有机波谱分析名词解释.docx

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第五章红外光谱

名词解释：

1.伸缩振动n：

原子沿着键的轴线的伸展和收缩，振动时键长变化，键角不变。

（对称振动nas，不对称振动nas，骨架振动）

弯曲振动d：

原子垂直键轴方向的振动，振动时键长不变，键角变化。

（面内弯曲振动（剪式振动、平面摇摆振动）；

面外弯曲振动（扭曲振动、非平面摇摆振动））总结：

nas＞ns＞d

♣2.IR选律：

在红外光的作用下，只有偶极矩（Dm）发生变化的振动，即在振动过程中Dm¹0时，才会产生红外吸收。

红外“活性”振动：

在振动过程中Dm¹0，其吸收带在红外光谱中可见。

红外“非活性”振动：

偶极矩不发生改变（Dm＝0）的振动，这种振动不吸收红外光，在IR谱中观测不到。

3.自由度：

基本振动的数目称为振动自由度。

4.振动偶合效应：

当两个或两个以上相同的基团连接在分子中同一个原子上时，其振动吸收带常发生裂分，形成双蜂，这种现象称振动偶合

5.特征频率或特征吸收谱带：

某些官能团有比较固定的吸收频率，可以作为鉴定官能团的依据。

6.相关峰：

每个官能团都有几种振动方式，能产生红外吸收光谱的每种振动一般产生一个相应的吸收峰。

习惯上把这些相互依存又可相互佐证的吸收峰。

7.指纹区：

＜1333cm-1的频率区域，主要是各种单键（如C－C，C－N，C－O等）的伸缩振动与各种弯曲振动吸收区。

当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征，反映化合物结构上的细微结构差异。

简答题：

♣1.红外光谱的原理：

分子吸收红外光引起的振动能级和转动能级跃迁而产生的信号。

（记忆：

振、转光谱——红外光谱）

♣2.红外光谱的产生条件：

当红外光的频率恰好等于基团的振动频率时，分子能吸收该频率的红外光，即形成IR。

①振动分为：

伸缩振动（键长）、弯曲振动（键角）

②频率：

化学键力常数k

③红外光被吸收条件：

νIR=ν振动；Δm振动≠0Δm越大，吸收越强。

3.红外光谱表示方法：

用仪器按照波数（或波长）记录透射光强度（或吸收光强度）→红外光谱图

横坐标：

波数（cm-1）或波长（mm）

纵坐标：

透光率（T/%）或吸光度（A）

7.理论上，每个振动自由度在红外光谱区均产生一个吸收峰，但实际的红外谱图中峰的数目比自由度少？

因为：

（1）有偶极矩变化的振动才会产生红外吸收，无瞬间偶极矩变化的振动则不出现红外吸收。

（2）频率完全相同的振动导致峰重叠彼此发生简并。

（3）强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰。

（4）某些振动的吸收强度太弱，以至无法清晰地予以记录。

（5）某些振动的吸收频率超出了记录范围（4000～650cm-1）。

♣8.决定峰强的因素

①强度与分子振动的对称性：

对称性↑→偶极矩变化↓→强度↓

②强度与基团极性：

极性↑→偶极矩变化↑→强度↑

③强度与分子振动能级跃迁几率：

跃迁几率↑→强度↑

④强度与样品浓度：

样品浓度↑→强度↑

9.影响红外峰位、峰强的因素

1.内部因素：

（1）电子效应：

a.诱导效应：

吸电子基团（-I效应）使吸收峰向高频方向移动（兰移）

b.共轭效应：

（+C效应）吸收峰向低波数区移动

（2）空间效应：

a.空间位阻：

阻碍杂化或共轭

b.环张力:

环张力的增大，nC=C向高波数位移。

（3）场效应：

原子或原子团的静电场通过空间相互作用

（4）氢键效应：

氢键形成，低波数位移

（5）互变异构

（6）振动偶合效应。

2.外部因素：

溶剂、浓度

第三章核磁共振氢谱

名词解释：

1.自旋-自旋驰豫和自旋-晶格驰豫：

♣驰豫：

高能态的核以非辐射的的形式放出能量回到低能态，重建玻尔兹曼分布的过程。

自旋-晶格驰豫（纵向驰豫）：

处在高能级的核将能量以热能形式转移给周围分子骨架（晶格）中的其它核，回到低能级

自旋-自旋驰豫（横向驰豫）：

高能态的自旋核把能量转移给同类的低能态核，同时低能态的核获得能量跃迁至高能态。

♣2.化学位移

在照射频率确定时，同种核因在分子中的化学环境不同，或者说因核外电子云的屏蔽作用而在不同共振磁场强度下显示吸收峰的现象称为化学位移。

♣3.磁各向异性效应：

当分子中一些基团的电子云排布不对称时，处在不同位置的质子具有不同的化学位移，这种效应称为各向异性。

♣4．屏蔽效应

在外加磁场作用下，核外电子在垂直于外加磁场的平面绕核旋转，产生与外加磁场方向相反的感应磁场，抵消了部分外磁场的作用。

核外电子对H核产生的这种作用，称为屏蔽效应（亦称抗磁屏蔽效应）。

5.耦合常数：

谱带裂分的间距叫做偶合常数J，用赫兹（Hz）表示，

J的大小表示核自旋相互干扰的强弱，与相互偶合核之间的距离,核之间的相互取向以及官能团的类型等有关。

6.自旋偶合：

分子中的核除了受外层电子的影响外（化学位移的改变），分子中邻近的核存在相互作用，这种相互作用称为自旋-自旋偶合。

自旋裂分：

由于自旋-自旋偶合引起谱峰裂分的现象称为自旋-自旋裂分。

♣7．远程偶合

指间隔三个以上化学键的原子核之间的偶合。

♣8.n+1规律：

当某组质子有n个相邻的质子时，这组质子的吸收峰将裂分成n+1重峰.

♣9.化学等价:

化学环境相同、化学位移严格相等的核称为化学等价核，指化学位移相同的原子核。

♣10.磁等价：

一组化学位移相同的核，对组外任何核表现出相同大小的偶合作用，即只表现出一个偶合常数，这组核称为磁等价核。

问答题：

1.核磁共振原理（原子核的磁共振）：

用一个能量恰好等于分裂后相邻能级差的电磁波照射，该核吸收此频率的波，发生能级跃迁，产生核磁共振。

hυ=△E或υ=（g/2p）B0

当I≠0时，原子核的自旋运动有NMR讯号。

2.影响化学位移的因素

电子云密度

影响因素有内部的如:

诱导效应,共轭效应，磁的各向异性效应等；

外部的如：

溶剂效应，氢键的形成等.

3.为什么选用TMS（四甲基硅烷）作为标准物质?

（1）屏蔽效应强，共振信号在高场区（δ值规定为0），绝大多

数吸收峰均出现在它的左边。

（2）结构对称，是一个单峰。

（3）容易回收（b.p低），与样品不反应、不缔合。

第四章核磁共振碳谱

♣1.质子宽带去偶法

是一种双共振技术，记作13C{1H}。

用一个强的有一定带宽的去偶射频使所有的质子达到饱和,全部质子去偶，使得1H对13C的偶合全部去掉。

CH3、CH2、CH、季C皆是单峰。

♣2．NOE效应：

两个（组）不同类型的质子，如果空间距离接近（<5Å），照射其中一个（组）质子会使另一个（组）质子的信号增强。

（分子中两类自旋核可以通过波动磁场传动能量。

在质子宽带去偶实验中，由于干扰场B2作用非常强，同核驰豫过程不足以使其恢复到平衡状态。

经过异核之间的偶合作用，1H核将能量传给13C核，13C核吸收能量而发生驰豫，共振信号增强称为NOE效应。

）

♣3.偏共振去耦：

采用一个频率范围很小，比质子宽带去偶弱很多的射频场B2，使1H与13C一定程度上去偶，消除2J～4J的弱偶合,与13C直接相连的1H和13C核之间留下自旋偶合作用，偶合常数变小。

偶合峰数符合n+1规则。

4.质子选择性去耦：

当去偶频率（n2）正好等于某质子的共振吸收频率，且B2场功率足够小（低于宽带去偶时的功率）时，与该质子相连的碳全部去偶而变成单峰，并因NOE使谱线强度增大。

♣5.g-旁位效应：

各种取代基团均使g-碳原子的d稍移向高场。

第二章有机质谱

♣1.有机质谱原理：

将样品转化为运动的带电气态离子碎片，于磁场中按质荷比（m/z）大小分离并记录的分析方法。

质谱图：

横坐标为离子的质核比，纵坐标为离子相对强度或相对丰度。

♣2.分子离子峰:

试样分子在高能电子撞击下失去一个电子产生正离子.

3.碎片离子峰：

分子离子产生后可能具有较高的能量，将会通过进一步碎裂或重排而释放能量，碎裂后产生的离子形成的峰称为碎片离子峰。

4.同位素离子峰：

有些元素具有天然存在的稳定同位素，所以在质谱图上出现一些M+1，M+2，M+3的峰，由这些同位素形成的离子峰称为同位素离子峰

5.重排离子峰

在两个或两个以上键的断裂过程中，某些原子或基团从一个位置转移到另一个位置所生成的离子，称为重排离子。

质谱图上相应的峰为重排离子峰.

♣6.N律:

不含N或含偶数N的有机分子,其分子离子峰的m/z为偶数。

含奇数N的有机分子,其分子离子峰的m/z为奇数。

7.奇电子OE：

带有未成对电子的离子。

8.偶电子EE：

外层电子完全成对的离子。

9.偶电子规律：

偶电子离子电离只能产生偶电子离子；

奇电子离子电离既能产生奇电子离子，也能产生偶电子离子。