谱图解析
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核磁共振谱图解析
1H
氢谱是最常见的谱图。 核磁共振氢谱能提供重要的结构信息： 化学位移 耦合常数及峰的裂分情况 峰面积——峰面积与氢的数目成正比，所以 能定量的反应氢核的信息
化学位移
•
7.28 ppm
H
H 1.8 ppm
H2C H2 5.28 ppm H 2.7~3.4 ppm;
H
O 2.1~3.3 ppm
R
活泼氢
与O、S、N相连的氢是活泼氢. 切记想看活泼氢 一定选择氘代氯仿或DMSO做溶剂. 在DMSO中活泼 氢的出峰位置要比CDCl3中偏低场些.活泼氢由于受氢 键、浓度、温度等因素的影响，化学位移值会在一个 范围内变化.有时分子内氢键的作用会使峰型变得尖锐. 后面附注一些常见活泼氢的核磁谱图。
A ROH; RNH2; R2NH ArOH; ArSH; ArNH2 RSO3H; RCOOH;
1N
J(1-2)=2-3
2
3
1
J(1-2)=7-10
2 N
J(1-3)=0-3
5S 2
4N
J(4-5)=3-4 J(2-5)=1-2 J(2-4)=0
H 2N
5
3 4
J(2-3)=2-3 J(3-4)=3-4 J(2-4)=1-2 J(2-5)=1.5-2.5
J(2-3)=4.7-5.5
2
S 5
J(3-4)=3.3-4.1
119h和f的耦合常数610衍生物4803j邻25关于手性化合物和前手性化合物中ch上两个2氢的化学位移与某碳原子相连的四个基团不等同时该碳原子则是手性碳原子若有一对相同基团时该碳原子则是前手性碳原子
核磁共振(NMR)谱 图解析
常用的核磁共振（NMR）实验
1H 13C 13C－DEPT135o ( CH CH3 , CH2 ) 13C－DEPT90o ( CH ) 1H －1H COSY (化学键上相邻氢原子的识别) 1H －1H TOCSY (结构片断的识别) 1H －1H NOESY (空间上相近的氢原子的识别) 1H － 13C (HSQC, HMQC) (碳氢一键相关） 1H － 13C HMBC (碳氢远程相关——碳氢原子二、三键偶合）
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
《谱图解析》课件
结论和总结
谱图解析是一项非常重要的化学分析技术，对于理解和应用化学领域至关重 要。继续学习和探索谱图解析的知识可以帮助我们在科学研究和实践中取得 更好的成果。
谱图解析的意义和好处
深入理解样品
谱图解析可以帮助人们更好地 理解样品的性质、构成和特征。
指导化学合成
通过谱图解析，可以指导有机 化学家进行合成路径的选择和 优化。
质量控制和质量保证
谱图解析可以用于确保产品的 质量和符合法规要求。
谱图解析的挑战和困难
• 复杂的谱图解读 • 样品制备和数据采集的难度 • 解析技术的不断更新和发展
《谱图解析》PPT课件
演示文稿名称：《谱图解析》PPT课件
引言
谱图解析是一种重要的分析方法，通过对谱图的观察和解读，可以获取关于样品的结构和成分信息。本课程将 介绍谱图解析的基本原理和应用。
什么是谱图解析
谱图解析是指通过对光谱、质谱、核磁共振谱等数据进行分析和解读，从中获取有关化合物结构和成分的信息。
常见的谱图解析方法Байду номын сангаас
• 紫外可见光谱 • 红外光谱 • 质谱 • 核磁共振谱
谱图解析的应用领域
1 药物研发
通过分析药物的谱图，可 以确定其结构和纯度，帮 助研发新的药物。
2 环境监测
3 食品安全
谱图解析可用于监测空气、 水和土壤中的污染物，以 及检测环境中的有害物质。
通过分析食品中的谱图， 可以检测有害物质及其含 量，确保食品的安全性。
谱图的综合解析
等离子体物理
等离子体物理中的谱图主要用于研究 等离子体的离子和电子成分、能量分 布以及与电磁场的相互作用等。
例如，通过微波干涉仪可以测量等离 子体的电磁波传播特性，通过质谱仪 可以分析等离子体的成分和化学性质 。
天体物理
天体物理中的谱图主要用于研究天体的化学组成、温度、 密度和运动状态等。通过分析天体发出的光谱，可以深入 了解天体的演化历程和宇宙的起源与演化。
谱图综合解析
contents
目录
• 谱图基础知识 • 谱图解析方法 • 谱图在信号处理中的应用 • 谱图在化学领域的应用 • 谱图在物理领域的应用 • 谱图解析的未来发展
01 谱图基础知识
谱图定义
谱图是一种用于表示数据点在多维空间中分布情况的图形表示方法。它将多维数 据点映射到二维平面上，通过颜色、形状、大小等视觉元素来表示数据的特征和 差异。
医学影像处理
利用谱图技术可以对医学影像进行增强和分析， 用于医学影像诊断和治疗。
04 谱图在化学领域的应用
分子光谱学
红外光谱
用于检测分子中的振动和转动能级跃迁，从而推断分子的结构和 化学键信息。
拉曼光谱
通过散射光的频率变化分析分子振动和转动信息，常用于研究分 子结构和化学反应过程。
紫外可见光谱
通过测量物质对紫外和可见光的吸收来分析分子中的电子跃迁， 用于研究分子结构和电子性质。
谱图应用领域
01
谱图在数据挖掘、机器学习 、生物信息学、社交网络分 析等领域有着广泛的应用。
02
03
04
在数据挖掘和机器学习中， 谱图可用于数据降维、聚类 分析、异常检测等任务。
在生物信息学中，谱图可 用于基因表达分析、蛋白 质相互作用分析等。
图谱解析 核磁共振图谱-碳谱
14
SKLF
4-2.8 离共振去耦
在保持图谱在看上去相对简单的同时，离共振去耦通 常能都提供多重峰信息。 耦合常数被降低，多重峰重叠的情况很少发生。 离共振去耦谱图仍然保留C和相连的H之间的耦合作用， 但有效的去除了和距离较远的H原子之间的耦合。 辅助电磁波发射移所发射的频率既不处于低场也不处 于高场。 退藕装置处于低功率以防止完全去耦。
OH
C7H8O
OCH3
39
SKLF
C8H8O
O C CH3
O CH CH2
40
SKLF
2. 确定信号峰的数目，即分子内非等价C原子的个数
3. 确定分裂线的数目： 去共振耦合谱图可得各C原子上连接的H原子数
4. 将化学位移分类解析，查表推断相连基团。
28
SKLF
（环）烷烃
化学位移
单取代烷烃
取代烷烃 炔烃
羧酸 醛
双取代烷烃 烯烃 芳烃、杂芳环
1H
11
10
9876源自5432
1
伯碳
16sklf图图4427271丙醇的离共振去耦的丙醇的离共振去耦的131317sklf442929图图4428222822二甲基丁烷二甲基丁烷质子去耦合质子去耦合131318sklf图图442929环己醇的质子去耦合环己醇的质子去耦合131319sklf图图44210210环己烯的质子去耦合环己烯的质子去耦合131320sklf图图44211211环己酮的质子去耦合环己酮的质子去耦合131321sklf442
9
SKLF
最大增强效果
NOE max 1 γirr = ( ) 2 γobs 1 267 .5 = ( ) = 1.998 2 67.28
total predicted int ensity (max) = 1 + NOE max NOE max
SKLF
4-2.8 离共振去耦
在保持图谱在看上去相对简单的同时，离共振去耦通 常能都提供多重峰信息。 耦合常数被降低，多重峰重叠的情况很少发生。 离共振去耦谱图仍然保留C和相连的H之间的耦合作用， 但有效的去除了和距离较远的H原子之间的耦合。 辅助电磁波发射移所发射的频率既不处于低场也不处 于高场。 退藕装置处于低功率以防止完全去耦。
OH
C7H8O
OCH3
39
SKLF
C8H8O
O C CH3
O CH CH2
40
SKLF
2. 确定信号峰的数目，即分子内非等价C原子的个数
3. 确定分裂线的数目： 去共振耦合谱图可得各C原子上连接的H原子数
4. 将化学位移分类解析，查表推断相连基团。
28
SKLF
（环）烷烃
化学位移
单取代烷烃
取代烷烃 炔烃
羧酸 醛
双取代烷烃 烯烃 芳烃、杂芳环
1H
11
10
9876源自5432
1
伯碳
16sklf图图4427271丙醇的离共振去耦的丙醇的离共振去耦的131317sklf442929图图4428222822二甲基丁烷二甲基丁烷质子去耦合质子去耦合131318sklf图图442929环己醇的质子去耦合环己醇的质子去耦合131319sklf图图44210210环己烯的质子去耦合环己烯的质子去耦合131320sklf图图44211211环己酮的质子去耦合环己酮的质子去耦合131321sklf442
9
SKLF
最大增强效果
NOE max 1 γirr = ( ) 2 γobs 1 267 .5 = ( ) = 1.998 2 67.28
total predicted int ensity (max) = 1 + NOE max NOE max
谱图的综合解析
8
5．各部分结构的确定 ．
（a)不饱和类型 不饱和类型 红外光谱和核磁共振可用于判断C=O、C=N等不饱和类型。 、 等不饱和类型。 红外光谱和核磁共振可用于判断 等不饱和类型 UV可用于共轭体系的判断。 可用于共轭体系的判断。 可用于共轭体系的判断 (b)官能团和结构单元 官能团和结构单元 鉴定可能存在的官能团和部分结构时， 鉴定可能存在的官能团和部分结构时，各种光谱要交替参 照，相互论证，以增加判断的可靠性。 相互论证，以增加判断的可靠性。
9
一化合物的分子式为C 其谱图如下， 例1 一化合物的分子式为 6H10O3,其谱图如下，该 其谱图如下 化合物是什么物质？ 化合物是什么物质？
10
11
解： 1. 该化合物的分子式为 6H10O3,计算出分子中不饱和度为 ： 该化合物的分子式为C 计算出分子中不饱和度为2： 计算出分子中不饱和度为
Ω =6+1+（0-10）/2=2 （ ）
2. 各部分结构的推定： 各部分结构的推定： 从所给出的图谱粗略可看出： 从所给出的图谱粗略可看出： UV光谱示为非共轭体系。 光谱示为非共轭体系。 光谱示为非共轭体系 IR光谱示无 光谱示无-OH基，但有两个 光谱示无 基 但有两个C=O基。 基 NMR谱示可能存在乙氧基（在δ4.1的四重峰及 谱示可能存在乙氧基（ 的四重峰及δ1.2的三 谱示可能存在乙氧基 的四重峰及 的三 重峰均有相同的偶合常数）。 重峰均有相同的偶合常数）。
4
中的分子离子峰是奇数时， 原子， 若MS中的分子离子峰是奇数时，此时含 原子，研究是否含 中的分子离子峰是奇数时 此时含N原子 硝基或亚硝基。 硝基或亚硝基。 可由元素分析氧含量推测氧原子个数，与波谱数据对照。 可由元素分析氧含量推测氧原子个数，与波谱数据对照。 （c) 确定氮原子数 可由元素分析或质谱推测氮原子个数，与波谱数据对照。 可由元素分析或质谱推测氮原子个数，与波谱数据对照。 中有分子离子峰且m/z为奇数时，分子中应含奇数个氮。 为奇数时， 若MS中有分子离子峰且 中有分子离子峰且 为720及1750cm-1为两个 ： 为两个C=O的伸缩振动。 的伸缩振动。 及 的伸缩振动 综合以上，可得到一下碎片： 综合以上，可得到一下碎片：C=O, C=O, CH3CH2O-,和孤立 和孤立 的-CH2 ，CH3-。其正好符合 6H10O3，U=2 。其正好符合C 可将这些碎片组合成： 可将这些碎片组合成：
NMR,VU,IR,MS四大图谱解析
13C-NMR谱图解析13C-NMR谱图解析流程1.分于式的确定2.由宽带去偶语的谱线数L与分子式中破原子数m比较，判断分子的对称性.若L=m，每一个碳原子的化学位移都不相同，表示分子没有对称性;若L<m，表示分子有一定的对称性，L值越小，分子的对称性越高。
3.标出各谙线的化学位移Qc，确定谙线的归属在结构鉴定中，常用的13C-NMR技术是宽带去偶和偏共振去偶。
根据宽带去偶谱测定的化学位移，偏共振去偶谱中各类碳的偶合谱线数，以及峰高相对和对称状况，对各谱线作大体归属，从而辨别碳核的类型和可能的官能团。
结构比较复杂的化合物，根据上述方法对13C-NMR谱线归属碰到困难时，可借助测定T1值作进一步的辨别，特别在归属不同季碳的谱线时，T1值的测定更有其实用价值。
另外，在1H-NMR谱线归属明确的情况下，还可采用质子选择去偶技术来归属难以辨认的13C-NMR 谱线。
在偏共振去偶时出现的虚假远程偶合现象也可以为归属某些特殊结构单元提供有用的信息，1H谱与13C谱相结合，有利于彼此信号归属。
各类碳核的化学位移范围如下图所示：表1基团类型Qc/ppm烷0-60炔60-90烯，芳香环90-160羰基1604.组合可能的结构式在谱线归属明确的基础上，列出所有的结构单元，并合理地组合成一个或几个可能的工作结构。
5.确定结构式用全部光谱材料和化学位移经验计算公式验证并确定惟一的或可能性最大的结构式，或与标准谱图和数据表进行核对。
经常使用的标准谱图和数据表有:经验计算参数1.烷烃及其衍生物的化学位移一般烷烃灸值可用Lindeman-Adams经验公式近似地计算：∑Qc5.2=nA-+式中:一2.5为甲烷碳的化学位移九值;A为附加位移参数，列于下表，为具有某同一附加参数的碳原子数。
表2注:1(3).1(4)为分别与三级碳、四级碳相连的一级碳;2(3)为与三级碳相连的二级碳，依此类推。
取代烷烃的Qc为烷烃的取代基效应位移参数的加和。
谱图分析课件第2章化学等价和磁等价
不能同时满足产生一级谱的两个条件时，则产生二级谱 （second-order spectra）。
一级谱从图中可直接读出 和 J
化学位移
=837.208Hz/300MHz=2.79ppm
偶合常数 J=837.208-830.313=6.895(6.9)Hz
图2-32 以ppm和Hz为单位的 某共振峰（300MHz）
① 四个等间距：1～3；5～7；2～4；6～8
② 两两等高：1，7；2，8；3，5；4，6
Cl
H
Cl
H
H
Cl
H
H
H O
在300MHz核磁共振仪，ABX体系简化为AMX体系。
3.81 ppm HC
JBC JAC
3.09 ppm HB
JAB JBC
2.75 ppm HA
JAB
JAB=5.5 Hz
JAC
（2）A2B2或AA’BB’体系
v / J
10.0CH2 CH2
A2X2
6.0
3.0
1.5
A2B2
1.0
0.5
（a） A2B2体系 一般有14条峰，左右对称。
5
5
7
4
6
3
12
A
7
4
6
3
21
B
JAB=(1-5)/2
（b）AA’BB’体系 谱图复杂，一般有28条峰。
H
H
Cl
H
Cl
H
AA'BB'
(b) 邻二氯苯AABB体系（90MHz）
此重要法则一般核磁著作中很少论及。但可能是解 析氢谱时频繁遇见的一个问题。
宁永成，《有机波谱学谱图解析》 2010年5月第一版，P11~12
一级谱从图中可直接读出 和 J
化学位移
=837.208Hz/300MHz=2.79ppm
偶合常数 J=837.208-830.313=6.895(6.9)Hz
图2-32 以ppm和Hz为单位的 某共振峰（300MHz）
① 四个等间距：1～3；5～7；2～4；6～8
② 两两等高：1，7；2，8；3，5；4，6
Cl
H
Cl
H
H
Cl
H
H
H O
在300MHz核磁共振仪，ABX体系简化为AMX体系。
3.81 ppm HC
JBC JAC
3.09 ppm HB
JAB JBC
2.75 ppm HA
JAB
JAB=5.5 Hz
JAC
（2）A2B2或AA’BB’体系
v / J
10.0CH2 CH2
A2X2
6.0
3.0
1.5
A2B2
1.0
0.5
（a） A2B2体系 一般有14条峰，左右对称。
5
5
7
4
6
3
12
A
7
4
6
3
21
B
JAB=(1-5)/2
（b）AA’BB’体系 谱图复杂，一般有28条峰。
H
H
Cl
H
Cl
H
AA'BB'
(b) 邻二氯苯AABB体系（90MHz）
此重要法则一般核磁著作中很少论及。但可能是解 析氢谱时频繁遇见的一个问题。
宁永成，《有机波谱学谱图解析》 2010年5月第一版，P11~12
谱图综合解析的方法
100 115
4 6 3
2020/10/28
TTTQ解 Nhomakorabea：1．确定分子量和分子式 质谱得到M=115（-15是合理碎片），应含奇数氮原子。 由元素分析 C∶H∶N∶O=6∶13∶1∶1 实验式 C6H13 ON 分子量=115 刚好一致； 分子式 C6H13 ON
2．不饱和度与不饱和类型 F=1 IR，H-NMR，C-NMR都未发现不饱和基团，1个不饱和度 应为环结构。
(2)标准谱图验证
通过与标准谱图对照分析,确定谱图上峰的个数、位置、形 状及强弱次序是否与标准谱图一致 .
2020/10/28
3 四种图谱综合解析实例
例1 样品的元素分析为C：62.6%，H：11.4%，N：2.3%； 四谱结果如下，试推测分子结构。
2020/10/28
42 57
70 2020/10/28
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.
2020/10/28
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 .
2020/10/28
6) 确定正确结构
以上一步所推出的各种可能结构为出发点，综合 运用所掌握的实验资料，对各种可能的结构逐一对 比分析，采取排除解析方法确定正确结构。 如果对某种结构几种谱图的解析结果均很满意， 说明该结构是合理的和正确的 . 7) 结构验证
综合谱图解析
二、不同化合物的谱图特征
1. 取代苯环
氢谱：6.5~8.0ppm有峰,除对位取代外,峰形复杂 碳谱: 110~165ppm有峰,一般有取代的碳原子化 学位移明显移向低场 质谱: 存在39,51,65,77序列;常可见91,92, 分子离 子峰强 红外: ~3030,~1600,~1500cm-1, 苯环取代区 670910cm-1有峰 紫外: 吸收波长大于250nm
16:27
3
三、 IR
判断各种官能团
1. 含O: 2. 含N: 3. 芳环－－取代 4. 炔、烯－－类型
四、 UV
1. 共轭体系、发色团 2. 从B带精细结构－－苯环的存在
16:27 4
综合解析谱图的一般程序
一、波谱综合分析的步骤：
波谱分析的目的在于推断化合物的结构式，即结构鉴定。其主要 步骤：
序号 δc（ppm） 碳原子个数 序号 δc（ppm） 碳原子个数
1
204.0 119.0 78.0 54.5
1 1 1 1
5
32.0 21.7 12.0
1 1 1
2
6
3
7
4
16:27
20
16:27
21
（1）分子式的推导 • MS：分子离子峰为 m/z 125，根据氮律，未知物分子中含有 奇数个氮原子； •
1. 纯度检查：
可用熔点、折光率和各种色谱法判断样品的纯度。如果样品不是 纯物质，必须进行分离提纯。
2．确定分子式。确定分子式的方法有：
(1) 质谱法或冰点下降法等测定未知物的分子量，结合元素分析 结果可以计算出化合物的分子式。 (2) 根据高分辨质谱给出的分子离子的精确质量数，查贝农表或 莱德伯格表计算得出，也可根据低分辨质谱中的分子离子峰和 M+1，M+2同位素峰的相对丰度比，查贝农表来推算分子式。
核磁共振谱图解析与结构确定
CO-CH2CH2-CO-
(5) =4.1(4H) 低场(吸电子),
两个 -O-CH2-
1700cm-1, C=0, 醛, 酮，排除羧酸，醇， 酚
<3000 cm-1, -C-H
饱和烃，无芳环
<3000 cm-1, -C-H 饱和烃
两种质子 1：3或3：9
-CH3 ：-C(CH3)3 无裂分，无相邻质子
谱图解析 （2）C8H14O4
( 1) 三种质子 4：4：６ (2) 裂分，有相邻质子；
(3) =1.3(6H) 两个 CH3 裂分
为3,相邻C有2H; CH3-CH2-
(4) =2.5(4H) ,单峰,
1) δ 2.32和δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰 2) δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代 3) δ 5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连
哪个正确? a O
b
CH2 C O CH2CH3 A
a
Ob
正确：B
为什么? CH2 O C CH2CH3 B
谱图解析与结构确定(4)
化合物 C8H8O2，推断其结构
δ 3.0和δ 4.30三重峰和三重峰 O—CH2CH2—相互偶合峰
δ 2.1单峰三个氢，—CH3峰 结构中有氧原子，可能具有：
O C CH3
δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
ab
Oc
正确结构：
CH 2CH 2OC CH 3
δ3.0 δ 4.30
δ2.1
谱图解析与结构确定(2)
C7H16O3，推断其结构
质子b也受其影响，峰也向低场位移。
谱图解析（ 3 ）
裂分与位移
谱图解析（ 4 ）
苯环上的质子在低场出现。为什么？ 为什么1H比6H的化学位移大？
(5) =4.1(4H) 低场(吸电子),
两个 -O-CH2-
1700cm-1, C=0, 醛, 酮，排除羧酸，醇， 酚
<3000 cm-1, -C-H
饱和烃，无芳环
<3000 cm-1, -C-H 饱和烃
两种质子 1：3或3：9
-CH3 ：-C(CH3)3 无裂分，无相邻质子
谱图解析 （2）C8H14O4
( 1) 三种质子 4：4：６ (2) 裂分，有相邻质子；
(3) =1.3(6H) 两个 CH3 裂分
为3,相邻C有2H; CH3-CH2-
(4) =2.5(4H) ,单峰,
1) δ 2.32和δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰 2) δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代 3) δ 5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连
哪个正确? a O
b
CH2 C O CH2CH3 A
a
Ob
正确：B
为什么? CH2 O C CH2CH3 B
谱图解析与结构确定(4)
化合物 C8H8O2，推断其结构
δ 3.0和δ 4.30三重峰和三重峰 O—CH2CH2—相互偶合峰
δ 2.1单峰三个氢，—CH3峰 结构中有氧原子，可能具有：
O C CH3
δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
ab
Oc
正确结构：
CH 2CH 2OC CH 3
δ3.0 δ 4.30
δ2.1
谱图解析与结构确定(2)
C7H16O3，推断其结构
质子b也受其影响，峰也向低场位移。
谱图解析（ 3 ）
裂分与位移
谱图解析（ 4 ）
苯环上的质子在低场出现。为什么？ 为什么1H比6H的化学位移大？
四大谱图综合解析
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。
1 :2 : 9[解] 从分子式C5H12O，求得不饱和度为零，故未知物应为饱和脂肪族化合物。
未知物的红外光谱是在CCl4溶液中测定的，样品的CCl4稀溶液的红外光谱在3640cm-1处有1尖峰，这是游离O H基的特征吸收峰。
样品的CCl4浓溶液在3360cm-1处有1宽峰，但当溶液稀释后复又消失，说明存在着分子间氢键。
未知物核磁共振谱中δ4. 1处的宽峰，经重水交换后消失。
上述事实确定，未知物分子中存在着羟基。
未知物核磁共振谱中δ0.9处的单峰，积分值相当3个质子，可看成是连在同一碳原子上的3个甲基。
δ3.2处的单峰，积分值相当2个质子，对应1个亚甲基，看来该次甲基在分子中位于特丁基和羟基之间。
质谱中从分子离子峰失去质量31（－CH 2OH ）部分而形成基峰m/e57的事实为上述看法提供了证据，因此，未知物的结构是CCH 3H 3CCH 3CH 2OH根据这一结构式，未知物质谱中的主要碎片离子得到了如下解释。
CCH 3H 3CCH 3CH 2OH+.C +CH 3CH 3H 3CCH 2OH +m/e31m/e88m/e57-2H -CH 3-CH 3-HCH 3C CH 2+m/e29m/e73m/e412 某未知物，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210nm 以上没有吸收，确定此未知物。
2263[解] 在未知物的质谱图中最高质荷比131处有1个丰度很小的峰，应为分子离子峰，即未知物的分子量为131。
由于分子量为奇数，所以未知物分子含奇数个氮原子。
根据未知物的光谱数据亚无伯或仲胺、腈、酞胺、硝基化合物或杂芳环化合物的特征，可假定氮原子以叔胺形式存在。
红外光谱中在1748 cm -1处有一强羰基吸收带，在1235 cm -1附近有1典型的宽强C －O －C 伸缩振动吸收带，可见未知物分子中含有酯基。
波谱四种谱图的综合解析
四种谱图的综合解析
• 目的：
• 鉴定有机化合物、 新合成的有机化合 物、中间体、天然 产物的提取物、违 禁药物的鉴定、精 细化工产品配方的 剖析
荷 兰 人 华 士·胡 博用他 的两幅 慈禧油 画肖像 ，为我 们留下 了一个 百年谜题。这
两 幅 画 ， 容 貌的细 节不同 ，精神 气质更 是迥异 ，这是 什么原 因呢？ 哪幅画 更接近 晚 年 慈 禧 的 真实面 貌呢？ 如 果 慈 禧 知道这 位画家 还另外 为她画 了一幅 肖像， 她 还 会 对 他 说“Good”吗 ？ 当 一 位 荷 兰画 家把他 绘制的 肖像小 样交给 慈禧审 阅 的 时 候 ， 太后出 人意料 地用英 语评价 道——“Good！ ” 这 是 1905年 曾 经真
• 其它辅助参考： • 物理常数的测定：熔点、沸点、比重、
折射率… … • 元素分析：C、H、N、S、O、P、F、
Cl、Br、I … … • 物理状态的观察：液、固、气味、灼烧-
--特证火焰颜色… …
四种谱图的综合解析
例1：由如下四种谱图解析C5H10O的结 构 (UV谱的浓度为0.31克/100毫升)
从IR谱中的1600和1500 cm-1 处后者比前者强的双 峰是苯环的骨架伸缩振动，1380cm-1 处是-CHCH3的弯曲振动，860-800 cm-1 处强峰是苯环对 位二取代的特征峰；
从估计分子式：C9H9ClO3中减去—Cl、—C6H4-、 >CH-CH3、—COOH基团，只剩下—O—基团， 因此，可拼出以下结构：
从NMR谱可直接看到烷 基联在羰基碳上， δ=2.4ppm处有一个质 子多重峰，2.05ppm处 为三个质子的单峰，中 心为δ=1.08ppm处有6 个质子的双峰
（J•=27.H0z5）p，pm处三个质子的单峰为CH3（C=O）-, 2.4ppm处一质子多重峰 与1.08ppm 处6个质子的双峰偶合，是 （CH3）2-CH- 基团的典型共振吸收峰， 从而得出该化合物可能为（CH3）2-CH（C=O）-CH3 。
• 目的：
• 鉴定有机化合物、 新合成的有机化合 物、中间体、天然 产物的提取物、违 禁药物的鉴定、精 细化工产品配方的 剖析
荷 兰 人 华 士·胡 博用他 的两幅 慈禧油 画肖像 ，为我 们留下 了一个 百年谜题。这
两 幅 画 ， 容 貌的细 节不同 ，精神 气质更 是迥异 ，这是 什么原 因呢？ 哪幅画 更接近 晚 年 慈 禧 的 真实面 貌呢？ 如 果 慈 禧 知道这 位画家 还另外 为她画 了一幅 肖像， 她 还 会 对 他 说“Good”吗 ？ 当 一 位 荷 兰画 家把他 绘制的 肖像小 样交给 慈禧审 阅 的 时 候 ， 太后出 人意料 地用英 语评价 道——“Good！ ” 这 是 1905年 曾 经真
• 其它辅助参考： • 物理常数的测定：熔点、沸点、比重、
折射率… … • 元素分析：C、H、N、S、O、P、F、
Cl、Br、I … … • 物理状态的观察：液、固、气味、灼烧-
--特证火焰颜色… …
四种谱图的综合解析
例1：由如下四种谱图解析C5H10O的结 构 (UV谱的浓度为0.31克/100毫升)
从IR谱中的1600和1500 cm-1 处后者比前者强的双 峰是苯环的骨架伸缩振动，1380cm-1 处是-CHCH3的弯曲振动，860-800 cm-1 处强峰是苯环对 位二取代的特征峰；
从估计分子式：C9H9ClO3中减去—Cl、—C6H4-、 >CH-CH3、—COOH基团，只剩下—O—基团， 因此，可拼出以下结构：
从NMR谱可直接看到烷 基联在羰基碳上， δ=2.4ppm处有一个质 子多重峰，2.05ppm处 为三个质子的单峰，中 心为δ=1.08ppm处有6 个质子的双峰
（J•=27.H0z5）p，pm处三个质子的单峰为CH3（C=O）-, 2.4ppm处一质子多重峰 与1.08ppm 处6个质子的双峰偶合，是 （CH3）2-CH- 基团的典型共振吸收峰， 从而得出该化合物可能为（CH3）2-CH（C=O）-CH3 。
红外图谱解析
谱图解析——1-己烯
1 4 6 6 cm-1,CH3 的 反 对称弯曲振动。
谱图解析——1-己烯
1455cm-1,CH2剪刀弯曲 振动。
谱图解析——1-己烯
1379cm-1，CH3的 伞形弯曲振动峰。
谱图解析——1-己烯
指纹区：与参考谱图对比，即可以 定性归属样品。注意：该谱图中没 有 720cm-1 的 CH2 的摇摆振动吸收峰 （一般只有4个或4个以上的CH2存在 时才出现720cm-1的峰）。
谱图解析——正己烷
在 2926cm-1 处，是 CH2 的不对称伸缩振动峰， 一般在 2926 ± 10cm-1 范 围内。
谱图解析——正己烷
2872cm-1 处是 CH3 的对称伸 缩振动峰，一般波数范围为 ：2872±10cm-1。
谱图解析——正己烷
在 2853cm-1 处的吸收峰，是 CH2的对称伸缩振动峰，一般 这种振动峰的吸收位臵在： 2853±10cm-1。
谱图解析——2,3-二甲基丁烷
2962cm-1,CH3 反对称伸缩振动（仅 显示两个简并反对称伸缩振动模式 之一）。
谱图解析——2,3-二甲基丁烷
2880cm-1,CH3基团的伸缩振动。注意：这 里没有 CH2 基团的吸收峰，因为该分子中 没有CH2基团。
谱图解析——2,3-二甲基丁烷
1460cm-1，是 CH3 的反对称弯曲 振动峰（仅显示两个简并模式中 的一个）。
谱图解析——正己烷
在1455±10cm-1处，是 CH2 的弯曲振动峰吸收 值（也叫剪刀振动）。
谱图解析——正己烷
在1375±10cm-1，是CH3对称弯曲振 动（也叫“伞”弯曲振动）吸收峰位 臵，这个峰通常时很有用的，因为这 个峰比较孤立，比较环己烷的谱图， 最大的差异就是在环己烷谱图中没有 CH3基团的对称弯曲振动峰。
四种谱图的综合解析
测分子中可能 含有醚键
（C-O-C）；
• 从1H-NMR谱的高场到低场各峰的积分曲线高度比 为3：1：2：2：1，估计分子中可能是9个H，再估计 C 数 为 （ 200-9-16×3-35 ） /12=9 ， 估 计 分 子 式 ：
C9H9ClO3 • 不饱和度=1+n4+1/2×(n3-n1) =1+9+1/2×(0-9-1)=5；
• 推导成功！你已经初步掌握了解谱方法，要多练！
例2：由MS、IR、1H-NMR谱 图推测化合物的结构
解：
• 由MS可看出该化 合物的分子量为 200 ， 并 且 由 M 和 M+2 离 子 峰 的 相 对 丰 度 近 似 为 3:1 可知分子中含有 一个氯原子;
• 由IR谱在32002500 cm-1 的宽 峰 和 接 近 1700 cm-1 的 强 峰 可 推测分子中可 能 含 有 -COOH ， 在 1200-1250 附 近的强峰可推
三张谱图中都有苯环存在的证据，加上-COOH基 团，不饱和度与计算相附；
由1H-NMR谱看出：δ=1.7ppm处的二重峰与 δ=4.7ppm处的四重峰组合应是>CH-CH3基团， δ=7ppm附近的两个变形的二重峰为苯环的对位二取 代, δ=11ppm附近处的峰为-COOH上的H；
从IR谱中的1600和1500 cm-1 处后者比前者强的双 峰是苯环的骨架伸缩振动，1380cm-1 处是-CHCH3的弯曲振动，860-800 cm-1 处强峰是苯环对 位二取代的特征峰；
从1H-NMR谱可直接看 到烷基联在羰基碳上， δ=2.4ppm处有一个质 子多重峰，2.05ppm处 为三个质子的单峰，中 心为δ=1.08ppm处有6 个质子的双峰 （J=7Hz），
（C-O-C）；
• 从1H-NMR谱的高场到低场各峰的积分曲线高度比 为3：1：2：2：1，估计分子中可能是9个H，再估计 C 数 为 （ 200-9-16×3-35 ） /12=9 ， 估 计 分 子 式 ：
C9H9ClO3 • 不饱和度=1+n4+1/2×(n3-n1) =1+9+1/2×(0-9-1)=5；
• 推导成功！你已经初步掌握了解谱方法，要多练！
例2：由MS、IR、1H-NMR谱 图推测化合物的结构
解：
• 由MS可看出该化 合物的分子量为 200 ， 并 且 由 M 和 M+2 离 子 峰 的 相 对 丰 度 近 似 为 3:1 可知分子中含有 一个氯原子;
• 由IR谱在32002500 cm-1 的宽 峰 和 接 近 1700 cm-1 的 强 峰 可 推测分子中可 能 含 有 -COOH ， 在 1200-1250 附 近的强峰可推
三张谱图中都有苯环存在的证据，加上-COOH基 团，不饱和度与计算相附；
由1H-NMR谱看出：δ=1.7ppm处的二重峰与 δ=4.7ppm处的四重峰组合应是>CH-CH3基团， δ=7ppm附近的两个变形的二重峰为苯环的对位二取 代, δ=11ppm附近处的峰为-COOH上的H；
从IR谱中的1600和1500 cm-1 处后者比前者强的双 峰是苯环的骨架伸缩振动，1380cm-1 处是-CHCH3的弯曲振动，860-800 cm-1 处强峰是苯环对 位二取代的特征峰；
从1H-NMR谱可直接看 到烷基联在羰基碳上， δ=2.4ppm处有一个质 子多重峰，2.05ppm处 为三个质子的单峰，中 心为δ=1.08ppm处有6 个质子的双峰 （J=7Hz），
谱图解析实例
例4.推测C8H8纯液体
C=C伸缩振 动
C-H变形（-CH=CH2)
解：1） =1-8/2+8=5
2）峰归属
3）可能的结构
H C CH2
例5. C8H7N，确定结构
解：1） =1-（1-7）/2+8=6 2）峰归属 3）可能的结构
H3C
CN
核磁共振谱
1、核磁共振谱的表示
——以为横坐标，峰强度为纵坐标
b. δ 3.38含有—O—CH2 —结构 结构中有三个氧原子，可能具有(—O—CH2 —)3
c. δ 5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连
正确结构： HC O CH2CH3
O
20:27:12
O CH2CH3
CH2CH3
例3、 化合物 C10H12O2，推断结构
δ7.3 δ2.3 δ 5.21 5H 2H δ1.2 3H
解：不饱和度 1+9-10/2 = 5 可能有苯 化学位移δ 峰面积 氢质子数 基团 7.29 84 5H 单取代苯基 5.00 34 2H Ph-CH2-O1.98 50 3H CH3-CO-O-
该化合物的结构为：Ph-CH2-O-CO-CH3
20:27:12
四、联合谱图解析
（1）C6H12O
1700cm-1, C=0, 醛,酮 <3000 cm-1, -C-H 饱和烃
正确结构：
20:27:12
H3CO
O C H
例5：某化合物的分子式为C3H8O，其NMR谱图数据如下： 化学位移δ 重峰数 氢质子数 1.2 双峰 6H 1.6 单峰（宽） 1H 4 多重峰 1H 试推断该化合物的结构。
解： 化学位移δ 1.2 1.6 4
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第三节 质谱分析法
-分子式的测定
2 3
含奇数e，含偶数e不是M+ 服从氮律 ①只含C,H,O, M+为偶数 ②含C,H,O,N, 奇数个氮, M+奇数
第三节 质谱分析法
-分子式的测定
例 某未知物只含C,H,O, MS最右端峰为 m/z=59,不符合氮律，因而不是M+
m/z=59
第三节 质谱分析法
５.
离子系列。可提供官能团信息
６.
７. ８.
失去中性碎片。可提供官能团信息
谱图中离子的m/z及丰度也包含结构信息 对于不存在于谱图库的未知物，使用谱图库的检索往往也能 够取得有用的结构信息
质谱技术还能提供离子之间的亲缘关系，分子中的官能团， 与化学衍生结合得到的特殊结构信息等其他信息
（二）推测分子结构
O
1
2
3
应有显著 m/z 31 峰
4
不产生强的 m/z 15 峰
5
应有显著 m/z 29 峰
6
7
不产生强的 [M-15]+ 离子
应有显著 m/z 28 峰
最可能 结构
41
未知物质谱图解析 (例2)
Inten.(x100) 10.0
105
相 7.5 对 丰 度 5.0
2.5
O C O
C11H14O2 MW 178
有机化合物的质谱图千变万化， 有些化合物仅仅是取代基的位置不同， 其质谱图几有很大的差异，因此，解析 未知物质谱图很难有统一的格式，要灵 活运用可能取得的结构信息和知识
未知物质谱图解析
(由未知物质谱图推导出对应的化合物结构往往有相当大的难度)
质谱图提供的结构信息: • 分子离子及其元素组成 • 碎片离子的元素组成 • 环加双键值 • 特征离子 • 离子系列 • 失去的中性碎片 • m/z 和丰度 • 谱图库检索提供的信息 ………………………… • 离子的亲缘关系 • 离子分子反应提供的信息 • 衍生化提供的信息 ………………………… 样品来源提供的信息 NMR 提供的信息 IR 提供的信息
第十七章
质谱法
第三节 质谱分析法
-分子式的测定
②扣除氯的贡献 (M+2)%=32.1-32.0=0.1 (M+1)%=10.4 , 在Beynon的表中分子量为116的式子共有32个，其中M+1/M 的值在9%-11%的式子有以下三个： 分子式 M+1 M+2 根据氮规律，应为C8H6N,再加上 一 C8H4O 8.75 0.54 个氯原子， 应为C8H6NCl C8H6N 9.12 0.37 C9H8 9.85 0.43 说明为U=(8+1)-(7-1)/2=6; C8H6NCl
-分子式的测定
②M为偶数，说明不含氮或偶数个氮 ③先以不含N计算
M 11% 9 9 9 M 1%% M M1% 9..9..99 9 n n n 9
c cc c
1.1111 1..1..1 1 1. . . 11 1 M M2%0.00006nc2c22n 0..9 . 00.0006 99229 2..1 .1 .0006 0 9 9 0 0006 M 22%%.0006 nc c2 0 . .0006 2 2 M 2 % 0 0006 . .0006 n00n0 n0 21 0..0.20 0..0.20 0 20 20 020 20 20 n M ( n c 16n0 (12 9 16 2 10 nHHM12nccn16160n0150 150 (129 9 2161010 10 12 nH H M M (((12 c 16n0 ))) 150 ( 12 1616 )2) ) n ) 150 12 ( 9 ) 2
•综合所有取得的结构信息排出可能的候 选化合物的结构 • 分析这些化合物可能产生的碎片离子的 m/z 和丰度 • 与样品的质谱图对照，排除那些与谱图 不相符的结构 • 用 NMR 进行核对 • 用合成化合物进行质谱核对
由结构式推断分子离子可能产生的重要碎片 离子是解析质谱图的基本的重要环节 由于竞争反应及二级反应等因素目前还 难于准确预测碎片离子的丰度
分子式为 9 10 10 分子式为C9CH 10 O 22 分子式为C H HO2 分子式为 99H10O2O
第三节 质谱分析法
某未知物
-分子式的测定
m/z 151(M) 152(M+1) 153(M+2) 解：①因(M+2)%=32.1,M:(M+2)3:1 知分子中含一个氯
相对强度 100 10.4 32.1
M-15(CH3) M-16(O，NH2) M-17(OH，NH3) M-18(H2O) M-19(F) M-26(C2H2) M-27(HCN，C2H3） M-28(CO，C2H4) M-29(CHO，C2H5) M-30(NO) M-31(CH2OH，OCH3 M-32(S，CH3OH) M-35(Cl) M-42(CH2CO，CH2N2) M-43(CH3CO，C3H7) M-44(CO2，CS2) M-45(OC2H5，COOH) M-46(NO2，C2H5OH) M-79(Br) M-127(I)…
0.0
91
100.0
107
125.0
161
178
175.0 m/z
根据 m/z 77 和 m/z 51,推测未知物含有苯环， 从 m/z 105 的同位素峰丰度推算，m/z 105 只含七个碳， 因此推断 m/z 105 为苯甲酰基离子， 分子峰 m/z 178 与 m/z 105 的差为 73, 可能是烷氧基(失去烷氧基)， 暗示未知物为苯甲酸酯， 根据, m/z 149 m/z 135, 推断未知物最可能的结构为苯甲酸正丁酯。 * 若用化学电离获得信号强度高的准分子峰，从而可计算出化学式，证实 m/z 105 离子是分子离子失去烷氧基 。
77
106 8.0 %
123
56 51 29 41 50 31 38 43
25.0 50.0
122 79 63 74
75.0
m/z % 178 1.6 161 0.8 149 0.4 135 1.6 123 64.8 105 100 77 45.2 56 23.6 51 17.6
135 149
150.0
（一）应用质谱技术能获得的结构信息
１. 分子离子及其元素组成。可用电子电离，化学电离或其他软 电离技术获得分子量信息；用高分辨质谱技术或通过同位素丰度 可计算分子离子的元素组成，从而得到未知化学式 ２. 碎片离子的元素组成，这些信息有助于排出未知物的可能化 学结构
３. 根据分子离子的元素组成可计算“环加双键值”。它可提供 分子骨架信息 ４. 特征离子。可提供化合物类型信息
C3 (A+1)丰度: 3(0.011) = 3.3 % C3 (A+2)丰度: 3(3-1)(0.011)2/2 = 0.036 %
A+1 A+2 C3 O 3.3 0.04 0.2 cal. 3.3 0.24
推算出未知物的分子式为 C3H6O，环加双键值为 1
O O OH OH O O O
m/z 15 m/z 43
42
未知物质谱图解析 (例3)
Inten.(x100) 10.0
108
CH3
相 对 5.0 丰 度 2.5
27
0.0 7.5
O CH2 CH2Cl
C9H11ClO MW 170
63 32
30
m/z 170 171 172 173
91 89 94 121 105110 117122
100 110 120 130
(5) 研究低质量端离子峰，寻找不同化合物断裂后生成的特
征离子和特征离子系列。例如，正构烷烃的特征离子系列 为m/z15、29、43、57、71等，烷基苯的特征离子系列为m /z91、77、65、39等。根据特征离子系列可以推测化合物 类型。 (6) 通过上述各方面的研究，提出化合物的结构单元。再根 据化合物的分子量、分子式、样品来源、物理化学性质等， 提出一种或几种最可能的结构。必要时，可根据红外和核 磁数据得出最后结果。 (7)验证所得结果。验证的方法有：将所得结构式按质谱断 裂规律分解，看所得离子和所给未知物谱图是否一致；查 该化合物的标准质谱图，看是否与未知谱图相同；寻找标 样，做标样的质谱图，与未知物谱图比较等各种方法。
% 55.6 5.6 18.4 2.0
归一化 100.0 10.1 33.1 3.6
170
39
40
43
51
50
77 79
70 80
55
60
66
135
140
152
150 160 170 m/z
nc
1 .1 M 2% 0.006nc2 n0 谱分析法
求分子式
-分子式的测定
m/z 相对峰强 150(M) 100 151(M+1) 9.9 152(M+2) 0.9 解：①(M+2)%为0.9，说明不含S,Cl,Br (三者大于4)
第三节 质谱分析法
4
-分子式的测定
与相邻峰相差3~14，不是M+ -CH2 ，-3H 不可能 5 M-1峰不误认 M-H峰较分子离子稳定 精密质荷比分子量 M=同位素加权平均值
二、分子量的测定
第三节 质谱分析法
-分子式的测定
三油酸甘油酯 m/z=884, MW=885.44 三、分子式的测定 同位素峰强比 1.计算法：只含C、H、O的未知物用
质谱图中常见碎片离子及其可能来源
质谱图中常见碎片离子及其可能来源（续上表）
第三节 质谱分析法