有机波谱综合谱图解析
合集下载
(波普解析)有机化合物波谱解析
红外光区则多用μm为单位。 波数, 单位为cm-1
根据量子理论，光的能量E与频率 成正比，和波长 成反比。
E =h=hC/=hc
20
第一节 吸收光谱的基础知识
紫外-可见光谱
因真空紫外区（100~200nm）的辐射易为空气中的氧 气和氮气所吸收，对化合物的结构测定并无多大帮助， 所以在有机结构分析上应用不大。普通紫外光区及可见 光区空气无吸收，所以在有机结构分析中最为有用。
• 吸收光谱特征： 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收
43
（2）数据表示法
例如λ 溶m剂a2x 37nm(ε104) 或λ 2溶m3剂a7xnm(lgε4.0)
常用术语
生色团（发色团）：分子结构中含有π电子的基团 产生π→ π* 跃迁和（或）n→ π*跃迁 跃迁，E较低
例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— ； —NO2
13
总论
3、核磁共振谱（NMR spectroscopy，NMR）
O
B
AC
O
OO
14
总论
4、质谱（mass spectra：MS） 质谱中不伴随电磁辐射的吸收或发射，因此不属于光谱。 根据分子离子或碎片离子进行结构推导，属于能量谱 给出分子量(M+)，计算分子式(HR-MS); MS图一致(同一型号仪器，同一条件)一般为同一化合物; 碎片峰: 给出基团或片段信息; EI-MS: 糖苷不能给出分子离子峰; FD-MS，FAB-MS，ESI-MS 用于糖苷、肽、 核酸类，可 定分子量。
36
(4) 原子上未成键电子对形成的分子轨道
在分子轨道中，未与另一原子轨道相互起作用的原子轨道(即 未成键电子对所占有的轨道)，在分子轨道能级图上的能量大 小等同于其在原子轨道中的能量，这种类型的分子轨道称为 非成键(non-bonding)分子轨道，亦称n轨道。n轨道是非成 键的分子轨道，所以没有反键轨道。
根据量子理论，光的能量E与频率 成正比，和波长 成反比。
E =h=hC/=hc
20
第一节 吸收光谱的基础知识
紫外-可见光谱
因真空紫外区（100~200nm）的辐射易为空气中的氧 气和氮气所吸收，对化合物的结构测定并无多大帮助， 所以在有机结构分析上应用不大。普通紫外光区及可见 光区空气无吸收，所以在有机结构分析中最为有用。
• 吸收光谱特征： 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收
43
（2）数据表示法
例如λ 溶m剂a2x 37nm(ε104) 或λ 2溶m3剂a7xnm(lgε4.0)
常用术语
生色团（发色团）：分子结构中含有π电子的基团 产生π→ π* 跃迁和（或）n→ π*跃迁 跃迁，E较低
例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— ； —NO2
13
总论
3、核磁共振谱（NMR spectroscopy，NMR）
O
B
AC
O
OO
14
总论
4、质谱（mass spectra：MS） 质谱中不伴随电磁辐射的吸收或发射，因此不属于光谱。 根据分子离子或碎片离子进行结构推导，属于能量谱 给出分子量(M+)，计算分子式(HR-MS); MS图一致(同一型号仪器，同一条件)一般为同一化合物; 碎片峰: 给出基团或片段信息; EI-MS: 糖苷不能给出分子离子峰; FD-MS，FAB-MS，ESI-MS 用于糖苷、肽、 核酸类，可 定分子量。
36
(4) 原子上未成键电子对形成的分子轨道
在分子轨道中，未与另一原子轨道相互起作用的原子轨道(即 未成键电子对所占有的轨道)，在分子轨道能级图上的能量大 小等同于其在原子轨道中的能量，这种类型的分子轨道称为 非成键(non-bonding)分子轨道，亦称n轨道。n轨道是非成 键的分子轨道，所以没有反键轨道。
(波普解析)有机化合物波谱解析
HMQC
CH2
CH2
-CH2O-
HMQC(13C-1H COSY) 13C，1H 直接相关谱 1JCH
12
总论
3、核磁共振谱（NMR spectroscopy，NMR）
1H-NMR及13C-NMR是在有机化合物分子结构测定中最重要 的工具，两者相辅相成，提供有关分子中氢及碳原子的类型、 数目、相互连接方式、周围化学环境乃至空间排列等结构信 息。在确定有机化合物分子的平面及立体结构中发挥重要作 用。
有机化合物波谱解析
药化与天然药物化学教研室 药学院610室
1
总论
确定有机化合物结构的方法
1、紫外光谱 (ultraviolet spectra, UV) 2、红外光谱 (infrared spectra，IR) 3、核磁共振谱 (nuclear magnetic resonance spectroscopy, NMR) 4、质谱（mass spectra：MS） 5、单晶X射线衍射（X-ray diffraction by asingle crystal ）
积分数目
8
总论
3、核磁共振谱（NMR spectroscopy，NMR） 13C-NMR • 基本参数：化学位移（）
9
13C-NMR
根据化学位移，确定碳的类型
• sp3： = –20~100 (CH3,CH2,CH,C) • sp2： = 95~220 (C=C,C=N,C=O) • sp： = 70~130 (C≡C)
21
吸收光谱的产生
一个原子或分子吸收一定的电磁辐射能（）时，就由一种 稳定的状态（基态）跃迁到另一种状态（激发态），从而产生 吸收光谱。
22
23
24
波谱学综合解析
基本相同。
A中1380cm-1峰裂分为等强度双峰，是异丙基的特征， n=3，因而A的结构为2-甲基己烷。
1170和1155cm-1来自异丙基的骨架振动，ρCH2728cm-1，
•
B中1380cm-1峰裂分为1:2的双峰，是叔丁基的特征， 其骨架振动在1250cm-1,ρCH2740cm-1，n=2，因此B结构 为2,2-二甲基戊烷。 C中1380cm-1为单峰，ρCH2723cm-1，n=4，结构为 正庚烷。利用1380cm-1峰的裂分判断烷烃异构体时，需 注意分子中其他端甲基的干扰，有时裂分峰的形状不容 易判断。 NMR谱可以准确地判断烷烃异构体，往往比红外 光谱更直观可靠。图是三种辛烷异构体的 1H NMR谱。 A为正辛烷，－CH3,δ0.90,与CH2 相连，裂分为三重 峰；(CH2)6, δ1.1～1.6。甲基与乙基的积分面积之比为 1:2。
1H
•
• 2．核磁共振波谱 • •
•
( B) 为2-甲基庚烷，异丙基中的两个甲基与CH相连，裂分为
双重峰。7－CH3 的化学位移仍为0.90，与异丙基中甲基双重峰
重叠。
CH (CH2)4
吸收在δ1.0～1.8、δ0.6～1.0与δ1.0～1.8
两个区域积分面积之比为1.0：1.0。 • (C) 2，2-二甲基己烷，叔丁基中3个CH3为单峰，端甲基仍 为三重峰，化学位移均为δ0.90。3个CH2δ1.20。甲基与(CH2)3积 分面积比为2:1。
综合解析
• 紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱法均在 食品、化工、环保、医药等科研、生产中有广泛 应用，但各有其缺点和局限性。 • 紫外光谱可用于含有发色团的有机物分析，如 芳烃、共轭烯烃、酮和醛等，尤其在定量分析中 具有灵敏度高、准确和快速方便的优点。其应用 的局限性也很明显，如分子不含有发色团，就不 能用紫外光谱检测；通常紫外光谱吸收带少，谱 带宽，难于进行未知物的结构鉴定。 • 红外光谱能够明显地揭示未知物的结构特征， 未知物含有什么或不含有什么官能团和化学键， • 从谱带位置和强度可以进行判断。
第一章_有机化合物的波谱综合解析-3
红外光谱（i nfra r ed spectroscopy 缩写为IR ）由于分子吸收了红外线的能量并导致分子内振动能级的跃迁而产生的记录信号。
IR 谱主要提供分子中官能团的结构信息。
横坐标：波数（σ）400～4000cm -1；表示吸收峰的位臵。
纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。
T ↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
%100%0⨯=I IT I ：表示透过光的强度；I 0：表示入射光的强度。
红外光谱官能团区（4000-1500 cm -1）由分子的伸缩振动导致,用于鉴定各种不同官能团产生红外光谱的必要条件：1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。
2.只有能引起分子偶极矩的变化的振动才能产生IR 光谱。
完全对称的分子H 2、O 2、N 2不会产生红外吸收光谱。
H―C≡C―H 、R―C ≡C―R ，其C≡C （三键）振动也不能引起红外吸收。
指纹区（1500-650 cm-1）分子弯曲及伸缩振动吸收峰,多用于鉴定基团的结合方式官能团区（高频区）1500-4000 cm-1Y －H 伸缩振动区2500～3700 cm-1，Y= O、N、C。
Y≡Z 三键和累积双键伸缩振动区2100～2400 cm-1，主要是：C≡C、C≡N 三键和C＝C＝C、C＝N＝O 等累积双键的伸缩振动吸收峰。
Y＝Z双键伸缩振动区1600～1800 cm-1，主要是：C＝O、C＝N、C＝C等双键。
指纹区（低频区）650-1500 cm-1主要是：C－C、C－N、C－O等单键和各种弯曲振动的吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。
红外谱图各主要官能团红外光谱的特征吸收峰频率3600-3200NH, OH d, br, s3300C CHstrong3100-3010 =C-H middle2960-2850 -C-H strong2260-21002700-CHO doubleC Cvariable1850-1690 C=OAcids, esters Ketones Aldehydes very strong1680-1620 or 1600-1500 C=C variable 1470-1350 bend C-H1000-700 bend alkenes benzene substituted type4000cm-1650cm-11300-1030 bend C-O C-N几个明显的红外特征峰-OH（醇和酚）：-OH吸收处于3200~3650cm-1，由于-OH可形成分子间或分子内氢键，而氢键所引起的缔合对红外吸收峰的位臵、形状和强度都有重要影响。
(波普解析)有机化合物波谱解析
Lambert-Beer 定律应用？
30
第二节 紫外光谱的基本知识 一、 分子轨道
分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。 分子成键轨道; 分子反键轨道
33
34
分子轨道的种类
(1) 原子A和B的s轨道相互作用，形成的分子轨道
(2)原子A和B的p轨道相互作用形成的分子轨道
35
(3)原子A的s轨道和原子B的p轨道相互作用形成的分子轨道
• 吸收光谱特征： 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收
43
（2）数据表示法
例如λ 溶m剂a2x 37nm(ε104) 或λ 2溶m3剂a7xnm(lgε4.0)
常用术语
生色团（发色团）：分子结构中含有π电子的基团 产生π→ π* 跃迁和（或）n→ π*跃迁 跃迁，E较低
例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— ； —NO2
物质对电磁辐射的吸收性质常用吸收曲线来描述，即考察 物质对不同波长的单色光吸收的情况。
溶液对单色光的吸收程度遵守Lambert-Beer 定律。
A = acl
A 为吸光度(光密度), a为吸光系数, l 为吸收池厚度, c 为溶液的浓度。
29
•若溶液的浓度以mol L-1为单位时， Lambert-Beer 定律的吸 收系数(a) 表示，单位为L mol-1 cm-1，即摩尔吸光系数。 •对于相对分子质量未知的物质，常采用质量百分比浓度 (g/100ml)，相应的系数称为百分吸收系数，以E1%1cm表示。 •以摩尔吸收系数 用得最普遍。
三甲基胺n →σ*跃迁的λ分别为173nm、183nm和227nm。
39
第二节 紫外光谱的基本知识
二、 电子跃迁类型
30
第二节 紫外光谱的基本知识 一、 分子轨道
分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。 分子成键轨道; 分子反键轨道
33
34
分子轨道的种类
(1) 原子A和B的s轨道相互作用，形成的分子轨道
(2)原子A和B的p轨道相互作用形成的分子轨道
35
(3)原子A的s轨道和原子B的p轨道相互作用形成的分子轨道
• 吸收光谱特征： 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收
43
（2）数据表示法
例如λ 溶m剂a2x 37nm(ε104) 或λ 2溶m3剂a7xnm(lgε4.0)
常用术语
生色团（发色团）：分子结构中含有π电子的基团 产生π→ π* 跃迁和（或）n→ π*跃迁 跃迁，E较低
例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— ； —NO2
物质对电磁辐射的吸收性质常用吸收曲线来描述，即考察 物质对不同波长的单色光吸收的情况。
溶液对单色光的吸收程度遵守Lambert-Beer 定律。
A = acl
A 为吸光度(光密度), a为吸光系数, l 为吸收池厚度, c 为溶液的浓度。
29
•若溶液的浓度以mol L-1为单位时， Lambert-Beer 定律的吸 收系数(a) 表示，单位为L mol-1 cm-1，即摩尔吸光系数。 •对于相对分子质量未知的物质，常采用质量百分比浓度 (g/100ml)，相应的系数称为百分吸收系数，以E1%1cm表示。 •以摩尔吸收系数 用得最普遍。
三甲基胺n →σ*跃迁的λ分别为173nm、183nm和227nm。
39
第二节 紫外光谱的基本知识
二、 电子跃迁类型
有机化合物波谱综合解析详解
有机化合物波谱综合解析
波谱综合解析的含义：利用各种波谱分
析方法获得尽可能多的结构信息，通过 对各种波谱分析信息之间的相互对比、 印证，从而获得被分析化合物准确结构 的定性分析方法。 不同波谱分析方法在功能上既有重叠部 分，也有互补部分，在综合解吸时应该 充分发挥各自优势。 在条件允许的情况下，要充分关注 1HNMR和13CNMR，因为NMR提供数据 最丰富，可靠性最高。
MS裂解机理
例题2：UV(甲醇）：λmax=236 nm,(ε=8200), 300 nm(ε=3500), 1NMR, 13CNMR, IR, MS如下，推测结构：
主要依靠NMR，特别关注偶合常数关系，
积分关系，充分利用二维NMR，以及其 他特殊NMR技术，如DEPT, 结合IR, MS, UV-Vis等数据，将可能的碎 片合理连接。 最后充分利用所有波谱分析数据对可能 结构进行确证，排除所有不合理结构。
1.
例题1：根据提 供的IR, HNMR, 13CNMR和MS 推测结构
解：设MS中m/z250为M+峰，因该峰与相邻碎片离子峰 m／z 206(M-44)．m／z 178(M-72)之间关系合理,故m ／z 250为分子离子峰。分子量250为偶数，说明化合 物不含氮或偶数个氮。MS中无明显含S、F、C1、Br、I 的特征碎片离子峰存在。
13C
NMR谱中有12种化学环境不同的碳，由峰的相对强 度判断，分子中应含有14个碳。1H NMR谱中积分简比 (由低场至高场)为3：2：1：2：3：4：3，简比数字之 和为18．表明分子中至少含有18个H。由以上分析可知， 当N＝0时，O＝4，可能分子式为C14H18O14,当N＝2 时．O＝2.5．不合理应舍去，故该化合物的分子式为 C14H18O14，因UN＝6，所以分子中可能有苯基存在。
波谱综合解析的含义：利用各种波谱分
析方法获得尽可能多的结构信息，通过 对各种波谱分析信息之间的相互对比、 印证，从而获得被分析化合物准确结构 的定性分析方法。 不同波谱分析方法在功能上既有重叠部 分，也有互补部分，在综合解吸时应该 充分发挥各自优势。 在条件允许的情况下，要充分关注 1HNMR和13CNMR，因为NMR提供数据 最丰富，可靠性最高。
MS裂解机理
例题2：UV(甲醇）：λmax=236 nm,(ε=8200), 300 nm(ε=3500), 1NMR, 13CNMR, IR, MS如下，推测结构：
主要依靠NMR，特别关注偶合常数关系，
积分关系，充分利用二维NMR，以及其 他特殊NMR技术，如DEPT, 结合IR, MS, UV-Vis等数据，将可能的碎 片合理连接。 最后充分利用所有波谱分析数据对可能 结构进行确证，排除所有不合理结构。
1.
例题1：根据提 供的IR, HNMR, 13CNMR和MS 推测结构
解：设MS中m/z250为M+峰，因该峰与相邻碎片离子峰 m／z 206(M-44)．m／z 178(M-72)之间关系合理,故m ／z 250为分子离子峰。分子量250为偶数，说明化合 物不含氮或偶数个氮。MS中无明显含S、F、C1、Br、I 的特征碎片离子峰存在。
13C
NMR谱中有12种化学环境不同的碳，由峰的相对强 度判断，分子中应含有14个碳。1H NMR谱中积分简比 (由低场至高场)为3：2：1：2：3：4：3，简比数字之 和为18．表明分子中至少含有18个H。由以上分析可知， 当N＝0时，O＝4，可能分子式为C14H18O14,当N＝2 时．O＝2.5．不合理应舍去，故该化合物的分子式为 C14H18O14，因UN＝6，所以分子中可能有苯基存在。
有机波谱学谱图解析
具体来看，这本书的目录可以分为以下几个部分：
这一部分主要介绍了波谱学的基本概念和原理，包括光谱、光谱学、电磁波、 分子振动、旋转和自旋等。这些基础知识对于理解后续的有机波谱学谱图解析非 常重要。
这一部分介绍了有机波谱学的发展历程、基本原理和应用领域。同时，还对 有机波谱学中的各种谱图进行了简要介绍，如红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱、 质谱等。
这一部分是本书的核心，它详细介绍了有机波谱学谱图解析的各种方法和技 巧。包括光谱模拟、峰形分析、裂分规律、化学位移、耦合常数、质荷比等。这 些方法和技巧可以帮助读者准确地解析有机化合物的谱图，并推断出分子的结构 信息。
这一部分通过具体的实例，介绍了如何运用前面所学的知识和技巧来解析有 机化合物的谱图。这些实例包括醇、酚、胺、羧酸、酮等常见有机化合物的核磁 共振氢谱和碳谱的解析。通过这些实例的分析，读者可以更加深入地理解有机波 谱学谱图解析的方法和技巧，并将其应用到实际工作中。
《有机波谱学谱图解析》是一本全面介绍有机波谱学的专业书籍，既适用于相关专业的研究生和 本科生学习使用，也适用于从事有机化学、药物化学等领域的研究人员参考使用。通过学习本书， 读者可以深入理解有机波谱学的原理和应用，提高在科研和实际工作中的能力。
精彩摘录
《有机波谱学谱图解析》是一本非常重要的书籍，它对于化学、生物、医学 等领域的科学家和工程师来说都是不可或缺的工具。这本书提供了深入、全面的 有机波谱学知识，包括各种谱图的解析方法，对于理解和解析复杂的有机化合物 结构具有极大的帮助。在这篇文章中，我们将分享一些这本书中的精彩摘录。
我想说的是这本书的写作风格。作者宁永成教授以他深厚的学术造诣和丰富 的实践经验，将复杂的概念和计算方法娓娓道来，使得读者能够轻松愉快地接受 和理解这些知识。这一点在我阅读的过程中感受尤为深刻。
有机波谱第七章谱图综合解析
• UV：210nm以上无吸收，可判断分子中无共轭体 系，也无醛、酮羰基存在。
•3. 活泼氢的识别 OH, NH2, NH, COOH, CHO 等活泼氢的存
在可由IR谱、1H NMR谱的特征吸收来识别， 1H NMR 重水交换谱可进一步证实。对于某 些存在互变异构(如β-二酮的烯醇结构)的活泼 氢也可由此识别。除此之外，由分子中氢原 子的数目减去由偏共振去偶13C NMR谱计算 的与碳原子直接相连的氢原子的数目，剩余 氢亦为活泼氢。
复习题
1．在质谱分析中，试以分子中由双电子构成的σ键断裂过程说明均裂、异 裂和半异裂的含义。 2．在红外光谱分析中，习惯上把红外光谱图按波数范围分为四大峰区，每 个峰区都对应于某些特征的振动吸收。请简述各峰区的波数范围及对应的 特征振动吸收，并在每一峰区列举至少三种属于该类特征振动吸收的具体 化学键。 3．有机分子电子跃迁类型主要有哪些？请简要回答并画出简图进行说明。 4. 影响化学位移的因素有哪些？
• 13C NMR δ 114～117 范围的共振吸收峰为sp2杂化 碳的共振吸收，其中有 ,C=C, C=O基存在。
• 1H NMR δ 6～8的多组多重峰为烯烃和苯氢的共振 吸收峰。
以上推导的不饱和基在不同光谱中均有其特征吸收 峰，且与不饱和度相符。故分子中含有 ,C=C, C=O。
• 活泼氢的确定：
CH3 H3C C CH2 OH
CH3
4、 化合物的分子式为C4H6O2,其1H NMR 谱图(300MHz)如图所 示，谱图中δ12.5ppm峰重水交换后消失，推导其结构。
由以上分析可知，当N=0时，O=4，可能分子式 为C14H18O4。当N=2时，O=2.5，不合理应舍去。 故该化合物的分子式为C14H18O4 ，因UN=6
•3. 活泼氢的识别 OH, NH2, NH, COOH, CHO 等活泼氢的存
在可由IR谱、1H NMR谱的特征吸收来识别， 1H NMR 重水交换谱可进一步证实。对于某 些存在互变异构(如β-二酮的烯醇结构)的活泼 氢也可由此识别。除此之外，由分子中氢原 子的数目减去由偏共振去偶13C NMR谱计算 的与碳原子直接相连的氢原子的数目，剩余 氢亦为活泼氢。
复习题
1．在质谱分析中，试以分子中由双电子构成的σ键断裂过程说明均裂、异 裂和半异裂的含义。 2．在红外光谱分析中，习惯上把红外光谱图按波数范围分为四大峰区，每 个峰区都对应于某些特征的振动吸收。请简述各峰区的波数范围及对应的 特征振动吸收，并在每一峰区列举至少三种属于该类特征振动吸收的具体 化学键。 3．有机分子电子跃迁类型主要有哪些？请简要回答并画出简图进行说明。 4. 影响化学位移的因素有哪些？
• 13C NMR δ 114～117 范围的共振吸收峰为sp2杂化 碳的共振吸收，其中有 ,C=C, C=O基存在。
• 1H NMR δ 6～8的多组多重峰为烯烃和苯氢的共振 吸收峰。
以上推导的不饱和基在不同光谱中均有其特征吸收 峰，且与不饱和度相符。故分子中含有 ,C=C, C=O。
• 活泼氢的确定：
CH3 H3C C CH2 OH
CH3
4、 化合物的分子式为C4H6O2,其1H NMR 谱图(300MHz)如图所 示，谱图中δ12.5ppm峰重水交换后消失，推导其结构。
由以上分析可知，当N=0时，O=4，可能分子式 为C14H18O4。当N=2时，O=2.5，不合理应舍去。 故该化合物的分子式为C14H18O4 ，因UN=6
(波普解析)有机化合物波谱解析
15
总论
5、单晶X射线衍射（X-ray diffraction by asingle crystal ） 单晶X射线衍射分析是一种独立的结构分析方法，不需要
借助其它波谱学方法即可独立的完成被测样品的结构分析工作。
优点：定量给出分子立体结构参数，还能够完成化合物分子相 对构型与分子绝对构型的测定，特别是在有机化合物分子立体结 构中的构型确定、构象分析，以及固体化合物样品的晶型与分子 排列规律，有机分子的异构体（如手性化合物）及其含量测定。
• 红外光谱在天然有机产物的结构研究中除了可用于鉴别化合物 的异同和光学异构体（大多数对映体和外消旋体的固相红外光 谱是不同的）外，它在立体化学研究和官能团的确定中发挥着 重要作用。
如：芳香环: ν1600~1480cm-1
OH:ν>3000 cm-1
C=O : ν1700 cm-1
IR相同者为同一化合物
缺点：要求样品本身能获得晶型良好的单晶。
16
总论
5、单晶X射线衍射 (X-ray diffraction by asingle crystal )
17
第一章 紫外光谱 Ultraviolet Spectra
18
第一章 紫外光谱 Ultraviolet Spectra
第一节、吸收光谱的基础知识 第二节、UV的基础知识 第三节、UV与分子结构间的关系 第四节、UV在有机化合物结构研究中的应用
1H-NMR
• 基本参数：化学位移（）用于判断H的类型
•
偶合常数（J）
7
化学位移
1H-NMR
谱图提供的信息：
1）质子个数（积分数目）
2）由J值可知质子与质子的相互关系
3）由值可知质子所处的化学环境及磁环境
总论
5、单晶X射线衍射（X-ray diffraction by asingle crystal ） 单晶X射线衍射分析是一种独立的结构分析方法，不需要
借助其它波谱学方法即可独立的完成被测样品的结构分析工作。
优点：定量给出分子立体结构参数，还能够完成化合物分子相 对构型与分子绝对构型的测定，特别是在有机化合物分子立体结 构中的构型确定、构象分析，以及固体化合物样品的晶型与分子 排列规律，有机分子的异构体（如手性化合物）及其含量测定。
• 红外光谱在天然有机产物的结构研究中除了可用于鉴别化合物 的异同和光学异构体（大多数对映体和外消旋体的固相红外光 谱是不同的）外，它在立体化学研究和官能团的确定中发挥着 重要作用。
如：芳香环: ν1600~1480cm-1
OH:ν>3000 cm-1
C=O : ν1700 cm-1
IR相同者为同一化合物
缺点：要求样品本身能获得晶型良好的单晶。
16
总论
5、单晶X射线衍射 (X-ray diffraction by asingle crystal )
17
第一章 紫外光谱 Ultraviolet Spectra
18
第一章 紫外光谱 Ultraviolet Spectra
第一节、吸收光谱的基础知识 第二节、UV的基础知识 第三节、UV与分子结构间的关系 第四节、UV在有机化合物结构研究中的应用
1H-NMR
• 基本参数：化学位移（）用于判断H的类型
•
偶合常数（J）
7
化学位移
1H-NMR
谱图提供的信息：
1）质子个数（积分数目）
2）由J值可知质子与质子的相互关系
3）由值可知质子所处的化学环境及磁环境
有机化学课件-波谱分析
995～985,915～905(单 取代烯) 980～960(反式二取代烯) 690(顺式二取代烯) 910～890(同碳二取代烯) 840～790(三取代烯)
C H 面外 弯曲振动
660～630(末端炔烃)
烷烃：C—H伸缩振动 2940 cm-1和 2860 cm-1，C—H 面内
弯曲1460（不对称）和1380 cm-1 (对称)， -(CH2)n- (n>=4)一般在 720 cm-1处有特征峰（弱）
第八章 有机化合物的波谱分析
1.分子吸收光谱和分子结构 2.红外吸收光谱 3.核磁共振谱
第八章
1.紫外光谱（UV） 2.红外光谱（IR）
有机化合物的波谱分析
3.核磁共振谱（NMR ） 4.质谱（MS）
有机化学中应用最广泛的四大波谱：
一、分子的吸收光谱和分子结构 E= hν= hc/λ ν= c/λ 1/λ=σ E 代表光子的能量，单位为J； h planck 常数 6.63x10-34J•S
TMS：四甲基硅烷
低场
屏蔽效应大，共振信号在高场，
CH3
吸收峰为单峰，化学惰性。
TMS 化学位移定为0 ppm 高场
10
9
8பைடு நூலகம்
7
6
5
4
3
2
1
零 点
-1
-2
-3
TMS
三、核磁共振谱
3. 影响化学位移的因素
(1). 电负性的影响 电负性较大的吸电子基团，使与之相连的碳上的质子周围 电子云密度降低，屏蔽作用弱，共振信号→低场（位移增大）
1
0
一张NMR谱图,通常可以给出四种重要的结构信息：化学位 移、自旋裂分、偶合常数和峰面积（积分线） 峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲线高度求出。
有机化合物波谱分析(课堂PPT)
23
不同能量的电磁波能引起物质不同运动状态的变化，促 使一定能态的基态跃迁至激发态，在连续的电磁波谱上出现 吸收信号。
3
高能辐射区 光学光谱区
γ 射线 x 射线 紫外光 可见光 红外光
引起原子核的裂变
短
使内层电子逸出轨道
引起原子和分子外层价电子跃迁 引起分子振动和转动状态变化
波长
波谱区
微波 引起单电子自旋改变烯Βιβλιοθήκη 类型各类烯烃的特征吸收位置表
v=C–H／cm-1
vC=C／cm-1
RHC=CH2 R1R2C=CH2 R1HC=CHR2(Z)
3100~3000(m) 3100~3000(m) 3100~3000(m)
R1HC=CHR2(E) 3100~3000(m)
R1R2C=CHR3
3100~3000(m)
面外弯曲γ：包括面外摇摆和蜷曲。 面外摇摆ω
蜷曲τ
14
变形振动δ ：包括对称变形振动和不对称变形振动。 对称的变形振动δs
不对称的变形振动δas
15
8.1.2 烃类化合物的IR谱图解析
8.1.2.1 烷烃
烷烃的IR谱应关注三个吸收段的情况： (1) C–H伸缩振动(vC–H)：3000~2800cm-1；
形判断化合物的官能团，确定化合物类别。 红外光谱产生必要条件 分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生
红外活性振动过程中：
Δμ ≠ 0
8
8.1.1 分子的振动和红外光谱
8.1.1.1 振动方程式
√ √ 1
v振 动 =2 π
μ K=2 1 π Km 11+m 12
√ 1
σ=2πc
K
m 11+
不同能量的电磁波能引起物质不同运动状态的变化，促 使一定能态的基态跃迁至激发态，在连续的电磁波谱上出现 吸收信号。
3
高能辐射区 光学光谱区
γ 射线 x 射线 紫外光 可见光 红外光
引起原子核的裂变
短
使内层电子逸出轨道
引起原子和分子外层价电子跃迁 引起分子振动和转动状态变化
波长
波谱区
微波 引起单电子自旋改变烯Βιβλιοθήκη 类型各类烯烃的特征吸收位置表
v=C–H／cm-1
vC=C／cm-1
RHC=CH2 R1R2C=CH2 R1HC=CHR2(Z)
3100~3000(m) 3100~3000(m) 3100~3000(m)
R1HC=CHR2(E) 3100~3000(m)
R1R2C=CHR3
3100~3000(m)
面外弯曲γ：包括面外摇摆和蜷曲。 面外摇摆ω
蜷曲τ
14
变形振动δ ：包括对称变形振动和不对称变形振动。 对称的变形振动δs
不对称的变形振动δas
15
8.1.2 烃类化合物的IR谱图解析
8.1.2.1 烷烃
烷烃的IR谱应关注三个吸收段的情况： (1) C–H伸缩振动(vC–H)：3000~2800cm-1；
形判断化合物的官能团，确定化合物类别。 红外光谱产生必要条件 分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生
红外活性振动过程中：
Δμ ≠ 0
8
8.1.1 分子的振动和红外光谱
8.1.1.1 振动方程式
√ √ 1
v振 动 =2 π
μ K=2 1 π Km 11+m 12
√ 1
σ=2πc
K
m 11+
有机波谱第七章谱图综合解析
注意：分子式中Cl, Br, F, I, N, O, S等元素的存
在，可由质谱或元素分析判断，氧元素的存在
还可由红外光谱(υO-H, υC-O)或1H, 13C核的化学
位移判断。 分子式确定后，计算不饱和度(UN), UN≥4时， 分子中可能有苯环存在。
• 2. 不饱和基的判断 • UN﹥0的化合物，分子中含有不饱和基或苯环系。 不饱和基的存在在不同谱图中有不同的特征。 • IR谱：1870～1650cm-1 (s)为υC=O。3100 ～ 3000cm-1 (w或m)的υ＝C-H，结合1670～1630cm-1 (m) υC=C或1600～1450cm-1 (m,2 ～3条谱带) 的苯 环骨架伸缩振动，可判断烯基或苯基结构的存在。 在2250cm-1 附近(m) 可能为υC≡N;在2220cm-1 附近 (w) 可能为υC≡C; 1300～1000cm-1 (m,2 ～3条谱带) 为υC-O-C;在1560cm-1 附近(s) 和1360cm-1 附近(s) 为υNO2 ; 1900 ～2300cm-1 (w ～ m)为υx＝y＝z等。 这些不饱和基都具有其特征吸收带。
裂和半异裂的含义。
2．在红外光谱分析中，习惯上把红外光谱图按波数范围分为四大峰区，每
个峰区都对应于某些特征的振动吸收。请简述各峰区的波数范围及对应的 特征振动吸收，并在每一峰区列举至少三种属于该类特征振动吸收的具体 化学键。 3．有机分子电子跃迁类型主要有哪些？请简要回答并画出简图进行说明。 4. 影响化学位移的因素有哪些？
CH3CH2OCH2OCH CH
COOCH3
CH3CH2OCH2O
CH CH COOCH3
CH3CH2OCH2CH2OCOCH CH
OCH3
有机波谱分析--综合波谱解析法
普通碳谱(COM谱)的峰高，常不与碳数成比例是其缺点， 而氢谱峰面积的积分高度与氢数成比例，因此二者可互为补 充。
二、四大波谱综合解析步骤
1．了解样品 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 物理化学性质与物理化学参数：
物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极性、 灰分等， 可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。一般样品 的纯度需大于98％，此时测得的光谱，才可与标准光谱对 比。
三、 综合光谱解析示例
练习1：根据如下谱Байду номын сангаас确定化合物C9H10O2（M=150）结构， 并说明依据。
三、 综合光谱解析示例
练习1：根据如下谱图确定化合物C9H10O2（M=150）结构， 并说明依据。
三、 综合光谱解析示例
练习1：根据如下谱图确定化合物C9H10O2（M=150）结构， 并说明依据。
2、紫外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
紫外吸收光谱(UV) 与分子中的生色团和助色团有关，只涉 及电子结构中与p 电子有关部分，在结构分析中紫外光谱的 作用主要提供有机化合物共轭体系大小及与共轭体系有关的 骨架。如，是否是不饱和化合物 是否具有芳香环结构等化 合物的骨架信息。
3、红外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振碳谱(13C NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合 物中 1.碳核的类型 2.碳分布 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地
否定所拟定的错误结构式。碳谱对立体异构体比较灵敏，能 给出细微结构信息。
在碳谱中:
质子噪音去偶或称全去偶谱(proton noise deeoupling或proton complete deeoupling，缩写COM，其作用是完全除去氢核干
二、四大波谱综合解析步骤
1．了解样品 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 物理化学性质与物理化学参数：
物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极性、 灰分等， 可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。一般样品 的纯度需大于98％，此时测得的光谱，才可与标准光谱对 比。
三、 综合光谱解析示例
练习1：根据如下谱Байду номын сангаас确定化合物C9H10O2（M=150）结构， 并说明依据。
三、 综合光谱解析示例
练习1：根据如下谱图确定化合物C9H10O2（M=150）结构， 并说明依据。
三、 综合光谱解析示例
练习1：根据如下谱图确定化合物C9H10O2（M=150）结构， 并说明依据。
2、紫外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
紫外吸收光谱(UV) 与分子中的生色团和助色团有关，只涉 及电子结构中与p 电子有关部分，在结构分析中紫外光谱的 作用主要提供有机化合物共轭体系大小及与共轭体系有关的 骨架。如，是否是不饱和化合物 是否具有芳香环结构等化 合物的骨架信息。
3、红外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振碳谱(13C NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合 物中 1.碳核的类型 2.碳分布 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地
否定所拟定的错误结构式。碳谱对立体异构体比较灵敏，能 给出细微结构信息。
在碳谱中:
质子噪音去偶或称全去偶谱(proton noise deeoupling或proton complete deeoupling，缩写COM，其作用是完全除去氢核干
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
综合谱图解析
1. 某未知物分子式为C
5H
12
O，它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的
紫外吸收光谱在200 nm以上没有吸收，试确定该化合物结构。
并解释质谱中m/z 57和31的来源。
1 :
2 : 9
2. 待鉴定的化合物（I）和（II）它们的分子式均为C
8H
12
O
4。
它们的质谱、红外
光谱和核磁共振谱见图。
也测定了它们的紫外吸收光谱数据：(I)λ
max
223nm，δ
4100；（II）λ
max
219nm，δ2300，试确定这两个化合物。
未之物（I）的谱图
未之物（II）的谱图
3、某未知物的分子式为C
9H
10
O
2
，紫外光谱数据表明：该物λmax在264、262、
257、252nm (εmax101、158、147、194、153)；红外、核磁数据如图所示，试推断其结构，并说明理由。
4. 某未知物 C
11H
16
的 UV、IR、1H NMR、MS谱图及13C NMR数据如下，推导未知
物结构。
序号δc（ppm）碳原子个数序号δc（ppm）碳原子个数1143.01632.01
2128.52731.51
3128.02822.51
4125.51910.01
536.01
5. 某一未知化合物，其分子式为C
10H
10
O。
已测定它的紫外吸收光谱、红外光谱
(KBr压片)以及核磁共振谱，见图确定该化合物结构。
5
1
1
3
6. 某未知化合物的红外光谱、核磁共振氢谱如图，分子式根据元素分析为
C
6H
11
O
2
Br，试推测其结构。
7. 某一未知化合物，其分子式为C
13H
16
O
4。
已测定它的红外光谱、核磁共振谱以
及紫外吸收光谱.如图，试确该未知化合物的结构。