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波谱分析

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2024年3月31日发(作者:无绿蕊)

波谱分析

不饱和度Ω={2+2n(C)+n(N)-n(H)}×0.5

=双键数+三键数×2+环数

一、紫外(电子能级跃迁)

1.λ=hc/ΔE波长越小,提供的能量越大,蓝移

2.分类:(1)N→V:σ→σ*:烷烃(远紫外,UV谱不可见)

π→π*:共轭烯炔,苯,醛,酮,硝基

(2)N→Q(禁忌跃迁):n→σ*:碘代,溴代,氨基

n→π*:醛,酮,硝基

(3)N→R(分子离子跃迁)

3.朗伯比尔定律:介质浓度c,介质厚度l,初始光强I0,过介质后光强I

透过率T=I0/I越大,则介质吸收的光越少,即吸光度A=-lgT=Ecl

E为吸收系数,两种表示方式(1)c=1mol/L时用ε

(2)100ml溶液含被测物1g时用E(1%,1cm)

ε=M×E(1%,1cm)/10

4.生色基:共轭结构,可发生禁忌跃迁的

助色基:单键杂原子基团

谱横坐标:波长λ:紅移与蓝移

纵坐标:吸光度A或吸光系数E,透光率T:增色与减色

6.λmax≈母体二烯烃或烯羰共轭+环内双烯+环外双键+延伸双键+共轭体系取代烷基+取代助色剂

二、红外(分子振动能级跃迁)

1.振动形式:(1)伸缩振动V:对称伸缩振动Vs

反对称伸缩振动Vas

(2)弯曲振动δ

2.吸收频率:虎克定律:υ=1/(2π)×{k(m1+m2)/m1×m2}∧0.5①

光的传播:λ=c/υ=1/σ②

①+②得波数σ=1/(2πc)×{k(m1+m2)/m1×m2}∧0.5

K:力常数,键能越大,键长越短,k越大,σ越大

μ:约化质量,=m1×m2/(m1+m2),μ越小,σ越大

谱横坐标:波长λ或波数σ

纵坐标:吸光度A或透光率T

4.官能团区:(1)波数4000-2500,波长小,一般为μ小的

(2)波数2500-1900,波长中,一般为k极大的

(3)波数1900-1350,波长大,一般为k较大的

指纹区:波数1350-650,波长很大,一般为k小,μ大的

5.烷烃:V(C-H):2960-2850

δ(C-H):-CH2-:1460

烯烃:V(C=C):1680-1620

V(=C-H):3100-3010

δ(=C-H):1000-800

炔烃:V(C=C):一取代2140-2100,非对称二元取代2260-2190

V(=C-H):3310-3300

δ(=C-H):700-600

CH3-:1380(CH3)2CH-:1380裂分双等峰(CH3)3C-:双不等峰

芳烃:V(C=C):1600,1580,1500,1450

V(C-H):3110-3010

δ(C-H):900-690,倍频2000-1650

卤代烃:V(C-F):1350-1100

V(C-Cl):750-700

V(C-Br):700-500

V(C-I):610-485

醇酚醚:V(O-H):游离3650-3500,缔合3400-3200

V(C-O):1200-1000

醛酮:V(C=O):1750-1680

V(CO-H):2720

羧酸:V(C=O):1770-1750,缔合1710

V(O-H):气相3550,液相固相缔合3000-2500

酰卤:V(C=O):1800

酸酐:V(C=O):1860-1800,1800-1750

酯:V(C=O):1735

酰胺:V(C=O):1690-1650

V(N-H):3520,3400

腈:V(CN):2260-2210

胺:V(N-H):RNH2:3500-3400,R2NH:3500-3300

三、核磁(原子核自旋能级跃迁)

1.原子核在磁场的两种不同取向的能量差ΔE=γhB0/2π

低能态的原子核跃迁到高能态所需E=hυ=ΔE

即υ=γB0/2π时,可发生核磁共振

2.化学位移-信号位置

(1)屏蔽效应:价电子在外界磁场下产生环电流,进而产生感应磁场。原子核在感应磁场与外界磁

场方向相反的地方时,有屏蔽效应;在相同方向时,有去屏蔽效应。

(2)影响化学位移的因素:电负性:原子核附近有吸电子基团,降低其电子云密度,峰向低场移。

各向异性(远程屏蔽效应):屏蔽区内向高场移,去屏蔽区向低场移。

氢键:去屏蔽效应,峰向低场移

(3)δ烷烃H,环烷烃H=0.2-1.5

δ烯烃H=4.6-5.9

δ炔烃H,苯基α-C所连H,氨基α-C所连H,羰基α-C所连H,乙烯基α-C所连H=1.7-3

δ苯H=6-8.5

δ卤代α-C所连H=2-4.7

δ羟基H,胺基或亚胺基H=0.5-5.5

δ醛基H=9-10

δ羧基H=10.5-12

3.偶合常数-信号裂分

(1)自旋偶合:质子在外界磁场下自旋,自旋的质子产生一个新磁场,影响三个键之内的其他质子

(2)改变外磁场,偶合常数不会变,因为质子自旋产生新磁场不受外磁场影响

(3)化学位移等价:两个质子有相同的化学位移

化学等价:对称操作可互换

磁等价:对任何其他核的偶合常数都相同

(4)偶合裂分规律:数目:邻接一组(n个)化学等价的质子会被裂分成n+1个峰,多组下相乘

峰高比:(a+b)∧n,展开式各项系数即为峰高比,多组下逐组考虑

4.积分曲线-信号强度

峰面积与产生峰的质子数成正比;积分曲线的高度与峰面积成正比

四、质谱(分子离子在电场磁场下偏转)

1.横坐标:质核比(m/z)

纵坐标:最高峰称为基峰,高度定为100,其他峰的高度为该峰的相对百分比

2.分子离子:分子失去一个电子形成的带一个正电荷的离子,m/z即为其质量,其峰一般为基峰

判断分子离子峰:(1)氮规则:不含氮或含偶数氮的相对分子质量为偶数,含奇数氮的为奇数

(2)分子离子一定是奇电子离子

3.同位素离子:分子离子中含有同位素,不同丰度的峰在附近依次出现

不同丰度同位素离子峰的高度比:(A+B)∧n展开式,A,B分别为同位素的不同丰度,n为原子数

4.碎片离子和重排离子:分子离子进一步键断裂产生碎片离子,重排后产生重排离子

2024年3月31日发(作者:无绿蕊)

波谱分析

不饱和度Ω={2+2n(C)+n(N)-n(H)}×0.5

=双键数+三键数×2+环数

一、紫外(电子能级跃迁)

1.λ=hc/ΔE波长越小,提供的能量越大,蓝移

2.分类:(1)N→V:σ→σ*:烷烃(远紫外,UV谱不可见)

π→π*:共轭烯炔,苯,醛,酮,硝基

(2)N→Q(禁忌跃迁):n→σ*:碘代,溴代,氨基

n→π*:醛,酮,硝基

(3)N→R(分子离子跃迁)

3.朗伯比尔定律:介质浓度c,介质厚度l,初始光强I0,过介质后光强I

透过率T=I0/I越大,则介质吸收的光越少,即吸光度A=-lgT=Ecl

E为吸收系数,两种表示方式(1)c=1mol/L时用ε

(2)100ml溶液含被测物1g时用E(1%,1cm)

ε=M×E(1%,1cm)/10

4.生色基:共轭结构,可发生禁忌跃迁的

助色基:单键杂原子基团

谱横坐标:波长λ:紅移与蓝移

纵坐标:吸光度A或吸光系数E,透光率T:增色与减色

6.λmax≈母体二烯烃或烯羰共轭+环内双烯+环外双键+延伸双键+共轭体系取代烷基+取代助色剂

二、红外(分子振动能级跃迁)

1.振动形式:(1)伸缩振动V:对称伸缩振动Vs

反对称伸缩振动Vas

(2)弯曲振动δ

2.吸收频率:虎克定律:υ=1/(2π)×{k(m1+m2)/m1×m2}∧0.5①

光的传播:λ=c/υ=1/σ②

①+②得波数σ=1/(2πc)×{k(m1+m2)/m1×m2}∧0.5

K:力常数,键能越大,键长越短,k越大,σ越大

μ:约化质量,=m1×m2/(m1+m2),μ越小,σ越大

谱横坐标:波长λ或波数σ

纵坐标:吸光度A或透光率T

4.官能团区:(1)波数4000-2500,波长小,一般为μ小的

(2)波数2500-1900,波长中,一般为k极大的

(3)波数1900-1350,波长大,一般为k较大的

指纹区:波数1350-650,波长很大,一般为k小,μ大的

5.烷烃:V(C-H):2960-2850

δ(C-H):-CH2-:1460

烯烃:V(C=C):1680-1620

V(=C-H):3100-3010

δ(=C-H):1000-800

炔烃:V(C=C):一取代2140-2100,非对称二元取代2260-2190

V(=C-H):3310-3300

δ(=C-H):700-600

CH3-:1380(CH3)2CH-:1380裂分双等峰(CH3)3C-:双不等峰

芳烃:V(C=C):1600,1580,1500,1450

V(C-H):3110-3010

δ(C-H):900-690,倍频2000-1650

卤代烃:V(C-F):1350-1100

V(C-Cl):750-700

V(C-Br):700-500

V(C-I):610-485

醇酚醚:V(O-H):游离3650-3500,缔合3400-3200

V(C-O):1200-1000

醛酮:V(C=O):1750-1680

V(CO-H):2720

羧酸:V(C=O):1770-1750,缔合1710

V(O-H):气相3550,液相固相缔合3000-2500

酰卤:V(C=O):1800

酸酐:V(C=O):1860-1800,1800-1750

酯:V(C=O):1735

酰胺:V(C=O):1690-1650

V(N-H):3520,3400

腈:V(CN):2260-2210

胺:V(N-H):RNH2:3500-3400,R2NH:3500-3300

三、核磁(原子核自旋能级跃迁)

1.原子核在磁场的两种不同取向的能量差ΔE=γhB0/2π

低能态的原子核跃迁到高能态所需E=hυ=ΔE

即υ=γB0/2π时,可发生核磁共振

2.化学位移-信号位置

(1)屏蔽效应:价电子在外界磁场下产生环电流,进而产生感应磁场。原子核在感应磁场与外界磁

场方向相反的地方时,有屏蔽效应;在相同方向时,有去屏蔽效应。

(2)影响化学位移的因素:电负性:原子核附近有吸电子基团,降低其电子云密度,峰向低场移。

各向异性(远程屏蔽效应):屏蔽区内向高场移,去屏蔽区向低场移。

氢键:去屏蔽效应,峰向低场移

(3)δ烷烃H,环烷烃H=0.2-1.5

δ烯烃H=4.6-5.9

δ炔烃H,苯基α-C所连H,氨基α-C所连H,羰基α-C所连H,乙烯基α-C所连H=1.7-3

δ苯H=6-8.5

δ卤代α-C所连H=2-4.7

δ羟基H,胺基或亚胺基H=0.5-5.5

δ醛基H=9-10

δ羧基H=10.5-12

3.偶合常数-信号裂分

(1)自旋偶合:质子在外界磁场下自旋,自旋的质子产生一个新磁场,影响三个键之内的其他质子

(2)改变外磁场,偶合常数不会变,因为质子自旋产生新磁场不受外磁场影响

(3)化学位移等价:两个质子有相同的化学位移

化学等价:对称操作可互换

磁等价:对任何其他核的偶合常数都相同

(4)偶合裂分规律:数目:邻接一组(n个)化学等价的质子会被裂分成n+1个峰,多组下相乘

峰高比:(a+b)∧n,展开式各项系数即为峰高比,多组下逐组考虑

4.积分曲线-信号强度

峰面积与产生峰的质子数成正比;积分曲线的高度与峰面积成正比

四、质谱(分子离子在电场磁场下偏转)

1.横坐标:质核比(m/z)

纵坐标:最高峰称为基峰,高度定为100,其他峰的高度为该峰的相对百分比

2.分子离子:分子失去一个电子形成的带一个正电荷的离子,m/z即为其质量,其峰一般为基峰

判断分子离子峰:(1)氮规则:不含氮或含偶数氮的相对分子质量为偶数,含奇数氮的为奇数

(2)分子离子一定是奇电子离子

3.同位素离子:分子离子中含有同位素,不同丰度的峰在附近依次出现

不同丰度同位素离子峰的高度比:(A+B)∧n展开式,A,B分别为同位素的不同丰度,n为原子数

4.碎片离子和重排离子:分子离子进一步键断裂产生碎片离子,重排后产生重排离子

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