的有机波谱技术1.红外光谱（IR）：红外光谱是根据有机化合物中的官能团和化学键所具有的振动频率的不同来进行分析的。
通过红外光谱可以确定有机化合物中的官能团，如羧酸、醇、醛等。
红外光谱具有非破坏性、操作简便的特点，广泛应用于有机合成、药物研发等领域。
2.质谱（MS）：质谱是通过对有机化合物中分子离子和碎片离子质量进行测量来分析有机化合物的分子结构。
质谱具有高灵敏度、高分辨率的特点，可以确定分子的组成和相对分子质量，对于有机化合物的鉴定具有重要意义。
3.核磁共振谱（NMR）：核磁共振谱是根据核磁共振现象进行分析的。
通过测量有机化合物中原子核受到外加磁场影响的吸收或发射的辐射能量，可以得到有机化合物中原子核的位置、种类和环境。
核磁共振谱具有高分辨率、非破坏性和无辐射的特点，广泛应用于有机合成、物质鉴定和生物医学研究等领域。
4.紫外可见光谱（UV-Vis）：紫外可见光谱是通过测量有机化合物在紫外可见光区域吸收或发射的辐射能量，以确定有机化合物的电子能级和共轭体系的存在与否。
紫外可见光谱具有高灵敏度和快速测量的特点，常用于有机合成、化学动力学和药物研发等领域。
三、有机波谱分析方法1.结构鉴定法：通过与已知化合物的波谱进行对比，确定未知化合物的结构。
结构鉴定法常用于核磁共振谱和质谱。
2.定量分析法：通过测定化合物在特定波长或波数处的吸光度或吸收峰面积，来确定有机化合物的含量。