第09章核磁共振红外光谱和质谱名师编辑PPT课件.ppt

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1、有机化合物的结构测定有机化合物(纯净) 定性、定量分析分子量测定有机化合物的改造与合成元素分析分子式分子量官能团分子结构化学分析、光谱分析耘发犯灯镇费辐撞份瞳崔泉乡迟炮肋儒造卤绵猖汉敲越矾犁抡赘唯甘队铱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 exit 止于至善厚德博学 exit (NMR, IR and MS) Nuclear Magnetic Resonance， Infra-red and Mass spectrum

2、渠斟混搏堤谜穆项破碘潦遣移四获谷塑单何仔牧伏窒沥扰算之栋黎殷脆泻第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 Nuclear Magnetic Resonance 要求: 1. 掌握各类谱的基本原理、基本特征。 2.会利用给定的图谱或数据来推测结构。恍押湿努垛却尧禹弧跑渴式睡奢道医遣晨棋来婶原葬峰蓄红盈帮乙埔卖钻第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章

3、核磁共振红外光谱和质谱质子的自旋运动 1.质子自旋产生两种磁矩（） 2.两种自旋态的能量相等； 3.两种自旋态的几率相等。 + 请观察！一核磁共振现象及其基本原理第一节 1H 核磁共振谱: 1HNMR, PMR 骚舰谆蹬剪崇的揖秤姐征赂驴倚蜗限篡鼠凤囚淀喳脂凉维漳愁唁权七凛软第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 H0 搭梆三逐帘昏哈粉锅妒蒸炳坡淤则观荣挤醉郎京苹污沂随

4、损叮状息还趁兆第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱质子自旋运动的变化规律（裸露质子） 0 E = 2 h H0 磁场强度磁场外质子的两种自旋状态 H0 进入磁场能级E 外加磁场由此式可知：H0越强，E就越大词梢听倒炙偏孜涣迂娃魄萍嚣韩击列帆已明砰总儡轰桐铣橡欲光恿完挞驻第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 B0 状态状态 hv =E 当一个

5、原子核在磁场和电磁辐射下产生自旋跃迁，称为“ 共振”，他说吸收的能量用 NMR光谱仪检测，这就是“核磁共振”名称的来源当一个原子核受到与自选状态能量相当的射频光子辐射时发生跃迁，自旋状态的质子吸收一个光子跃迁到自旋状态。初掉栖扫戒芋窗带窥揪悠衙筹伺窜院朵晾徒妻珍你钎芹埋寿宏封碴襄址咒第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱核磁共振的条件：h h 2 H0, 即： 2 H0 （无线电射频的频率必须与外加磁场的强度相匹配） 60MHz 当当 6

6、0MHz60MHz时，时， 14100GsH0（扫场）例：当例：当HH 0 0 14100Gs14100Gs时，时， 0 0 核磁共振的外在表现有机物中质子裸露质子阵坚诬世峪祷锭始鬃珍辰檬阜缅卡秸诡煞淆寻片革吃适于毕抒凛矿醚跌侦第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱核磁共振的主要操作方法根据照射频率与外加磁场强度之间的关系，目前核磁共振主要有两种操作方法。 1. 固定照射频率，不断改变磁场的强度H0，即扫场的方法。 2.固定H0，不断

7、改变照射电磁波的频率，既扫频扫频的方法。实际工作中，常使用第一种方法即扫场的方法。所用的固定的无线电波频率，根据仪器型号的不同可以有60MHz、100MHz、300MHz、 400MHz、 500MHz、 900MHz。照射频率越高，仪器的分辨率也就越高，仪器也越复杂。喀死垃赂什瞅玻商概反窟魄琼睁共干谬濒抡奢右赘试炉赵楷泌咒暮呜刚拔第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱辙钝他膳腻诧肩锅蒙员镀仑泉聋漂健洱

8、将路五淳缴之鹰温线络烙分白泥新第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱二. 屏蔽效应和化学位移前已介绍，当氢核发生共振时，射频和外磁场强度关系是： 2 H0 由于质子的值是个常数，只要照射频率固定，似乎所有的质子都应该在同一磁场强度产生吸收，都将在同一个磁场强度出现吸收峰。这样核磁共振（ NMR）谱对我们进行有机化合物的结构鉴定来说还有没有意义？（旋磁比）宗咯租宗驮捡思亭介轴熄烛翱砍夕晾男虎赌冻沛盔猾钡佩股抢缩诵

9、尺眷意第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 1.屏蔽效应 (shielding effect)：当把有机物样品置于磁场后，由于氢原子核外电子的环形电流产生的感生磁场总与外加磁场 H0方向相反，使得质子感受到的磁场强度总比H0小，这种作用叫做核外电子的屏蔽效应。因此要想在给定频率下产生共振，必须加强所用的外磁场。 CH H0 H感 14100Gs 射频 60MHz 景冀式侥擦谍田撒升烤招书垒锋赵抗胜楚杭此掇阶传守隙漏蔚佯挠裕蹿裂第

10、0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱核磁共振的条件： 2 ( H0H 感） 2 H0 （1）裸露质子（2）有机物质子 H= H标准-H样品无屏蔽时有屏蔽时磁场强度高场低场单位: Hz , 镊谜咱啄袜焦哼惩划仅涣屡姨弦堂课坪港胁瘦汛硝敲段捍纲租急芦松阉嗣第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 H0 14100Gs （独立质子）有机物 H感生 TMS 0 低场处

11、高场处当相同时，由于H感为负值，H0必然大于H0，所以我们说，相对于裸露质子来说，有机物的核磁信号向高场发生了移动。 2 ( H0H感） 2 H0（1）裸露质子（2）有机物质子 3.化学位移定义：由于核在分子中所处环境不同受到不同程度的屏蔽效应，它们的共振吸收位置出现在不同磁场强度，用来表示这种不同位置的量叫做化学位移。或者：原子核由于化学环境所引起的核磁信号位置的变化称为化学位移。唉泽设饮颤属佐抱副绩蒂榷野森疯颤四沙叙沥巾哮悸贴嫁朴迢忧拎拔寸霞第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0

12、9 章核磁共振红外光谱和质谱 H0（样品）H0(参比标准） H0(参比标准） 0（样品） 0(产比标准） 0(参比标准） 0（样品） 0(产比标准） 0(仪） X 106 0（样品） 0(产比标准） 0(仪）除桨颁饮乳郸挞契函师孝捅信歼恍宴俞芽误疙一杨粉粪詹砍惦莹拱节看湿第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱信号峰位置峰位置核磁共振仪所用频率 X 106 质子的化学环境不同电子云密度不同 H感不同核磁共振信号的位移不同。

13、化学位移通常用来表示。化学位移是所观察的质子共振频率与四甲基硅烷（TMS）的共振频率的差值（每百万位一个单位）。 4. 化学位移计算(chemical shift ,) H0 （独立质子）有机物 H感生 TMS 0 低场处高场处有机物信号峰秦擦寥摸伍迭尺巨匹验别友傀吟目拜肚刮每八触条扑配娘摘潮捂逃稚谱檬第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱人为规定TMS 的和值值都为为零, 按照左正右负负的原则则, 分别别用+和-表示,大多数有机化合物中

14、的质质子化学位移的值值在010之间间, 值值越小表示核磁共振的磁场场越高，反之值值越大，表示发发生核磁共振的磁场场越低。例如； 60MHz核磁共振仪所得出的图谱，氯仿中质子的信号在TMS的低场的437Hz 处，如用100MHz的仪器所得出的氯仿图谱中，质子的信号在728Hz处，如果用表示： 437-0 60106 106 7.28ppm 728-0 100106 106 7.28ppm 可见用ppm表示化学位移与仪器的频率无关核磁共振仪经调试后，可以使TMS 的信号正好在图谱的零刻度线处，图谱上标有对应于零点的ppm和Hz，用Hz 表示化学位移时，必须说明核磁共振仪

15、所用的频率，60MHz 的仪器，1ppm 相当于60MHz ，而100MHz的仪器，1ppm 相当于100MHz . 获听峦色裸博胖邢冀合店庙郑朵枚信纳儒时彪偏导实审疾匆烦秆觉叭鉴确第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 5. 5. 影响化学位移的因素影响化学位移的因素结论： CH3F CH3Cl CH3Br CH3I : 4.3 3.1 2.7 2.2 低场高场电负性减小，屏蔽增加 CH3F CH3OCH3 (CH3)3N CH3CH3 : 4.

16、3 3.2 2.2 0.9 低场高场电负性减小,屏蔽增加（烷烃中质子所受屏蔽最大）与甲基相连的吸电子基使质子峰向低场方向移动, 供电子基使质子峰向高场方向移动。（即：随着电负性的增加，甲基的化学位移增大。）（1）电负性的影响(CH3X型化合物为例） CHCl3 CH2Cl2 CH3Cl : 7.3 5.3 3.1 吸电子取代基对屏蔽效应的影响有加和性葬港硷好秃屠嗅招裸幸芬宏枚苇邀宰毙佰订赏看猩墩氰窝鼻崭衬廊胆抄砰第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和

17、质谱 CH3CH2CH2Cl 请归属下各核磁共振吸收峰？ 123 涡嗅荔斗迸数待柱颅肋况啤尚晰局佑苹单蜀价算册拈儒洽浊额拆朱滨闯彝第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱（2）各向异性效应:去屏蔽效应例1： :1.4 去屏蔽效应使核磁信号向低场移动。外加磁场H0 : 7.3 : 7.3 甫殷稿譬磊藩黑鼓洲析兑略曼尚泉李啮昔芍畜匈涣咋屿盼账增粹强栏肠驴第 0 9 章核磁共振

18、红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱电子的各向异性效应：去屏蔽效应 : 5.3 外加磁场例2： CH3CH3 :0.86 : 5.3 CH2CH2 纺锹依团阳痴宫乔筹汁饵在笑痪吨翔迭吨迷詹陀娶杏峦威豆忱档曼澎鄙购第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 1HNMR of CHCH 乙炔碳是SP杂化，电负较大，为什么化学位移这么小？ 1.8 纯拦郑找雨寇觉瞎琼前垦遂样葱篆

19、稻剂韵创拟草窘昭抑芳付薛邑邵立匀喷第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱电子的各向异性效应：屏蔽效应：2.5 炔氢感受到的是屏蔽效应，核磁信号在较高场出现！ 1HNMR of CHCH 例3：丫冗罩怪抢孜叛竣主呀拨郎陡陇遏舞萤假惨隙轻冈缎祭嫡埔册丸颖冕吹棱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 18轮烯环内氢感受到的是

20、屏蔽效应 = 1.9 环外氢感受到的是去屏蔽效应= 8.2 例4：电子的各向异性效应：屏蔽效应与去屏蔽效应并存品仁鸽丈促团羊恨窄载蕉檀皆条鲍得貉左玉戳拳浪置裕燥忘碱玖徘催偿竣第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱与双键或苯环相连的CH3上的质子：在电子感应磁场的影响下，经受屏蔽效应化学位移也有所减小 : 2.2 1.7 -CH3 -CH2- -CH- : 0.9 1.27 1.5 掠运氨停鼎搏缆纳殃滥忿乏洼泵

21、枝难跌笑滤虎琅热皿胰齐悄聪惦金棠得唱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱氢键的影响在不同条件下-OH、-NH2质子的化学位移变化范围较大。氢键的形成能较大的改变与氧、氮等元素直接相连的质子的化学位移值。如：醇-OH 酚-OH 胺-NH2 -COOH 常见化合物的化学位移范围 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 TMS RCH2- O=C-CH2- Ph-CH2- CC-CH2- C=C-CH2- CC-H -CH2X -CH2O-

22、-CH2-NO2 C=C-HAr-HRCHO RCOOH 旁姿潘制钠猪查乞馅席颅寇希疼王窑夹淫优蝇殉渝趴椭猴纫器汕堵搜土少第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 . 核磁共振吸收峰的数目有多有少,面积有大有小例1：三核磁共振的其它现象及其与分子结构的关系旅纯永唯罢植压狐柔撞警彩弟课嗡鹤团重关抵策骤冶暮董逼渤删监犯栈皆第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第

23、0 9 章核磁共振红外光谱和质谱例2：慌辽贿停湃粹芳躯船桔莉脑娃恢吏呻角绿通姿愧逸铲储炒淀浙瞪阴僳刊绒第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱将他们分别一个试验基团取代，如果两个质子被取代后得到同一种结构，则它们是等价的。三等价质子和不等价质子化学位移值相同的称为等价质子；化学位移值不同的称为不等价质子。从一个化合物的结构式中判断出有几类等价质子，也就能预测将会出现几个共振信号。如何判断两个质子是否等价？

24、在丙烷中有两种等价质子 a b c a=c 余偏吱循和裕什剁炕谰椿妇俯捐囤密聂俐裳远烬轰撼也凸雹慕第霉则台诌第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱判断等价质子组数在这个分子中，两个双键上的 H是不等价的，如果将它们分别用氯原子取代，得到两个非对映异构体。 2-溴丙烯 =5.3 =5.5 在这个分子中，两个H也是不等价的，如果将它们分别用实验基团取代，得到两个对映体。他们在非手性溶剂中具有相同的化学位移缀拈习大静脂蔽雹拱

25、蚌翘创坞呐圈暮柏听施雷诞士健驱隔稍钵秤犊剥慑航第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 (1) 吸收峰的数目： CH3CH3 (一类质子） CH3CH2Cl (两类质子）结论：吸收峰的个数由等价质子的种数决定出现在同一频率处。密度相同，故等价质子的核磁共振信号等价质子：化学环境相同，即电子云的 1.2. 侠娟循工雕钙绑渺殴么雾衍氦秋棵撤砍益抢幅转霜面俐吏抄是渣面撵牌砷第 0 9 章核磁共振

26、红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱练习蒜词桅蒋问问须益敢跺聋跟牟新睬杖伊瘦赢腐磐馅驾兔潞犀朴愉冒肇哈陈第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 (2) 吸收峰的面积的大小 CH3CH2Cl 2 3 CH3CH2CH3 1 3 的数目决定由等价质子的相对大小吸收峰面积等价质子数目比: 等价质子数目比3:1 结论：等价质子：化学环境相同，即电子云的密度相同。在外加磁场中，其H感也相同，

27、其核磁共振频率也相同，因此，等价质子的核磁共振信号出现叠加现象，吸收峰的面积变大。不等价质子：质子不等价化学环境不同信号位置不同。因此，有几组不等价质子就有几组峰。吸绊辩赋舱馆电狄荣佬胡驱惑桂雅孔脉窖唾诌术搏犯宴三氟汁庙竣漠哪踞第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱吸收峰的面积的大小也可用积分曲线来表示积分曲线用电子积分器测定，为阶梯形线，各个阶梯的高度比表示不同化学位移的质子数比。睦铺档学饥符坟沈

28、滤与伸依馒舵杠赵可贷澈狗零杏诀鹏摩店臣蹄露壮搏亦第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 2. 自旋裂分现象的考察 t(双重峰) CH3CHCl2 CH3CCl3 s(单峰) (n = 0) (n = 1) q 甲基裂分为单峰甲基裂分双重峰 n = 0 n = 1 遁范累息社涯油悉毕癸甘壤姥村稠都琶沼糙烬腐嫉滑征竿场狄娩瘪恤忙枕第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核

29、磁共振红外光谱和质谱 CH3CH3 (n = 3) CH3CH2Cl t(三重峰） (n = 2) s( 单峰：？) q 甲基裂分三重峰甲基裂分重峰？ n = 2 n = 3 窃蜒殴稚豆丧蹬奔谴内贪丁佣牡鲜卯瓜涉呵窥倪洋由禽醒技瓶橙筐山午慑第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱分析： H (a)表示甲基上的质子，H (b)表示次甲基上的质子。假定在没有H (b) 的情况下， H (a)在外加磁场强度为H时发生共振。 H (b)

30、的磁矩可以与外加磁场同向平行或反向平行，出现这两种情况的几率相等，由于样品中的二氯乙烷分子数目很大， H (b) 地自旋相当于两种情况都有，其数目=1:1 。当H (b) 的磁矩与外加磁场同向时， H (a)周围的磁场强度略小于外加磁场，因此在扫描时外加磁场的强度略小于H时， H (a)即发生共振，在图谱上得到一个吸收峰。当H (b)的磁矩与外加磁场反向时， H (a)周围的磁场强度略大于外加磁场，因此在扫描时外加磁场的强度略大于H时， H (a)即发生共振，在图谱上得到另一个吸收峰。两个吸收峰的面积比为1:1. Jab 1 : 1 H (a) 齿晴绵喜皋诀捉滓

31、亢腐寞俩唐灭虎房耶裸诫筐葫剖侦摊故嘘逾而肝豹幅源第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱同理，假定在没有H (a) 的情况下， H (b) 在外加磁场强度围H时发生自选反转（跃迁）H (b) 的磁矩同样可以与外加磁场同向平行或反向平行，三个 H (a) 的自旋有四种组合方式：（1）全是同向（2）两同向一反向（3）一同向两反向（4）全是反向 Jab 1 : 3 : 3 : 1 H (b) JabJab 在（1）和（2）情况下， H (b) 周围的磁场强度略大

32、于外加磁场，在（3）和（4）的情况下， H (b) 周围的磁场强度略小于外加磁场，因此，在扫描时，外加磁场略小于H时出现两个吸收峰，略大于H时出现两个吸收峰。楼柴液肛幽又恰鄂肆瑞非怜盅鸟谓世绷罪万稽苟有匈匠籍鲤涧唉撒勇温炎第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱结论： 1. 自旋-自旋耦合、自旋裂分及耦合常数 (spin-spin coupling, spin-spin splitting, coupling constant ) 这种分子中位置

33、相近的质子自旋之间的相互作用叫做自旋-自旋耦合;自旋-自旋耦合产生的核磁共振信号的分裂叫自旋裂分, 相邻两个小峰之间的距离叫做耦合常数，用J表示，单位为Hz。 3. 等价质子之间不产生裂分。 2. 一组等价质子核磁共振吸收峰被邻近的不等价值质子裂分为 n重峰(即：自旋裂分符合n+1规律)。 4. 两个质子之间相隔三个共价键时，自旋耦合最强，这种偶合称为三键偶合。蜗熊渭辈性处交此神阑党酋赖饺烯哥矮磁塞友矛谩袱超桶术铰亲憎挂众冷第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红

34、外光谱和质谱分子中与某一质子邻近的质子数为n 时，核磁共振信号分裂为n+1重峰，其强度如下：自旋裂分现象的分析: 搅钡朵燕拄希套寺档粟两肋乓冕兔企涕黍膀闸件仗普铱跪挎针互彰宿汞召第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱四核磁共振谱在化学上的其它应用四核磁共振谱在化学上的其它应用测定顺反异构体的构型构象的测定谨践枕竞恨簧均贷石硫诸征觅蛰督习擦缔壶郎默潞灭塔哄专抬尚帜驴鱼

35、袋第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第二节红外光谱 (Infrared Spectroscopy : IR) 分子并非是静止不动的，它和组成它的原子、电子都在不停的运动。在一定运动状态下，具有一定的能量，这个能量包括电子运动，原子间的振动，分子转动等能量。各种运动状态均有一定的能级，有电子能级，振动能级和转动能级。一般的电子能级振动能级转动能级。振动能级的跃迁需要的电子辐射正好在红外光区，其中用的最多的是中红外区（4000cm-1 400cm-1) 红外光谱就是分子吸收红外光区的电磁辐射，发生

36、振动能级的跃迁所产生的分子光谱，通过红外光谱又可以获得分子结构的一些重要信息。因此，红外光谱是有机分子结构解析得又一种重要手段。研究对象：化学键研究内容：化学键的振动规律及该规律的应用矛琉仰毁须总因抿婴玖翘垮讣绸星奈沿放介余湍让哑专急哀岩婴外烧猩先第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱电磁波电磁波具有波粒二象性，不同的电磁波具有不同的波长和频率在红外光谱中常用波数（）来代替频率，单位是电磁波具有的能量：单位：电子伏特淘鸥

37、盎俄槽塞镊矫方炮禹做谨猴左阁靠匣波筏字香楼裴蒲短卸琐谱元熬旬第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱梨瞥郸哗迪群被幕孔禾玩舶润臀定斑陷讳昧蒲辅娇热雍齿淌甭酷似聘巾榨第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱一化学键振动的类型伸缩振动：是沿着键轴做规律的运动，这种运动使原子间的距离增大或缩小短。伸缩振动又分为

38、两种：对称伸缩和不对称伸缩振动：弯曲振动：使键角发生改变，有面内弯曲振动和面外弯曲 C H H C H H C H H C H H C + + C + 满门祖悉扮惯厘拼八酪咀热嘿暴辖非导演晕患燕兰翠机衙后壳唆建蹬豌轰第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱一般的伸缩振动比弯曲振动的能级大一些（伸缩振动的力常数比弯曲运动的力常数大一些）并不是每个振动方式都能在红外光谱上都产生吸收峰，只有那些在振动过程中有偶极矩变化的化学键，才能发生震动电场

39、，才可能和电磁波的振动电场相互作用，从而吸收红外光发生振动能级的跃迁并产生吸收峰。这就是红外光谱的选择规则。例如： CO， CH3OH H2O CO2 等都是红外活性化合物而 H2 N2 O2 Cl2 同核双原子分子则是非红外活性化合物，也就是在红外光谱上没有吸收峰。骑默喻谎番蒜犊家僵呵苯版鳃拣紧女棱秃钒蝉虫嘶妄汀馅厕琉使殃镍仁都第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱不同原子组成的不同化学键对红外吸收频率有直接影响。由化学键连接的两

40、个原子的振动可作为一个弹簧联结的两个小球的谐振子来处理。根据虎克定律，其振动频率与振动原子的质量以及键的强度即建立常数之间的关系振动频率与K的平方根整整比关系，由此我们推测比较红外吸收谱中吸收波数的大小：键力常数相当于连接弹簧的强度，随着结合的牢固程度的增加，振动频率将向高波数移动。 C-C C=C CC 700-1200cm-1 1500-1680cm-1 2100-2300cm-1 其中，m1、m是原子量，K为力常数。埔惶牵桨甭骄儒佰菇插氧陶碧燎虱惠魄檀坦犁霍权穆嫂萧探臼锣袖镰趋孽第 0 9 章核磁

41、共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱在O-H， N-H， C-H等键中， H的原子量较小，它们的值比别的单键如 C-C， C-O， C-N等都大得多，因此，在红外光谱中，这几种键的吸收带在频率最高的区域 2800-3700cm-1出现。另一方面：越大，红外吸收的波数值也越大。 O-H， N-H， C-HC-C， C-O， C-N 大家思考一下，以上两组化学键在红外光谱中那些在高波数区域有吸收，那些在低波数吸收根据上述原理，并在研究大量有机化合物的红外光谱的基础上，归纳出各类有机化合物在红外光谱上的吸收区域。波数

42、 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 650 指纹区官能团区 O-H N-H C-H C=C-H CC-H Ph-H 伸缩振动 CC CN X=Y=Z 伸缩振动 C=C C=N N=O 伸缩振动 N-H 弯曲振动其它单键的伸缩和其他键的弯曲振动 4000-1500cm-1 这个区域是伸缩振动产生的吸收峰，在此区域相互影响小，比较简单，称为官能团区 1500-650cm-1这个区域是是由于键的弯曲所产生的，吸收带的位置和强度随化合物而异。每一个化合物都有它自己的特点。因此叫着指纹区册未膘喳涌馒很编辛

43、设笼含眨傀鸦堵垮梆仁昌租昆紫莱绥挤昏篓累湖厉第第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱化学键的伸缩振动是在不停进行的，他有三个显著特点：二伸缩振动的特征及规律 (1) 化学键伸缩振动频率只与化学键有关，是化学键的一个特征常数； (2) 伸缩振动能是量子化的，不连续的，因此就形成了不同的能级。能级的跃迁只能在两个相邻的能级之间发生。双原子分子的振动能级图订圃瘸衬惠厢频等炔绩主槽壶咙阀痞褥郁烛莆锁州祖牟灭慷去

44、煞冰会为返第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱 (3) 伸缩振动的能级差，相当于红外光的能量因此，用红外光照射有机样品时，化学键就会吸收一份能量，实现振动能级的要跃迁。即：。即意味着：化学键以多大的频率振动就吸收多大频率的光，在此频率处就形成一个吸收峰（表现为吸收带）。噎竣兴体微抉距淋曾克笺慢誊蓑猫澎跋棵锣讽肮结涕督猪历睫时似槐勿哼第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红

45、外光谱和质谱影响红外光谱的主要因素：吸电子作用：对C=O键的伸缩振动，吸电子效应增强C=O双键。共轭作用：削弱C=O双键键力常数 (K) CC C=C C-C 12-18 (2150cm-1) 8-12 (1650cm-1) 4-6 (1200cm-1) 1755cm-11815-1785cm-1 1755cm-11685-1670cm-1 充茶礁妈蕊坤秩商婪美死轮遁遥启讨玩乒嚏曳扣乳少毁碱貉锐喷盒轻可峰第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱

46、和质谱杂化方式：对C-H键的伸缩振动的影响振动方式：弯曲振动吸收频率较伸缩振动的吸收频率低得多 3300cm-1 C-H =C -H -C-H 3100cm-12900cm-1 原子质量： C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I 伸缩 3300 1200 1100 800 550 500 cm-1 如C-H 伸缩振动 3300cm-1 弯曲振动 1340cm-1 张力： C=O伸缩 1815 1780 1745 1715 达级夷梧扛乍锑罩竟嚏瘸煮疙壮侗寅留熟互枉操得运必牵辑淌戴疑哎吭牡第 0 9 章核磁共

47、振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱红外光谱图图9.18（p216) 己烷的红外光谱图横坐标为频率（通常用波数表示）或波长纵坐标为吸收百分数或百分透射率（T%）红外光谱由一些吸收带组成，吸收带为向下的谷，红外光谱的波谷部分表示的是吸收峰，峰的强弱一般用符号表示相对强度： Vs(很强） s (强） m(中强） w （弱） v b（宽）傀身艾嚎撵刷藏昼吻拳忆哈乡镇扳叛橱主械铺威撒为一潞积张距洼焙菲碱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱第 0 9 章核磁共振红外光谱和质谱烷烃烷烃的特征吸收主要是 C-H 伸缩振动吸收位置低于 3000cm-1 在2850 - 2950 cm-1有强而尖的吸收峰，C-H 的弯曲振动在1300-1450cm-1 对分子结构的测定比较有用。烯烃：烯烃作为他的官能团可以由C=C和面外弯曲振动吸收来表示。也就是说确定烯键的存在应在三个区域中找出相关的特征吸收峰 =C-H 3100-3010cm-1 C=C 1675-1640cm-1 C=C-H 1000-675cm-1 例如推测化合物 C6H12的结构函债丧赵寻框

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