有机波谱学基础
紫外吸收
1.2.2 分子能级与波谱
物质分子内部三种运动形式： （1）电子相对于原子核的运动； （2）原子核在其平衡位置附近的相对振动； （3）分子本身绕其重心的转动。 分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动 能级 三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量 Er。 即: E＝Ee+Ev+Er ΔΕe>ΔΕv>ΔΕr
b 物理常数测定法： 常用的物理常数有：b.p. m.p. d n折 等。
c 近代物理方法：
——是应用近代物理实验技术建立的一系列仪器分析方法。 此方法是通过测定有机化合物的各种波谱来确定有机化合物 的结构，所以叫波谱法。 用各种形式的电磁波（含光、电、磁、微波、射频，甚至电子 束）照射被测对象，作用以后电磁波强度和频率的关系构成谱 图。 研究谱和物质内部结构之间关系
①化合物的分离、提纯 蒸馏、萃取、重结晶
Chromatograph ---- TLC, GC, HPLC ---- is a separation process which depends on the differential distributions of the components of a mixture between a mobile bulk phase and an essentially thin film stationary phase.
核磁共振氢谱(用量~2mg)
红外光谱(用量~2mg)
2.2, 7.1
2.3, 7.0
2.3, 7.1
1.3, 2.7, 7.2
紫外光谱(用量~2mg)
265, 271
269,274
267， 275
有机化合物的表征
• 15.1 • 15.2 • 15.3 • 15.4
红外光谱法 核磁共振波谱法 紫外光谱法 质谱法
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15.1 红外光谱法
• 1. 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
• 2. 核磁共振波谱法：具有磁矩的原子核在强外界磁场条件下吸收电 磁辐射，从较低自旋能级跃迁到较高自旋能级而产生的波谱。根据核 磁共振波谱图中峰数、化学位移、峰面积及峰的裂分可以比较准确地 推断有机化合物的构造
由于振动偶合，结果使甲基的面内弯曲振动(1380cm-1)峰发生分 裂，出现双峰。 • 甲氧基中的甲基：甲氧基中的碳直接与氧原子连接，氧原子的影响使 C—H 伸缩振动显示特别的吸收峰，该振动在2835~2815cm-1范 围内出现尖锐而中等强度的吸收，具有很强的结构鉴定
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15.1 红外光谱法
• 红外光是一种波长大于可见光的电磁辐射，波长范围为 0.76~1000μm，通常又把这个区域分为近红外区、中红外区和远 红外区，其波长范围见表15-2。
• 近红外区主要研究稀土和过渡金属离子的化合物、水、含氢原子团
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15.1 红外光谱法
• 化合物的定量分析。绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带都 出现在中红外区，由于基频振动是最强的吸收，适宜进行定性、定量 分析，所以中红外区又称红外光谱区。远红外区对异构体的研究特别 方便，由于低频骨架振动能很灵敏地反映出结构变化，此区还可用于 金属有机化合物的氢键、吸附现象的研究，但由于该光区弱，一般不 在此范围内进行分析。
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15.1 红外光谱法
• 电波能引起原子核自旋能级跃迁，产生核磁共振谱；红外光辐射能引 起分子中原子的振动和转动能级跃迁，产生红外光谱；紫外光和可见 光辐射能够引起分子中价电子能级跃迁，产生紫外-可见光谱；χ射线 辐射能够引起分子中内层电子的跃迁，产生χ射线衍射，等等。
波谱分析.ppt
紫外光谱中常以吸收带最大的吸收波长λmax 和该波长下的摩尔吸光系数εmax 来表征化合 物的特征吸收，吸收光谱反应了物质分子对 不同紫外光的吸收能力，吸收带的形状以及 λmax εmax 与分子的结构有密切的关系。
紫外吸收光谱是由分子中的价电 子能级跃迁所产生的，在跃迁过 程中，电子能级的跃迁往往伴随 着分子振动能级的跃迁和转动能 级的跃迁，因此电子能级的跃迁 多产生的吸收带由于附加了分子 振动能级和转动能级的跃迁而变 成了较宽的谱带。
• 学习的目的和要求：
1、分子中电子能级及电子跃迁的规律，σ、π、ｎ轨道及σσ*, n- σ*, π- π*, n- π* 跃迁与分子结构的关系，电子跃 迁产生的吸收带波长及其光谱特征。
2、分子结构变化及取代基对吸收光谱的影响，共轭体系对 吸收波长的影响。
3、各类化合物的紫外吸收特征，共轭二烯烃α,β不饱和羰基 化合物及其酰基苯衍生物的Ｋ带波长计算方法。
二 分子轨道与电子跃迁类型 分子轨道
..
CH3CH2O. .H n
电子跃迁类型
电子在不同轨道间跃迁所吸收的光辐射波长不 同。 σ→σ*跃迁所需要的能量最高,吸收波长 最短；n →π*跃迁所需要的能量最低，吸收 波长较长。
(1)σ →σ*跃迁：饱和烃△E = hυ= hc/λ 高能跃迁，大约需780kJ.mol-1的能量，相 当于真空紫外区的波长。 乙烷的σ →σ* ：135nm 环丙烷σ →σ* ：190nm
2、波谱分析法（UV、IR、NMR、MS） 特点：样品微量化，测定速度快，结果准确，重复 性好。 解析方法： ①、与已知纯物质的标准图谱对照。 ②、对比实验法（空白对照、底物对照、设计实 验）。 几种图谱应互相参照，相互补充，能自园其说，不 互相矛盾，才能准确地确定未知物的分子结构。
《HNMR图谱解析》课件
01
酮类的特征峰
在低场区域出现两个峰，分别代 表酮基的甲基和亚甲基的氢原子 。
02
酮类峰的位置
03
酮类峰的强度
一般在δ值2.0-2.5ppm和2.53.0ppm范围内。
一般较强，容易观察。
羧酸类的HNMR图谱解析
羧酸类的特征峰
01
在低场区域出现一个单峰，代表羧基的氢原子。
羧酸类峰的位置
02
一般在δ值10-14ppm范围内。
与氢原子之间的距离。
芳香烃的HNMR图谱解析
01 芳香烃的HNMR信号一般出现在中高场，峰强度 较高，峰形较窄。
02 芳香烃的化学位移受取代基和苯环电子云密度的 影响，电子云密度越高，峰向低场移动。
03 芳香烃的偶合常数一般为8-10Hz，通过偶合常数 可以判断取代基与氢原子之间的距离。
醇类的HNMR图谱解析
药物分子的HNMR图谱解析是利用核磁共振技术对药物分子进行结构分析的重要手段。通过对药物分 子的HNMR图谱进行解析，可以确定药物分子的化学结构和分子间的相互作用关系，为新药研发、药 物质量控制和药物作用机制研究提供有力支持。
解析过程中，需要综合考虑各种因素，如化学位移、耦合常数、核自旋体系等，以确定分子中各个基 团的连接方式和相互关系。同时，还需要结合分子量子化学计算、分子模型等手段，进一步提高解析 的准确性和可靠性。
当外加磁场与原子核自旋磁场 平行时，原子核会吸收特定频 率的射频辐射，产生共振现象 。
核磁共振波谱
在核磁共振波谱中，不同化学环境的氢原子会 产生不同的共振频率，形成不同的峰。
以上内容仅供参考，具体内容可以根据您的需求进行 调整优化。
核磁共振波谱是一种记录核磁共振现象的图谱 。
IR光谱-1
属CH2
CH2和CH3 的比例
3000cm-1附近是否有吸收峰可 用于有机物和无机物的区分
2500-2000cm-1
叁键和累积双键的伸缩振动区，此区 域内任何小的吸收 峰都 应收起注意，它 们都能提供结构信息。
2000-1500cm-1
双键的伸缩振动，是红外谱图中很重 要的区域。 区域内最重要的是羰基的吸收。
能级跃迁的几率
样品的光度加大，跃迁几率增加，吸收峰增强。 ① 样品的光度加大，跃迁几率增加，吸收峰增强。 基频峰强于倍频峰。 ② 基频峰强于倍频峰。
红外谱图的峰位
分子的振动频率决定分子基团吸收的红外光频率， 分子的振动频率决定分子基团吸收的红外光频率， 即红外吸收位置。 即红外吸收位置。
1 ν= 2π
环己烷的红外光谱
烯烃
C-H伸缩振动吸收大于3000 cm-1 ， C=C键的伸缩振动在1600-1680 cm-1 。随 着双键碳上烷基的增加，强度减弱。烯烃 C-H键的平面外弯曲振动吸收可用于判断 双键碳上的烷基取代类型
烯烃C-H键的平面外弯曲振动频率 烯烃 键的平面外弯曲振动频率
R C H C H H
端乙 烯基 的C-H 弯曲 振动 强，说明CH2多
烯烃
1670 C=C伸缩 振动 900 =C-H 面外弯 曲振动 顺式2,2,5,5-四甲基己烯红外光谱
烯烃
完全对称的 反式化合物 无C=C伸缩 振动
反式2,2,5,5-四甲基己烯红外光谱
上述振动虽然不改变极性分子中正、 上述振动虽然不改变极性分子中正、 负电荷中心的电荷量，却改变着正、 负电荷中心的电荷量，却改变着正、负电 中心间的距离，导致分子偶极矩的变化。 中心间的距离，导致分子偶极矩的变化。 相应这种变化， 相应这种变化，分子中总是存在着不同的 振动状态，有着不同的振动频率， 振动状态，有着不同的振动频率，因而形 成不同的振动能级。 成不同的振动能级。能级间的能量差与红 外光子的能量相当。 外光子的能量相当。
有机化合物光谱解析(紫外)
第一章 绪论
1.1 波谱法
1. 定义：物质在光的照射下，引起分子内部某种运 动，从而吸收或散射某种波长的光，将入射光强度变化 或散射光的信号记录下来，得到一张信号强度与光的波 长、波数（频率）或散射角度的关系图，用于物质结构、 组成及化学变化的分析，这种方法就叫波谱法。 2. 类别：红外光谱、紫外-可见光谱、核磁共振、质 谱、拉曼光谱等。 3. 应用：确定物质的相对分子量、化学式和结构式。
1.1.2 电子跃迁的分类
(1) n—σ*跃迁 在饱和烃的含氧、氮、卤素、硫的衍生物的分子轨道 中，有一对非成键电子（简称n电子），他们除了有σ—σ* 跃迁外，还有n—σ* 跃迁；只有硫化物的勉强可以通过紫 外仪观察到，其他的仍然看不到，即是透明的（或没有吸 收）。 如： ROH n—σ* λmax 180~18 lgε 2.5 R R-N n—σ* λmax 199~200 lgε 3.4 R RSR n—σ* λmax 210~215 lgε 3.1
(2) π—π*跃迁 π电子容易跃迁到反键轨道π*上，π—π*跃
迁吸收谱带比 σ—σ* 的吸收谱带要长，一些含 孤立双键体系的 π—π* 跃迁的吸收谱带比 n—σ* 跃迁吸收带要短一些，如具有一个孤立 π 键的 乙烯吸收光谱约在 165nm，分子中如果有两个 或多个π键处于共轭关系，则这种π—π*跃迁的 谱带将随共轭体系的增大而向长波方向移动。 若n电子与π电子间未形成p –π共轭时（如 CH2=CH-CH2-O-CH3 ）只能产生 π—π* 、 n— σ*、 和 σ— σ*跃迁，而不会产生n—π*跃迁。
Woodword 定则：环外双必须在共轭链上，指共轭 体系中某一双键的一端的 C 还是母体环上的某一碳。 以同环二烯为准。例：
扭曲对Woodword定则的影响 预测 a.马鞭草烯 229
波谱分析整理.ppt
• 共轭双烯化合物受溶剂极性影响比较小，而α、β 不饱和羰基化合物受溶剂极性影响比较大。
• 溶剂极性改变使吸收带发生位移的原因是分子溶剂 化的结果。
• π→π*，n→π*受溶剂极性影响所发生的变化见图 2-8(P13)
• π→π*：在极性溶剂中π*能级下降比π更多，因 而△Ep<△En
• n→π*：在极性溶剂中n能级下降比π*更多，因而 △Ep >△En
助色基团： 它本身不会使化合物分子产生颜色或在近紫外 及可见光区不会产生吸收的一些基团，但这些 基团与发色基团相连时，却能使发色基团的吸 收带波长移向长波，同时使吸收强度增加。
通常，助色基团是由含有孤对电子的元素所 组成。如-NH2、-NR2、-OH、-OR、-Cl等。 这些基团借助p-π共轭使发色基团增加共轭程 度，从而使电子跃迁的能量下降。 助色基团的助色效应强弱大致如下： F <CH3 <Cl <Br <OH <SH <OCH3 <NH2 <NHR <NR2 <O-
例如: CH3SH: n→σ* 227nm; CH3I: n→σ* 258nm. n→σ* 跃迁的吸收强度较弱。
3）π→π*跃迁： 不饱和化合物及芳香化合物的跃迁，吸收强 度很强，εmax～103m2.mol-1。只含弧立 双键的乙烯、丙烯等化合物，其波长变短， π→π*，170～200nm。如果烯键上存在取 代基（推、拉显著）或共轭体系，吸收波长 可移到近紫外区。
(4) n→π*跃迁： 当化合物分子中同时含有π电子和n电子，则可 产生n→π*跃迁。 丙酮（C=O）: n→π*，280nm， εmax1.5m2.mol-1 特点：跃迁所需的能量最低，波长最长，吸收 强度很弱，εmax：10m2.mol-1。
28431波谱学课程考试说明
25431波谱学课程考试说明一、课程使用教材、大纲波谱学课程使用的教材为《有机波谱分析》，孟令芝等编著，武汉大学出版社，2009 年9月第三版。
二、本课程的试卷题型结构及试题难易度1.试卷题型结构表2．试卷按识记、领会、简单应用、综合应用四个认知层次命制试题，四个认知层次在试卷中所占的比例大致分别为：识记占20％、领会占30%、简单应用占30％、综合应用占20％。
3．试卷难易程度大致可分为“容易、中等偏易、中等偏难、难”。
根据课程的特点，每份试卷中，不同难易程度试题所占的分数比例大致依次为易占30分、中等偏易30分、中等偏难20分、难占20分。
三、各章内容分数的大致分布五、各题型试题范例及解题要求1.单项选择题（每小题1分，共15分）要求：在下列每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。
范例：在下列化合物中，质子化学位移(δ)最小者是( )A．CH3Br；B．CH4；C．CH3I; D．CH3F；解答：（B）2. 多项选择题（每小题1分，共5分）要求：在下列每小题的五个备选答案中有二至五个正确答案，请将正确答案全部选出，并将其字母标号填入题干的括号内。
范例：紫外线吸收光谱的产生( )（）（）（）（）A．是由于电子的迁移引起的。
Ｂ．是由核自旋的迁移引起的。
Ｃ．是由分子振动引起的。
Ｄ．是由强电子流轰击被分析物质的气态分子引起的。
Ｅ．是分子中最外层价电子在不同能级轨道上跃迁而产生的。
解答：( A )（ E ）3. 填空题（每小题1分，共10分）要求：直接将答案积分填在横线上，不需要写出过程。
范例：把在一定频率下，的有机化合物中的不同质子，产生NMR 的磁场强度不同的现象，称为化学位移。
解答：处于不同化学环境下4.结构判断题（每小题 4 分，共 20 分）要求：根据题目要求写出结果和过程。
范例：某化合物分子式为C7H6O2，IR光谱见下图，试推断其可能的结构式，并说明理由。
红外波谱知识点总结
红外波谱知识点总结一、波数波数是红外光谱中的重要指标，它用来描述吸收的红外辐射的频率。
通常以cm-1（厘米的倒数）为单位来表示。
波数与波长之间存在反比关系，即波数=1/波长。
在红外光谱中，不同的化学键和基团具有特定的吸收波数，因此波数可以用来识别物质中特定的功能基团。
二、吸收峰吸收峰是红外光谱中的一个重要概念，它表示物质吸收红外辐射的特征。
吸收峰的位置（波数）和强度（吸收率）可以反映物质的结构和组成。
不同的化学键和基团在红外光谱中有特定的吸收峰，因此可以通过分析吸收峰来确定物质的化学成分和结构。
三、强度红外光谱中的吸收峰强度反映了物质对红外辐射的吸收能力。
吸收峰的强度与物质的浓度和吸收截面有关。
强度的大小可以反映物质的含量，因此可以用来定量分析物质。
四、红外活性基团红外活性基团是指能够吸收红外辐射的化学基团。
不同的功能基团具有不同的吸收特征，因此可以通过分析红外光谱中的吸收峰来确定物质中的功能基团。
常见的红外活性基团包括羟基、羰基、羧基、氨基、硫醚基等。
五、光谱解释光谱解释是红外光谱学中的一个重要环节，它包括确定吸收峰的来源、分析化合物的结构和功能基团、判断化合物的同分异构体等。
光谱解释需要结合化学知识和实验经验，通过对红外光谱的吸收特征进行分析，来推断物质的结构和性质。
六、应用红外波谱学在化学、生物、医学、环境等领域有着广泛的应用。
在有机化学中，红外光谱可以用来判断化合物的结构和功能基团，鉴定有机物的同分异构体等。
在生物医学领域，红外光谱可以用来检测生物分子的结构和含量，研究生物分子的相互作用等。
在环境监测中，红外光谱可以用来分析空气中的污染物、土壤中的有机物等。
可以说，红外波谱学已经成为现代科学研究和生产中不可或缺的分析技术之一。
综上所述，红外波谱学是一门重要的分析技术，它通过对物质对红外辐射的吸收特征进行分析，来研究物质的结构和性质。
波数、吸收峰、强度、红外活性基团、光谱解释等是红外波谱学中的重要知识点，通过对这些知识点的理解，可以更好地应用红外波谱学进行科研和生产。
波谱分析四套试题附答案
波普解析试题A二、选择题。
（ 10*2分=20分）1.化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为：（）A、诱导效应B、共轭效应C、费米共振D、空间位阻2. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（）A、玻璃B、石英C、红宝石D、卤化物晶体3.预测H2S分子的基频峰数为：（）A、4B、3C、2D、14.若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的：（）A、不变B、逐渐变大C、逐渐变小D、随原核而变5.下列哪种核不适宜核磁共振测定：（）A、12CB、15NC、19FD、31P6.在丁酮质谱中，质荷比质为29的碎片离子是发生了（）A、α-裂解B、I-裂解C、重排裂解D、γ-H迁移7.在四谱综合解析过程中，确定苯环取代基的位置，最有效的方法是（）A、紫外和核磁B、质谱和红外C、红外和核磁D、质谱和核磁8.下列化合物按1H化学位移值从大到小排列 ( )a.CH2=CH2b.CH CHc.HCHOd.A、a、b、c、dB、a、c、b、dC、c、d、a、bD、d、c、b、a9.在碱性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化? ( )A．红移 B. 蓝移 C. 不变 D. 不能确定10.芳烃(M=134), 质谱图上于m/e91处显一强峰，试问其可能的结构是：( )A． B. C. D.三、问答题（5*5分=25分）1．红外光谱产生必须具备的两个条件是？2.影响物质红外光谱峰位的因素有哪些？3. 色散型光谱仪主要有哪些部分组成？4. 核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式？5. 紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么？四、计算和推断题（9+9+17=35分）1.某化合物（不含N元素）分子离子区质谱数据为M（72），相对丰度100%； M+1（73），相对丰度3.5%；M+2（74），相对丰度0.5%。