波普分析

4. 谱图解释
a. 吸收峰组数：可知分子有多少种类氢 b. 各组氢数：一般积分已给出 c. 峰裂分重数：反映出邻碳上所连氢的个数 d. δ/10-6：反映出质子所处化学环境的情况。+I,+C在高场，
-I在低场
实 例 C3H6O2 IR
3000cm-1 1700cm-1
=1 NMR 11.3 (单峰 1H) 2.3 (四重峰 2H)
｝ ↑ ↓
△E
E
↑
↑H0
质子在外加磁场的取向的能量图
如果辐射的能量恰好等于两种取向的能量差时（△E）质子吸 收能量，从低能级（与外加磁场取向一致）跃迁到高能级（与 外加磁场取向相反），这种现象叫核磁共振。
操作上将Ho从低场到高场逐渐改变强度，当到一定Ho与样品中 的第一类质子△E 匹配 时就产生吸收，H能级产生跃迁，接收 器就会收到信号，由记录仪记录下来，若以吸收峰的吸收强度 作为纵坐标，外加磁场的强度作为横坐标，得核磁共振谱图如 下图所示
官能团区分为：X-H区、三键区和双键区。
4000~2500cm-1 (X-H区) O-H N-H C-H S-H ... 官能团区 2500~1900cm-1（三键区含累积双键）C C C N C=C=C C=C=O
1900~1350cm-1 （双键区）C=O C=N N=O C=C(烯或芳环骨架振动) 指纹区 1350~650cm-1 （单键区） C-C C-O C-N C-X
3210
CH2Ar CH2NR2 CH2S CCH CH2C=O
CH2=CH-CH3
C3CH C2CH2 C-CH3
环烷烃
3. 偶合裂分规律
在核磁共振谱图中，有很多质子吸收峰不是单峰，而是一组 多重峰这种同类质子吸收峰的增加现象叫裂分。这种裂分是 由邻碳上的氢自转相互干扰而引起的，一般来说，质子邻碳 上有几个氢，裂分蜂的数目为n+1，即为n+1规律。n为邻碳 上氢的质子数。如下谱图。
对称分子的吸收峰很弱，有时看不出来。原因：偶极变 化很小 如：R－C≡C－R
红外不能反映出电荷分布均匀的物质，原因是红外光照不 发生偶极变化 如：N2 O2 H2
三. 核磁共振
对未知来说，IR只能指出未知物所属的类型而NMR能帮你指 出它是什么结构（指出原子的排列顺序，即构造式）
1. 基本原理
由于H质子是带电体，当自旋时可产生磁距在磁场中质子有 两种取向，一种与外加磁场方向一致（↑），能量低，另一 种相反（↓），能量高，如下图
例 一
1.2 (三重峰 3H)
CH3CH2COOH
C7H8O IR 3300，3010，1500，1600，730，690cm-1
力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、键长有关。
键能大，键长短，K值大，振动吸收频率移向高波数；
键能小，键长长，K值小，振动吸收频率移向低波数。
K：C≡N>C≡C C=O>C=C C－O>C－C
3. 不同官能团的特征吸收频区
红外光谱可分为两个区域
官能团区 4000~1350cm-1 指纹区 1350~650cm-1
指纹区特征很少，难以归属，犹如人的指纹，各类有机物 微小的差异都能在此去反映出来，因此可用此区来区别同 分异构体如丁醇的三个同分异构体， 伯醇的C－O振动在1050~1085cm-1 仲醇的C－O振动在1100~1125cm-1 叔醇的C－O振动在1150~1200cm-1
吸收峰的强度与共价键本身的电荷分布有关，如果键的极 性越大吸收峰就越强，反之越弱。 如： C=O>C=C
特征质子的化学位移值
常用溶剂的质子
CHCl3
的化学位移值
D (7.27)
6—8.5
0.5(1)—5.5 2—4.7
1.7—3
OH
NH2 NH
低场
10.5—12
9—10
4.6—5.9
0.2—1.5
高场
13 12 11 10 9
RCOOH
R
RCHO
87654
CR2=CH-R
H
CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO2
二. 红外光谱 红外光谱是有机物化合物结构鉴定一种重要手段.它可以印证两 种化合物是否相同，更主要的任务是确定化合物特殊的键或功 能团是否存在
1. 基本原理
绝大多数有机化合物共价键红外吸收波数范围：一般在4000 ~ 665cm-1，， 相当于波长2.5—16.6微米.
当这束波长连续变化照射一分子时，分子中的共价键对某些 波长进行选择性吸收（即当共价键振动频率一致时，就产生吸 收）.通过仪器检测红外光的吸收情况，就可以得到红外光谱图.
2. 化学位移
定义：同类质子在谱图上相对出现位置差异称为化学位移。
H 质子的能级差是一定的，因此有机化合物中所有的H质子都 应在同一个吸收能量，这样的核磁共振谱图只有一个峰，这样 的结果毫无意义，但有机分子中质子所处的位置不同，不同化 学环境的质子受到不同程度的屏蔽作用，因此它对外加磁场的 感受也不一样，屏蔽作用越大，该质子也就在越高场下才能产 生吸收峰，反之，吸收峰在低场出现。化学位移的大小与邻近 原子的电负性有关，如果邻近相连的原子电负性越大则质子在 低场出现，反之则在高场出现。现规定化学位移用δ/10-6 表 示。化学位移的差别约为百万分之十，精确测量十分困难，现 采用相对数值。以四甲基硅（TMS）为标准物质，规定：它 的化学位移为零，然后，根据其它吸收峰与零点的相对距离来 确定它们的化学位移值。
v~
=
1
——
2C
K M
M = m1 m2 m1 + m2
双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键力常数。
C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I
-1 cm
3000
1200 1100
800
550
500
CC
C=C
CC
vcm-1 2200~2100 1680~1620 1200~700
力常数/g.s-2 12~18105 8~12105 4~6105
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
红外谱图中，横坐标：吸收波长()或波数()。吸收峰位置。 纵坐标：透过率(T%)或吸光度(A％)。吸收峰强度。
注：如Ａ％峰向上，Ｔ％峰向下
2. 键的吸收峰的位置和强度
从图可知有的键的吸收峰在高波数区出现，有的在低波数区 出现，有的吸收峰很强，有的很弱，可以把一个复杂的分子 近似地看成由不同质量的小球和不同倔强强度系数的弹簧组 成，近似地按虎克定律去处理