有机化学波谱解析课件剖析

波 子式。
谱 分
质谱图上的碎片峰可以提供一级结构信息。对
析 于一些特征性很强的碎片离子，如烷基取代苯
综 的m／z 91的苯甲离子及含γ氢的酮、酸、酯的
合综 麦氏重排离子等，由质谱即可认定某些结构的
波合 谱波谱
存在。
解解 析析法 法
质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后， 验证所推测的未知物结构的正确性。
析析法 大光谱是传统提法，应以IR、1H—NMR、13C—
法 NMR及MS为四大光谱比较贴切。
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一、各种光谱的在综合光谱解
zl 波
析中的作用
谱
分
析
综 合综 波合 谱波谱 解解 析析法 法
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பைடு நூலகம்
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质谱在综合光谱解析中的作用
zl 质谱(MS) 主要用于确定化合物的分子量、分
合综 具有复杂化学结构的未知物，还需测定
波合 谱波谱 解解
碳—氢相关谱或称碳－氢化学位移相关谱， 它是二维核磁共振谱(2D-NMR )的一种,提
析析法 供化合物氢核与碳核之间的相关关系,测定
法 细微结构。
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碳谱与氢谱之间关系---互相补充
不能测定不
zl
含氢的官能
波 谱
氢谱不足
团
zl 在碳谱中:
波 质 子 噪 音 去 偶 或 称 全 去 偶 谱 (proton noise
谱 分 析
deeoupling或proton complete deeoupling，缩写
COM，其作用是完全除去氢核干扰)可提供各 类碳核的准确化学位移
综
合综 波合
偏共振谱(off resonance de-coupling，OFR，部
法
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DEPT谱图R、Q及P谱：
zl 波 谱 分 析
综 合综 波合 谱波谱 解解 析析法 法
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核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
zl
波 谱
目前在碳谱实际测定工作中，主要是测定 COM及DEPT谱:
分 析
由COM谱识别碳的类型和季碳。
综 由DEPT谱确认CH3、CH2及CH；
➢质谱虽非光谱，因其与光谱的密
谱
切关系，且确定未知物的分子量
分 析
与分子式是进行综合光谱解析时，
综
首先要知道的问题。加之质谱仪
合综
的质量色散与光谱仪的复光色散
波合 谱波谱 解解
有某些类似之处，因此习惯上也 把它视为一种光谱。
析析法
法
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四大或五大光谱？
zl 波
➢四大光谱 通常把在进行未知物综合光
碳官能团的信息，且光谱简单易辨认，对于含碳 较多的有机物，有很高的分辨率。当有机物的分
谱波谱 解解
子量小于500时，几乎可分辨每一个碳核，能给出 丰富的碳骨架信息。
析析法 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。
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波 谱
质谱（EI、CI、FI、FAB）、
分
紫外吸收光谱、
析
综
红外吸收光谱、
合综
核磁共振氢谱、
波合 谱波谱 解解
核 磁 共 振 碳 谱 (COM 、 OFR 、 SEL 、 DEPT)等光谱，进行综合解析，确定未知物
析析法
分子结构的方法，称为综合光谱解析法。
法
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光谱？非光谱？
zl 波
zl 还可以通过A、B及C谱的加减处理，而
波 谱
得DEPT的R、Q及P谱，分别只呈现CH3、
分 析
CH2及CH的信号，而且都呈现向上的单 一谱线。
综
合综 由于DEPT谱的定量性很强，因此不仅可
波合 谱波谱 解解
鉴别碳原子的类型，而且可判断碳原子 的数目，对于光谱解析十分有利。DEPT
析析法 已成为13C—NMR测定中的常规内容。
谱 谱解析时常用的紫外吸收光谱、红外吸
分 收光谱、质子核磁共振谱及质谱称为四
析 大光谱。
综 合综 波合
近年来核磁共振碳谱得到迅速发展，成 为确定化合物结构的最重要手段之一，
谱波谱 解解
➢五大光谱
把UV、IR、1H－NMR、13C
析析法 －NMR及MS称为五大光谱之说。
法
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四大或五大光谱？
zl 波
在碳谱中（续）:
谱 分 析
DEPT谱 (distortionless enhancement by polarization transfer，无畸变增强极化
综 转移技术) ,
合综 波合
大大提高对13C核的观测灵敏度;
谱波谱 解解
可利用异核间的偶合对13C信号进行调
析析法 制的方法，来确定碳原子的类型。
析析法 法
谱“包打天下”，各有所长，取长补短，
相互配合、相互补充。
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四大光谱综合波谱解析
zl 波
➢如何利用紫外光谱，红外光谱、核磁共
谱 振光谱和质谱的资料推断结构、每个化
分 析
学工作者有自己的解析方法，所以无须、
综 也不可能设计一套固定不变的解析程序。
合综 ➢本章在前各章学习的基础上，通过一些
四大光谱综合波谱解析
zl
波 谱
➢ 一般情况，由IR、1H—NMR及MS三种 光谱提供的数据，即可确定未知物的化
分 学结构。若不足，再增加13C-NMR等。
析
综 合综
特殊情况，还可以辅助以其它光谱，如 荧光谱、旋光谱、拉曼光谱等提供的结
波合 谱波谱 解解
构信息。 ➢在进行综合光谱解析时，不可以一种光
分 析
综
合综 波合
碳谱补充
谱波谱 解解 析析法
法
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
给出各种含碳官能团 的信息，几乎可分辨 每一个碳核，
光谱简单易辨认
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碳谱与氢谱可互相补充
zl 波
碳谱不足
谱
分
COM谱的峰高， 常不与碳数成 比例
析
综 氢谱补充
合综
波合
谱波谱
NMR上无其信号，在无碳谱时，可用IR确认羰
解解 析析法 法
基的存在。氰基(2240cm－l左右)等不含氢的官 能团，在1H—NMR上也无信号；此时IR是 1H—NMR的补充。
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红外吸收光谱解析顺序与原则：
zl 波
➢解析顺序与原则：
谱 分
遵循“先特征(区)、后指纹(区)；先最强
法
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DEPT谱图：
zl 波
不碳)同。类通型过的改1变3C照信射号均1H呈核单第峰三(脉CH冲3、宽度CH(θ2、)的C不H及同季，
谱 分 析
若峰θ，=C13H52°为(C向谱下)，的可共使振C吸H及收C峰H，3为季向碳上信的号共消振失吸。收
综 若θ=90°(B谱)，CH为向上的信号，其它信号消失。
析析法 征性差，在综合光谱解析中一般可不予以
法 考虑。紫外吸收光谱法主要用于定量分析。
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红外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
zl 波
红外吸收光谱(IR) 主要提供未知物
谱
具有哪些官能团、化合物的类别(芳
分 析
香族、脂肪族；饱和、不饱和)等。
综 合综 波合
提供未知物的细微结构，如直链、支 链、链长、结构异构及官能团间的关
可配合元素分析。质谱碎片离子提供的
谱波谱 结构信息，有些能确凿无误地提供某官
解解 析析法 法
能团存在的证据，但多数信息留作验证 结构时用。
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二、综合光谱解析的顺序与重点
zl
波
谱 3．计算不饱和度
分 析
由分子式计算未知物的不饱和度 推测
综
未知物的类别，如芳香族(单环、稠环
合综
等)、脂肪族(饱和或不饱和、链式、脂
合综 波合 谱波谱 解解
若振θ峰=，45只°(A有谱季)，碳则信C号H消3、失C。H2及CH皆为向上的共 以取代偏共振去偶谱中同一朝向的多重谱线。
析析法
法
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DEPT谱图A、B、C谱：
zl 波 谱 分 析
综 合综 波合 谱波谱 解解 析析法 法
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DEPT谱图R、Q及P谱：
zl ➢ 紫外吸收光谱法在综合光谱解析中，所起的作
波 用较小，而UV所得到的结构信息一般都可由IR
谱 分
及NMR获得。
析 ➢ 在进行未知物的综合光谱解析时，1H—NMR、
综 13C—NMR及MS提供的结构信息最多，其次是
合综 IR，再其次是UV。在1H—NMR、13C—NMR及
波合 谱波谱 解解
MS已经比较普及的今天，UV在综合光谱解析 中的作用，在多数情况下可有可无。四大及五
氢谱峰面积的积分
解解 析析法
高度与氢数成比例
法
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碳谱与氢谱可互相补充
zl 氢谱不能测定不含氢的官能团，如羰基、氰基等；
波 对于含碳较多的有机物，如甾体化合物、萜类化
谱 合物等，常因烷氢的化学环境类似，而无法区别，
分 是氢谱的弱点。
析 碳谱弥补了氢谱的不足，碳谱不但可给出各种含
综 合综 波合
谱波谱 解解
系等信息，但在综合光谱解析中居次
析析法
要地位。
法
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核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用
zl ➢ 核磁共振氢谱(1H—NMR) 在综合光谱解析中主
波 要提供化合物中所含
谱 分 析
⒈质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢 官能团。
综 ⒉氢分布：说明各种类型氢的数目。
合综 ⒊核间关系:氢核间的偶合关系与氢核所处的化学
波合 谱波谱
实例练习来具体介绍波谱综合解析的主
解解 析析法 法
要步骤及它们之间如何配合和如何相互 佐证。
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二、综合光谱解析的顺序与重点
zl
波 谱
1．了解样品
分 析
来源： 天然品、合成品、三废样品等、
综 物理化学性质与物品理化学参数：
合综
物态、熔点、沸点、旋光性、折射
波合 谱波谱
析 (峰)、后次强(峰)；先粗查、后细找；先
综 否定、后肯定；解析一组相关峰”的顺
合综 波合
序与原则。
谱波谱 前三项是解析应遵循的顺序，
解解
析析法 后两项是解析应遵循的原则。
法
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波合 谱波谱
环及环数)及含不饱和官能团数目等。
解解
析析法
法
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二、综合光谱解析的顺序与重点
zl
波
谱
分 析
4．紫外吸收光谱
综
由未知物的紫外吸收光谱上吸收峰-
合综 的位置，推测共轭情况(p—π与π—π
波合 谱波谱 解解 析析法 法
共轭、长与短共轭、官能团与母体 共轭的情况)及未知物的类别(芳香 族、不饱和脂肪族)。
分
1.碳核的类型、
析
2.碳分布 、
综 合综 波合
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。
谱波谱 碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅
解解 析析法 法
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。
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核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
率、溶解度、极性、灰分等，
解解
可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。
析析法
一般样品的纯度需大于98％，此时测得的光谱，
法
才可与标准光谱对比。
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二、综合光谱解析的顺序与重点
zl
波
谱 2．确定分子式
分
析 由质谱获得的分子离子峰的精密质量数
综 或同位素峰强比确定分子式。必要时，
合综 波合
波合 环境
谱波谱 解解 析析法 法
指核间关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、 位置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、
构象)等)。
三方面的结构信息。
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核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
zl 核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也
波 谱
可提供化合物中
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紫外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
zl 紫外吸收光谱(UV) 主要用于确定化合物
波 的类型及共轭情况。？如是否是不饱和化
谱 分
合物 ？是否具有芳香环结构等化合物的骨
析 架信息。
综 合综 波合
紫外吸收光谱虽然可提供某些官能团的信
息， ？如是否含有醛基、酮基、羧基、酯
谱波谱 解解
基、炔基、烯基等生色团与助色团。但特
分除去氢干扰)可提供碳的类型。因为C与相连
谱波谱 的H偶合也服从n+1律，由峰分裂数，可以确定
解解 析析法 法
是甲基、 亚甲基、次甲基或季碳。例如在偏共 振碳谱中CH3、CH2、CH与季碳分别为四重峰 (q)、三重峰(t)、二重峰(d)及单峰(s)。
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核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
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二、综合光谱解析的顺序与重点
zl
波 5．红外吸收光谱 用未知物的红外吸收光谱主要
谱 分 析
推测其类别及可能具有的官能团等。
解析重点：
综
羰基峰是红外吸收光谱上最重要的吸收峰(在
合综
1700cm-1左右的强吸收峰)，易辨认。其重要性
波合
在于含羰基的化合物较多，其次是羰基在1H—
谱波谱
zl
波 谱
综合波谱解析法
分
析
综
合 波
讲解人 刘传银
谱
解
析
法
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本章学习要求：
zl
波
➢了解有机化合物结构分析的一般
谱 分
程序。
析
➢ 能够综合运用所学的波谱知识，
综 合综
进行有机化合物的结构分析。
波合
谱波谱
解解
析析法
法
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综合波谱解析法
zl ➢ 定义：利用未知物（纯物质）的