红外、紫外吸收光谱和核磁共振氢谱图

有机化学

红外光谱

1. 红外光是波长在800nm~100um范围的电磁波。但红外光谱是指波长范围在2.5~25um的吸收光谱，反映的是分子中原子间的振动和变角运动情况。
2. 红外光谱图中的横坐标代表波数，是波长的倒数（σ=1/λ），单位为cm^-1；纵坐标表示光透过程度，用透过率T（%）表示。
3. 波数大于1400的区域称为官能团区，大多数官能团的特征吸收峰出现在这个区域。
4. 波数小于1400的区域称为指纹区，不同分子条件下的官能团的特殊吸收模式能被显示，从而区分具有相同官能团的不同分子。
5. 影响分子伸缩振动频率的主要因素：
   从Hook定律来看，① 原子质量越小，振动频率越高； ② 键能越大，键长越短，振动频率越高。
   （1） 键级：基团的原子组成相同时，键级越大，振动频率越高。即三键>双键>单键。
   （2） 成键原子杂化方式：s轨道成分多的键强度越高。即sp>sp²>sp³。
   （3） 质量效应：对同族元素，原子序数越大，伸缩振动频率越小；对同周期元素，原子序数越大（电负性、键的极性增大），伸缩振动频率增大。
   （4） 电子效应和空间效应：当吸电子占优势时（卤素、氧原子），红外吸收移向高波数；当共轭效应占优势时（氮、硫原子），红外吸收移向低波数。空间位阻和环张力也有影响。极性越大，峰越强。对称性越高，峰越弱。
   （5） 氢键：氢键使O-H（醇、酚、羧酸）或N-H（胺、酰胺）伸缩振动峰向低波数移动，且峰变宽。

紫外吸收光谱

1. 一般使用200~800nm波长的紫外-可见光谱。
2. 红移：吸收峰向长波方向移动。
3. 蓝移：吸收峰向短波方向移动。
4. 生色团：分子中产生光吸收的主体基团。
5. 助色团：与生色团相连时，能增加其吸收波长和强度的基团。
6. 影响紫外-可见光谱的因素
   （1） 共轭效应：共轭体系越大，吸收的能量越低，波长越长，吸收强度越大。
   （2） 溶剂：极性溶剂使n→π^*吸收谱发生蓝移，使π→π^*吸收谱发生红移。

核磁共振谱（NMR）

1. 核磁共振信号频率ν=γ/2π·B₀。其中γ是磁旋比，B₀是磁感应强度。
2. 由于原子核外的电子运动产生了逆磁屏蔽效应，使得实际原子核感受到的磁场强度小于外加磁场强度。如果核外电子云密度高，核受到的屏蔽效应大，核磁共振吸收将出现在低频区；否则将出现在高频区。
3. 核磁共振氢谱图的横坐标表示核磁共振吸收峰的位置，纵坐标表示核磁共振吸收信号的强度。从左到右，磁感应强度逐渐增加。在左边出现吸收信号的核，受到低磁场的共振，说明它们受到的屏蔽效应较弱；反之同理。
4. 在核磁共振谱的测定中加入一个内标物质，将其吸收信号设为零点，其他有机物中各种质子信号与该内标物质质子信号的频率相对差别称为化学位移，用δ表示：δ=(ν_样品-ν_标准)/ν_仪器×10⁶。通常使用四甲基硅烷做内标。
5. 多数有机化合物的质子信号出现在δ=0~10的范围内。δ越大，说明共振吸收频率越大，质子信号出现在越低场（左边）。
6. 各种特征质子的位移：P₂₂₉
7. 影响电子云密度的因素：
   (1) 取代基电负性强（右上）使得电子云密度下降，化学位移值增大。（移向低场）
   (2) 诱导效应随距离增加而减弱。
   (3) 氧原子吸电子能力强于羰基。
   (4) 氢键可以削弱屏蔽，使化学位移值增大。（移向低场）
   (5) 饱和伯仲叔质子的化学位移逐次增大。
   (6) 化学位移值：芳氢>烯氢>炔氢>烷氢。
   (7) 醛质子δ=9~10
8. 一个质子被裂分的数目符合n+1规则，n表示与某种指定质子相邻近的等价质子的数目。若相邻两组等价质子分别有n和m个，则分裂成(n+1)(m+1)组峰。