《波谱分析绪论》PPT课件.ppt

《《波谱分析绪论》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《波谱分析绪论》PPT课件.ppt（27页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、波谱分析,第一章 绪论,1.1 课程时间安排1.2 课程主要参考书1.3 课程学习意义,有机化合物的结构表征(即测定)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。过去，主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测定,其缺点是：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1805年开始研究，直至1952年才完全阐明，历时147年。,而现在的结构测定，则采用现代仪器分析法，其优点是：省时、省力、省钱、快速、准确，样品消耗量是微克级的，甚至更少。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

2、要的。,1.4 现代分析化学的内容及本门课程主要学习内容,（1）分离分析：色谱，膜技术（2）结构分析：主要是各种光谱法（3）表面及状态分析：x射线光谱、光电子能谱法等,紫外光谱(ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)红外光谱(infrared spectroscopy 缩写为IR)核磁共振谱(nuclear magnetic resonance 缩写为NMR)质谱(mass spectroscopy 缩写为MS).,1.5 波谱分析引论,1.光的本质 光是一种电磁波，具有波粒二相性。波动性：可用波长()、频率(v)和波数()来描述。,按量子力学，其关系为：,微粒性：可用

3、光量子的能量来描述：,该式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。由此可见，与E，v 成反比，即，v(每秒的振动次数)，E。2.分子运动形式及对应的光谱范围 在分子光谱中，根据电磁波的波长()划分为几个不同的区域，如下图所示：,波长从大到小：（能量由小到大）无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、伦琴射线、伽马射线 吸收光谱：当物质吸收的电磁辐射能等于两个能级间跃迁所需要的能量时，将产生吸收光谱。发射光谱：采用热能、光能和化学能等能量使物质激发，当通过辐射跃迁（发光）回至低能态或基态是产生发射光谱。原子光谱：原子外层价电子在受到辐射作用后在不同能级间

4、的跃迁吸收或发射光量子时产生的光谱，每条谱线代表一种跃迁。分子光谱：通过分子内部运动，化合物吸收或发射光量子时产生的光谱称为分子光谱。,3.分子的总能量由以下几种能量组成：,4.“四谱”的产生,带电物质粒子的质量谱（MS）电子：电子能级跃迁（UV）分子 原子 核自旋能级的跃迁（NMR）振动能级（IR）,紫外可见光谱,利用溶液中分子对紫外光和可见光的吸收，引起分子电子能级从基态到激发态的跃迁，产生紫外可见光谱。根据最大波长可进行化合物的结构分析，根据最大吸收波长强度变化可进行定量分析。双波长光谱、多波长光谱和导数光谱的应用，提高了分析的灵敏度和选择性，可用于多组分等复杂体系的分析。,红外光谱,利

5、用物质的分子对红外辐射的吸收，并由其振动或转动运动引起偶极距的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，得到分子振动能级和转动能级变化产生的振转光谱，又称为红外光谱。红外光谱是定性鉴定化合物及其结构的重要方法之一。红外光谱普遍采用傅立叶变换技术，提高了仪器的灵敏度和分辨率，实现了对微量样品的分析。特别是一些联用技术的进展，实现了对混合样品的分析。,红外拉曼光谱仪,核磁共振波谱,在外磁场中，具有核磁矩的原子核与磁场相互作用而裂分为能量不同的核磁能级，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁，产生核磁共振波谱。斯坦福大学的布洛赫和玻赛尔（哈佛）首先发现核磁共振现象，获得1952年诺贝尔物理学奖

6、。其在有机化合物的结构鉴定，特别是天然产物结构的阐明中起着极为重要的作用。现今利用1HNMR和13CNMR的化学位移和裂分常数以及2DNMR等来获取有机物的结构信息已是常规分析方法。,500兆液体核磁共振仪,300兆固体核磁共振仪,有机质谱,是一种物理分析方法，样品分子在离子源中发生电离，产生不同质荷比的离子，经电场加速后，进入质量分析器，在质量分析器中将不同质荷比的离子加以分离和聚焦后进行记录，从所得的质谱图中推断有机化合物结构的方法。质谱法虽不属于波谱范围，但却是结构分析非常重要的分析方法。是目前唯一可以提供分子量信息和确定分子式的分析方法。近20年来，质谱技术随着新颖的电离技术，质量分析

7、技术与各种分离手段的联用以及二维分析技术的发展，已成为最为广泛的分析手段。,气质联用仪,1.6 光吸收的基本定律朗伯比尔定律,成立的前提：（1）入射光为单色光；（2）吸收发生在均匀介质中；（3）在吸收过程中，吸收物质相互不发生作用。偏离线性的原因 物理因素；化学因素,1.7 有机光波谱图的基本构成三要素,谱峰的位置：定性指标，能量谱峰的强度：定量指标，跃迁概率谱峰的形状,1.8.不饱和度（unsaturated number）（index of hydrogen deficiency）根据分子式计算不饱和度，其经验公式为：,=1+n4+1/2（n3 n1）,式中：代表不饱和度；n1、n3、n4

8、分别代表分 子中一价、三价和四价原子的数目。,双键和饱和环状结构的为1、三键为2、苯环为4。,参 考 书 张华，现代有机波谱分析，化工出版社，2006年（具有配套联系册）唐恢同，有机化合物的光谱鉴定，北京大学出版社，1992年 孟令芝，何永炳，有机波谱分析，武汉大学出版社，1997年 陈洁，宋启泽，有机波谱分析，北京理工大学出版社，1996年 于世林等，波谱分析法，重庆大学出版社，2002年,王剑波等，有机化学中的光谱方法，北京大学出版社，2001年陆维敏，谱学基础，高教出版社，2005年L.M.Harwood,et al.,“Introduction to Organic Spectroscopy”,Oxford University Press,1997 D.H.Williams,et.al.,“Spectroscopic Methods in Organic Chemistry”,5th ed.,McGraw-Hill,1995 R.M.Silverstein,et.al.,“Spectrometric Identification of Organic Compounds”,6th ed.,Jhon Wiley&Sons,1998,