《烯烴與紅外光譜》課件

烯烴與紅外光譜本課程將深入探討烯烴的結(jié)構(gòu)特性和紅外光譜分析技術(shù)。我們將學(xué)習(xí)如何利用紅外光譜來(lái)識(shí)別和分析烯烴分子。引言烯烴的重要性烯烴是有機(jī)化學(xué)中最基礎(chǔ)的不飽和碳?xì)浠衔?，在工業(yè)和日常生活中應(yīng)用廣泛。紅外光譜的作用紅外光譜是一種強(qiáng)大的分析工具，可以幫助我們快速識(shí)別分子結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)。課程目標(biāo)通過(guò)本課程，學(xué)生將掌握烯烴的基本知識(shí)和紅外光譜分析技術(shù)。烯烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)碳碳雙鍵烯烴分子中含有至少一個(gè)碳碳雙鍵，這是其最顯著的結(jié)構(gòu)特征。平面構(gòu)型雙鍵周圍的原子通常呈平面排列，這影響了分子的幾何形狀和反應(yīng)性。烯烴的手性1幾何異構(gòu)體順式和反式異構(gòu)體2光學(xué)異構(gòu)體具有不對(duì)稱碳原子的烯烴3構(gòu)象異構(gòu)體分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的異構(gòu)體烯烴中的雙鍵σ鍵由sp2雜化軌道重疊形成，提供主要的結(jié)合力。π鍵由未雜化的p軌道側(cè)向重疊形成，賦予烯烴獨(dú)特的反應(yīng)性。鍵長(zhǎng)碳碳雙鍵的鍵長(zhǎng)約為0.134nm，比單鍵短但比三鍵長(zhǎng)。烯烴的命名規(guī)則1確定主鏈選擇包含雙鍵的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈。2編號(hào)從距離雙鍵最近的一端開(kāi)始編號(hào)。3命名取代基按字母順序列出取代基名稱。4指明雙鍵位置用數(shù)字表示雙鍵的起始位置。烯烴的性質(zhì)可燃性烯烴易燃，可完全燃燒生成二氧化碳和水。溶解性通常不溶于水，但可溶于非極性有機(jī)溶劑。反應(yīng)活性由于雙鍵的存在，烯烴具有較高的化學(xué)反應(yīng)活性。烯烴的合成脫水反應(yīng)醇類化合物在酸催化下脫水生成烯烴。脫鹵反應(yīng)鹵代烴在強(qiáng)堿作用下脫去鹵化氫形成烯烴。裂解反應(yīng)大分子烷烴在高溫下裂解可得到烯烴。Wittig反應(yīng)醛或酮與磷葉立德反應(yīng)生成烯烴。烯烴反應(yīng)的選擇性區(qū)域選擇性反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生在特定位置，如Markovnikov規(guī)則。立體選擇性反應(yīng)生成特定立體異構(gòu)體，如順式加成或反式加成。化學(xué)選擇性在多官能團(tuán)存在時(shí)，反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生在某一官能團(tuán)上。烯烴的應(yīng)用紅外光譜分析1定義利用分子對(duì)紅外光的吸收來(lái)分析分子結(jié)構(gòu)的方法。2原理基于分子振動(dòng)能級(jí)的躍遷。3應(yīng)用廣泛用于有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析。4優(yōu)勢(shì)快速、準(zhǔn)確、無(wú)損分析，樣品用量少。紅外光譜的基本原理1分子振動(dòng)分子中原子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2能量吸收振動(dòng)頻率與入射光頻率相匹配時(shí)發(fā)生吸收。3特征吸收不同官能團(tuán)有其特征吸收頻率。4光譜圖形成記錄吸收強(qiáng)度與波數(shù)的關(guān)系。紅外光譜的檢測(cè)過(guò)程1樣品制備將樣品制成薄膜或壓片。2光源發(fā)射紅外光源發(fā)出連續(xù)光譜。3樣品吸收樣品選擇性吸收特定頻率的紅外光。4信號(hào)檢測(cè)檢測(cè)器接收透過(guò)樣品的光并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。5數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)處理信號(hào)并生成光譜圖。紅外光譜儀的組成光源提供穩(wěn)定的紅外輻射，常用熱輻射源。單色器將連續(xù)光譜分解成單一波長(zhǎng)的光。樣品室放置待測(cè)樣品的區(qū)域。檢測(cè)器將透過(guò)樣品的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。紅外光譜圖的解讀橫坐標(biāo)波數(shù)（cm?1），表示單位長(zhǎng)度內(nèi)的波數(shù)?？v坐標(biāo)透過(guò)率（%）或吸光度，表示光的吸收程度。吸收峰不同官能團(tuán)在特定波數(shù)范圍內(nèi)產(chǎn)生特征吸收峰。烯烴中雙鍵的特征峰C=C伸縮振動(dòng)通常在1620-1680cm?1范圍內(nèi)出現(xiàn)強(qiáng)吸收峰。=C-H伸縮振動(dòng)在3010-3095cm?1范圍內(nèi)出現(xiàn)中等強(qiáng)度吸收。=C-H面外彎曲振動(dòng)在675-1000cm?1范圍內(nèi)出現(xiàn)，可用于判斷取代類型。飽和烴中C-H鍵的特征峰2850-2960C-H伸縮振動(dòng)飽和C-H鍵的特征吸收區(qū)域（cm?1）。1350-1470C-H彎曲振動(dòng)甲基和亞甲基的特征吸收區(qū)域（cm?1）。720-725亞甲基搖擺振動(dòng)長(zhǎng)鏈烷烴中-(CH?)n-的特征吸收（cm?1）。羥基、酯基等官能團(tuán)的特征峰烯烴異構(gòu)體的紅外光譜分析順式異構(gòu)體=C-H面外彎曲振動(dòng)在690-700cm?1附近出現(xiàn)強(qiáng)吸收。反式異構(gòu)體=C-H面外彎曲振動(dòng)在960-970cm?1附近出現(xiàn)強(qiáng)吸收。環(huán)烯烴的紅外光譜分析環(huán)張力影響小環(huán)烯烴的C=C伸縮振動(dòng)頻率高于非環(huán)烯烴。特征吸收環(huán)外甲基在800-900cm?1范圍內(nèi)有特征吸收。環(huán)大小影響不同大小的環(huán)烯烴在指紋區(qū)有獨(dú)特的吸收模式。共軛烯烴的紅外光譜分析C=C伸縮振動(dòng)共軛效應(yīng)使吸收頻率降低，通常在1600-1650cm?1范圍。吸收強(qiáng)度共軛程度越高，C=C伸縮振動(dòng)吸收強(qiáng)度越強(qiáng)。=C-H伸縮振動(dòng)在3010-3040cm?1范圍內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)吸收峰。烯烴中取代基的紅外光譜分析甲基在2960cm?1和1375cm?1附近有特征吸收。苯基在1600cm?1和1500cm?1附近有芳環(huán)骨架振動(dòng)。鹵素C-X伸縮振動(dòng)在500-750cm?1范圍內(nèi)。紅外光譜與其他光譜的聯(lián)用分析紅外光譜提供分子中官能團(tuán)的信息。核磁共振譜提供分子中氫原子和碳原子的環(huán)境信息。質(zhì)譜提供分子量和結(jié)構(gòu)碎片信息。紫外可見(jiàn)光譜提供分子中共軛體系的信息。紅外光譜在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)鑒定快速確定未知化合物中存在的官能團(tuán)。反應(yīng)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)跟蹤化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程和產(chǎn)物生成。純度分析檢測(cè)樣品中的雜質(zhì)和判斷化合物的純度。定量分析利用Lambert-Beer定律進(jìn)行濃度測(cè)定。紅外光譜在高分子材料中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析確定高分子的化學(xué)組成和官能團(tuán)分布。交聯(lián)度測(cè)定通過(guò)特征峰強(qiáng)度變化評(píng)估高分子的交聯(lián)程度。老化研究監(jiān)測(cè)高分子材料在使用過(guò)程中的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化。紅外光譜在藥物分析中的應(yīng)用1藥物鑒別快速識(shí)別藥物分子的結(jié)構(gòu)。2純度檢查檢測(cè)藥品中的雜質(zhì)。3多晶型研究分析藥物的不同晶體形態(tài)。4制劑分析評(píng)估藥物制劑的均勻性和穩(wěn)定性。紅外光譜在食品檢測(cè)中的應(yīng)用乳制品分析檢測(cè)牛奶中的蛋白質(zhì)、脂肪含量。果蔬品質(zhì)無(wú)損檢測(cè)水果的成熟度和糖分。油脂檢測(cè)分析食用油的組成和氧化程度。添加劑檢測(cè)識(shí)別食品中的非法添加劑。紅外光譜在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用未來(lái)紅外光譜技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)微型化發(fā)展便攜式和手持式紅外光譜儀。高靈敏度提高檢測(cè)限，實(shí)現(xiàn)痕量分析。智能化結(jié)合人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解譜和預(yù)測(cè)。實(shí)時(shí)在線分析開(kāi)發(fā)適用于生產(chǎn)線的實(shí)