有机波谱分析
一,课程简介
二,意义
三,学习内容及时间安排
第一章 绪论
前 言：
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, 是极其重要的 。
H O
O H
N C H
3
吗 啡 碱
O
一、有机化合物结构测定的经典方法
（化学鉴定法）
? 1.初步实验
? 2,测定物理常数
? 3,元素分析
? 4.分组实验
? 5,官能团实验
1.初步实验
（ 1）,外观：形、色、味
（ 2）,燃烧实验
2.测定物理常数
熔点、沸点、比重、分子量、折光率、
旋光度
3.元素分析,C,H,S,N,Cl,Br,I
4.分组实验
（ 1）溶解度分组
（ 2）指示剂分组
5.官能团实验
（ 1）烷烃（ 2）烯烃（ 3）共轭烯烃
（ 4）芳烃（ 5）卤代烃（ 6）炔烃
二,波谱分析
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, 是极其重要的 。
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是,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)和 质谱
(mass spectroscopy 缩写为 MS).
三,有机波谱引论
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。v
按量子力学, 其关系为：
微粒性,可用光量子的能量来描述：
hcE h v
?
??
cv c v
?
??
式 中,
c 为 光 速, 其 量 值 = 3 × 1 0
1 0
c m, s
- 1
ν 为 频 率, 单 位 为 H z
λ 为 波 长 ( c m ), 也 用 n m 作 单 位 ( 1 n m = 1 0
- 7
c m )
1 c m 长 度 中 波 的 数 目, 单 位 c m
- 1
v
_
式 中, E 为 光 量 子 能 量, 单 位 为 J
h 为 P l a n c k 常 数, 其 量 值 为
6, 6 3 × 1 0 - 3 4 J s - 1
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：
3.分子的总能量由以下几种能量组成：
E
总 = E e
+ E
v
+ E
r
电 子 能 振 动 能 转 动 能
紫 外 光 谱
可 见 光 谱
红 外 光 谱
所 需 能 量 较 低, 波 长 较 长
微 波 波 谱
电 子 自 旋
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）
四,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：
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（ n3 – n1）
式中,Ω —代表不饱和度； n1,n3,n4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 Ω 为 1,三键 为 2,苯环 为 4。
说明：
（ 1）元素化合价不分正负，也不论何种元素，只按 价分
类计算。（如 C,Si； H,Cl）
（ 2）元素化合价应按其在化合物中实际提供的成键电子
数计算。
（ 3）对含有变价元素，如 S,N,P等化合物，不防对每
种可能化合价都作一次不饱和度的计算；然后根据波谱证
据取舍之。
（ 4）二价原子数目不直接进入计算式。
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（ 3n5 – n1）
式中 n5代表分子式中五价原子的数目。
一,课程简介
二,意义
三,学习内容及时间安排
第一章 绪论
前 言：
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, 是极其重要的 。
H O
O H
N C H
3
吗 啡 碱
O
一、有机化合物结构测定的经典方法
（化学鉴定法）
? 1.初步实验
? 2,测定物理常数
? 3,元素分析
? 4.分组实验
? 5,官能团实验
1.初步实验
（ 1）,外观：形、色、味
（ 2）,燃烧实验
2.测定物理常数
熔点、沸点、比重、分子量、折光率、
旋光度
3.元素分析,C,H,S,N,Cl,Br,I
4.分组实验
（ 1）溶解度分组
（ 2）指示剂分组
5.官能团实验
（ 1）烷烃（ 2）烯烃（ 3）共轭烯烃
（ 4）芳烃（ 5）卤代烃（ 6）炔烃
二,波谱分析
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, 是极其重要的 。
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是,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)和 质谱
(mass spectroscopy 缩写为 MS).
三,有机波谱引论
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。v
按量子力学, 其关系为：
微粒性,可用光量子的能量来描述：
hcE h v
?
??
cv c v
?
??
式 中,
c 为 光 速, 其 量 值 = 3 × 1 0
1 0
c m, s
- 1
ν 为 频 率, 单 位 为 H z
λ 为 波 长 ( c m ), 也 用 n m 作 单 位 ( 1 n m = 1 0
- 7
c m )
1 c m 长 度 中 波 的 数 目, 单 位 c m
- 1
v
_
式 中, E 为 光 量 子 能 量, 单 位 为 J
h 为 P l a n c k 常 数, 其 量 值 为
6, 6 3 × 1 0 - 3 4 J s - 1
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：
3.分子的总能量由以下几种能量组成：
E
总 = E e
+ E
v
+ E
r
电 子 能 振 动 能 转 动 能
紫 外 光 谱
可 见 光 谱
红 外 光 谱
所 需 能 量 较 低, 波 长 较 长
微 波 波 谱
电 子 自 旋
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）
四,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：
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（ n3 – n1）
式中,Ω —代表不饱和度； n1,n3,n4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 Ω 为 1,三键 为 2,苯环 为 4。
说明：
（ 1）元素化合价不分正负，也不论何种元素，只按 价分
类计算。（如 C,Si； H,Cl）
（ 2）元素化合价应按其在化合物中实际提供的成键电子
数计算。
（ 3）对含有变价元素，如 S,N,P等化合物，不防对每
种可能化合价都作一次不饱和度的计算；然后根据波谱证
据取舍之。
（ 4）二价原子数目不直接进入计算式。
Ω = 1 + n4 + 1 / 2（ 3n5 – n1）
式中 n5代表分子式中五价原子的数目。
