1、一一.课程简介课程简介二二.意义意义三三.学习内容及时间安排学习内容及时间安排前前 言:言:有机化合物的结构表征有机化合物的结构表征(即测定即测定)从分子水平认从分子水平认识物质的基本手段,是有机化学的重要组成部分。过识物质的基本手段,是有机化学的重要组成部分。过去,主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定去,主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定,其其缺点是:费时、费力、费钱,需要的样品量大。例如:缺点是:费时、费力、费钱,需要的样品量大。例如:鸦片中吗啡碱结构的测定,从鸦片中吗啡碱结构的测定,从1805年开始研究,直至年开始研究,直至1952年才完全阐明,年才完全阐明,历时历时147年。
2、年。而现在的结构测定,则采用现代仪器分析法,其而现在的结构测定,则采用现代仪器分析法,其优点是:优点是:省时、省力、省钱、快速、准确,样品消耗省时、省力、省钱、快速、准确,样品消耗量是微克级的,甚至更少。量是微克级的,甚至更少。它不仅可以研究分子的结它不仅可以研究分子的结构,而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构,而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况,对人类所面临的生命科学、材料科学的构象的状况,对人类所面临的生命科学、材料科学的发展,是极其重要的。发展,是极其重要的。HOOHNCH3吗吗 啡啡 碱碱O1.初步实验初步实验(1).外观:形、色、味外观:形、色、味(2).燃
3、烧实验燃烧实验2.测定物理常数测定物理常数 熔点、沸点、比重、分子量、折光率、熔点、沸点、比重、分子量、折光率、旋光度旋光度3.元素分析:元素分析:C、H、S、N、Cl、Br、I 4.分组实验分组实验(1)溶解度分组)溶解度分组(2)指示剂分组)指示剂分组5.官能团实验官能团实验(1)烷烃()烷烃(2)烯烃()烯烃(3)共轭烯烃)共轭烯烃(4)芳烃()芳烃(5)卤代烃()卤代烃(6)炔烃)炔烃 而现在的结构测定,则采用现代仪器分析法,其而现在的结构测定,则采用现代仪器分析法,其优点是:优点是:省时、省力、省钱、快速、准确,样品消省时、省力、省钱、快速、准确,样品消耗量是微克级的,甚至更少。耗量
4、是微克级的,甚至更少。它不仅可以研究分它不仅可以研究分子的结构,而且还能探索到分子间各种集聚态的子的结构,而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况,对人类所面临的生命科结构构型和构象的状况,对人类所面临的生命科学、材料科学的发展,是极其重要的。学、材料科学的发展,是极其重要的。三三.有机波谱引论有机波谱引论1.光的本质光的本质 光是一种电磁波,具有波粒二相性。光是一种电磁波,具有波粒二相性。波动性:波动性:可用波长可用波长()、频率、频率(v)和波数和波数()来描述。来描述。v 按量子力学,其关系为:按量子力学,其关系为:微粒性:微粒性:可用光量子的能量来描述:可用光量子的能量来描
5、述:hcEhvcvcv式中:c 为光速,其量值=31010cm.s-1 为频率,单位为 Hz 为波长(cm),也用nm作单位 (1nm=10-7 cm)1cm长度中波的数目,单位cm-1v_式中:E为光量子能量,单位为 Jh 为Planck 常数,其量值为6.6310-34J s-1 该式表明:分子吸收电磁波,从该式表明:分子吸收电磁波,从低能级低能级跃迁到跃迁到高高能级能级,其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见,其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见,与与E,v 成反比,即成反比,即,v(每秒的振动次数每秒的振动次数),E。2.分子运动形式及对应的光谱范围分子运动形式及对应的光谱范围
6、在分子光谱中,根据电磁波的波长在分子光谱中,根据电磁波的波长()划分为几个划分为几个不同的区域,如下图所示:不同的区域,如下图所示:3.分子的总能量由以下几种能量组成:分子的总能量由以下几种能量组成:E总=Ee+Ev+Er电子能振动能转动能紫外光谱可见光谱红外光谱所需能量较低,波长较长微波波谱电子自旋四四.不饱和度不饱和度(unsaturated numberunsaturated number)(index of hydrogen deficiencyindex of hydrogen deficiency)根据分子式根据分子式计算不饱和度,计算不饱和度,其经验公式为:其经验公式为:=1+n
7、4+1/2(n3 n1)式中:式中:代表不饱和度;代表不饱和度;n1、n3、n4分别代表分分别代表分 子中一价、三价和四价原子的数目。子中一价、三价和四价原子的数目。双键和饱和环状结构双键和饱和环状结构的的为为1、三键三键为为2、苯环苯环为为4。说明:说明:(1)元素化合价不分正负,也不论何种元素,只按)元素化合价不分正负,也不论何种元素,只按 价分价分 类计算。(如类计算。(如C、Si;H、Cl)(2)元素化合价应按其在化合物中实际提供的成键电子)元素化合价应按其在化合物中实际提供的成键电子数计算。数计算。(3)对含有变价元素,如)对含有变价元素,如S、N、P等化合物,不防对每等化合物,不防对每种可能化合价都作一次不饱和度的计算;然后根据波谱证种可能化合价都作一次不饱和度的计算;然后根据波谱证据取舍之。据取舍之。(4)二价原子数目不直接进入计算式。)二价原子数目不直接进入计算式。=1+n4+1/2(3n5 n1)式中式中n5代表分子式中五价原子的数目。代表分子式中五价原子的数目。