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1、Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定方法有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定方法泛谷科技公司泛谷科技公司劉恩桂劉恩桂Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)目錄核磁共振核磁共振核磁共振核磁共振紅外光譜紅外光譜紅外光譜紅外光譜質(zhì)譜質(zhì)譜紫外光譜紫外光譜紫外光譜紫外光譜2Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)紫外光譜紫外光譜紫外吸收光譜的波長范圍是紫外吸收光譜的波長范圍是100-400nm（納米），其中：（納米），其中：100-200nm:為遠(yuǎn)紫外區(qū)，在該波長范圍內(nèi)，空氣中的為遠(yuǎn)紫外區(qū)，在該波長范圍內(nèi)，空氣中的N2、O2、CO2、H2O 等都有吸收，因此只有在真空中進(jìn)行研究，又稱真空紫外；等都有吸收，因此只有在真空中進(jìn)

2、行研究，又稱真空紫外；200-400nm:為近紫外區(qū)，一般的紫外光譜是指近紫外區(qū)；為近紫外區(qū)，一般的紫外光譜是指近紫外區(qū)；400-800nm:為可見光區(qū)波長。常見的分光光度計(jì)包括紫外和可見兩部為可見光區(qū)波長。常見的分光光度計(jì)包括紫外和可見兩部 分，稱紫外分，稱紫外-可見分光光度計(jì)?？梢姺止夤舛扔?jì)。1.1 紫外光譜的產(chǎn)生紫外光譜的產(chǎn)生紫外吸收光譜是由于分子中價(jià)電子的躍遷而產(chǎn)生的。紫外吸收光譜是由于分子中價(jià)電子的躍遷而產(chǎn)生的。一、基本原理一、基本原理3Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)電子能級(jí)的躍遷所需能量最大，約120eV之間，根據(jù)E=h h c/，需要吸收光的波長范圍在2001000 nm之間，恰

3、好落在紫外可見光區(qū)域。因此，紫外吸收光譜是由于分子中價(jià)電子的躍遷而產(chǎn)生的，也稱之為電子光譜電子光譜 當(dāng)吸收光的波長位于400800 nm可見光區(qū)內(nèi)，物質(zhì)呈現(xiàn)顏色，所顯示的顏色是吸收光的補(bǔ)色。如吸收光（補(bǔ)色補(bǔ)色）：400465/紫（黃綠黃綠），465480/蘭（黃黃），480550/綠（紅紫紅紫），550580/黃（蘭蘭），580600/橙（蘭帶綠蘭帶綠），600800/紅（蘭綠蘭綠）4Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)有機(jī)分子主要有三種價(jià)電子：形成單鍵的電子電子、形成雙鍵的電子電子和未成鍵的孤對電子（n電子電子）各種躍遷所需能量的大小順序?yàn)椋焊鞣N躍遷所需能量的大小順序?yàn)椋?n*n*n*n*各種電子

4、躍遷的相對能量 1.2 電子躍遷的類型電子躍遷的類型5Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè) 與電子吸收光譜（紫外光譜）有關(guān)的電子躍遷，在有機(jī)化合物中有三種類型，即電子、電子和未成鍵的n電子。電子躍遷類型、吸收能量波長范圍、與有機(jī)物關(guān)系如下：可以看出，電子躍遷前后兩個(gè)能級(jí)的能量差值E越大，躍遷所需要的能量也越大，吸收光波的波長就越短。6Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)紫外光譜圖是由橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和吸收曲線組成的。紫外光譜圖是由橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)和吸收曲線組成的。橫坐標(biāo)表示吸收光的波長，用橫坐標(biāo)表示吸收光的波長，用nm（納米）為單位。（納米）為單位?？v坐標(biāo)表示吸收光的吸收強(qiáng)度，可以用縱坐標(biāo)表示吸收光的吸收強(qiáng)度

5、，可以用A（吸光度）（吸光度）T%（透射比或透光率或透過率）、（透射比或透光率或透過率）、（1-T）%（吸收率）、（吸收率）、（吸收系數(shù)）、吸收系數(shù)）、（摩爾消光系數(shù)）中的任何一個(gè)來表示。（摩爾消光系數(shù)）中的任何一個(gè)來表示。吸收曲線表示化合物的紫外吸收情況。曲線最大吸收峰的吸收曲線表示化合物的紫外吸收情況。曲線最大吸收峰的橫坐標(biāo)為該吸收峰的位置橫坐標(biāo)為該吸收峰的位置max，縱坐標(biāo)為它的吸收強(qiáng)度。，縱坐標(biāo)為它的吸收強(qiáng)度。二、二、紫外光譜圖的組成紫外光譜圖的組成7Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)Lambert-Beer定律 當(dāng)我們把一束單色光（I0）照射溶液時(shí)，一部分光（I）通過溶液，而另一部分光被

6、溶液吸收了。這種吸收是與溶液中物質(zhì)的濃度和液層的厚度成正比，這就是朗勃特比爾定律。用數(shù)學(xué)式表式為：吸光度（吸收度）；c：溶液的摩爾濃度（mol/L）L：液層的厚度；E：吸收系數(shù)（消光系數(shù)）2.1 朗勃特朗勃特比爾定律和紫外光譜圖比爾定律和紫外光譜圖8Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè) max max T%T%501000280360log maxmax01.02.03.0280360乙酸苯酯乙酸苯酯 的紫外光譜圖的紫外光譜圖9Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)三、三、各類化合物的紫外光譜各類化合物的紫外光譜只有部分飽和有機(jī)化合物只有部分飽和有機(jī)化合物（如（如C-Br、C-I、C-NH2）的的n*躍遷有

7、躍遷有紫外吸收。紫外吸收。CH3Cl/172 nm(弱弱)，CH3OH/183 nm（150），），CH3Br/204 nm（200），），CH3NH2/215 nm(600)，CH3I/258 nm(365)3.1 飽和烴飽和烴10Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)C=C雙鍵可以發(fā)生雙鍵可以發(fā)生*躍遷，其躍遷，其電子躍遷所需的能量比電子躍遷所需的能量比電子小，電子小，因此其躍遷幾率大，因此其躍遷幾率大，在在5000100 000左右。一個(gè)左右。一個(gè)C=C雙鍵的雙鍵的電子電子躍遷出現(xiàn)在躍遷出現(xiàn)在170200nm處，在近紫外區(qū)，一般檢測不到，單個(gè)處，在近紫外區(qū)，一般檢測不到，單個(gè)CC和和CN三鍵的三

8、鍵的電子躍遷也小于電子躍遷也小于200nm 乙烯max185nm(10000)；1，3-丁二烯max217 nm(21000)；1，3，5己三烯max258nm(35000)；癸五烯max335 nm(118000)，淡黃色；二氫胡蘿卜素（8個(gè)雙鍵）max415 nm(210 000)，橙黃；番茄紅素max470 nm(185 000)，紅色 3.2 不飽和脂肪族化合物不飽和脂肪族化合物11Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè) 芳香芳香族有機(jī)化合物都具有環(huán)狀的族有機(jī)化合物都具有環(huán)狀的共軛體系，一般來講，共軛體系，一般來講，它們都有三個(gè)它們都有三個(gè)吸收帶。最重要的吸收帶。最重要的芳香芳香化合物苯的吸收

9、帶為：化合物苯的吸收帶為：I、max=184 nm(=47000）II、max=204 nm(=6900）III、max=255 nm(=230）3.3 芳香族有機(jī)化合物芳香族有機(jī)化合物12Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)該公式為：該公式為：max=母體二烯烴（或母體二烯烴（或C=C-C=O）+環(huán)內(nèi)雙烯環(huán)內(nèi)雙烯+環(huán)外雙鍵環(huán)外雙鍵+延伸雙鍵延伸雙鍵 +共軛體系上取代烷基共軛體系上取代烷基+共軛體系上取代的助色基共軛體系上取代的助色基 實(shí)例實(shí)例 max=217nm（母體二烯烴）（母體二烯烴）+3 5nm（環(huán)外雙鍵）環(huán)外雙鍵）+30nm（延伸雙鍵）（延伸雙鍵）+5 5nm(共軛體系上取代烷基）共軛體系

10、上取代烷基）=287nm應(yīng)用伍德沃德和費(fèi)塞爾規(guī)則來估算化合物紫外吸收應(yīng)用伍德沃德和費(fèi)塞爾規(guī)則來估算化合物紫外吸收 max的位置。的位置。四、四、max與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系與化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系13Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)生色基：生色基：能在某一段光波內(nèi)產(chǎn)生吸收的基團(tuán)，稱為這一能在某一段光波內(nèi)產(chǎn)生吸收的基團(tuán)，稱為這一 段波長的生色團(tuán)或生色基。常見的生色團(tuán)有段波長的生色團(tuán)或生色基。常見的生色團(tuán)有 CC-C=C，C=O，COOH，C=C，Ph，NO2，CONH2，COCl，COOR等等;助色基：助色基：當(dāng)具有非鍵電子的原子或基團(tuán)連在雙鍵或共軛體系上時(shí)，當(dāng)具有非鍵電子的原子或基團(tuán)連在雙鍵或共軛體系上時(shí)，會(huì)

11、形成非鍵電子與會(huì)形成非鍵電子與 電子的共軛（電子的共軛（p-共軛），從而使電子的活動(dòng)范圍共軛），從而使電子的活動(dòng)范圍增大，吸增大，吸 收向長波方向位移，顏色加深，這種效應(yīng)收向長波方向位移，顏色加深，這種效應(yīng)稱為稱為 助色效應(yīng)。助色效應(yīng)。能產(chǎn)生助色效應(yīng)的原子或原子團(tuán)稱為助色基。如：能產(chǎn)生助色效應(yīng)的原子或原子團(tuán)稱為助色基。如：X，OH，OR，NH2，NR2，SR.等。等。五、吸收位置及影響因素五、吸收位置及影響因素14Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)紅移紅移現(xiàn)象：現(xiàn)象：藍(lán)移藍(lán)移現(xiàn)象：現(xiàn)象：增色增色效應(yīng)：效應(yīng)：由于取代基由于取代基或溶劑的影或溶劑的影響使最大吸響使最大吸收峰向長波收峰向長波方向移動(dòng)的方

12、向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為紅現(xiàn)象稱為紅移現(xiàn)象。移現(xiàn)象。由于取代基由于取代基或溶劑的影或溶劑的影響使最大吸響使最大吸收峰向短波收峰向短波方向移動(dòng)的方向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為藍(lán)現(xiàn)象稱為藍(lán)移現(xiàn)象。移現(xiàn)象。使使 值增加值增加的效應(yīng)稱為的效應(yīng)稱為增色效應(yīng)。增色效應(yīng)。使使 值減少值減少的效應(yīng)稱為的效應(yīng)稱為減色效應(yīng)。減色效應(yīng)。減色減色效應(yīng)：效應(yīng)：15Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)6.1 一般規(guī)律一般規(guī)律：如在200800nm無吸收，1，則標(biāo)明分子中不含直鏈和環(huán)狀的共軛體系，無CHO,RBr,RI，可能是脂肪烴、脂肪胺、醚、羧酸、氟代烷、氯代烷等。如在210250nm有吸收，則可能是碳鏈較長的羧酸、酰胺、醇、硫醇、硫醚等低共軛

13、體系。如在250300nm有弱吸收，則表明有C=O，中等吸收是苯核的特征。如化合物有顏色，則分子中所含共軛的生色、助色基的總數(shù)將大于5，（例外：偶氮，亞硝基，乙二醛、碘仿等）。如一個(gè)光譜示有許多吸收譜帶，其中一些甚至出現(xiàn)在可見光區(qū)，可推知該化合物可能含有一個(gè)長鏈共軛發(fā)色團(tuán)和一個(gè)多環(huán)芳核發(fā)色團(tuán)。六、紫外圖譜解析六、紫外圖譜解析16Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)6.2 關(guān)于關(guān)于值：值：一個(gè)值在1000020000之間的吸收峰表明分子中有，不飽和酮基或共軛雙烯。值在10001000之間的譜帶一般表明有苯環(huán)存在，當(dāng)芳環(huán)上有能增長發(fā)色團(tuán)的基團(tuán)取代時(shí)，光譜中將出現(xiàn)10000的譜帶，同時(shí)伴隨某些小于1000

14、0的譜帶（*）。100的譜帶表明有n*躍遷 17Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)v紅外譜圖基本知識(shí)紅外譜圖基本知識(shí)v紅外吸收強(qiáng)度一般用強(qiáng)弱表示：紅外吸收強(qiáng)度一般用強(qiáng)弱表示：v很強(qiáng)（很強(qiáng)（very strong,vs;200）v強(qiáng)強(qiáng) （strong,s;=75 200）v中中 （medium,m;=25 75）v弱弱 （weak,w;=5 25）v很弱（很弱（very weak,vw;5）v變化（變化（variable,v）v（：摩爾吸光系數(shù)）摩爾吸光系數(shù)）紅外光譜紅外光譜18Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)v紅外光譜原理：紅外光譜原理：雙原子分子的紅外吸收頻率：雙原子分子的紅外吸收頻率：1.經(jīng)典力

15、學(xué)處理：經(jīng)典力學(xué)處理：k：化學(xué)鍵的力常數(shù)：化學(xué)鍵的力常數(shù)：折合質(zhì)量：折合質(zhì)量2.量子力學(xué)處理：量子力學(xué)處理：為基頻為基頻19Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)v多原子分子的紅外吸收頻率：多原子分子的紅外吸收頻率：多原子分子有多種振動(dòng)模式：多原子分子有多種振動(dòng)模式：非線性分子的振動(dòng)：非線性分子的振動(dòng)：3n-6個(gè)自由度（基本振動(dòng)）個(gè)自由度（基本振動(dòng)）線性分子的振動(dòng)：線性分子的振動(dòng)：3n-5個(gè)自由度（基本振動(dòng)）個(gè)自由度（基本振動(dòng)）伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng)(stretching)：沿鍵軸方向伸、縮的：沿鍵軸方向伸、縮的振動(dòng)，振動(dòng)，其吸收頻率相對在高波數(shù)區(qū)。其吸收頻率相對在高波數(shù)區(qū)。彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)(bending

16、)：除伸縮振動(dòng)以外的其它除伸縮振動(dòng)以外的其它振動(dòng)，振動(dòng)，其吸收頻率相對在低波數(shù)區(qū)。其吸收頻率相對在低波數(shù)區(qū)。20Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)紅外吸收強(qiáng)度：紅外吸收強(qiáng)度：v紅外吸收強(qiáng)度由振動(dòng)時(shí)偶極矩變化的大小決定。紅外吸收強(qiáng)度由振動(dòng)時(shí)偶極矩變化的大小決定。v分子中含有雜原子時(shí)，其紅外譜峰一般都較強(qiáng)。分子中含有雜原子時(shí)，其紅外譜峰一般都較強(qiáng)。21Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)紅外譜圖解析紅外譜圖解析紅外吸收波段紅外吸收波段：v4000-2500cm-1 X-H（X=C、N、O、S）伸縮振動(dòng)區(qū)伸縮振動(dòng)區(qū)v2500-2000cm-1 三鍵和三鍵和累積雙鍵累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)伸縮振動(dòng)區(qū)v2000-1500cm-1 雙鍵雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)伸縮振動(dòng)區(qū)v1500-1300cm-1 部分伸縮振動(dòng)，部分伸縮振動(dòng)，C-H彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)v1300-910cm-1 分子骨架伸縮、彎曲振動(dòng)分子骨架伸縮、彎曲振動(dòng)v910cm-1以下以下 苯指紋區(qū)（苯指紋區(qū)（C-H彎曲振動(dòng)），烯的彎曲振動(dòng)），烯的C-H彎曲振彎曲振22Foncoo 泛谷藥業(yè)泛谷藥業(yè)紅外譜圖解析要點(diǎn)及注意事項(xiàng)紅外譜圖解析要點(diǎn)及注意事項(xiàng):v紅外吸收譜的三要