材料研究方法 - 图文(4)

2020-02-22 12:45

解:?Ω=1+7+(1-5)/ 2=6 > 4,可能有苯环。

?3100cm-1为≡C-H不饱和碳氢伸缩振动,结合1601cm-1、1510cm-1、表明有苯环。

?751cm-1,为苯环上单取代, ④2260cm-1、2242cm-1为-N=C=O

综上述分析,化合物的结构为C6H5-N=C=O 5.分子式 C6H14,红外光谱如下,推导其结构。

(1)Ω = 1 + 6 +

0?14= 0,为饱和烃类化合物; 2(2)3000-2800cm-1为饱和C-H伸缩振动,1461cm-1与1380cm-1表明有-CH2、-CH3;

(3)775 cm-1为-CH2平面摇摆振动,该振动的吸收率随-(CH2)n 中n值的改变而改变,n值增大,波数降低,775cm-1(n=1)表明该化合物 中无n>1的长链烷烃存在,只有-CH2CH3存在(乙基中-CH2平面摇

CH3 摆振动为780cm-1) 综上所述,化合物的结构为:CH3-CH2-CH-CH2-CH3

6.分子式 C4H6O2,红外光谱如下,推导其结构。

(1)Ω = 1 + 4 +

0?6= 2,分子式中可能含有C=C、C=O、C≡C; 2(2)3070cm-1表明有=C-H或≡C-H,结合1659cm-1处有-C=C说明该化合物存在烯基,该吸收带吸收强度正常,VC=0谱带强大,说明该双键与极性基团相连,此处应与氧相连,该谱带波数在VC=0正常范围,表明VC=0不与饱和基C=C、C=O相连。

(3)1760cm-1、1230cm-1、1140cm-1表明分子中有酯基(COOR)存在,VC=0(1760cm-1)较一般酯(1740-1730cm-1)高波数位移,表明诱导效应或环张力存在,此处氧原子与C=C相连。 (4)1365cm-1CH3与C=O相连

O

综上所述,化合物结构为:CH2=CH-O-C-CH3

7.化合物分子式 C10H14S,红外光谱如下,推导其结构。

①Ω=1?10?0?14?4,可能有苯环。2

②3050cm-1可能为苯氢的伸缩振动,结合1600cm-1、1500cm-1附近的苯环骨架振动,认为有苯环存在。

③810cm-1为对位取代苯中相邻两个氢的面外弯曲振动。 ④2900cm-1附近为饱和C-H伸缩振动。

⑤1450cm-1、1390cm-1、1370cm-1为-CH3、-CH2的弯曲振动,低频谱带裂分为双峰且1370cm-1谱带稍强,由此判断分子中有叔丁基存在。 ⑥2550cm-1处为S-H伸缩振动。 综合以上分析,化合物结构为:

? 核磁共振

1、产生核磁共振三要素:处于静磁场中、核自旋不为零、频率等于核自旋进动频率的射频

2、分析核磁共振谱图的三个条件:

(1)化学位移:由于氢核具有不同的屏蔽常数σ,引起外磁场或共振频率的移动,这种现象称为化学位移。化学位移越大,氢核的屏蔽常数越小,说明相邻原子的电负性越强。

(2)自旋偶合裂分峰数目:由于邻近核的耦合作用,NMR谱线发生分裂。裂分峰数目遵守n+1规律——相邻n个H,裂分成n+1峰。 (3)吸收峰的积分面积:吸收峰的积分面积体现了吸收峰的强度,与产生该吸收峰的质子数呈正比。

1. 在核磁共振波谱法中,常用 TMS(四甲基硅烷) 作内标来确定化学位移,这样做有什 么好处?

[答] 1) 通常用四甲基硅烷 (TMS) 作内标物质来确定化学位移,这样做有许多好处。首先,这一化合物中的 12 个质子是等同的,只产生一个峰。由于其屏蔽常数比大多数其它质子的屏蔽常数大,一般化合物的峰都出现在 TMS 峰的左侧。此外, TMS 是化学惰性的,它易溶于大多数有机溶剂,沸点只有 27℃,测量完毕后只需加热,即可将其除去,使试样获得回收。

2. 某有机化合物相对分子质量为88, 元素分析结果其质量组成为: C: 54.5%; O: 36;H: 9.1% NMR谱图表明:

a组峰是三重峰, ?≈1.2, 相对面积=3; b组峰是四重峰, ?≈2.3, 相对面积=2; c组峰是单重峰, ?≈3.6, 相对面积=3; (1) 试求该化合物各元素组成比

(2) 确定该化合物的最可能结构及说明各组峰所对应基团 [答] 1) 组成比

54.5 36.4 9.1

C:O:H= ── :── :── =4.54:2.27:9.1 12.0 16.0 1.0 = 2:1:4

2) 据相对面积说明该化合物含有8个H 所以分子式为C4H8O2

结构为: CH3──CH2──COO──CH3

? : 1.2 2.3 3.6 三重峰 四重峰 单峰

3. 当采用90MHz频率照射时, TMS和化合物中某质子之间的频率差为430Hz, 这个质子 吸收的化学位移是多少?

[答] ? =?? / ?o×106 =(430×106)/(90×106) =4.78

4. 在使用200MHz的NMR波谱仪中某试样中的质子化学位移值为6.8,试计算在300MHz 的NMR仪中同一质子产生的信号所在位置为多少Hz? [答] ?=?? /? 0 ×106 ??=?·? 0 ×10-6 不同仪器的?相同

?? =6.8×300×106×10-6=2040Hz

5. C4H8Br2 的核磁共振谱峰数如下: ?1 = 1.7 ,双峰 ?2 = 2.3 , 四重峰 ?3 = 3.5 ,三重峰 ?4 = 4.3 ,六重峰

这四种峰的面积比依次为 3 : 2 : 2 : 1 .

试写出该化合物的结构式,并用数字 1、2、3、4 标明相应的碳原子, 并作简明解释。 答: ?11.7 峰为甲基受相邻一个质子偶合的双峰。因相邻碳上连有溴原子,故 ?2增大。?22.3是亚甲基受到相邻碳上三个质子的偶合 (- CH - CH2- CH2- ),故为六重峰,小峰谱图中无法显示,因此谱图中只有四重峰。?33.5 是亚甲基受相邻碳上二个质子的偶合(- CH2- CH2- ),故为三重峰。因同碳原子上带有溴原子,其化学位移位于 ?2.3 处的亚甲基。 ?44.3 是 CH的峰。因受到相邻碳上 5 个质子 ( CH3 和 - CH2- ) 偶合故分裂成十二重峰,小峰谱图中无法显示,因此谱图中只有六重峰。因碳上连有 Br,故?值增大。

Br H ┃ ┃ CH3- C - CH2- C - Br 1 4┃ 2 ┃3

H H

6. 判断下列化合物的核磁共振谱图(氢谱)。

BrCH3CH2BrCCH2Br

答: BrCaCH3bCH2BrCH2Br

两组峰均为单峰 , Ha 高场 Hb 低场 峰面积比 a : b = 3 : 4


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