1、波谱分析波谱分析 一、波谱分析概述一、波谱分析概述 二、二、紫外光谱紫外光谱 三、红外光谱三、红外光谱 四、四、核磁共振普核磁共振普 五五、质谱质谱 六、综合解析六、综合解析2022-12-10一、波谱分析概述 主讲人主讲人：韦国兵：韦国兵一、课程学习目的一、课程学习目的二、二、波谱分析方法分类波谱分析方法分类三、波三、波谱分析教学内容谱分析教学内容与原理与原理四、四、学习意义学习意义五、参考书五、参考书2022-12-102022-12-102022-12-102022-12-10波谱分析的内容与原理 紫外光谱 红外光谱 核磁共振谱 氢谱 碳谱 质谱2022-12-102022-12-102
2、022-12-102022-12-102022-12-10CH2CH32022-12-102022-12-102022-12-10四、学好四、学好课程的意义课程的意义 1.为后续课程为后续课程(药化、中化、药分等药化、中化、药分等)打下打下坚实基础坚实基础 2.培养学生分析推理、综合印证和逻辑思培养学生分析推理、综合印证和逻辑思辩的能力。辩的能力。3.为报考研究生做好准备为报考研究生做好准备.4.为为求职上岗掌握必备知识和操作技术求职上岗掌握必备知识和操作技术2022-12-10波谱分析法波谱分析法沈淑娟沈淑娟 华东化工学院出版社华东化工学院出版社有机结构分析有机结构分析伍越寰伍越寰 中国科学
3、技术大学出版社中国科学技术大学出版社 光谱解析法在有光谱解析法在有 机化学中的应用机化学中的应用洪山海洪山海 科学出版社科学出版社 有机化合物的光有机化合物的光 谱鉴定谱鉴定 有机化合物结构有机化合物结构鉴定与有机波谱鉴定与有机波谱学学唐恢同唐恢同宁永成宁永成北京大学出版社北京大学出版社科学出版社科学出版社2022-12-10第一章第一章紫外光谱紫外光谱一、一、吸收光谱的基础知识吸收光谱的基础知识二、紫外光谱的基本知识二、紫外光谱的基本知识三、三、紫外吸收光谱与分子结构紫外吸收光谱与分子结构的关系的关系四四、紫外光谱在有机化合物结紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用构研究中的应用2022-12
4、-102022-12-102022-12-10第一节第一节吸收光谱的基础知识吸收光谱的基础知识 一、一、电磁波的性质与分电磁波的性质与分类类 二、分子的能及图二、分子的能及图 三、三、能及跃迁和吸收光能及跃迁和吸收光谱谱 四四、lambert-Beer定律定律2022-12-10第一节第一节 吸收光谱的基吸收光谱的基 础础 知知 识识一、电磁波的基本性质与分类一、电磁波的基本性质与分类 光是电磁波或叫电磁辐射。电磁辐射具有光是电磁波或叫电磁辐射。电磁辐射具有微粒微粒(particle)particle)性及波动性及波动(wave)wave)性的双重特性。性的双重特性。光的某些性质，如与光的传播
5、有关的现象，宜光的某些性质，如与光的传播有关的现象，宜用波动性来解释；而光的另一些性质，如光与用波动性来解释；而光的另一些性质，如光与原子、分子相互作用的现象，则宜用微粒性来原子、分子相互作用的现象，则宜用微粒性来解释。解释。2022-12-102022-12-102022-12-102022-12-102022-12-10光的波动性和光的微粒性的联系：光的波动性和光的微粒性的联系：光的微粒性用每个光子具有的能量E作为表征。E=h=hc/=hc E和成正比，但表征的数值较大使用不方便 例如3.99105 J.mol=4.1ev=11015 Hz E和成正比,例如1.5104 J.mol=0.1
6、55ev 1250 cm-1 E和成反比，例如3.99105 J.mol=4.1ev 300nm2022-12-10光的波粒二象性hchE2022-12-102022-12-102022-12-102022-12-102022-12-102022-12-102022-12-10物质对光的选择吸收物质对光的选择吸收 evEE5.201EhcA191034106.1)(5.21031062.6ev)(10774.45cmnm4.477evEE0.201EhcBnm6.6202022-12-10定性分析与定量分析的基础)(maxA)(maxB2022-12-10四、Lambert-Beer定律ECL
7、ATECLTA1010lg2022-12-10第二节第二节紫外吸收光谱的基本紫外吸收光谱的基本知识知识 一、一、分子轨道分子轨道二、电子跃迁选律二、电子跃迁选律三、三、紫外吸收光谱表示方法及常紫外吸收光谱表示方法及常用术用术 语语四四、吸收带吸收带五、紫外光谱的主要影响因素五、紫外光谱的主要影响因素六、紫外吸收光谱吸收强度的主六、紫外吸收光谱吸收强度的主要影响因素要影响因素七、测定紫外光谱溶剂的选择七、测定紫外光谱溶剂的选择2022-12-10第二节 紫外吸收光谱的基础知识一、分子轨道原子的主要成键轨道：S轨道、P轨道2022-12-102022-12-102022-12-102022-12-
8、102022-12-102022-12-10二、紫外光谱与电子跃迁 由于化合物不同；所含价电子类型不同，故产生的电由于化合物不同；所含价电子类型不同，故产生的电子跃迁类型也不同。以上这三种价电子跃迁类型主要子跃迁类型也不同。以上这三种价电子跃迁类型主要由由 *、*、n *、n *跃迁产生。跃迁产生。由于分子轨道能级的能量大小不同故由于分子轨道能级的能量大小不同故由基态跃迁到激发由基态跃迁到激发态所需要的能量大小不同，由大到小的顺序为：态所需要的能量大小不同，由大到小的顺序为：*n *n *原因：这是由于原因：这是由于 键的电子云在键轴方向相互重叠，键的电子云在键轴方向相互重叠，键结合牢，故激发
9、所需要能量大。键结合牢，故激发所需要能量大。键是在键轴垂直键是在键轴垂直方向相互侧面重叠，但重叠程度比前者小，故容易激方向相互侧面重叠，但重叠程度比前者小，故容易激发。发。n电子比成键电子受原子核束缚小，一般活动性电子比成键电子受原子核束缚小，一般活动性大，更容易激发大，更容易激发 。2022-12-102022-12-102022-12-102022-12-10二、电子跃迁选律 光谱选律:原子和分子与电磁波相互作用,从一个能量状态跃迁到另外一个能量状态要服从一定的规律称光谱选律.允许跃迁:指两个能级之间的跃迁根据选律是可能的跃迁,其跃几率律大,吸收强度大.禁阻跃迁:不可能的跃迁,其跃迁几率小
10、,吸收强度弱甚至观察不到吸收信号.2022-12-10电子跃迁遵循的选律 自旋选律:分子中的电子在跃迁过程中自旋方向不变 对称性选律:电子跃迁时中心对称必须改变,而节面对称性不能改变.*,*属于允许跃迁属于允许跃迁,n *,n *为禁阻跃迁为禁阻跃迁.2022-12-10三、紫外可见吸收光谱中的常用术语 4 1 2 3 1 2 吸收光谱示意图1.吸收峰 max、2.谷 min 3.肩峰 sh、4.末端吸收 2022-12-102022-12-102022-12-102022-12-102022-12-102022-12-10四、吸收带 B带 从benzenoid（苯的）得名。是芳香族化合物的特
11、征吸收带，在230270nm处，重心为256nm，为200左右。E带 也是芳香族化合物的特征吸收，认为是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭系统的 *跃迁所产生，分为E1和E2带。E1带的吸收峰在180nm，为4.7104；E2带的吸收峰在200nm，为7000。2022-12-102022-12-102022-12-101、共轭体系、共轭体系(conjugated systems)对对 max的影响的影响2022-12-101、共轭体系、共轭体系(conjugated systems)对对 max的影响的影响2022-12-102022-12-102022-12-102022-12-10两个不同发
12、色团相互共轭两个不同发色团相互共轭2022-12-10P-共轭对共轭对 max的影响的影响未成键电子与烯烃共轭 体系和助色基团相互作用形成新的分子轨道能级示意图2022-12-102、立体效应、立体效应(steric effect)对对 max的影响的影响 空间位阻的影响2022-12-10CH3CH3CH3OCH3CH3CH3O2022-12-102、立体效应、立体效应(steric effect)对对 max的影响的影响 跨环效应：n-跃迁，使吸收带长移；CSO.2022-12-10OCH22022-12-103、溶剂效应对对 max的影响的影响 溶剂的极性增大，使 *跃迁吸收峰长移；溶剂
13、的极性增大，使n *跃迁吸收峰短移。2022-12-104、体系pH值对对 max的影响的影响max210.5nm,270nm max235nm,287nmOHO-OHH+2022-12-102022-12-10六、吸收强度的影响因素六、吸收强度的影响因素 1、紫外光谱吸收强度的分类及峰强表示方法：峰强表示方法：max 10000 (1g )4 很强吸收很强吸收 max =500010000 强吸收强吸收 max =2005000 中等吸收中等吸收 max 200 很弱吸收很弱吸收2022-12-102、紫外光谱吸收强度的主要影响因素 跃迁几率 靶面积 发色团共轭链越长，吸收强度越大 乙烯乙烯
14、 1,3丁二烯丁二烯 1,3,5己三烯己三烯 max 7900 21000 35000max 171nm 217nm 258nm2022-12-10七、溶剂的影响及选择2022-12-10溶剂的选择原则溶剂本身在测定波长范围内无吸收溶剂对样品具有较好的溶解性溶剂与样品之间不发生相互作用溶剂不具有腐蚀性2022-12-10第三节第三节紫外吸收光谱与分子紫外吸收光谱与分子结构的关系结构的关系一、一、非共轭有机化合物的紫外非共轭有机化合物的紫外光谱光谱二、二、共轭有机化合物的紫外光共轭有机化合物的紫外光谱谱三、三、芳香芳香有机化合物的紫外光有机化合物的紫外光谱谱2022-12-10一、非共轭有机化合物的紫外光谱一、非共轭有机化合物的紫外光谱1.饱和烃类化合物饱和烃类化合物 只能产生只能产生 *跃迁，最大吸收谱带跃迁，最大吸收谱带 200nm位于真空紫外区。位于真空紫外区。引入杂原子后，可产生较弱的引入杂原子后，可产生较弱的n *跃迁跃迁第三节 紫外吸收光谱与分子结构间关系2022-12-102022-12-10 2.不饱和烃类化合物不饱和烃类化合物 *和和 *跃迁。最大吸收峰跃迁。最大吸收峰 12)H+O-ONH6、确定互变异构体 苯甲酰基乙酰苯胺的酮型和烯醇型互变2022-12-102022-12-10
