《波谱分析》教案
《波谱分析》课程教学大纲(本科)
波谱分析Spectral Analysis课程代码：13410052学分： 2学时：32 （其中：讲课学时：32 实验学时：0 上机学时：0）先修课程：有机化学、无机化学、分析化学适用专业：化学、应用化学教材：《有机化合物波谱解析》，裴月湖主编，中国医药科技出版社，2015年8月第四版。
一、课程目标（一）课程性质《波谱分析》是应用化学和化学专业的学科专业基础平台课程。
通过对本课程的学习，使学生掌握波谱解析的一般方法和原理，应用于今后的学习和研究工作中。
本课程主要由从紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱、拉曼光谱及质谱等有机分析仪器的工作原理、与结构的关系以及在结构分析中的应用作一介绍。
并结合示教实验，掌握其在实际工作中的应用。
（二）课程目标课程目标1：了解紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱、拉曼光谱及质谱等有机分析仪器的工作原理。
课程目标2：熟悉紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱、拉曼光谱、质谱与有机化合物结构的关系以及在结构分析中的应用。
二、课程内容与教学要求第一章 光谱的一般知识（一）课程内容1．电磁波的一般性质；2．几种波长的电磁波在结构测定中的应用。
（二）教学要求1．熟悉电磁波的一般性质；2．了解不同波长的电磁波在结构测定中的应用。
（三）重点与难点为后续章节学习准备基本知识。
第二章 紫外光谱（一）课程内容1．紫外光谱与电子跃迁；2．紫外光谱的λmax及其主要影响因素；3．吸收带及芳香族化合物的紫外光谱特征；4．推测不饱和化合物λmax峰位的经验规律；5．紫外光谱在结构研究中的应用。
（二）教学要求1．掌握紫外光谱与电子跃迁的关系；2．掌握紫外光谱的λmax及其主要影响因素；3．掌握吸收带及芳香族化合物的紫外光谱特征；4．熟悉推测不饱和化合物λmax峰位的经验规律；5．掌握紫外光谱在结构研究中的应用。
（三）重点与难点1．利用经验规律推测不饱和化合物λmax峰位；2．影响λmax主要因素在结构研究中的应用。
波谱分析教程第二版教学设计 (2)
波谱分析教程第二版教学设计
一、课程目标
本课程旨在培养学生波谱分析的基本技能，并使学生掌握使用常用仪器进行波谱分析的方法和步骤，对样品的结构和性质进行分析和研究。
二、教学内容
1.波谱分析的概念与基本原理
2.常用仪器的分类和特点
3.波谱分析实验的步骤与方法
4.常用谱图的解释和应用
三、教学方式
1.理论课程：采用讲述、展示、讨论等方式，引导学生了解波谱分析的
概念、原理和应用，并掌握常用谱图的解读方法。
2.实验课程：提供实验室环境，使用常见的波谱分析仪器，进行实验操
作，并根据实验结果，对样品的结构和性质进行分析和研究。
四、教学评估
1.考试评估：通过给学生开设期中和期末考试的方式来测试他们对课程
的理论知识的掌握情况。
2.实验评估：针对学生进行实验操作，考察他们的实验技能和分析思维
能力，并根据实验结果对其进行评估。
五、教学资源
1.教材：选用常规波谱分析教材，如《波谱分析》等。
2.实验设备：常用的波谱分析仪器，如红外光谱仪、紫外光谱仪、NMR
仪器等。
3.参考文献：提供波谱分析领域相关的期刊论文和研究报告作为学生的
参考。
六、教学进度
第一周：波谱分析的概念和基本原理第二周：常用仪器的分类和特点第三周：红外光谱、紫外光谱实验第四周：核磁共振实验第五周：样品的结构和性质分析第六周：常用谱图的解释和应用
七、补充说明
本课程主要是在研究生阶段进行，对学生的实验操作能力和研究思维有要求，
希望学生可以积极参与到课程中，认真学习和实践，通过此课程的学习，提高他们的技能和能力，为今后的科研工作打下坚实的基础。
波谱分析教程第二版教学设计
波谱分析教程第二版教学设计前言波谱分析是信号处理领域的一种重要技术，它可以对信号的频谱密度进行分析，从而得到信号的频谱特征。
本教程旨在对波谱分析算法进行深入讲解，包括离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）以及功率谱密度估计法等。
教学目标1.了解波谱分析的基本概念和理论基础2.掌握波形信号的采样、量化、编码等基本知识3.熟悉离散傅里叶变换(DFT)、快速傅里叶变换(FFT)及功率谱密度估计法等算法的实现原理4.熟练运用Matlab等软件工具对波谱分析算法进行实际应用教学内容第一章：波谱分析基础1.1 信号的采样、量化、编码1.2 时域与频域分析1.3 傅里叶分析基本概念第二章：离散傅里叶变换（DFT）2.1 离散傅里叶变换基本概念2.2 矩阵表示2.3 傅里叶变换的性质2.4 实现方法第三章：快速傅里叶变换（FFT）3.1 快速傅里叶变换基本概念3.2 Cooley-Tukey算法3.3 Radix-2 FFT算法第四章：功率谱密度估计法4.1 周期图法4.2 平均周期图法4.3 Welch法第五章：波谱分析应用5.1 随机信号的波谱分析5.2 信道估计5.3 载波同步教学方法本教程将采用讲解、演示和实践相结合的教学方式，具体表现为：1.讲解：通过PPT等多媒体手段，进行理论知识讲解，重点阐述算法的实现原理和应用场景。
2.演示：通过Matlab等软件平台进行算法演示，展示算法的具体操作流程和输出结果。
3.实践：通过课堂作业等方式进行算法实践，巩固学生对教学中所讲授的内容的掌握程度。
总结本教程旨在帮助学生深入理解波谱分析算法的原理，熟悉算法的应用方法，并通过实践提高学生的分析和解决问题的能力。
有机化合物波谱分析课程设计
有机化合物波谱分析课程设计1. 背景和目的有机化合物是一类含有碳元素并通常与氢元素和其他元素形成化学结构的化合物。
有机化合物波谱分析是化学学科中的基础实验技能之一，具有很高的实用性和重要性。
本课程的目的是培养学生对有机化合物波谱分析的理论知识和实验操作技能，使学生能够成功地进行有机化合物波谱分析实验及数据分析。
2. 教学内容本课程设计主要包括以下几个方面：2.1 有机化合物波谱分析原理•红外光谱•核磁共振光谱•质谱2.2 仪器及设备•红外光谱仪•核磁共振光谱仪•质谱仪•一些常用的有机化合物实验室通用设备2.3 实验操作技能红外光谱仪、核磁共振光谱仪和质谱仪的实验操作技能及数据的采集和处理。
2.4 数据分析对实验结果进行分析和解释。
3. 实验安排3.1 实验1：红外光谱仪实验实验目的：掌握红外光谱的基本原理与实验操作技能，了解红外光谱的应用领域和适用范围。
实验步骤：•选择合适的样品，进行样品的制备和处理；•开启红外光谱仪，进行仪器的预热和校对；•采集红外光谱图像和数据；•对数据进行分析和解释。
3.2 实验2：核磁共振光谱仪实验实验目的：掌握核磁共振光谱的基本原理与实验操作技能，熟练运用核磁共振光谱仪进行实验，并对实验结果进行分析和解释。
实验步骤：•制备样品或使用现有的标准样品；•开启核磁共振光谱仪，进行数据采集；•对数据进行处理和分析。
3.3 实验3：质谱仪实验实验目的：掌握质谱的基本原理，熟练操作质谱仪进行质谱图像和数据采集，并对实验结果进行分析和解释。
实验步骤：•制备或准备样品；•开启质谱仪，进行样品分析；•对数据进行分析和解释。
4. 教学评分•实验报告（30%）：实验报告应该详细描述实验设计、操作和结果，并包括数据的处理和分析方法。
•期末考试（60%）：期末考试包括理论知识和实验操作技能方面的考核。
•实验室表现（10%）：包括实验室操作能力、实验室卫生、仪器设备保养等方面。
5. 总结通过本课程的学习，学生将建立起对有机化合物波谱分析方面的理论知识和实验操作技能，并能够成功地进行相关实验及数据分析，具备较高的就业竞争力和实用性。
《波谱分析》教案
《波谱分析》教案一、前言《波谱分析》是应用四种谱学方法（紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱）研究和鉴定有机化合物结构相关知识的一门课程。
本课程要求学生掌握四种谱学的基本操作技能，应用提供的信息与化合物结构的对应关系进行相应的结构解析和信号归属。
熟悉化合物结构解析的一般方法和程序。
了解光谱学发展的最新动态和技术。
理论课授课32学时。
二、教学目的1.掌握四种谱学的基本操作技能，应用提供的信息与化合物结构的对应关系进行相应的结构解析和信号归属。
2.熟悉化合物结构解析的一般方法和程序。
3.了解光谱学发展的最新动态和技术。
三、教学重点和难点1.教学重点(1).红外、紫外光谱的解析方法。
(2).质谱的解析方法。
(3).1H-NMR、13C-NMR的解析方法。
2.教学难点(1).四种谱学的原理和规律。
(2).四种光谱学的综合解析。
四、教学方法与手段1.教学方法能采用启发式，谈话式、讨论式等一些先进教学方法。
并能采取灵活多样的方式教学，注重创新能力培养。
全部课程实现了多媒体教学。
2.教学手段采用多媒体、板书等辅助教学手段。
第一章绪论( 2学时)四大谱在有机化学发展中的作用及其发展的新趋势、光的特性、分子吸收光谱和分子发光光谱、吸收光谱的强度一.基本要求（1）了解光的波粒二向性、分子吸收光谱和分子发光光谱的基本概念（2）掌握吸收光谱的原理及强度影响因素二.重点、难点重点：吸收光谱的原理强度影响因素难点：影响吸收光谱强度因素三、教学内容1. 《波谱解析》课程的主要内容有哪些？紫外-可见光谱是一种电子吸收光谱，它测量的是分子中电子从基态向激发态跃迁的能量和概率。
一般有机药物分子中典型的电子跃迁都是从最高占用轨道或非键轨道向最低未占轨道的跃迁，尤其对一些共轭体系，可获得相关的结构信息。
红外光谱源于分子内基团的振动吸收，可以提供有机分子结构以及对称性的大量信息。
一些功能基的振动吸收总在确定的波数区间出现其特征吸收，而不会因含该功能基的分子变化而变化（如：羰基红外吸收总在1715cm-1左右出现）。
波谱分析讲稿--第一章 绪论
第一章绪论教学内容：1.1有机分析的发展阶段。
1.2有机波谱主要研究内容。
1.3有机分析的发展趋势重点和难点：有机化合物分子结构表征的基本原理。
教学要求：了解有机波谱学的学科性质、基本内容和学习意义。
掌握有机化合物分子结构表征的基本原理。
了解本门课程的教学要求和学习方法。
本章用1学时波谱分析主要是利用纯样品进行有机化合物结构的鉴定。
由于其具有微量、快速、灵敏、准确等特点，早已成为研究与确证化合物结构的强有力手段，因此波谱分析是化学工作者必须掌握的一门工具学科。
本课程开课目的：1. 较深入理解波谱学知识，学会运用所学波谱知识解析有机化合物的结构。
2. 硕士研究生考试3. 本科毕业论文4.为日后从事应用化学研究奠定基础5.分析问题和解决问题的方法本课程教学内容及安排：第一章绪论（1学时）第二章紫外-可见光谱分析（5学时）第三章红外光谱分析（6学时）第四章核磁共振波谱分析（9学时）第五章质谱分析（7学时）第六章波谱综合分析（4学时）本课程主要介绍上述四谱与各种有机化合物结构的关系、各谱的解析技术以及综合利用四谱进行有机化合物结构鉴定的方法。
有机分子的种类众多，结构复杂，因此有机化合物分子的结构的分析和鉴定一直以来是化学家需要和必须做的一项工作。
大体可以分为两个阶段，即经典的化学分析方法和仪器（光谱）分析为主、化学手段为辅的分析方法。
1.1 有机分析的发展阶段1.1.1 20世纪中期（1950年）以前主要的分析手段为化学分析方法为主。
化学法测定有机化合物的结构主要是通过元素分析( 如对碳、氢、氮、氧、卤素、硫、磷等元素的分析)、物理常数的测定(如测定相对分子质量、熔点、沸点、折光率、旋光度等)、有机官能团的化学反应及衍生物的制备等方法来进行。
但由于经典的化学分析操作繁琐、耗时，且有时不能准确地确定有机化合物的结构。
【以吗啡分子结构式的确定为例】1.1.2 20世纪中期以后以仪器分析为主，经典化学方法为辅.主要是采用仪器，从光谱学的角度来确定化合物的结构，例如红外、紫外、核磁共振、质谱以及X单晶衍射等手段。
《波谱分析》教案课程
《波谱分析》教案一、前言《波谱分析》是应用四种谱学方法（紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱）研究和鉴定有机化合物结构相关知识的一门课程。
本课程要求学生掌握四种谱学的基本操作技能，应用提供的信息与化合物结构的对应关系进行相应的结构解析和信号归属。
熟悉化合物结构解析的一般方法和程序。
了解光谱学发展的最新动态和技术。
理论课授课32学时。
二、教学目的1.掌握四种谱学的基本操作技能，应用提供的信息与化合物结构的对应关系进行相应的结构解析和信号归属。
2.熟悉化合物结构解析的一般方法和程序。
3.了解光谱学发展的最新动态和技术。
三、教学重点和难点1.教学重点(1).红外、紫外光谱的解析方法。
(2).质谱的解析方法。
(3).1H-NMR、13C-NMR的解析方法。
2.教学难点(1).四种谱学的原理和规律。
(2).四种光谱学的综合解析。
四、教学方法与手段1.教学方法能采用启发式，谈话式、讨论式等一些先进教学方法。
并能采取灵活多样的方式教学，注重创新能力培养。
全部课程实现了多媒体教学。
2.教学手段采用多媒体、板书等辅助教学手段。
第一章绪论( 2学时)四大谱在有机化学发展中的作用及其发展的新趋势、光的特性、分子吸收光谱和分子发光光谱、吸收光谱的强度一.基本要求（1）了解光的波粒二向性、分子吸收光谱和分子发光光谱的基本概念（2）掌握吸收光谱的原理及强度影响因素二.重点、难点重点：吸收光谱的原理强度影响因素难点：影响吸收光谱强度因素三、教学内容1. 《波谱解析》课程的主要内容有哪些？紫外-可见光谱是一种电子吸收光谱，它测量的是分子中电子从基态向激发态跃迁的能量和概率。
一般有机药物分子中典型的电子跃迁都是从最高占用轨道或非键轨道向最低未占轨道的跃迁，尤其对一些共轭体系，可获得相关的结构信息。
红外光谱源于分子内基团的振动吸收，可以提供有机分子结构以及对称性的大量信息。
一些功能基的振动吸收总在确定的波数区间出现其特征吸收，而不会因含该功能基的分子变化而变化（如：羰基红外吸收总在1715cm-1左右出现）。
核磁共振波谱分析学习教案
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第二十九页，编辑于星期二：七点 七分。
3） ,δ及Bo的关系
低频
高频
•屏蔽效应增强 ，共振信号移向高场，δ值减小
•去屏蔽效应增强 ，共振信号移向低场，δ值增大
屏蔽效应
高场
低频
δ
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第三十页，编辑于星期二：七点 七分。
1.2.3 影响化学位移的因素
(1HNMR)
外 加磁场 中质子 的磁矩
m=-1/2
E
质 子 在 外 加 磁场中 两能级 与外加 磁场的 关系
高 低 自 旋 态 能量的 差值（ △ E ）
与 外 加 磁 场 的强度 成正比 。
h
B0
2
m=1/
2
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第八页，编辑于星期二：七点 七分。
1.1.2 核磁共振的产生
1.核跃迁与电磁辐射
(3)照射频率与外磁场的比值
B
2
0
0
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第三页，编辑于星期二：七点 七分。
1.1.1 原子核的自旋
1. 原子核的磁矩
原子核：
质子
中子
➢自旋角动量 P：
P
h
I ( I 1)
2
I: 自旋量子数，I=0，1/2, 1, 3/2,……
第3页/共211页
第四页，编辑于星期二：七点 七分。
= d + p + a + s
d：抗磁（diamagnetic）屏蔽的大小
p：顺磁（paramagnetic）屏蔽大小
a：相邻核的各向异性（anisotropic）的影响
s: 溶剂、介质等其他因素的影响
有机波谱分析教学设计
有机波谱分析教学设计前言波谱分析是有机化合物结构鉴定的重要工具之一，也是有机化学综合实验的重要内容。
在有机波谱分析教学中，教师需要重点关注学生掌握波谱分析的基础知识、仪器使用方法以及鉴定结构的技能。
本文将介绍一种针对波谱分析教学的教学设计，包括教学目标、教学内容、教学方法以及教学评价的设计。
教学目标通过本次教学，学生应该达到以下目标：1.掌握波谱分析的基本原理和方法；2.熟悉NMR和IR仪器的操作方法；3.通过波谱图鉴定有机化合物的结构。
教学内容本次教学内容主要包括以下几个方面：1.波谱分析基础知识；2.NMR谱图的解读和鉴定结构；3.IR谱图的解读和鉴定结构；4.聚合物的有机波谱分析。
教学方法在本次教学中，采用以下教学方法：授课讲解教师通过讲解来介绍波谱分析的基础知识、仪器操作方法以及鉴定结构的技能。
在讲解过程中，教师可以通过举例的方式来加深学生对波谱分析的理解。
实验操作学生通过实验操作来学习NMR和IR仪器的操作方法，以及如何通过波谱图鉴定有机化合物的结构。
在实验操作中，教师应该提前进行展示，让学生先熟悉仪器的使用方法。
分组讨论教师可以根据课程内容，将学生分成小组进行讨论，让他们通过讨论来分享对波谱分析的理解，提升学习效果。
课后作业教师应该安排一些波谱分析的课后作业，以检验学生对课程内容的掌握程度。
作业形式可以是练习题、实验报告或者论文阅读等。
教学评价教学评价是教学的重要环节，可以通过评价来反馈学生的学习情况和教学效果。
本次教学的评价方法包括以下两个方面：实验报告在实验操作环节，学生需要进行有机化合物的波谱分析，并撰写实验报告。
教师会通过实验报告来评价学生对波谱分析知识和技能的掌握程度。
课后作业教师将通过课后作业对学生的学习情况进行评价。
作为教师，应该在作业批改时给予学生很好的反馈，提供针对性的指导，让学生能够得到更好的提高。
总结有机波谱分析教学需要通过教学设计来提高学生对波谱分析理解和技能的掌握程度。
波谱分析--绪论
能研究、药理研究、生物活体组织含水量的测 定（自由水、结合水）。 （6）在医学上的应用：癌症诊断、人体NMR-CT断 层扫描。
4、质谱
有机化合物的蒸气在高真空下，受到能量很
样 品
高的电子束的轰击，失去一个电子变成不同质量
假如分子中有手性碳原子，问题就更显复杂得多， 这是因为必须搞清手性碳原子的构型。
例如：从中国麻黄中提取出的一种生物碱－ 麻黄素（C10H15NO），当时按照上述经典的结构 测定方法，定出其一级结构为：
-CH(OH)-CH(NHCH3)-CH3
为确定这两个手性碳原子的构型，开展了大量的研究 工作，发表的论文数以百计，最后才确定了以下1R， 2S的构型：
也可以推断，一束光的能量大小与其频率有关， 频率大的光包含有更大的能量，可见光人们可以 忍受，紫外光对人体有巨大伤害，x射线具有穿透 能力
波长、波速和频率
波长：沿着 波 的传播方向，在波的图形中 相对平衡位置的位移时刻相同的相邻的两 个质点之间的距离。
波长在物理中表示为：λ，，单位是“nm” 波速 =波长× 频率，即c=λ×f 频率：物质在1秒内完成周期性变化的次数
增加）运动方式，当具有相应能量的电磁波被分子吸收后 ，将会引起分子某种运动能级的跃迁，这些跃迁与分子的 结构密切相关，对这些跃迁加以综合分析后，就会推导出 分子的结构。
1、紫外光谱
基于分子内价电子跃迁产生的吸收光谱进行 分析的一种常用的光谱分析法。通常为紫外-可见 分子吸收光谱法。
紫外光谱用于化学结构分析是一种历史悠久的方法，是在 经典比色法基础上不断完善和逐渐发展起来的。
20世纪30年代，光电效应应用于光强度控制，产生第一台 分光光度计，并用于单色器材的改进，使这种古老的分析 方法由可见光扩展到紫外区和红外区。
波谱分析教案
波谱分析教案一、教学目标1、使学生了解波谱分析的基本概念、原理和方法。
2、掌握常见的波谱技术，如红外光谱（IR）、紫外可见光谱（UVVis）、核磁共振谱（NMR）和质谱（MS）的特点及应用。
3、培养学生运用波谱分析技术解决实际问题的能力。
二、教学重难点1、重点（1）红外光谱中官能团的特征吸收峰及其解析。
（2）核磁共振谱中化学位移、偶合常数的概念及图谱解析。
（3）质谱的基本原理及碎片离子的形成机制。
2、难点（1）复杂分子的红外光谱和核磁共振谱的综合解析。
（2）质谱中分子离子峰的识别及结构推断。
三、教学方法1、讲授法讲解波谱分析的基本理论和方法，使学生建立起系统的知识框架。
2、案例分析法通过实际的化合物波谱分析案例，引导学生运用所学知识进行解析，提高解决问题的能力。
3、实验演示法利用实验设备进行简单的波谱实验演示，增强学生的直观认识。
四、教学过程1、课程导入通过介绍一些日常生活中与波谱分析相关的现象或应用，如药物成分的鉴定、食品质量检测等，引发学生的兴趣，从而引出波谱分析的主题。
2、红外光谱（1）原理讲解分子振动和红外吸收的关系，介绍红外光谱的产生机制。
（2）官能团特征吸收峰详细介绍常见官能团，如羟基、羰基、氨基等在红外光谱中的特征吸收峰位置和形状。
（3）图谱解析通过实例，引导学生根据红外光谱图判断化合物中可能存在的官能团。
3、紫外可见光谱（1）原理阐述分子中电子跃迁与紫外可见吸收的关系。
（2）应用介绍紫外可见光谱在定量分析和结构研究中的应用。
4、核磁共振谱（1）基本原理讲解原子核自旋、磁矩以及在外磁场中的能级分裂等概念。
（2）化学位移解释化学位移的产生原因，介绍不同化学环境中氢原子的化学位移范围。
（3）偶合常数说明自旋自旋偶合现象及偶合常数的意义。
（4）图谱解析结合实例，让学生学会解读核磁共振谱图，确定分子结构。
5、质谱（1）原理介绍质谱仪的工作原理，包括离子的产生、分离和检测。
（2）质谱图的解析讲解分子离子峰、碎片离子峰的识别方法，以及如何根据质谱图推断化合物的结构。
波谱分析6PPT教案
(3) 红外吸收峰产生的条件 必要条件：辐射光的频率与分子振动的频率相当。 充分条件：振动过程中能够改变分子偶极矩！
所以，分子对称性高者，其IR谱图简单；分子对 称性低者，其IR谱图复杂；
例1：
O C O 无红外吸收
HH O
有红外吸收
CH3 C C CH3 无 -C CCH3-CH2-C C-H 有 -C C-
例：CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 、十二烷的IR谱图。 ⑧ 1000 cm-1以下，苯环及双键上C－H面外弯曲振动
13.2.2 红外图谱的解析
1-癸烯
13.2.2 红外图谱的解析
苯酚
13.2.2 红外图谱的解析
④ 1900~1650 cm-1：νC＝O 干扰少，吸收强，重要！酮羰基在~1715 cm-1出峰 ! 例：2-戊酮、乙酸苯酯、苯乙酮的IR谱图
损坏样品
大量的时间（吗啡碱， 1805－1952年）
• 样品用量少（<30mg） • 不损坏样品（MS除外） • 分析速度快(＜10min) • 对*C及－C＝C－的构型
需要熟练的实验技巧， 高超的智慧和坚韧不拔的 精神。
确定比较方便，准确度高 。
波谱法已成为有机结构分析的常规方法。
第13章 有机化合物的波谱分析
13.2.1 分子振动与红外光谱
(1) 振动方程式
分子的近似机械模型——弹簧连接小球。 分子的振动可用Hooke’s rule来描述：
1 k( 1 1 )
(1)
2 m1 m2
红外光谱中，频率常用波数表示。
波数:每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。
cm1
1
lmm
10 4
(1cm=104μm)
波谱分析电子教案
考
自由度存在什么关系？其吸收峰强度受什么因素的影响？
题
3.有机物主要官能团有何特征吸收？如何从图谱确定官能团的存在？如何区
别芳香族化合物和脂肪族化合物？
参考文献 备注
《有机光谱分析》张正行，人民卫生出版社，1995 《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》宁永成，科学出版社，20 02
授课章节
第三章核磁共振
排
6．红外光谱在有机化合物结构分析中的应用…4 学时
小
红外光谱对确定有机化合物的官能团具有重要作用，因而熟悉和掌握红外光谱
的八个重要区段是本章的重点和难点
结
1.红外光谱产生的基本原理是什么？分子振动能级与红外光谱存在怎么样的
关系，如何用经典的力学模型来描述分子振动？
思
2.红外光谱产生需要怎么样的条件？为什么吸收峰数目少于理论值，它与分子
教 [掌握]:核磁共振的基本原理;化学位移的定义及其影响因素；峰面积与氢分子数目 学 的关系；N+1 规律及其偶合常数与分子结构的关系 目 [熟悉]核磁共振图谱的三个参数的定义及其应用；常见有机化合物的氢谱和碳谱特
征；核磁共振图谱的解析程序； 的
[了解]PFT-NMR 的测定原理;高级偶合系统；2D-NMR 测定原理及其解析方法
4.离子开裂有哪几种类型及其影响因素是什么？重排开裂机理是什么？
6
5.基本有机化合物的质谱图有什么特征？ 6.如何根据质谱图推断化合物结构？
参考文献
《有机光谱分析》张正行，人民卫生出版社，1995 《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》 宁永成，科学出版社， 2002
备注
授课章节
第五章综合解析
教 学 [掌握]:有机化合物结构分析的一般程序 目 [熟悉]:四大谱在结构分析中的作用,并能综合应用进行结构分析; 的 [了解]:一些天然化合物的解析过程
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《波谱分析》教案一、前言《波谱分析》是应用四种谱学方法（紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱）研究和鉴定有机化合物结构相关知识的一门课程。
1.(3).1H-NMR、13C-NMR的解析方法。
2.教学难点(1).四种谱学的原理和规律。
(2).四种光谱学的综合解析。
四、教学方法与手段1.教学方法能采用启发式，谈话式、讨论式等一些先进教学方法。
并能采取灵活多样的方式教学，注重创新能力培养。
全部课程实现了多媒体教学。
2.教学手段一.（1概念（2二.紫外-可见光谱是一种电子吸收光谱，它测量的是分子中电子从基态向激发态跃迁的能量和概率。
一般有机药物分子中典型的电子跃迁都是从最高占用轨道或非键轨道向最低未占轨道的跃迁，尤其对一些共轭体系，可获得相关的结构信息。
红外光谱源于分子内基团的振动吸收，可以提供有机分子结构以及对称性的大量信息。
一些功能基的振动吸收总在确定的波数区间出现其特征吸收，而不会因含该功能基的分子变化而变化（如：羰基红外吸收总在1715cm-1左右出现）。
所以红外光谱特别适用于分子中功能基的鉴定。
分辨质谱则可免做元素分析）方法外，还要有目前国内外普遍使用的红外、紫外、核磁和质谱，必要时还应增加其他方法，如圆二色散（CD）、X光衍射（粉末、单晶）、热分析等。
3.《波谱解析》课程基本要求？了解波谱分析与经典有机结构分析的区别；了解四大波谱的基本原理，会初步应用四大谱学技术解析典型有机化合物的分子结构；熟悉常见基团的特征频率和不同环境下氢和碳的化学位移与偶合规律等；熟悉常见有机化合物的质谱裂解规律；第二章紫外光谱(4学时)原子或分子的能量组成与分子轨道、紫外光谱与电子跃迁、紫外光谱的λmax及其主要影响因素以及芳香化合物的紫外光谱特征、推测不饱和化合物λmax峰位的经验规则、共轭系统的λmax的计算方法、紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用。
一.基本要求（1）了解电子跃迁类型、发色团类型及其与紫外吸收峰波长的关系，了解紫外光谱的λmax及其主要影响因素（2）掌握共轭烯烃最大吸收峰波长的计算规则(Woodward规则))量较σ→σ*跃迁的小，孤立双键或叁键吸收一般在小于200nm 的紫外区。
例如，乙烯在165nm处有吸收。
(3).n→π*跃迁：在-CO-、-CHO、-COOH、-CONH2、-CN等基团中，不饱和键一端直接与具有未用电子对的杂原子相连，将产生n→π*跃迁。
所需能量最小，吸收强度弱，但对有机化合物结构分析很有用，例如饱和酮在280nm出现的吸收就是n→π*跃迁。
(4).n→σ*跃迁：含有未共用电子对的基团，如-OH、-NH2、-SH、-Cl、-Br、-I等，未共用电子对将产生n→σ*跃迁，吸收多小于200nm的紫外区。
(1).①.π－π共轭：使π→π*、n→π*跃迁峰红移，共轭双键数目越多，吸收峰红移越显着。
②.p-π共轭：体系越大，助色基团的助色效应越强，吸收带越向长波方向移动③.超共轭效应（δ-π超共轭）：烷基取代双键碳上的氢以后，通过烷基的C—H键和π体系电子云重叠引起的共轭作用，使π→π*跃迁红移，但影响较小。
(2).立体效应①.生色团之间、生色团与助色团之间空间过于拥挤，则导致共轭5.紫外光谱的应用(1).主要用于判断结构中的共轭系统、结构骨架（如香豆素、黄酮等）(2).确定未知化合物是否含有与某一已知化合物相同的共轭体系。
(3).可以确定未知结构中的共轭结构单元。
(4).确定构型或构象(5).测定互变异构现象6.分析紫外光谱的几个经验规律R带紫移，第三章红外光谱（4学时）分子的振动能级基频跃迁与峰位、分子的偶极矩与峰强、影响峰位与峰强的其它因素、红外光谱的重要区段、特征谱带区、指纹区及相关峰的概念、红外光谱中的八个重要区段、红外光谱在有机化合物结构分析中的应用。
一.基本要求（1）了解分子振动能级与红外光谱的关系（2）了解吸收峰的位置与分子振动能级基频跃迁的关系（3）掌握红外光谱解析的重要区段及主要官能团特征吸收频率（4二.(1).③.远红外区：400~25cm-1(25~1000?m)，分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。
(2).红外光谱原理分子中键的振动频率：分子的固有性质，它随着化学键力常数(K)的增大而增加，同时也随着原子折合质量(μ)的增加而降低。
2.多原子分子的振动图示(1).分子振动自由度(2).振动类型①.伸缩振动(stretchingvibration)，以 表示表示(4).(振(2).空间效应（stericeffect）①.场效应（fieldeffect）②.空间障碍③.跨环效应（transannulareffect）④.环张力(3).氢键效应（hydrogenbondeffect）(4).互变异构：峰位移(5).振动偶合效应（vibrationalcouplingeffect）(6).费米共振（Fermiresonance）不可见，拉曼光谱可见；若振动与对称中心无关则红外光谱可见，拉曼光谱不可见，二者可以互补。
红外光谱和Raman光谱是相互搭配的工具，在有机化学中的应用日益广泛。
第四章核磁共振氢谱（6学时）核磁共振谱的基本概念及基本原理、核磁共振仪器的基本构造、化学位移、化学位移与分子结构的关系、自旋偶合及自旋裂分与分子结构的关系、核磁共振实验技术、简化氢核磁共振谱的方法、核磁共振图谱解析及应用。
一.基本要求（1（3（4二.核的自旋量子数（I）与质量数（A）及原子序数（Z）的关系①.检查信号是否正常，如TMS、溶剂峰、积分比例。
②.根据积分计算各氢信号对应的H数。
③.计算各信号的化学位移、偶合常数。
④.按化学位移大小顺序列表， (nH,m,J=?Hz)⑤.根据化学位移判断氢核的类型;根据J值判断偶合关系。
⑥.加D2O，判断是否为活泼氢信号。
第五章核磁共振碳谱（2学时）核磁共振碳谱的特点、核磁共振碳谱的去偶技术、碳谱的化学位移、核磁共振碳谱的解析、二维核磁共振谱简介。
一.基本要求（1）了解核磁共振碳谱的特点、核磁共振碳谱的去偶技术（2二.④.糖端基C:?95-105⑤.芳香碳,烯碳:?98-160⑥.连氧芳碳:?140-165⑦.C=O:?168-220(3).影响化学位移因素①.碳的杂化方式：?sp3<?sp<?sp2②.碳核的电子云密度：电子云密度?，??高场位移③.取代基的诱导效应和数目：取代基数目?,影响?，??，诱导效应随相隔键的数目增加而减弱;随取代基电负性?，??④.?效应(γ-旁式,γ-gauch）效应：较大基团对γ-位碳上的氢⑤.①.(BBD)②.偏共振去偶谱(OFR)特点:由于部分保留1H的偶合影响,可识别伯、仲、叔、季碳。
③.DEPT谱特点：不同类型13C信号呈单峰分别朝上或向下,可识别CH3，CH2，CH，C.脉冲宽度?=135°CH3,CH?,CH2（常用）?=90°CH?,?=45°CH3,CH2,CH?,季碳不出现④.选择氢去偶谱（SPD）选择性照射特定氢核，分别消除相关碳信号，使峰简化，增高。
⑤.1H-1HCOSY(相互偶合的氢核给出交叉峰)（1原因（2（3（4）初步了解离子断裂机理和影响离子断裂的因素，掌握阳离子的开裂类型，并能应用开裂规律初步解析一些主要类型化合物的质谱。
（5）熟悉各类常见有机化合物的质谱特征（6）了解质谱解析的一般程序，并根据质谱数据推断化合物结构二.重点、难点重点：质谱中的离子类型、正确识别分子离子并根据同位素峰确定分子式、各类常见有机化合物的质谱特征难点：正确识别分子离子并根据同位素峰确定分子式、各类常见EI)。
仪器中广泛采用的电离源。
(2).开裂方式及开裂类型开裂方式①.均裂：两个电子构成的σ键开裂后，每个碎片各留一个电子。
②.异裂：两个电子构成的σ键开裂后，两个电子都留在其中一个碎片上。
③.半异裂：已失掉一个电子的σ键开裂时，电子转向其中一个碎片。
开裂类型③.）②.样品制备容易（FD-MS较难，费时费力）③.常温下电离样品，排除了强极性物质难挥发，热不稳定等困难（FD-MS有时对极性很强的化合物,难于测出M+）④.配有阴粒子捕获器,还可给出相应的阴离子质谱（需要特别说明，一般只给出阳离子质谱）与阳离子质谱相互补充，大大增加了信息来源及可信程度。
⑤.给出的碎片峰比FD-MS多，不只限于测定分子量。
⑥.当所用溶剂含有不稳定的H原子时（例如甘油），在谱中常可看到O,[M+N a]++FAB1mm处样品分子中的电子拉走，形成M+，然后加速聚焦成粒子束,M+离子太少②.场解析电离法（FieldDesorptionIonization,FD) 1969年Beckey发明的（原理同FI，样品引入不同），将样品稀溶液直接涂在阳极上，加10KV高电压使样品电离M+比FI还大。
(2).特点场致电离是一种温和的离子化方法，谱图以分子离子或准分子离子强、碎片离子少为特征。
FI主要用于测定有机化合物的分子量，对于那些在电子轰击条件下不生成或只生成很弱的分子离子峰的3～5KVESI在大气压力和环境温度下进行，被分析物的分子在电离过程中通常产生多重质子化的离子。
电喷雾通常要选择合适的溶剂。
除了考虑对样品的溶解能力外，溶剂的急性也需考虑。
一般来说，极性溶剂（如甲醇、乙腈、丙酮等）更适合于电喷雾。
ESI-MS既可分析大分子也可分析小分子。
对于分子量在1000Da以下的小分子。
会产生[M+H]+或[M-H]-离子，选择相应的正离子或负离子形式进行检测，就可得到物质的分子量。
而分子量高达20，000Da的大分子在ESI-MS中生成一系列多电荷离子，通过数据处理系统能够得到样品的分子量。
60①.②联用(1).正离子化学电离质谱在EI-MS中，样品分子直接与具有一定能量的电子作用（70ev），产生M+，M+具有较高的热力学能，从而进一步发生碎裂，使有些样品M+峰低或难于得到M+。
(2).负离子化学电离质谱70年代后期是NCI-MS发展盛期，人们研究了一系列反应气，测试这些反应气对样品分子的M+或伪分子离子的产生率，进行环境、生物或医药中痕量物质测定，从混合物中得到特征离子。
测试未知物结构，特别是在食品、草药中农药残留量的测定等进行了广，LSI-MS使用离子束第七章综合解析（2学时）样品的纯度及分离、四谱综合解析的一般程序。
一.基本要求（1）了解有机化合物结构分析的一般程序（2）学会由相对分子质量和元素分析数据推测化合物可能的分子式的基本方法（3）能够运用所学的波谱知识，进行有机化合物的结构分析二.重点、难点d.根据化学位移值判定芳香族或烯烃取代基的数目并推测取代基的种类②.1H-NMRa.根据积分曲线的数值推算结构中质子个数b.根据化学位移值判定结构中是否存在羧酸、醛、芳香族、烯烃和炔烃质子c.根据化学位移值判定结构中与杂原子、不饱和键相连的甲基、亚甲基和次甲基的存在与否d.根据自旋-自旋偶合裂分判定集团的连接情况①.碳原子个数的推断②.质子个数的推断③.氧原子个数的推断④.氮原子个数的推断⑤.卤素存在与否的判定⑥.硫、磷存在与否的判定⑦.不饱和度的计算(2).结构片段的确定和连接以某些熟知的官能团或结构片段为出发点，扩大未知的结构片段。