4.1 有机化合物结构表征的基本程序、4.2 红外光谱（课件）- 《有机化学（第二版）》同步教学（高教版）

第4章 有机化合物的结构表征 Chapter 4 4.1 有机化合物结构表征的基本程序 4.2 红外光谱 4.3 核磁共振谱 4.4 紫外光谱 4.5 质谱 Chapter 4 4.1 有机化合物结构表征的基本程序 4.1.1 有机化合物结构表征的程序 4.1.2 有机化合物结构表征方法 Chapter 4 4.1.1 有机化合物结构表征的程序 研究一个未知有机化合物的基本程序： 分离提纯→元素定性、定量分析→测定相对分子 质量→推测构造式→结构表征 1. 常用的分离方法 蒸馏、萃取、洗涤、重结晶、升华、色层、色 谱等物理分离过程，有时用物理、化学相结合的分 离过程。 Chapter 4 2. 分离后检查纯度 方法有测熔点、沸点、折射率、比旋光度等物理常数和色谱分析等。 3. 元素的定量定性分析 分析样品的组成元素及其含量，计算出化合物组 成的实验式。 4. 测定相对分子质量 测定相对分子质量(质谱法等)，结合实验式才能写出分子式。 Chapter 4 5. 推测构造式 根据化合物制备方法或来源，结合分子式，利用 同分异构概念，推测可能的构造式，甚至构型式。 6. 结构表征 结构表征的方法大体上有化学法和物理方法 等。 Chapter 4 4.1.2 有机化合物结构表征方法 1. 化学方法表征有机化合物的结构 (1) 官能团分析方法 测定官能团,决定研究的化合物所属化合物类别，进行定性分析，进行定量测定。 (2) 化学降解及合成方法 (3) 官能团转化法 把官能团化合物转化成衍生物，测定衍生物的性质。 Chapter 4 2. 物理方法表征化合物的结构 (1) 测定物理常数法 此法只能为辅助方法。 (2) 现代物理仪器测量方法 红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱被广泛使用。这些方法揭示化合物微观结构,是结构表征的最有力的手段和快速的方法。 Chapter 4 （1） 电磁波与有机分子的波谱 电磁波有波动性：ν=c/λ ν——振动频率，单位赫（Hz） c——光速，近似看成是常数 λ——波长，单位厘米（cm） σ=1/ λ= ν/c 3. 物理仪器测定结构的一般原理 Chapter 4 E=hν=h·c/λ E——光子能量，单位焦（J） h——普朗克（Planck）常量，6.626×10-34焦秒（J·s） ν——频率 利用分子吸收光波的频率可以表征分子结构。与有机分子结构有关的光波的频率如下表： Chapter 4 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 Chapter 4 （2） 有机化合物结构表征最常用的光波谱 红外光谱： 常用来决定化合物含有什么官能团，属于哪类化合物。 紫外光谱： 常用来表征分子中重键的情况，特别是共轭体等。 核磁共振光谱： 常用来测定有机分子中的氢原子和碳原子连接的方式和化学环境。 Chapter 4 质谱： 不属于光波谱，它主要是确定分子的相对质量和组成分子的基团，进一步推测分子的结构。 表征不同结构的化合物要选用不同的方法，很难用一种方法（尤其对新化合物）准确决定分子结构，经常是几种方法联合使用，互相补充，互相验证。 Chapter 4 4.2 红外光谱 4.2.1 基本原理 4.2.2 重要官能团吸收区域 4.2.3 红外吸收光谱图及其解析 Chapter 4 4.2.1 基本原理 1. 化学键振动的类型 (1) 伸缩振动 成键的两原子沿键轴方向伸长和缩短的振动称为伸缩振动，常用ν 表示。 伸缩振动有两种：对称伸缩振动（νs）和不对称伸缩振动（νas）。 Chapter 4 振动频率ν 与两原子的质量m1、m2、键的力常数k 有关： Chapter 4 ① 键的力常数 k 与键能有关，键能大，力常数大，振动频率也大。 Chapter 4 ② m1和m2越小，（1/m1 + 1/m2）越大，振动频率 也越大。 Chapter 4 ③ 同一原子上有几