有机化学的四大谱论文
有机物分子结构分析四谱原理
有机物分子结构分析四谱原理学过有机化学的同学都知道，我们在确定有机物名称的时候，需要注意元素组成、分子式的确定、化学键的判断、官能团类别等。
而在化学结构分析中最主要的四种分析仪器红外图谱、质谱、核磁图谱和紫外图谱，再有机分析上也很通用。
本文通过简单的动图解析红外图谱、质谱、核磁图谱和紫外图谱工作机理，给大家一个一目了然的机会。
紫外可见吸收光谱（UV-vis）物质分子吸收一定的波长的紫外或可见光时，分子中的价电子会从低能级跃迁到高能级而产生的吸收光谱。
利用物质的紫外可见光谱及吸收程度可以对物质的组成、含量和结构进行分析、测定、推断。
紫外光谱样品要求：1)、样品溶液的浓度必须适当，且必须清澈透明，不能有气泡或悬浮物质存在；2)、固体样品量>0.2g，液体样品量>2mL。
红外光谱（IR）一定频率的红外线经过分子时，被分子中相同振动频率的键振动吸收，记录所得透过率的曲线即为红外光谱。
只有引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收。
红外吸收光谱主要用于结构分析、定性鉴别及定量分析。
分子振动分为两种形式：伸缩振动和弯曲振动，其中伸缩振动又包含对称和非对称两种模式。
1)、样品必须预先纯化，以保证有足够的纯度；2)、样品须预先除水干燥，避免损坏仪器，同时避免水峰对样品谱图的干扰；3)、易潮解的样品，请用户自备干燥器放置；4)、对易挥发、升华、对热不稳定的样品，请用带密封盖或塞子的容器盛装并盖紧，同时必须在样品分析任务单上注明；5)、对于有毒性和腐蚀性的样品，用户必须用密封容器装好。
送样时必须分别在样品瓶标签的明显位置和分析任务单上注明。
红外测试样品制备方法：1、固体样品：压片法、粉末法、薄膜法、糊剂法；2、液体样品：液体试样、液膜法。
我们可以通过红外光谱的特征吸收峰，判断分子的结构式。
以下面甲醇红外光谱分析过程为例：NMR是研究原子核对射频辐射的吸收，在外加磁场的作用下，自旋核吸收电磁波的能量后从低自旋能级跃迁到高自旋能级，所得到的的吸收图谱为核磁共振谱。
四大光谱在有机分析中的应用论文
四大光谱在有机分析中的应用论文四大谱在有机分析中的应用摘要：有机化学领域内无论研究何种有机化合物在分析或合成时都会遇到结构测定的问题。
近三四十年来各种波谱测量技术的出现及其迅速发展使紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱法得到了普遍应用。
现在这四种谱已成为鉴定有机化合物以及测定其结构的常用手段。
关键词：波谱法，紫外——可见光谱，红外光谱，核磁共振，质谱，应用前言：有机波谱分析是分析化学中发展最快、应用最广泛的领域之一。
波谱分析的基础理论与实验的应用已成为生命科学、材料科学、环境科学、石油化工等诸领域中重要的、不可缺少的部分。
近年来西方发达国家的大学教学中，波谱分析越来越受到重视。
有机波谱分析主要从红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱，四大领域来分析及应用。
以美国为倒，近年的国家自然科学基金、高等学校提供的基金与实验室改造资金中，核磁共振谱仪居第一位，色谱与质谱联用项目次之。
充分考虑在各研究领域中各种波谱方法的特点和应用，除了对基本理论和仪器进行描述外，还应掌握波谱数据与分子结构关系的一般规律。
近些年来发展起来的波谱分析方法主要是以光学理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构的分析和鉴定。
由于它具有快速、灵敏、准确、重现等特点，使之成为有机物结构分析和鉴定的常用分析工具和重要分析方法。
在实际工作中，单用一种方法往往难以得出明确的结论，需要综合利用多种波谱方法联合解析，相互说明，互为佐证。
一、红外光谱概述红外光谱具有测定方法简便、迅速、所需试样量少，得到的信息量大的优点，而且仪器价格比核磁共振谱和质谱便宜，因此红外光谱在结构分析中得到广泛的应用。
红外光谱主要用于有机和无机物的定性和定量分析，其应用领域十分广泛：如石油化工、高聚物（塑料、橡胶、合成纤维）、纺织、农药、医药、环境监测、矿物甚至司法鉴定等。
近二十年来精细化工发展很快，红外光谱是分析鉴定精细化工产品的有力工具。
有机合成四大谱
一、有机波谱分析简介1.常见有机波谱 2.有机四大谱及其特点 3.电磁波谱与有机光谱的对应关系二、红外吸收光谱2.分子振动与红外光谱 1.红外吸收光谱的定义 3.有机化合物基团的特征光谱 4.红外谱图解析三、核谱共振谱1.核磁共振产生的基本原理 3.自旋偶合和自旋裂分 5.13C 谱简介 2.化学位移 4.谱图解析1.常见有机波谱 常 见 有 机 波 谱2、有机四大谱及其特点有机四大谱：紫外吸收光谱、红外吸收光谱 、 核磁共振谱、质谱 ⎧ UV 0.01-5mg(与天平精度有关） ⎪ IR 0.1-1mg ⎪ ⎧样品用量少 ⎨ 优点⎨ ⎪ NMR 1-5mg ⎩ 准确快速 ⎪ MS 0.001-0.1mg ⎩⎧ UV ⎪ IR ⎪ ⎨ ⎪ NMR ⎪ MS ⎩⎧ 仪器昂贵 ⎪ 缺点⎨ ⎪仪器操作复杂、维护费用高 ⎩2-10万 5-50万 100-1000万 50-500万3.电磁波谱与有机光谱的对应关系λ/nm λ/cm-1二、红外吸收光谱 1.红外吸收光谱的定义红外吸收光谱是分子中成键原子振动 能级跃迁而产生的吸收光谱，只有引起分 子偶极距变化的振动才能产生红外吸收。
2.分子振动与红外光谱振动方程式：1 v振 = 2πm1 + m2 k m1m2k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能 越小，k越大） m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单 位为克即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频 率）与键强度成正比，与成键原子质量成 反比。
亚甲基的振动模式：3.有机化合物基团的特征频率区段 (Ⅰ) N-H 和 O-H 伸 缩振动 区 (Ⅱ) 不饱和 特 C-H 伸 征 缩振动 频 区 率 区 (Ⅲ) 饱和 C-H 伸 缩振动 区 波数范围/cm-1 振动类型 O-H 伸缩 3750～3000 N-H 伸缩 相关有机化合物中基团的特征频率/cm-1 醇酚单体3650-3590(s);缔合3400-3200(s,b) 酸 单体 3560-3500(m) ;缔合 3000-2500(s,b) 胺 1。
四大名谱(光谱、质谱、色谱、波谱)
四大名谱(光谱、质谱、色谱、波谱)四大名谱（光谱、质谱、色谱、波谱）在检测领域，有四大名谱，分别为色谱、光谱、质谱、波谱，四大名谱都有各自的优缺点，为了能够最大限度的发挥每种分析仪器的最大优势，可将两种或三种仪器进行联用来分析样品，联用技术能够克服仪器单独使用时的缺陷。
是未来分析仪器发展的趋势所在。
四大名谱简介：质谱：分析分子或原子的质量，可以推测物质的组成，一般用于定性分析较多，也可定量。
色谱：是一种分离、定性分析与定量分析的手段，可分辨样品中的不同物质。
光谱：定性分析，确定样品中主要基团，确定物质类别。
从红外到X射线，都是光谱，其应用范围差别很大，是对分子或原子的光谱性质进行分析解析的。
波谱：通常指四大波谱，核磁共振（NMR）,物质粒子的质量谱-质谱（MS）,振动光谱-红外/拉曼(IR/Raman)，电子跃迁-紫外（UV）。
1、质谱分析法质谱阐发法是将不同质量的离子按质荷比（m/z）的大小顺序收集和记录下来，得到质谱图，用质谱图进行定性、定量分析及结构分析的方法。
➢质谱分析法是物理分析法，早期主要用于相对原子质量的测定和某些复杂化合物的鉴定和布局阐发。
随着GC和HPLC等仪器和质谱仪联机成功以及计算机的飞速发展，使得质谱法成为阐发、鉴定复杂混合物的最有用工具。
质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大的不同。
从应用角度，质谱仪可以分为下面几类：有机质谱仪：由于应用特点不同又分为：①气象色谱-质谱联用仪（GC-MS）在这类仪器中，由于质谱仪工作原理不同，又有气相色谱-四极质谱仪，气相色谱-飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。
②液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）一样，有液相色谱-四极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时间质谱仪，以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。
③其它有机质谱仪，主要有：基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS），傅里叶变换质谱仪（FT-MS）。
四谱的应用
四谱的应用
四谱分析，即核磁共振波谱（NMR）、紫外吸收光谱（UV）、红外吸收光谱（IR）和质谱（MS），是现代化学分析中常用的四种技术。
这四种技术在化学领域，尤其是在有机化学和生物化学领域，具有广泛的应用。
首先，核磁共振波谱（NMR）是一种通过测量原子核在外加的电磁场中的共振频率来确定分子结构的分析方法。
NMR可以提供分子的详细结构信息，对于解析分子的化学位移、偶合常数、分子对称性等有很高的分辨率。
因此，NMR被广泛应用于有机化合物的结构鉴定，特别是在药物化学、有机合成等领域。
其次，紫外吸收光谱（UV）是利用化合物在紫外区域内的吸收特性，通过测量吸收光的强度来推断化合物的分子结构。
UV可以提供关于分子中π电子系统的信息，如共轭系统的大小、电子迁移性等，对于鉴定分子中的芳香环、双键等具有很高的灵敏度。
UV在药物分析、食品分析等领域有广泛的应用。
再次，红外吸收光谱（IR）是通过测量化合物在特定波长红外光下的吸收强度，来推断化合物的分子结构和化学环境的一种技术。
IR可以提供关于分子中化学键的振动信息，对于鉴定分子中的功能团、化学键类型等具有很高的准确性。
因此，IR在化学、石油、材料等领域有广泛的应用。
最后，质谱（MS）是通过对分子进行质量分析，来推断分子的
结构和化学组成的一种技术。
MS可以提供关于分子的分子量、分子式、结构信息等，对于鉴定未知化合物、分析复杂样品等具有很高的效能。
因此，MS在药物分析、环境科学、生物化学等领域有广泛的应用。
总的来说，四谱分析是现代化学分析的重要手段，它们各有其独特的分析能力和应用领域，但又相互补充，共同为化学研究提供了强大的工具。
有机四大谱(稻谷书苑)
教学运用
40
化学位移的表示方法：相对数值(/ppm)
ppm =
H样 - H标 H仪
x 106
=
样 - 标 仪
x 106
教学运用
41
2、影响化学位移的因素：诱导效应和各向异性效应 诱导效应：电负性大的原子或基团，吸电子能力强，使邻近 1H的质子峰移向低场（左侧），反之移向高场（右侧）。
各向异性效应：烯、炔、芳香化合物。
教学运用
5
2.分子振动与红外光谱
振动方程式：
v振
1
2
k m1 m2 m1m2
k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能 越小，k越大）
m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量， 单位为克
即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频 率）与键强度成正比，与成键原子质量成 反比。
教学运用
6
亚甲基的振动模式：
100
0.834
31P
100
0.066
教学运用
38
核磁共振波谱仪：连续波扫描NMR和FT-NMR
教学运用
39
二、质子的化学位移
1、 化学位移的起 化学位因移源于核外电子在磁场中运动产生的感应磁场的屏蔽 或去屏蔽效应。质子发生核磁共振的真正条件应为：
射 = H有效/ 2
其中：H有效= H0(1-s) = H0 - H感应
教学运用
51
O
c-H
b-H
CH3COCH2CH3
a
bc
Jbc
121
1331
教学运用
52
教学运用
53
成键原子杂化方式
C CH
CCH
C CH
3000-2850 3100-3000
有机小分子结构检测用的四大光谱
有机小分子结构检测用的四大光谱
有机小分子的结构检测是一项非常重要的工作，其中使用的四大光
谱是红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱和质谱。
（一）红外光谱
红外光谱是一种常用的检测有机小分子结构的方法。
它基于物质分子
中原子之间的振动和转动，对分子进行谱学分析。
红外光谱可以用来
确定分子中的基团、官能团以及它们之间的化学键。
它的特点是原位、快速、准确，不需要特殊处理样品。
（二）紫外可见光谱
紫外可见光谱是通过辐射颜色为紫外和可见光区间的电磁波来对物质
进行分析。
它可以用来检测有机小分子中的双键、三键、环状结构等。
（三）核磁共振光谱
核磁共振光谱是一种非常常用的检测有机小分子结构的方法。
它可以
用来分析分子内原子核之间的相对位置和化学环境，进而确定分子的
化学结构。
通过对比化学位移和峰形的变化，可以确定分子中不同位
置的氢原子和碳原子。
（四）质谱
质谱是一种通过对物质分子进行电离和质量分析来确定分子结构的方法。
它是一种高灵敏度和高分辨率的技术，可以检测极微量的分子，是分析高分子材料、有机小分子和生物分子结构的有力工具。
综上所述，红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱和质谱是常用于检测有机小分子结构的四大光谱。
它们各有特点，可以相互协调使用来提高检测的准确性和效率。
有机化学的四大谱论文
四大谱在有机分析中的应用院系：化学与环境学院姓名：***学号：***********班级：12化教（5）班四大谱在有机分析中的应用吴舜华（华南师范大学化学与环境学院，广东广州）摘要：目前，有机四大谱已成为研究有机化学不可缺少的工具。
本文简单介绍了如今广泛采用的有机四大谱——紫外光谱（ultraviolet spectroscopy,简称UV）、红外光谱（infrared spectroscopy,简称IR）、核磁共振谱（nuclear magnetic resonance spectroscopy,简称NMR）、质谱（mass spectroscopy,简称MS）的基本概念和原理，介绍了四大谱在有机分析中的一些应用及应用实例。
关键词：紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振谱、质谱、有机化合物、应用有机化合物，不论是从天然产物中提取的还是经化学反应合成的，都需要测定它的分子结构。
过去，用化学方法确定测定有机化合物的结构是一项非常繁琐、费时，甚至是很难完成的工作。
这是因为要鉴定的“未知物”需要通过多种化学反应使它变成已知结构的有机化合物才能推导出它的可能结构。
例如，对胆固醇结构式的确定，经近40年（1889-1927）的工作所获得的结构式（此项工作获得了1928年的诺贝尔化学奖）后经X射线衍射法证明还存在某些错误。
而近三、四十年来，由于科学技术的飞速发展，运用物理方法，如X衍射、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱等来测定有机化合物的结构已成为常规的工作手段。
近代物理方法弥补了化学方法的不足，大大丰富了鉴定有机化合物的手段，明显地提高了确定结构的水平。
特别是有机四大谱（紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱、质谱）的广泛应用为有机化合物的分析提供了极大的便利。
目前，有机分析基本上以仪器分析为主，化学反应只是作为辅助手段。
所需测定的样品量降低到以毫克记，研究周期也大为缩短，可以月记，而测定结果的准确性也今非昔比。
四大光谱在有机分析中的应用论文
四大光谱在有机分析中的应用论文在有机分析中，四大光谱技术即紫外可见光谱、红外光谱、质子核磁共振（1H-NMR）光谱和质子核磁共振-碳13（1H-NMR-13C）光谱广泛应用。
本文将详细探讨这四种光谱在有机分析中的应用。
首先，紫外可见光谱（UV-Vis）在有机分析中具有重要的应用价值。
该技术可以用于测定有机物的吸收度和浓度，从而实现定量分析。
此外，紫外可见光谱还可以用来研究有机物的电子能级结构和分子间相互作用。
例如，通过观察紫外可见光谱，可以确定有机物分子中π-π*电子跃迁的波长和强度，从而推测分子的共轭体系和化学键的性质。
其次，红外光谱（IR）在有机分析中有着重要的应用。
红外光谱技术可以用于确定有机物分子中特定功能团的存在和其位置。
通过观察红外光谱中的吸收峰，可以推测有机物的化学结构和键的类型。
红外光谱还可用于检测有机物中的杂质和鉴定未知化合物。
此外，在红外光谱与其他光谱技术相结合时，如红外光谱-质谱联用技术，可以进一步提高有机物的分析能力。
第三，质子核磁共振（1H-NMR）光谱是一种常用的有机分析技术。
1H-NMR光谱可用于确定有机物分子中氢原子的位置和相对数量。
通过观察1H-NMR光谱中的峰位和积分峰面积，可以推导出有机物的结构和它们内部的官能团。
此外，1H-NMR光谱还可用于鉴定有机物中的杂质和检测有机物的异构体。
最后，质子核磁共振-碳13（1H-NMR-13C）光谱在有机分析中也具有重要的应用价值。
与1H-NMR光谱类似，1H-NMR-13C光谱可用于确定有机物分子中碳原子的位置和相对数量。
该技术可以提供更详细的信息，特别是在复杂化合物的分析中。
通过1H-NMR-13C光谱，可以研究有机物的碳原子化学位移和化学位阻效应，进一步推测有机物的结构。
综上所述，紫外可见光谱、红外光谱、质子核磁共振光谱和质子核磁共振-碳13光谱是有机分析中常用且重要的技术。
它们在确定有机物的结构、官能团、异构体和杂质等方面发挥着关键作用。
有机化学的四谱综合解析
说明 K 带的存在，即存在共轭的两个不饱和键 （共轭二烯或-、不饱和醛酮）；
3、在 250-300 nm 有中等强度吸收，且常有 不同程度的精细结构：
苯环或某些杂芳环的存在
4、在 250-350 nm 有中、低强度吸收： 羰基或共轭羰基的存在 5、在 300 nm 以上有强吸收： 化合物中含有大量共轭体系，多为稠 环芳烃及其衍生物
解析红外谱图“三要素”
峰形
强度
位置
峰形
强度
摩尔消光系数
>200
强度
很强
符号
vs s m w
75~200 25~75
5~25 0~5
强 中等
弱 很弱
vw
位置
吸收峰的位置与分子结构有关
有机化合物是多原子分子，分子振动情况复杂 不可能把所有峰都归属于分子内的某种振动 一定的官能团总是有一定的特征吸收
常见基团按六个区进行分析：
1. 4000~2500cm-1：
这是X-H（X=C、N、O、S）伸缩振动区。
醇、酚
游离O-H伸缩振动，3600cm-1 氢键缔合的O-H的伸缩振动， 3300cm-1 C-O伸缩振动，1250~1000cm-1,在 谱图中一般为最强峰
苯乙醇
当分子间 –OH 有缔合时，红外吸收向较低波数 移动（3300 cm-1）附近， 峰形宽而钝。
倍频峰
苯环还有2000~1667cm-1 谱带，是 C－H 面外弯曲振动引起， 对苯环的取代位置判别有一定帮助。
4. 1500~1300cm-1：
苯环（~1450、~1500cm-1的红外吸收进入此区），杂 芳环、硝基的吸收可能进入此区。
此区域主要提供 C－H 弯曲振动的信息。CH3 在~1380、 ~1460cm-1处同时有吸收，而前一吸收峰发生分叉时表示偕 二甲基（两甲基连在同一碳原子上）。
化合物结构鉴定之四大色谱发展总结
河南大学2016级化合物结构鉴定结课论文姓名：徐俊学号：104754160909专业：环境工程学院：化学化工学院2016年12月20日四谱技术的应用进展与讨论摘要：近几年，随着科学技术的迅猛发展，红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱及质谱分析技术也在各国迅速地发展起来，其应用面涉及生命科学、有机化学、生物化学、医药卫生、环境保护、食品化学、农业科学、石油化工等各个领域，特别是在生命科学探索、药物开发、毒物分析等研究中起着先导作用。
本文简单介绍红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱及质谱的相关原理，并就这四种光谱分析技术在不同领域的应用做了总结和讨论。
关键字：红外光谱；紫外光谱；核磁共振谱；质谱；联用引言红外光谱[1]是一种分子吸收光谱，它反映分子振动能级的跳跃情况，提供化合物具有何种官能团的信息。
当样品中分子受到频率连续变化的红外光照射时，某一波长红外光的频率若与分子中某种振动形式的固有频率相同，光子的能量可以传送给分子，如果分子对光子吸收而产生振动能级的跃迁，则相应频率的透射光强度减弱。
以波数或波长为横坐标，吸收强度或透过率为纵坐标记录吸收曲线，就得到红外吸收光谱。
紫外光谱[2]原理是具有光学活性的化合物，在紫外—可见光区(200～800nm)范围内，吸收一定波长的光子后，其价电子在分子的电子能级之间跃迁，由此而产生的分子吸收光谱被称为紫外—可见吸收光谱，简称紫外光谱。
核磁共振[3]原理是原子核在磁场中受到磁化，自旋角动量发生转动，当外加能量与原子核震动频率相同时，原子核吸收能量发生能级跃迁，同时释放出微弱的能量，发射电信号，把这许多信号检出，并使之能进行空间分辨，就得到运动中原子核分布图像质谱。
质谱[4]是一种按质量大小规律（质核比）进行排列的图谱。
原理是是将有机分子在真空中用电子轰击，给出不同质荷比的分子碎片，经质量分离器分离后，检测记录获得质荷比与丰度之间关系的质谱图，依据质谱图可获取化合物分子质量及结构信息。
有机四大谱
2.分子振动与红外光谱
振动方程式：
1 v振 2
m1 m2 k m1m2
k:力常数，与化学键的强度有关（键长越短，键能 越小，k越大） m1和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单 位为克
即：化学键的振动频率（红外吸收峰的频 率）与键强度成正比，与成键原子质量成 反比。
亚甲基的振动模式：
胺、铵盐：
胺的N—H伸缩振动：3300-3500cm-1，一般呈双峰（as和s），芳胺 吸收强度较大。其它振动（C-N伸缩，N-H弯折）不易判别。
羰基化合物：C=O伸缩振动1620-1850cm-1，强度大。
6、红外光谱解析举例：
A.正辛烷
B、2-甲基庚烷
2,2-二甲基己烷
(E)-2-己烯
烯烃：=C—H伸缩振动3100-3000cm-1 C=C伸缩振动1650cm-1(强度与分子对称性有关) =C—H面外弯折1000-600 cm-1(强，位置与分子对称性有
l
关）
炔烃： C—H伸缩振动3300cm-1 （尖锐峰） CC伸缩振动2300-2100cm-1(强度与分子对称性有关) C—H面外弯曲振动700-600 cm-1
说明
(Ⅴ) 特 羰基伸 征 缩振动 频 区 率 区 (Ⅵ) 两键伸 缩振动 区 (Ⅶ) 饱合 C-H 面 内弯曲 振动区
1900～1630
C=O 伸缩
酸酐两峰相距 60cm-1
C=C 伸缩 1675～1500 1475～1300 C=N 伸缩 N=N 伸缩 C-H 面 内 弯曲
有 >C(CH3)2 和-C(CH3)3 基 团 时 ， 13801370cm-1 处峰 裂分为两峰。
≡C-H
伸缩 3300～3010 =C-H 伸缩
四大光谱介绍
⑶了解分子总的能量E的组成，它包括E平动能，电子运动能E电、分子振动能量E振和分子转动能量E转。电磁波(光波)照射物质时，分子要吸收一部分辐射，但是，吸收是量子化的，即只吸收某些特定频率的辐射，吸收的能量可以激发电子到较高的能级或增加分子振动能级和转动能级，从而产生特征的分子吸收光谱。其中电子能级差最大、振动能级差次之，转动能级差最小。只有恰好等于某个能级差时，分子才能吸收。
③核磁共振波谱法：波长在无线电波1—1000m激发原子核自旋能级。
质谱不同于以上三谱，不属于吸收光谱。它不是描述一个分子吸收不同波长电磁波的能力，而是记录化合物蒸汽在高真空系统中，受到能量很小的电子束轰击后生成碎片正离子的情况。
⑹光吸收定律
透射率T=透射光／入射光＝I／I0，吸光度A＝-logT=εbc(L-B定律)
n→σ*200nm左右，含杂原子O，S，N，Br，I等类型的饱和化合物。例如，CH3OHλmax＝183nm。
3、发色团(略)
4、助色团及其对光谱的影响
助色团—OH，—OR，—NHR，—SH，—SR，—Cl，—Br，—I以及烷基等。烷基斥电基，蓝移；p-π共轭，红移。
5、溶剂极性影响。
二、不饱和有机物的紫外吸收带及计算方法
7、能够认识基本有机化合物的核磁共振谱图。
8、了解质谱基本原理和表示方法。
9、熟悉离子碎裂的机理和多类有机物裂解的规律。
10、熟悉质谱应用。
11、能够综合运用四谱知识和化学知识，剖析有机分子结构。
Ⅱ学习提要
读者在学习本章之前，可以先复习一下物理学中的相关概念——光的基本性质方面的几个概念。
⑴光具有波粒二象性E=hν=hc/λ,λ=c/ν, 。熟悉波长λ、频率ν、波数 、能量E的概念、单位及相互关系。
有机化学的四谱综合解析
活泼氢反应
重水交换 分子中如果有活泼氢： —OH、—NH2、—COOH等 本身化学位移较大，易辨认 加入重水（D2O）后，信号减弱或消失 酰胺质子交换速度慢，不易消失 易形成分子内氢键的活泼氢也难消失
核磁共振碳谱
核磁共振发展初期，大家更多关注13C NMR 大部分有机化合物都具有碳骨架或碳原子 但是这些碳原子以12C为主，它不是磁性核 13C的天然丰度只有12C的1.1% 13C在核磁共振上的灵敏度只有1H的1.6% 13C的整个灵敏度只有1H的1/5700
20世纪70年代开始，由于傅立叶变换仪器的 使用，可同时激发所有的13C核而使得13C NMR迅速得到广泛应用 其发展地位已经接近1H NMR
核磁共振碳谱
选用核磁共振碳谱的优点在于： ①每种有机化合物必定含有碳元素； ②化学位移分布在很宽的范围内； ③能够区别分子中有微小差异的碳原子，还 能观察到不与氢核相连的碳原子； ④能提供碳骨架信息。
屏蔽作用的结果
化学位移的定义
样 标 标
106
振荡器频率
106
原因在于由于屏蔽作用不同而产生的共振条件差 异很小，难以精确测定其绝对值，所以之际操作 时采用一标准物质为基准，测定样品和标准物质 的共振频率之差
化学位移测定的标准物
TMS用作基准物的优点
1、TMS化学性质不活泼，与样品不会发 生化学反应和分子间缔合
核磁共振产生的条件
自旋量子数为I的磁核在外磁场的作用下，原来 简并的能级分裂成2I+1个能级
核磁能级跃迁的选律为Δm=1
相邻能级间的能级差为：
E
gN N H0
h
2
H 0
当外界电磁波能量正好等于相邻能级间的能级差 时，磁核就能吸收电磁波的能量从较低能级跃迁 到较高能级，这就是核磁共振
有机化学十八章 四谱简介
分子吸收紫外光能引起价电子的跃迁。在有机物分 子中，价电子有三种类型，即σ键电子、π键电子和 未成键的孤对电子（n电子），这些价电子吸收一定能 量后，由基态跃迁到激发态。按分子轨道理论唷成键 轨道跃迁到反键轨道。即发生了σ→σ*、π→π*、 n→π* 、 n→σ* 跃迁。
●
由于σ电子结合得很牢固，在成键轨道中能级最低， 而在反键轨道中能级最高。因此σ→σ* 所需能量最 大，仅在远紫外区发生吸收。 含有不饱和键的化合物，由于电子的能量较高，因此 π→π* 跃迁较σ→σ* 容易。两个或两个以上π键形 成的共轭化合物一般在近紫外区发生吸收。有些基团既 存在双键又含有孤对电子，如C=O、N=O、N=N等，它们 除可以进行π→π* 跃迁外，还可以进行n→π* 跃迁。 n→π* 跃迁能量低于π→π* 跃迁。 所以，π→π* 和 n→π* 跃迁在紫外光谱中才有实际意义。
1，2-二溴乙烷的核磁共振谱
在CH2Br-CH2Br中，四个质子是等 同的，所以得到一个单峰，由于CH2-上质子受到溴原子的吸电子的影 响使其电子云密度降低，受到屏蔽 效应小，核磁共振在低场发生，于
是δ增加δ≈3.5。
●
乙苯的核磁共振谱
乙苯的谱图上有三组峰，说明分子中有 三种类型的质子，在低场发生共振用波 长作为横坐标，以 mol吸收系数（k） 为纵坐标。光谱中 吸收峰的位置表示 物质吸收光波的波 长，即在该波长下， 分子中的价电子吸 收能量并发生跃迁。
* 紫外光谱与有机分子结构的关系
●
紫外光谱主要适用于分子中具有不饱和键结构的有机 化合物。由于分子结构不同，使电子跃迁所吸收的能 量就有差异，因而不同的化合物可以表现出不同的紫 外吸收光谱。含有不饱和键的化合物的分子对光吸收 的波长，随着共轭体系的增长而增大。这是由于π-π 共轭效应使π电子离域，容易进行π→π*跃迁。
有机四大谱的原理及应用
有机四大谱的原理及应用1. 什么是有机四大谱有机四大谱，指的是质谱、红外光谱、紫外光谱和核磁共振谱这四种常用的有机化合物分析技术。
它们通过不同的原理和方法，可对有机化合物的结构、功能和性质进行分析和表征。
2. 质谱质谱是一种通过测量分子或原子在电离后的质荷比，从而获得样品中化合物的信息的技术。
其原理是将样品分子电离生成离子，并根据其在磁场中的运动轨迹和质荷比进行分析。
质谱可用于确定分子的分子量、元素组成以及化合物的结构等。
在有机化学中，质谱常用于鉴定有机化合物的结构和分析有机反应的机理。
通过质谱，可以准确地确定化合物的分子量，并确定分子中含有的各种官能团和基团。
此外，质谱还可用于分析复杂混合物中的组分和确定有机化合物的相对含量。
在质谱实验中，常用的方法有电子轰击质谱（EI质谱）和化学电离质谱（CI质谱）等。
3. 红外光谱红外光谱是通过测量有机化合物与红外辐射的相互作用来获得有机化合物的结构信息的一种技术。
红外光谱的原理是有机化合物分子中的各种化学键在特定频率范围内的振动吸收。
通过比较样品吸收红外辐射的频率和强度与标准库中的数据，可以确定化合物中含有的官能团和基团。
红外光谱广泛应用于有机化学研究中，可用于鉴定和确认有机化合物的结构、官能团以及含氢基团的位置。
此外，红外光谱还可以用于分析化学反应的机理和动力学以及确定有机化合物的组分和含量。
4. 紫外光谱紫外光谱是一种通过测量有机化合物在紫外光区的吸收和散射来获得有关分子结构和功能的信息的技术。
紫外光谱的原理是有机化合物中的π电子跃迁所引起的吸收。
通过分析吸收的波长和强度，可以确定化合物的电子结构、键合特性以及共轭体系的存在。
在有机化学中，紫外光谱可用于确定有机分子的电荷转移性质、键合长度以及溶剂和温度对电子特性的影响。
此外，紫外光谱还广泛应用于生物化学、药物化学和环境分析等领域，可用于定量分析、药物研发和环境监测等。
5. 核磁共振谱核磁共振谱是通过测量有机分子中原子核在外加磁场下的共振吸收信号来获得分子结构和官能团信息的一种技术。
四大波谱的原理应用
四大波谱的原理应用1. 简介波谱技术是一种通过测量物质与电磁波的相互作用来获取信息的方法。
根据电磁波的不同特性以及与物质的相互作用方式，可以将波谱分为四大类，包括紫外可见（UV-Vis）光谱、红外（IR）光谱、核磁共振（NMR）光谱和质谱。
本文将介绍这四大波谱的原理、应用以及在科学研究和工业生产中的重要性。
2. 紫外可见光谱 (UV-Vis)紫外可见光谱是一种用于分析物质的吸收和荧光特性的波谱技术。
其原理是通过测量物质对紫外和可见光的吸收或发射来研究物质的结构和性质。
UV-Vis光谱广泛应用于化学、生物化学、环境科学等领域。
在化学分析中，可以利用紫外可见光谱确定样品的化合物类型、浓度以及分子结构。
例如，在药物分析中，可以通过测量药物在特定波长下的吸光度来快速确定药物的质量和纯度。
此外，在环境科学领域，通过测量水样品中有机物质的吸收率，可以评估水的质量和污染程度。
3. 红外光谱 (IR)红外光谱是一种用于分析物质的分子结构和化学键特性的波谱技术。
其原理是通过测量物质对红外辐射的吸收来研究物质的官能团和键的类型。
红外光谱广泛应用于有机化学、材料科学、生物化学等领域。
在有机化学中，红外光谱常用于确定化合物中的官能团和分子结构。
例如，通过分析某化合物在红外光谱中的峰位和峰型，可以判断化合物中是否存在酯、醇、醚等官能团。
另外，在材料科学中，红外光谱可以用于研究材料的组分、结构和性质。
4. 核磁共振光谱 (NMR)核磁共振光谱是一种用于分析物质的分子结构和化学环境的波谱技术。
其原理是通过测量物质在磁场中的核自旋状态的变化来研究物质的结构和性质。
核磁共振光谱广泛应用于有机化学、生物化学、药物研究等领域。
在有机化学中，核磁共振光谱可以用于确定化合物的结构和确定化合物中的官能团。
通过分析化合物在核磁共振光谱中的峰位和峰型，可以判断分子中的键的类型以及它们相对于邻近原子的化学环境。
此外，核磁共振光谱还可以用于研究天然产物的结构和反应机理。
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四大谱
在有机分析中的应用
院系：化学与环境学院
姓名：***
学号：***********
班级：12化教（5）班
四大谱在有机分析中的应用
吴舜华
（华南师范大学化学与环境学院，广东广州）
摘要：目前，有机四大谱已成为研究有机化学不可缺少的工具。
本文简单介绍了如今广泛采用的有机四大谱——紫外光谱（ultraviolet spectroscopy,简称UV）、红外光谱（infrared spectroscopy,简称IR）、核磁共振谱（nuclear magnetic resonance spectroscopy,简称NMR）、质谱（mass spectroscopy,简称MS）的基本概念和原理，介绍了四大谱在有机分析中的一些应用及应用实例。
关键词：紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振谱、质谱、有机化合物、应用
有机化合物，不论是从天然产物中提取的还是经化学反应合成的，都需要测定它的分子结构。
过去，用化学方法确定测定有机化合物的结构是一项非常繁琐、费时，甚至是很难完成的工作。
这是因为要鉴定的“未知物”需要通过多种化学反应使它变成已知结构的有机化合物才能推导出它的可能结构。
例如，对胆固醇结构式的确定，经近40年（1889-1927）的工作所获得的结构式（此项工作获得了1928年的诺贝尔化学奖）后经X射线衍射法证明还存在某些错误。
而近三、四十年来，由于科学技术的飞速发展，运用物理方法，如X衍射、红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和质谱等来测定有机化合物的结构已成为常规的工作手段。
近代物理方法弥补了化学方法的不足，大大丰富了鉴定有机化合物的手段，明显地提高了确定结构的水平。
特别是有机四大谱（紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱、质谱）的广泛应用为有机化合物的分析提供了极大的便利。
目前，有机分析基本上以仪器分析为主，化学反应只是作为辅助手段。
所需测定的样品量降低到以毫克记，研究周期也大为缩短，可以月记，而测定结果的准确性也今非昔比。
1 紫外-可见吸收光谱
1.1紫外-可见吸收光谱的概述
1.1.1紫外光谱概念
紫外-可见吸收光谱是由于价电子的跃迁而产生的，是分子吸收紫外-可见光谱10～800nm的电磁波而产生的吸收光谱,简称紫外光谱(UV)。
紫外可见光可分为3个区域: 远紫外区(10～190nm)、近紫外区(190～400nm) 和可见光区(400～800nm)。
具有峰型较宽，信号较少，灵敏度高等特点。
1.1.2紫外光谱图
吸收峰的位置、吸收强度
A(吸光度）= κcL = -lgI / I0
κ: 摩尔吸收系数
横坐标：波长（nm）
纵坐标：A，κ，lgκ，T
最大吸收波长： max
最大吸收峰κ值：κmax
1.1.3价电子跃迁类型
1.2紫外光谱与有机物分子结构的关系原理
1.2.1吸收带
紫外吸收光谱是化合物吸收200~400nm的紫外线而产生的吸收光谱,紫外吸收光谱根据有机分子吸收紫外光而产生的不同电子能级跃迁,将相应的吸收归为不同的吸收带。
1.2.1.1 R吸收带
起因:n→Π跃迁而产生,例如:-NO2及-CHO,等的n CH3CHOλheptanmax=291nm,CH2=CH-CHOλEtOHmax=315nm特点:吸收波长长,吸收强度弱(ε100左右)
1.2.1.2K吸收带
起因:共轭双键的例如:CH3CH=CH-CH=CH2,λEtOHmax223nm(ε22600)
1.2.1.3 E1吸收带
由苯环的一个共轭双键的电子跃迁引起,例如苯环的E1吸收带为184nm左右,吸收强度强(ε大于10000)。
1.2.1.4 E2吸收带
由苯环的两个共轭双键跃迁引起,例如苯环的E2吸收带为203nm左右,吸收强度中等(ε≈7400)。
1.2.1.5 B吸收带
由苯环的两个共轭双键跃迁引起,为一宽峰,由若干个小峰组成(称细微结构),波长230~270nm之间,中心在254nm(ε≈204左右),例如:苯乙酮:λmax319nm、ε50,为R吸收带,λmax240nm、ε13000,为K吸收带,λmax278nm、ε1100,为B 吸收带。
1.2.2 红移
由于内部或外部条件的影响使紫外最大吸收波长增加的现象。
1.2.3 蓝移
由于内部或外部条件的影响使紫外最大吸收波长减小的现象。
1.2.4 紫外吸收强度遵守朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律：A=kcl
1.3 紫外光谱在有机分子结构分析中的应用
1.3.1 分析测定有机化合物的纯度
紫外吸收光谱能测定化合物中含有微量的具有紫外吸收的杂质。
如果一个化合物在紫外可见光区没有明显的吸收峰,而其的杂质在紫外区有较强的吸收峰,就可检出化合物中所含有的杂质。
例如:乙醇中的苯的λmax为256nm,而乙醇在此波长处几乎没有吸收,又如CCl4中有没有杂质CS2,只要观察在318nm处有否明显的吸收峰即可决定。
如果一个化合物在紫外可见光区有明显的吸收峰,可利用摩尔吸光系数(吸光度)来检查其纯度。
例如菲的氯仿溶液在296nm(lgε=4.1)处有强吸收峰,用某一方法精制的菲,m.p.100℃,b.p.340℃,似乎已很纯粹,但用分光法检查,测得的lgε值比标准的菲的低10%,实际含量只有90%,其余可能是蒽等杂质。
有些高分子化合物对单体纯度要求很高,如尼龙单体1,6-己二胺和1,6-己二酸中若含有微量不饱和或芳香杂质,可干扰直链高聚物的生成,从而影响其量。
但这两个单体本身在近紫外区是透明的,因此用这一方法检验是否存在不必要的物质是很方便和灵敏的。
1.3.2 确定检品是否为已知化合物
可将样品与标准品的紫外光谱进行对比。
若两个化合物相同,其紫外光谱应完全相同。
但是,紫外光谱相同,结构不一定完全相同。
因为UV只能表达两个化合物的发色团和显色的分子母核。
例如甲基麻黄碱(Ⅰ)和去甲基麻黄碱(Ⅱ)的紫外光谱相同,但二者结构显然是不同的。
这是因为紫外光谱既然是某种特定结构的价电子跃迁的吸收光谱,因此它只能表现化合物的发色团和显色的分子母核。
上面两个化合物的紫外光谱皆出于苯的母核(即母核相同),而不同点(N-甲基与N-去甲基之别)距母核较远,几乎无影响,所以其紫外光谱相同。
若手头无标准样品时,可查找有关手册中已知纯化合物的紫外光谱数据进行对比,即可得出结论。
对于手册未包括的纯物质的鉴定,往往还需要对样品的图谱进行解析,选择适当的模型化合物的图谱进行对比、分析,然后做出结论。
1.3.3 确定某些官能团的位置
利用位移试剂对化合物紫外光谱特征吸收峰λmax和λmax值的影响,确定化合物结构中某些官能团的位置。
例如:抗菌素(Griseofulvin)与NaOH反应后,产物有2个可能的结构(如图2):
用核磁共振光谱或红外光谱判别很困难,但
可用它的UV谱跟下列模型化合物的UV谱
比较:
1.3.4确定不饱和化合物的结构骨架
1.3.4.1推断未知化合物的骨架
未知化合物和已知化合物的紫外吸收光谱一致时，可以认为两者具有相同的发色基团，根据这个原理可以推断未知化合物的骨架。
例如：根据化学反应证明牛蒡脑是萘的衍生物，它含有一个甲氧基和醚键，牛蒡脑的UV为λmax275nm，362nm，这表明萘环很有可能与
一个双键共轭，另外，二氢化合物C16H18O2的UV为λ
max250nm，320nm，338nm与1、4-二甲氧基奈的UVλ
max245nm，315nm，330nm非常相似，根据这些资料和分
解反应证明，结构式为（右图）
这个结构式又由合成方法得以证实。
1.3.4.2确定共轭双化合物的结构
例如：某化合物为以下4个结构中的一个,其在正庚烷中测定的紫外最大吸收波长为263nm,试确定其结构是哪一种。
化合物1的基本值为217nm,2个环外双键(2×5)为10nm,4个环基代(4×5)为20nm,合计为247nm,因此该化合物不是结构1。
化合物2的基本值为217nm,1个环外双键为5nm,3个环基代(3×5)为15nm,合计为237nm,因此该化合物不是结构2。
化合物3的基本值为217nm,4个环基代(4×5)为20nm,二烯在同一个环内为36nm,合计为273nm,因此该化合物也不是结构3,化合物4的基本值为217nm,2个环基代(2×5)为10nm,二烯在同一个环内为36nm,合计为263nm,因此该化合物是结构4。
1.3.4.3确定α,β-不饱和醛、酮化合物的结构
例如：紫罗酮有两种异构体:α-异构体λmax=228nm,β-异构体λmax=296nm,试问下列那一个是α-异构体?那一个是β-异构体?。