有机波谱综合解析
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有机波谱综合解析
有机波谱综合解析
MS：确定化合物的分子量、分子式、含氮数、卤素等 ； UV：推测化合物有何种生色团，共轭体系类型和大小； IR：提供官能团的信息，特别是含氢基团、双键和三键基团；
1H-NMR：提供氢原子数目、含氢官能团类型及连接顺序； 13C-NMR：提供碳原子数目、类型。
在推导结构时以核磁共振谱图为基础，配合质 谱、红外、紫外等推出结构。因为核磁共振图谱规 律性强，可解析性高，信息量多，谱图多样。
波谱综合解析的一般步骤
（1）分子量和分子式的确定 分子量从质谱数据获得。 质谱图中确定分子离子峰，其质荷比 就是分子量。
分子式的确定方法
由质谱分子离子与同位素离子的丰度比计 算得到分子式 综合利用各谱学方法提供的信息确定分子 式 其他方法：质谱的精密分子量测定或元素 定量分析仪
综合利用各谱学方法提供的信息确定分子式
关，而与芳环上相连氢的个数有关）
1HNMR
化学位移6-8，烷基单取代一般产生一 个峰（宽），对位取代一般生成四个峰；其他 取代类型比较复杂； 13CNMR化学位移90-160； 质谱出现m/z=39，51，65，77系列峰； 紫外光谱出现B带。
（2）羰基的存在
红外 在双键区1700cm-1有强的υC=O 吸收峰。
（2）计算不饱和度
在解析过程及最终结果验证时，注意不饱和 度的一致性。
（3）找出结构单元
通过各种谱图中获得结构单元类型及数目的 信息。有的结构单元可能在各个图谱都有反映， 有些结构单元可能只在一种谱学方法中才有肯 定的结论。
4）计算剩余基团 分子式与已确定的所有结在
红外：游离OH伸缩振动υO-H3600cm-1 尖峰； 缔合OH伸缩振动υO-H 3300cm-1 又宽又强吸收峰； 氢谱：羟基化学位移无定值，可以通过重水交换 法证实； 碳谱 羟基在碳谱上不能直接反映，但与羟基相连 的碳原子化学位移移向低场； 质谱 醇类化合物一般不出现分子离子峰，常出现 M-H2O，M-H2O-C2H4碎片离子峰；断裂类型以α 断裂为主。
MS：确定化合物的分子量、分子式、含氮数、卤素等 ； UV：推测化合物有何种生色团，共轭体系类型和大小； IR：提供官能团的信息，特别是含氢基团、双键和三键基团；
1H-NMR：提供氢原子数目、含氢官能团类型及连接顺序； 13C-NMR：提供碳原子数目、类型。
在推导结构时以核磁共振谱图为基础，配合质 谱、红外、紫外等推出结构。因为核磁共振图谱规 律性强，可解析性高，信息量多，谱图多样。
波谱综合解析的一般步骤
（1）分子量和分子式的确定 分子量从质谱数据获得。 质谱图中确定分子离子峰，其质荷比 就是分子量。
分子式的确定方法
由质谱分子离子与同位素离子的丰度比计 算得到分子式 综合利用各谱学方法提供的信息确定分子 式 其他方法：质谱的精密分子量测定或元素 定量分析仪
综合利用各谱学方法提供的信息确定分子式
关，而与芳环上相连氢的个数有关）
1HNMR
化学位移6-8，烷基单取代一般产生一 个峰（宽），对位取代一般生成四个峰；其他 取代类型比较复杂； 13CNMR化学位移90-160； 质谱出现m/z=39，51，65，77系列峰； 紫外光谱出现B带。
（2）羰基的存在
红外 在双键区1700cm-1有强的υC=O 吸收峰。
（2）计算不饱和度
在解析过程及最终结果验证时，注意不饱和 度的一致性。
（3）找出结构单元
通过各种谱图中获得结构单元类型及数目的 信息。有的结构单元可能在各个图谱都有反映， 有些结构单元可能只在一种谱学方法中才有肯 定的结论。
4）计算剩余基团 分子式与已确定的所有结在
红外：游离OH伸缩振动υO-H3600cm-1 尖峰； 缔合OH伸缩振动υO-H 3300cm-1 又宽又强吸收峰； 氢谱：羟基化学位移无定值，可以通过重水交换 法证实； 碳谱 羟基在碳谱上不能直接反映，但与羟基相连 的碳原子化学位移移向低场； 质谱 醇类化合物一般不出现分子离子峰，常出现 M-H2O，M-H2O-C2H4碎片离子峰；断裂类型以α 断裂为主。
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。
有机化合物波谱分析综合解析
第五章综合解析本章学习要求•了解有机化合物结构分析的一般程序。
•能够综合运用所学的波谱知识，进行有机化合物的结构分析。
综合波谱解析法•定义：利用未知物（纯物质）的质谱（MS)紫外吸收光谱(UV)红外吸收光谱(IR)核磁共振氢谱(1H-NMR)进行综合解析，确定未知物分子结构的方法光谱？非光谱？•质谱虽非光谱，因其与光谱的密切关系，且确定未知物的分子量与分子式是进行综合光谱解析时，首先要知道的问题。
加之质谱仪的质量色散与光谱仪的复光色散有某些类似之处，因此习惯上也把它视为一种光谱。
一、各种光谱的在综合光谱解析中的作用质谱(MS)主要用于确定化合物的分子量、分子式。
质谱图上的碎片峰可以提供一级结构信息。
对于一些特征性很强的碎片离子，如烷基取代苯的m／z 91的苯甲离子及含γ氢的酮、酸、酯的麦氏重排离子等，由质谱即可认定某些结构的存在。
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。
紫外吸收光谱(UV)主要用于提供分子的芳香结构和共轭体系信息。
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。
紫外吸收光谱虽然可提供某些官能团的信息？是否含有醛基、酮基、羧基、酯基、炔基、烯基等生色团与助色团。
但特征性差，在综合光谱解析中一般可不予以考虑。
紫外吸收光谱法主要用于定量分析。
红外吸收光谱(IR)✉主要提供未知物具有哪些官能团、化合物的类别(芳香族、脂肪族；饱和、不饱和)等。
✉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系等信息，但在综合光谱解析中居次要地位。
核磁共振氢谱(1H-NMR)•主要提供化合物中所含⒈质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。
⒉氢分布：说明各种类型氢的数目。
⒊核间关系:氢核间的偶合关系与氢核所处的化学环境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。
波普原理综合解析
C≡C 65~100 芳香环 82~160（芳杂环~17 5），由（s）或(d)和 吸收峰形状，能推断 出取代方式， 若有氢,在2~3 6~8，质子数大致 能推断出取代基 数，从裂分谱型 大致能推断出取 代基的系统、取 代方式。
2260~2100，如果 有氢原子在3310~33 00出现吸收带
26
首先看1600~1500的 有苯环时，出现 吸收谱带，然后用9 77、65、51、39， 00~600可推断出取 代类型。
（3）结合核磁共振氢谱、碳谱推测简单烃类等分子的分子式。
(4)综合光谱数据与元素分析确定分子式
3．计算不饱和度
由分子式计算未知物的不饱和度 U = 1 + n4 + 1/2 ( n3 – n1)
推测未知物的类别，如芳香族(单环、稠环等)、脂肪
族(饱和或不饱和、链式、脂环及环数)及含不饱和官
能团数目等。
由位于0~82之间的化学 不能得到直接信 位移（s，单峰）确定， 息 难于推断与其相邻的部分 结构。 DEPT确定。
1460，1380，特别在1380 是CH3的特征谱带，能推 断有否异丙基、叔丁基，
支链上有 甲基时有15 或M-15.
CH2有1470，由于相邻官 有CH2则 能团的不同会有一些位移， 相差14 难于得到CH的信息
四 核磁共振氢谱 （1H）在综合光谱解析中的作用
核磁共振氢谱(1H NMR) 在综合光谱解析中主要提供 化合物中所含质子的信息：
1. 质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。
2. 氢分布：说明各种类型氢的数目。 3. 核间关系: 氢核间的偶合裂分关系与氢核所处的化学 环境可以提供相邻碳原子上的氢原子数目，确定化合 物构型。
酰胺 醛 酮
有机波谱解析-第六章 综合波谱解析
11
• 综合以上信息，推断未知物 的结构是：
CH3 H3C
C
CH3
CH2OH
• MS中的主要碎片离子得到了如下解释:
CH3
CH2
+ OH m/e31 -2H
+ . CH2OH
H3C
CH3
H3C
C
CH3
C+
CH3
m/e88 -CH3
m/e57 -CH3 -H CH3 C +
12
m/e29 m/e73
C
最后，通 过谱图验证， 如果有质谱， 一般通过质谱 验证。
17
18
CH2
m/e41
• 某一未知化合物，其分子式为C13H16O4。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。
750 730 1740 1220 1030
13
5 1
4
6
λmax 260nm(ε215)
14
解析: • 从分子式C13H16O4知道其不饱和度为6，因此未知 物可能是芳香化合物。对于这一点，很容易从如 下的光谱中得到证实。 • 红外光谱中在3100～3020cm-1处有一弱吸收带 υCH ，在1600和1500 cm-1处的两个吸收带是由苯 核骨架振动引起的。而730和700 cm-1处的两个中 强吸收带为δCH(面外)。这些都说明未知物分子 中存在着1个单取代苯环。 • 在核磁共振谱中δ7.25处的宽单峰，通过积分值指 出具有5个质子，也说明分子中存在着1个单取代 苯环。
第六章 综合解析
Combined UV, IR, MS, NMR
各种谱图解析时的要点：
• 1H-NMR法： – 确定质子总数和每一类质子数 – 区分羧酸、醛、芳香族(有时知道取代位置)、 烯烃、烷烃质子 – 从自旋偶合相互作用研究其相邻的取代基 – 加入重水检出活泼氢
• 综合以上信息，推断未知物 的结构是：
CH3 H3C
C
CH3
CH2OH
• MS中的主要碎片离子得到了如下解释:
CH3
CH2
+ OH m/e31 -2H
+ . CH2OH
H3C
CH3
H3C
C
CH3
C+
CH3
m/e88 -CH3
m/e57 -CH3 -H CH3 C +
12
m/e29 m/e73
C
最后，通 过谱图验证， 如果有质谱， 一般通过质谱 验证。
17
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CH2
m/e41
• 某一未知化合物，其分子式为C13H16O4。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。
750 730 1740 1220 1030
13
5 1
4
6
λmax 260nm(ε215)
14
解析: • 从分子式C13H16O4知道其不饱和度为6，因此未知 物可能是芳香化合物。对于这一点，很容易从如 下的光谱中得到证实。 • 红外光谱中在3100～3020cm-1处有一弱吸收带 υCH ，在1600和1500 cm-1处的两个吸收带是由苯 核骨架振动引起的。而730和700 cm-1处的两个中 强吸收带为δCH(面外)。这些都说明未知物分子 中存在着1个单取代苯环。 • 在核磁共振谱中δ7.25处的宽单峰，通过积分值指 出具有5个质子，也说明分子中存在着1个单取代 苯环。
第六章 综合解析
Combined UV, IR, MS, NMR
各种谱图解析时的要点：
• 1H-NMR法： – 确定质子总数和每一类质子数 – 区分羧酸、醛、芳香族(有时知道取代位置)、 烯烃、烷烃质子 – 从自旋偶合相互作用研究其相邻的取代基 – 加入重水检出活泼氢
有机波谱分析 第五章 波谱综合解析
（5）主要碎片离子峰－官能团
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四大光谱综合波谱解析
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 物的化学结构。若不足，再增加13C NMR等。
在进行综合光谱解析时，不可以一种光谱 “包打天下”，各有所长，
取长补短，相互配合、相互补充。
如何利用紫外光谱，红外光谱、核磁共振光谱和质谱的资料推断结构、
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波谱综合解析步骤
4) 通过谱图解析确定存在的官能团以及结构单元 (1) 红外光谱
IR能给出大部分官能团和某些结构单元存在的信息，从谱
图特征区可以清楚地观察到存在的官能团，从指纹区的某些 相关峰也可以得到某些官能团存在的信息。
(2) 有机质谱
MS除了能够给出分子式和相对分子量的信息，还可以
某种波谱分析可能会产生反映某个原子团或官能 团存在最明显的谱峰，进而得出某个官能团明显存在 的结论，对进一步的谱图综合解析工作具有至关重要 的意义。
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波谱综合解析步骤
3)分子式的确定及不饱和度的计算
采用高分辨质谱分析可以获得分子的精确分子量并给出分
子式； 通过元素分析数据可以求出化合物的分子式； 低分辨质谱可以获得整数分子量数据，借助同位素峰的相 对强度根据Beynon表也可以得到化合物的分子式； 通过谱图综合解析获得基本结构单元,进而获得分子式； 根据确定的分子式计算出该化合物的不饱和度。
第五章 波谱综合解析
一、波谱综合解析方法
了解每一种有机波谱分析方法的特点，以及从哪个侧
面反映分子骨架和部分结构（基团或原子团）的信息。
不同分析方法获得的信息和数据在彼此相互补充和印证
制药分析--波谱综合解析
2 9 1 11 2 5 2
③ 综合上述分析，推测未知物分子中存在如下结构单元： -NH2，-CH2-CH3， 3. 结构式的确定 根据以上结构单元，可以推测未知物分子结构如下： 4. 验证
（四）1H核磁共振谱图（1H-NMR）
1. 根据积分线和分子式计算分子中各类氢原子数 目，含氢基团类型及连接顺序。 2. 判断各类质子个数比。
3. 判断与杂原子、不饱和键相连的甲基、亚甲基
和次甲基。
二、 综合解析的一般程序
（一） 测试样品的纯度
可用各种各种方法来确定样品的纯度（如测
熔点：纯物质具有确定的熔点、沸点和折光率等，
1H-NMR谱图中在δ11附近有一单质子峰应对应羧基（－
COOH）中的氢原子，因此可推测分子中含有羧基（－ COOH）；所以推测分子中含有2个氧原子。
1H-NMR谱图
1H-NMR
从低场到高场各组峰的积分曲线高度比为1：2：2，
因此推测分子中存在5个氢原子（H）。
解：1. 确定分子式 ①MS可以看出分子离子峰在152处，可以推断未知物分子量为 152。分子量为偶数，可知分子中不存在奇数个氮原子。而 （M）与（M+2）峰的丰度比接近1：1，所以未知物分子中 可能含有一个溴原子（Br）。 ②1H-NMR从低场到高场各组峰的积分曲线高度比为1：2：2， 因此推测分子中存在5个氢原子（H）。 ③IR 2500～3200cm-1处有一宽峰说明存在羟基（-OH）， 1700cm-1处有一个强峰说明存在羰基（-C=O），而1H-NMR 谱图中在δ11附近有一单质子峰应对应羧基（－COOH）中的 氢原子，因此可推测分子中含有羧基（－COOH）；所以推 测分子中含有2个氧原子。 ④推断分子中所含的C原子数目为：
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
姚新生有机波谱解析第五章综合解析
8.验证 根据综合光谱解析，拟定出未知物的分子 结构，而后需经验证才能确认。 ①根据所得结构式计算不饱和度，与由分子式计 算的不饱和度应一致。 ②按裂解规律，查对所拟定的结构式应裂解出的 主要碎片离子，是否能在 MS 上找到相应的碎 片离子峰。 ③核对标准光谱或文献光谱。 若上述三项核对无误，则所拟定的结构式可以 确认。
5．红外吸收光谱 用未知物的红外吸收光谱主要 推测其类别及可能具有的官能团等。
解析重点：
羰基峰是红外吸收光谱上最重要的吸收峰(在 1700cm-1左右的强吸收峰)，易辨认。其重要性 在于含羰基的化合物较多，其次是羰基在1H— NMR上无其信号，在无碳谱时，可用IR确认羰 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。
O C2H5
⑤1HNMR表明：
• 三种氢，比例为5：2：3。 • δ=7～8，多峰，五个氢，对应于单取代苯环， C6H5； • δ=3，四重峰，二个氢，对应于CH2，四重峰 表明邻碳上有三个氢，即分子中存在 CH2CH3片断，化学位移偏向低场，表明与吸 电子基团相连； • δ=1～1．5，三重峰，三个氢，对应于CH3， 三重峰表明邻碳上有两个氢，即分子中存在 CH2CH3片断。
三综合光谱解析示例
前面已分别介绍了综合解析的大致顺 序与重点 在下面列出的几个未知化合物中，提 供了它们的 UV 、 MS 、 IR 、 1HNMR 和13CNMR谱图或部分谱图。
(二)波谱解析综合示例
• 练习1：某化合物A的分子式为C9H10O，请解析 各谱图并推测分子结构。 • (1)紫外光谱：
⑥13CNMR表明：
• δ位于200，一种碳，对应于-C=O； • δ位于120～140，四种碳，对应于苯环； • δ 位于 30 ，三重峰，表明与两个氢相连，对应 于CH2； • δ 位于 10 ，四重峰，表明与三个氢相连，对应 于CH3。 • 综合上述分析，化合物可能结构为：
天津科技大学有机波谱分析综合解析
第五章 四种波谱的综合解析
UV：λmax 判断芳香或共轭体系； IR：分子中官能团； 1H-NMR：氢的类别、数目、相邻氢之间的关系 13C-NMR：分子中碳原子数及sp2分子式等。
四大光谱分析方法的原理及结构信息
分析方法
结构式
CH2 CH2 CH2 Cl
例2 根据如下谱图确定化合物（M=150）结构，并说明依据。
解：折算后M：M+1：M+2 = 100：9.96：0.84
查Beynon表（M=150），分子式C9H10O2 U= 1+9+(0-10)/2=5 IR：ν=C-H 3044cm-1；νC-H 2985cm-1；νC =O 1763cm-1；
1H-NMR：δH2.05，2H，多重峰，-CH2CH2CH2-； δH2.74，2H，三重峰， ArCH2CH2； δH3.48，2H，三重峰， CH2CH2Cl； δH7.20，5H，单峰，（烷基单取代）；
13C-NMR： δC 32（t），C-CH2-C， δC 34（t），ArCH2CH2 δC 44（t），C-CH2-Cl； δC 126，128（d），CH，苯环上未被取代的碳 δC 141（s），C，苯环上被取代的碳
13C-NMR： δC 9（q），CH3， δC 28（t），CH2-C=O δC 121～130（d），CH，苯环上5个未被取代的碳 δC 151（s），C，苯环上1个被取代的碳 δC 173（s），C=O
剩余分子量=150-CH3CH2-CO-C6H5=16（O） 结构式
O
O C CH2 CH3
断裂反应
拟出可能一个或几个结构式。
实际工作中不一定按照这种程序；不必四谱都用； 结构复杂有机化合物：除四谱外，与化学法配合； 不纯样品：分离和纯化(如蒸馏、重结晶、溶剂萃取、
UV：λmax 判断芳香或共轭体系； IR：分子中官能团； 1H-NMR：氢的类别、数目、相邻氢之间的关系 13C-NMR：分子中碳原子数及sp2分子式等。
四大光谱分析方法的原理及结构信息
分析方法
结构式
CH2 CH2 CH2 Cl
例2 根据如下谱图确定化合物（M=150）结构，并说明依据。
解：折算后M：M+1：M+2 = 100：9.96：0.84
查Beynon表（M=150），分子式C9H10O2 U= 1+9+(0-10)/2=5 IR：ν=C-H 3044cm-1；νC-H 2985cm-1；νC =O 1763cm-1；
1H-NMR：δH2.05，2H，多重峰，-CH2CH2CH2-； δH2.74，2H，三重峰， ArCH2CH2； δH3.48，2H，三重峰， CH2CH2Cl； δH7.20，5H，单峰，（烷基单取代）；
13C-NMR： δC 32（t），C-CH2-C， δC 34（t），ArCH2CH2 δC 44（t），C-CH2-Cl； δC 126，128（d），CH，苯环上未被取代的碳 δC 141（s），C，苯环上被取代的碳
13C-NMR： δC 9（q），CH3， δC 28（t），CH2-C=O δC 121～130（d），CH，苯环上5个未被取代的碳 δC 151（s），C，苯环上1个被取代的碳 δC 173（s），C=O
剩余分子量=150-CH3CH2-CO-C6H5=16（O） 结构式
O
O C CH2 CH3
断裂反应
拟出可能一个或几个结构式。
实际工作中不一定按照这种程序；不必四谱都用； 结构复杂有机化合物：除四谱外，与化学法配合； 不纯样品：分离和纯化(如蒸馏、重结晶、溶剂萃取、
有机波谱第7章综合解析
(2)确定分子组成： (M+1)/M =1/13 = 7.7 % (M+2)/M =0.06/13 = 0.46%
7.7%/ 1.1% = 7，所以该化合物含C数不或会超过7。 又由0.46%可知该化合物中不含Cl、Br、S。
（3）UV: λmax= 275nm,弱峰，说明为n→π*跃迁引起的吸收带，
推断出取代基 出取代类型。
的系统、取代 方式。
MS (m/z) 烯丙基开裂 产生41、55、 69
26
有苯环时， 出现77、65、 51、39，
结构 C=O
13C-NMR (ppm)
155~225
1H-NMR (ppm)
IR
(cm-1)
没有直接信息 1950~1650
MS (m/z)
羧基 酯
160~180(s) 160~180(s)
④ 用UV核对分子中共轭体系和一些官能团的取代位置， 或用经验规则计算λmax值。 ⑤ 最后确定一种可能性最大的结构，并用质谱断裂方式 证明结构式推断无误。
8．已知化合物，可用标准图谱对照，来确定。
7．3 化学方法与其它经典分析方法的应用
在实际工作中，可将光谱方法和化学方法、经典的分 析方法及物理常数测定配合使用，有助取得正确的结果。
第7章 波谱综合解析
各种波谱法各有特点和长处，没有万能的方法。彼此 补充，进行综合解析。综合解析是用于化合物的结构解 析。
对于比较复杂的有机化合物的结构鉴定，需要综合各 种波谱数据，并将必要的物理，化学性质结合起来，
7.1 各种谱图解析时的要点：
1．1H-NMR法： (1)确定质子总数和每一类质子数。
用化学方法配合进行光谱分析的例子，如制备衍生物、 同位素标识、重氢交换、成盐反应等都可用在结构解析中。
7.7%/ 1.1% = 7，所以该化合物含C数不或会超过7。 又由0.46%可知该化合物中不含Cl、Br、S。
（3）UV: λmax= 275nm,弱峰，说明为n→π*跃迁引起的吸收带，
推断出取代基 出取代类型。
的系统、取代 方式。
MS (m/z) 烯丙基开裂 产生41、55、 69
26
有苯环时， 出现77、65、 51、39，
结构 C=O
13C-NMR (ppm)
155~225
1H-NMR (ppm)
IR
(cm-1)
没有直接信息 1950~1650
MS (m/z)
羧基 酯
160~180(s) 160~180(s)
④ 用UV核对分子中共轭体系和一些官能团的取代位置， 或用经验规则计算λmax值。 ⑤ 最后确定一种可能性最大的结构，并用质谱断裂方式 证明结构式推断无误。
8．已知化合物，可用标准图谱对照，来确定。
7．3 化学方法与其它经典分析方法的应用
在实际工作中，可将光谱方法和化学方法、经典的分 析方法及物理常数测定配合使用，有助取得正确的结果。
第7章 波谱综合解析
各种波谱法各有特点和长处，没有万能的方法。彼此 补充，进行综合解析。综合解析是用于化合物的结构解 析。
对于比较复杂的有机化合物的结构鉴定，需要综合各 种波谱数据，并将必要的物理，化学性质结合起来，
7.1 各种谱图解析时的要点：
1．1H-NMR法： (1)确定质子总数和每一类质子数。
用化学方法配合进行光谱分析的例子，如制备衍生物、 同位素标识、重氢交换、成盐反应等都可用在结构解析中。
有机波谱第七章谱图综合解析
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？
7.1 谱图综合解析的一般程序
• 1. 推导分子式，计算不饱和度 (1) 由高分辨质谱仪测得精确分子量并给出分子式， 或利用精确分子量计算分子式。 (2) 由质谱的分子离子峰及其同位素峰的相对强 度推导分子式(分子离子峰需有一定的强度)。 (3) 由质谱的分子离子峰确定化合物的分子量， 结合元素分析求得的最简式，或结合1H NMR及 13C NMR谱推导的氢原子数目及碳原子数目之简 比，确定化合物的分子式。
CH CH COOCH3
C H 3C H 2O C H 2C H 2O C O C H C H
OCH3
C H 3C H 2O C H 2C H 2O C O
CH CH OCH3
结构若为A或B，质谱图中均应出现M-31(-OCH3)峰， 此处未观测到，故否定之。 苯 环 上 的 季 碳 的 δ 为 161.5 ， 表 明 该 碳 与 氧 相 连 ， 1H NMR 谱中δ约为6.9的AA'质子的共振吸收也表明邻位 碳与氧直接相连，而已烯碳的δ值表明其不与氧直接 相连，因而排除结构D，故化合物的结构为C。
由图2可知，图中的基峰为 m/z 43，其它离子的丰度都很低， 这是2-戊酮进行 α-裂解和 i -裂解所产生的两种离子质量相同的 结果。
Δm = 4-14, 21-24, 37-38·····通常认为是不合理丢失
有机波谱综合谱图解析.
综合谱图解析
1. 某未知物分子式为C5H12O，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C8H12O4。
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)λ4100；（II）
λmax219nm，δδmax223nm，2300，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C9H10O2，紫外光谱数据表明：该物λmax在26
4、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 C11H16 的 UV、IR、1H NMR、MS谱图及13C NMR数据如下，推导未知物结构。
5. 某一未知化合物，其分子式为C10H10O。
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C6H11O2Br，试推测其结构。
7. 某一未知化合物，其分子式为C13H16O4。
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。
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
波谱分析综合解析
CH3
例3、某化合物分子式是C9H11NO(M=149),根据下列图谱解析化合物的结构， 并说明依据。
NH2
O NH C
M/Z=93
CH2 CH3
M/Z=149
M/Z=77
O
C
CH2 CH3
M/Z=57
CH2 CH3
M/Z=29
1、 一个末知物的元素分析，MS、IR、NMR、UV如图所示，是推断其结构式。
的种类
200
150
100
50
0 RANGE
Saturated carbon - sp3 no electronegativity effects
R-CH3 R-CH2-R R3CH / R4C
Saturated carbon - sp3 electronegativity effects
C-O C-Cl
一般情况下应以一种分析方法中获得的信息反馈到其他分析 方法中，各种谱学方法所获得的信息相互交换，相互印证，不断增 加信息量，这样才能快捷地获得正确结论
化合物结构推导的重点是应掌握各结构片断之间的相互关系， 推断出相互关联的结构片断。
例1 根据下列图谱确定化合物（M=72）结构，并说明依据。
解：
OO
C
C
3：根据下列图谱确定化合物（M=132）的结构,并说明依据。
O
O
H3C O
C
CH2 C
O
CH3
4：根据下列图谱确定化合物（M=86）的结构,并说明依据。
O
H3C
H2C
CH
C
H
CH3
5：某化合物C9H12O2 （M=152）,根据下列图谱确定化合物的结构,并说明依据。
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，可推测化合 物中是否有共轭体系或芳香体系。 5．由红外光谱可提供分子中含有可能的官能团的信息。
6．由质谱的分子离子峰、碎片离子峰可知存在的分子片段， 根据分子离子峰与碎片离子峰以及各碎片离子峰m／z的差值可 推知可能失去的分子片断，从而给出可能的分子结构。 7．通过核磁共振谱可给出分子中含几种类型氢，各种氢的个 数以及相邻氢之间的关系，以验证所推测结构是否合理。有时 还可通过碳谱或其他元素谱来进一步确定分子的骨架和杂原子 的位置。 上述仅是综合解析的一些基本方法，在推导分子结构时，应当 把各种波谱信息综合起来，彼此佐证。若要确认和肯定未知物 的结构式则应将谱图数据与标准化合物的图谱数据比较，或查 阅标准图谱。
第五章 波谱综合解析
一般对于一个未知分子结构的化合物的综合谱学分析可由下面 步骤组成： 1．由质谱分析确定分子离子峰，以确定相对分子质量。 2．利用质谱的分子离子峰(M)和同位素峰(M+1)，(M+2)的相 对强度可得出最可能的分子式。
3. 由分子式可计算不饱和度，进而推测化合物的大致类型， 如是否为芳香族化合物，有否羰基等。
6．由质谱的分子离子峰、碎片离子峰可知存在的分子片段， 根据分子离子峰与碎片离子峰以及各碎片离子峰m／z的差值可 推知可能失去的分子片断，从而给出可能的分子结构。 7．通过核磁共振谱可给出分子中含几种类型氢，各种氢的个 数以及相邻氢之间的关系，以验证所推测结构是否合理。有时 还可通过碳谱或其他元素谱来进一步确定分子的骨架和杂原子 的位置。 上述仅是综合解析的一些基本方法，在推导分子结构时，应当 把各种波谱信息综合起来，彼此佐证。若要确认和肯定未知物 的结构式则应将谱图数据与标准化合物的图谱数据比较，或查 阅标准图谱。
第五章 波谱综合解析
一般对于一个未知分子结构的化合物的综合谱学分析可由下面 步骤组成： 1．由质谱分析确定分子离子峰，以确定相对分子质量。 2．利用质谱的分子离子峰(M)和同位素峰(M+1)，(M+2)的相 对强度可得出最可能的分子式。
3. 由分子式可计算不饱和度，进而推测化合物的大致类型， 如是否为芳香族化合物，有否羰基等。