有 机 波 谱 学Organic Spectroscopy

杨 高 升

2008 年 8 月

( 化学与材料科学学院 有机化学教研室 )

gshyang@mail.ahnu.edu.cnchem_yang@sina.com13033047194, 5991233

生化楼前楼 502 室

开课目的： 1. 较为深入了解确定有机分 子结构的现代物理方法 2. 硕士研究生入学考试 3. 本科毕业论文 4. 分析问题和解决问题的方法

《有机波谱学》

教学安排：

第一章 绪论 （ 1 课时）第二章 紫外 - 可见吸收光谱 （ 5 课时）第三章 红外吸收光谱 （ 7 课时）第四章 核磁共振谱 （ 9 课时）第五章 有机质谱 （ 8 课时）第六章 波谱综合解析 （ 4 课时）

教学形式：多媒体教学、课堂讨论

教 室： 1503 ( 星期二： 3, 4 两节 )

1502 ( 星期五： 3, 4 两节 )

考试方式：笔试、闭卷

成绩计算：平时 30 % （考勤、课堂讨论）

考试 70 %

教材：孟令芝 等编著的《有机波谱分析》主要参考书：

第一章 绪 论第一章 绪 论

明确有机波谱学的学科性质、基本内容和学习 意义 掌握有机化合物分子结构表征的基本原理 了解本门课程的教学要求和学习方法

【基本要求】

有机化合物分子结构表征的基本原理

【重点难点】

有机化学是研究有机化合物的化学

研究一个新的有机化合物的基本过程是：

ÑùÆ·ÖƱ¸ ·ÖÀë́ ¿ »¯ Îï Àí³£ Êý¼°·Ö×ÓÁ¿²â ¶¨

元素分析确定分子式

结构分析确定结构式

性质及应用研究 合成

第一章 绪 论第一章 绪 论

N

CH3O

HHO

NH

H

奎 宁（存在于金鸡钠皮中，抗疟药物）

1908 年 Rabe ，测定了结构 1944 年 Woodward 完成全合成 2001 年 Stork 完成立体选择性 全合成

NCl

NHCH(CH2)3N(C2H5)2

CH3

N

CH3O

NH

CH(CH2)3N(C2H5)2CH3

N

CH3O

NH(CH2)5NHCH(CH3)2

扑疟喹啉

戊喹啉

氯喹

合成抗疟药物

物质的结构决定性质物质的结构决定性质性质是其结构的反映性质是其结构的反映

化学方法

物理方法

—— 根据有机物的化学反应所表

现出来的结构信息，来确定

其结构

—— 利用有机物的光谱学、电学、

磁学等物理性质所表现出来的

结构信息 , 来确定其结构

化学方法化学方法 例一：分子式同为 C2H6O 的乙醇和甲醚分子 结构的确定

H C O C H

H

H

H

H

H C C O H

H

H

H

H

(A) (B)

实验一、实验一、 1 1 当量的乙醇只与 当量的乙醇只与 1 1 当量的金属当量的金属 钠钠反应反应 , , 放出 放出 0.5 0.5 当量的当量的氢气氢气

C2H5O(H)

2 C2H6O + 2 Na 2 C2H5ONa + H2

实验二、乙醇可与三氯化磷反应 实验二、乙醇可与三氯化磷反应

3 C2H5O(H) + PCl3 3 C2H5Cl + P(OH)3

C2H5(OH)

乙醇的结构

H C C

H

H

H

H

OHºÍ

H C C O H

H

H

H

H

甲醚与金属钠不起反应；

但可与氢碘酸反应

C2H6O + 2 HI 2 CH3I + H2O

(CH3)2O

甲醚的结构

H C

H

H

O C H

H

H

ºÍºÍ

H C O C H

H

H

H

H

例二、吗啡的结构鉴定 例二、吗啡的结构鉴定 1803 年，从鸦片中分离得到纯品 1881 年，从吗啡的锌粉蒸馏中分 离出菲

1925 年， Gulland 和 Robinson 提出吗啡分子的结构式

·Æ

Âð·È

OHO HO H

H

NCH3

1952-1956 年， Gates 完成吗啡 的全合成，最终确定 吗啡的分子结构

化学方法化学方法

样品用量大、费时、费力、准确性差

现代物理方法现代物理方法

样品用量少、省时、省力、准确性高

现代物理方法现代物理方法

紫外 - 可见光谱红外光谱核磁共振谱质谱......

紫外–可见吸收光谱 依据物质对紫外 - 可见光的吸收性质。反映分子中成键电子的运动与紫外 - 可见光的作用

主要用于表征分子中的共轭体系

U-3010 型 紫外 - 可见分光光谱仪

红外吸收光谱 依据物质对红外光的吸收性质。反映分子中键的振动与红外光的作用

主要用于表征分子中的官能团

VECTORTM 22 型 傅立叶红外光谱仪

核磁共振谱 依据物质在强磁场中对无线电波的吸收性质。反映分子中原子核的自旋磁矩与无线电波的作用

主要用于表征分子中的氢、碳、氟等有核自旋磁矩的原子

Bruker 300 MHz 超导核磁共振仪

有机质谱 依据构成物质分子或其碎片的原子种类、数目及其相对质量。反映物质分子或其碎片的组成

主要用于确定分子量和分子式

6200 Series Time-of-Flight LC/MS Systems

Agilent 5975C Series GC/MSD

质谱仪