高中化学竞赛——大学有机化学课件28

《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页开始讲课本课要点总结作业3、各类有机物的特征吸收1、形成红外光谱基本条件4、IR解析2、IR的四个大区返回总目录《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页问题一：什么是波谱分析？第十一章有机波谱分析——通过测定有机物对不同波长电磁波的吸收，来鉴定不同有机物结构的一种分析手段。？此物对该波长的光有很强的吸收波长μm2.525(λ)波数cm-14000400(σ)透过率%0100()T常用σ=1/λ1cm=104μm《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页问题二：为什么要研究波谱分析？1、速度快、用量少；2、可探索到更深层次的构型和构象的状况；3、样品经测试后常不会被破坏。与化学方法鉴定有机物结果相比，具有以下优点：问题三：波谱分析的基本原理1、光是一种电磁波波长(λ)越短、频率(ν)越高，能量越高。2、不同波长的光具有不同的能量波长(λ)×频率(ν)＝光速(c)E＝hν＝hc/λ普朗克常数＝6.624×10-34J·S3、光的能量是量化的，分子结构的固有能级差也是量化的，不同的结构只能吸收特定波长的光。所以，物质对光的吸收特性，是物质结构特性的反映。波数(σ)=1/波长(λ)波长(λ)越短、频率(ν)越高、波数(σ)越大，能量越高。中红外的波数范围：4000—400(cm-1)《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页转动能级差4、分子中的固有能级差分三个层次——电子能级、振动能级、转动能级n=1n=2电子能级差振动能级差电子跃迁振动跃迁转动跃迁分子碎片原子核自旋分子振动和转动电子跃迁波谱来源准确测定分子量鉴定H或C的种类和数鉴定官能团鉴定共轭体系或羰基解析作用无线电波1-1000m红外光2.5-25μm紫外光200-400nm吸收波长质谱(MS)核磁共振谱(NMR)红外光谱(IR)紫外光谱(UV)波谱分析《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页红外光谱(IR)——分子吸收红外光引起的振动能级跃迁和转动能级跃迁而产生的吸收信号。一、怎样研究IR(基本思路)？1、根据谱图(σ值)找特征吸收。达不到：谱图＝物质在3000附近的吸收峰,是由于C－H键的伸缩振动而引起的。2、不要试图解释每一个吸收峰的含义，以记住价键结构的特征吸收(σ)为目的。3、波数(σ)相同，则价键相同，峰形受其他因素影响。《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页说明：伸缩振动需要的能量较高。二、什么情况下能够形成IR？——当红外光的频率恰好等于基团的振动频率时，分子能吸收该频率的红外光，即形成IR。2、决定频率的因素1、分子的振动形式伸缩振动(ν)——引起键长变化弯曲振动(δ)——引起键角变化2121)(21mmmmkc化学键力常数C=C1700~1450cm-1C≡C2300~2100cm-1C－O1300~1000cm-1H－O3500~2500cm-1虎克定律3、红外光被吸收的条件能量传递是通过分子振动时偶极矩的变化(△μ≠0)来实现的，△μ越大，吸收越强。①②③大多数情况下，能量吸收造成相邻振动能级之间的跃迁，此称为基频。说明1：把复杂基团分解成若干价键来研究。－C－OHOC＝O和O－H分解说明2：相同价键在不同环境下，吸收频率不同。H－O(醇)3649~3584cm-1H－O(羧酸)3300~2500cm-128-1伸缩振动.swf28-2面内弯曲振动.swf28-3面外弯曲振动.swf28-4CO2伸缩振动.swf《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页4000400150025002000叁键区双键区单键区氢键区νC－H——C－H键的伸缩振动δC－H——C－H键的弯曲振动单键区、双键区、叁键区、氢键区2121)(21mmmmkc伸缩振动C≡CC≡NC＝CC＝O苯C－HO－HN－HC－CC－OC－NC－HO－HN－Hδ？？指纹区官能团特征频率区三、IR的四个大区干扰较多特征不强用于辅助鉴别和比较鉴别用于确定官能团的存在《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页四、各类有机物的特征吸收1、烷烃——只有C－C和C－H键力常数较小，吸收弱，可略。①νC－H＝2960～2850②δC－H＝1380③δ(CH2)n＝720明确特征结构分析有关振动记住特征频率(σ)n＞4，常视为直链特征饱和νC－H＜30001465～1365－CH2CH3－CH(CH3)2－C(CH3)3《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页2、烯烃特征结构：C＝C和＝C－H键①νC＝C＝1670～1640③δ＝C－H＝1000～800②ν＝C－H＝3100～3010对称性强，吸收减弱。共轭烯烃，移向低频(1630)饱和νC－H＞3000不饱和键特征C＝C－C＝C，使C＝C的化学键力常数减弱。C＝CR1R2R3R4《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页3、炔烃特征结构：C≡C和≡C－H键①νC≡C＝2140～2100②ν≡C－H＝3310～3300饱和νC－H由于C≡C的力常数大于C=C。所以，νC≡C和ν≡C－H比烯烃频率更高。RC≡CR′的红外谱图没有特征《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页4、芳烃特征结构：C＝C(苯环)和＝C－H键①νC＝C＝1670～1640③δ＝C－H＝1000～650②ν＝C－H＝3100～3010烯烃特征频率①νC＝C＝1600～1450③δ＝C－H＝950～650②ν＝C－H＝3100～3000芳烃特征频率有多个吸收峰有多个吸收峰与取代基位置、数量有关800对二甲苯780／700间二甲苯750邻二甲苯750／700甲苯670苯《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页①②③④νC＝C＝1600～1450δ＝C－H＝950～650ν＝C－H＝3100～3000芳烃特征频率800780／700750750／700对二甲苯间二甲苯邻二甲苯甲苯＊＊＊在710～690处还有一吸收峰。练习1：分析下列四张谱图《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页5、醇和酚特征结构：O－H和C－O键①νO－H＝3650～3590(主)②νC－O＝1260～1000分子间氢键，使吸收峰低移、变宽《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页6、醛和酮特征结构：C＝O和O=C－H键①νC＝O＝1740～1720②νO=C－H＝2720共轭结构，移向低频(1680)若两处吸收都有，可确定为醛。7、羧酸特征结构：C＝O和O－H键①νC＝O＝1725～1700②νO－H＝3300～2500由于比醇羟基更易生成氢键，所以，波数低、峰形宽。νC＝O＜1700(共轭)νC＝O＞1700(孤立)《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页五、IR解析——主要应用1、鉴定物质类型3100～3000(多峰)(ν＝C－H)1600～1450(多峰)(νC＝C)3300～3000(ν≡C－Hν＝C－H)2900(νC－H)脂肪族和芳香族饱和烃和不饱和烃无机物和有机物主要依据2、确定官能团(价键)－OH(醇、酚)≈3500C＝C≈1650C＝O≈1720C≡C≈2200－OH(羧酸)≈3000(宽)(1)注意信息的相互印证(2)单凭IR很难最终确定是什么物质，需要与其他谱图相结合。＞1700(孤立)＜1700(共轭)2720O=C－H(醛)《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页练习2：现有烷、炔、醇、酮的四张谱图，根据特征吸收分析确定。①②③④3300360017402960醇炔烷酮(ν≡C－H)(νO－H)(νC＝O)(νC－H)《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页40004001500第二十八讲总结－O－H－N－H①3600～3200③3000～2700－C－H(饱和)O＝C－H⑤1850～1550C＝O＞1700(孤立)＜1700(共轭)②3300～3000＝C－H≡C－H④≈2200C≡NC≡C⑥1600～1450(多峰)苯环——主要官能团IR特征吸收《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第二十八讲返回首页第二十八讲作业1、IR谱中横坐标常用，纵坐标用表示。我们通常所研究的IR吸收光谱范围为cm-1。2、氢键区：吸收光谱在cm-1叁键和累积双键区：吸收光谱在cm-1双键区：吸收光谱在cm-1单键区：吸收光谱在cm-1填空3、若在IR中：3000～3300cm-11500～1600cm-1几个峰～1700cm-1可能的官能团吸收光谱