波普原理综合解析ppt课件
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[课件]第12章-波谱分析简介PPT
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2018/12/1
波谱分析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，从而进行物质分子结构分析和 鉴定的方法。 主要包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波 谱法和质谱分析法。号称“四大谱”。
波谱分析法由于其快速、灵敏、准确、重现性好 在有机物结构分析和鉴定研究中起着重要的作用， 已成为有机物结构分析和鉴定常用的分析工具和 重要的分析方法。
苯环上的C—H =C—H C—H
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3030 cm-1 3010 3260 cm-1 3300 cm-1
3000 cm-1 以上
2． 叁键（C C）和累积双键伸缩振动区
（2500 2000 cm-1 ）在该区域出现的峰较少，又称干净区
（1）RC CH
（2100 2140 cm-1 ）
Infrared absorption spectroscopy，IR
一、 基本原理 二、红外光谱仪 三、红外光谱的 应用
2018/12/1
二、 红外光谱仪
两种类型：色散型 干涉型（傅里叶变换）
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1、色散型
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色散型红外光谱仪主要部件
1） 光源
能斯特灯，硅碳棒。
2） 单色器
一、 基本原理 二、红外光谱仪 三、红外光谱的 应用
2018/12/1
一、 基本原理
§12-2 核磁共振波谱
Nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR
二、核磁共振谱图及 其提供的信息 三、核磁共振波谱仪
2018/12/1
一、基本原理
（1） 红外光谱可获得化合
第八章 波谱分析_PPT幻灯片
3. 723cm-1
C—H [—(CH2)n—, n ≥ 4]平面摇摆振动 若n＜4 吸收峰将出现在734～743cm-1处
16
2.烯烃的主要吸收峰为：
特征峰
吸收峰位置/cm-1 振动形式
强度
CH CC
3000~3100 1620~1680
伸缩振动
伸缩振动
取决于双键上取代 基的数目和性质
CH
650~1000
弯曲振动
RH CC
HH ～ 910和 ～ 990RHCC
R
H
～ 890
R
H
CC
H
R
～ 970
R
R
CC
HH
～ 690
R
RR
R
CC
CC
R
HR
R
790 ～ 840 无
17
1. 3080cm-1
=C—H 伸缩振动
2. 1642cm-1
C = C 伸缩振动
3. 2860～2960cm-1
C—H 伸缩振动
4. 1465cm-1、1380cm-1
C—H（—CH3、—CH2）面内弯曲振动
5. 992cm-1、912cm-1
=C—H 弯曲振动 单取代
18
1. 3042cm-1 2. 1662cm-1 3. 2858～2950cm-1
=C—H 伸缩振动 C＝C 伸缩振动
C—H 伸缩振动
19
3.炔烃的主要吸收峰为：
特征峰 吸收峰位置/cm-1 振动形式
◆弯曲振动——成键原子在键轴上、下、左、右弯曲，键角改变 而键长基本不变。
νs 对称伸缩振动
νas 不对称伸缩振动
δs 剪切振动
波普解析之综合解析47页PPT
波普解析之综合解析
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
波谱综合解析ppt课件
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 根据谱图中出现的系列峰﹑特征峰﹑重排峰和高质量区碎
片离子峰确定结构单元。
7
波谱综合解析步骤
的手段去解决剩余结构问题。
2
IR: 3030cm-1, 1600 cm-1, 1500 cm-1.
R 1H: 7.2ppm
13C: 120-140ppm UV: E, B吸收带。 MS：m/z=77,51,……
=91,65,39 ……
CH CH3 CH3
IR: 1380 cm-1裂分等高双峰。 1H: 双峰，多重峰。
谱图综合解析实例3
质谱MS验证结构： O
- O C CH3
CH2 O
CH2 O C CH3
-
O
- CH2 O C CH3
- CH3
CH2 O
O C CH3
m/z=43
m/z=77
- HC CH
O CH2 O C
- CO
m/z=91
HC CH
m/z=65
CH2 O
m/z=51
m/z=135
m/z=107
13C: 双峰，四重峰。
3
二、 波谱综合解析步骤
1) 解析前应了解尽可能多的信息
首先了解样品的来源和纯度； 纯物质要了解其熔点、沸点、溶解性能等物理化学性 质以及用其它分析手段所测得的数据（如分子量、元素
分析数据）等； 混合物需要精制后才能进行波谱分析，或采用一些联
用技术分析。
4
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 根据谱图中出现的系列峰﹑特征峰﹑重排峰和高质量区碎
片离子峰确定结构单元。
7
波谱综合解析步骤
的手段去解决剩余结构问题。
2
IR: 3030cm-1, 1600 cm-1, 1500 cm-1.
R 1H: 7.2ppm
13C: 120-140ppm UV: E, B吸收带。 MS：m/z=77,51,……
=91,65,39 ……
CH CH3 CH3
IR: 1380 cm-1裂分等高双峰。 1H: 双峰，多重峰。
谱图综合解析实例3
质谱MS验证结构： O
- O C CH3
CH2 O
CH2 O C CH3
-
O
- CH2 O C CH3
- CH3
CH2 O
O C CH3
m/z=43
m/z=77
- HC CH
O CH2 O C
- CO
m/z=91
HC CH
m/z=65
CH2 O
m/z=51
m/z=135
m/z=107
13C: 双峰，四重峰。
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二、 波谱综合解析步骤
1) 解析前应了解尽可能多的信息
首先了解样品的来源和纯度； 纯物质要了解其熔点、沸点、溶解性能等物理化学性 质以及用其它分析手段所测得的数据（如分子量、元素
分析数据）等； 混合物需要精制后才能进行波谱分析，或采用一些联
用技术分析。
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精品PPT课件----波谱综合解析共61页
----波谱综合解析
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
《波谱原理及解析》第三章课件
O、N都是吸电子的，同时都存在未共用p电子，与羰基 π电子形成“p－ π”共轭。 氧的亲电诱导效应 > 供电共轭效应 氮的供电共轭效应 > 亲电诱导效应 酯νC=0 > 脂肪酮νC=0 > 酰胺νC=0
（3）偶极场效应
互相靠近的基团之间通过空间传递的效应。
δδCl C H O
δCl C H
δδCl C H O C
2. 红外光谱法特点
1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：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； 3）红外光谱特征性强－“分子指纹光谱”。 通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基 团、分子结构； 4）定量分析； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）分析速度快。 7）光谱数据积累较多。 8）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
表 某些键的伸缩力常数（* 105 dyn/cm)
键类型: 力常数:C — > —C — C — 15 ∼ 17 9.5 ∼ 9.9 4.5 ∼ 5.6 4.5μm 6.0 μm 7.0 μm
查表知C=C键 k=9.5 ∼ 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值
1 v= = λ 2πc
102
（2）共轭效应 (C效应) 分子中形成大π键引起的效应。要求共轭体系有共平面性 ，使共轭体系的电子云密度平均化，键长也平均化。
O H3C C C H3 O C C H3 O C
cm -1 1715
（3）中介效应
cm -1 1685
1660 cm -1
孤对电子与相邻不饱和基团共轭。
νC=0 1680 cm-1
65
5.红外光谱中常用术语
（1）基频峰与泛频峰 分子吸收一定频率的红外光后，振动能级从基态跃迁到第 一激发态（V0→ V1）时所产生的吸收－基频峰。 振动能级从基态跃迁到第二（V2 ） 、第三（V3 ） …激 发态所产生的吸收－倍频峰。 此外，还有组频峰（包括合频峰和差频峰）。倍频峰和组 频峰总称为泛频峰。 （2）特征峰与相关峰 凡能用于鉴定原子基团存在并有较高强度的吸收峰－特征 峰。其对应的频率称为特征频率。 一个基团除了特征峰以外，还有许多其它振动形式的吸收 峰，这些相互依存而又相互可以佐证的吸收峰－相关峰。 （3）特征区与指纹区 4000－1330 cm-1 －特征区； 1330－400 cm-1 －指纹区
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4．各部分结构的确定
紫外吸收光谱
由未知物的紫外吸收光谱上吸收峰的位置，推测 共轭情况 (p-π 与π -π 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)。
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 (C=O) 是红外吸收光谱上最重要的吸收峰 (在17 00cm-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
（4）解释芳氢讯号，一般在7~8附近，经常是一堆偶合常 数较小，图形乱的小峰。 （5）由化学位移，耦合常数和峰数目解析氢核的化学结 构单元
核磁共振碳谱的解析重点
① 查看全去偶碳谱上的谱线数与分子式中所含碳数 是否相同？ 数目相同: 说明每个碳的化学环境都 不相同，分子无对称性。数目不相同(少): 说明有 碳的化学环境相同, 分子有对称性 ② 由偏共振谱(OFR)，确定与碳偶合的氢数。 ③ 由各碳的化学位移，确定碳的归属。
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。
三 红外 （IR）谱在综合光谱解析中的作用
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、苯环取代
关系等信息，但在综合光谱解析中居次要地位。
7.3 综合光谱解析的顺序与重点
1．测试样品纯度
作结构分析，样品应是高纯度的。应事先做 纯度检验。 另外，考察样品中杂质的混入途经也是很重 要的。 有些实验，可用于混合物的定性分析，如 GC/MS，HPLC/MS，GC/IR
2．确定分子式
（1）经典的分子量测定方法 可用沸点升高、凝固点降低法、蒸汽密度法、渗透压法。 （2）质谱法 高分辨质谱在测定精确分子量的同时，还能推出分子式，这是有 机质谱最大的贡献。 低分辨质谱由测得的同位素丰度比也可推出分子中元素的组成， 进而得到可能的分子式。
波普原理综合解析Biblioteka 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，推测化合物的结构。
7.1 综合波谱解析法
定义：利用未知物（纯物质）的 1. 质谱; 2. 紫外吸收光谱; 3. 红外吸收光谱; 4. 核磁共振氢谱; 5. 核磁共振碳谱等光谱，进行综合解析，确定未知物分子结 构的方法，称为综合光谱解析法。 6. 元素分析。
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。
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。
前三项是解析应遵循的顺序，后两项是解析应遵循的原则。
核磁共振氢谱的解析顺序
（1）按积分曲线算出各组质子的相对面积比，若分子总 的氢原子个数已知，则可以算出每组峰的氢原子的个数。
（2）先解析CH3O-、CH3N-、CH3Ph、CH3-C≡等孤立的甲基 讯号，这些甲基均为单峰。
(3)解释低磁场处，δ >l0处出现的-COOH、-CHO及分子内 氢键的讯号。
在碳谱中: 质子宽带去偶或称全去偶谱 (proton noise dec oupling 或 proton complete decoupling ，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。 偏共振谱 (off resonance decoupling ， OFR ， 部分除去氢干扰)除可提供碳的类型外，因为C与 相连的H偶合也服从n+1律，由峰分裂数，可以确 定是甲基、 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)。
（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。
二 紫外（UV）光谱在综合光谱解析中的作用
紫外吸收光谱(UV) 主要用于确定化合物的类型及共轭情况。
如是否是不饱和化合物（共轭烯烃和不饱和羰基化合物） 。 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。如是否含有醛 基、酮基、羧基、酯基、炔基、烯基等生色团与助色团。但
五 核磁共振碳 (13C) 谱在综合光谱解析中的作用 核磁共振碳谱 (13C NMR)碳谱与氢谱类 似，也可提供化合物中 1. 碳核的类型; 由c判断 2. 碳分布 ; 由图中的峰组数判断 3. 核间关系；由碳原子的裂分峰判断 与碳相连的氢原子或其他核数目。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
7.2 各种光谱的在综合光谱解析中的作用
一 质谱在综合光谱解析中的作用
（1）从M.+－分子量 （2）从(M+2)/M、（M+1)/M查贝农表，估计分子式
（3）从M、M+2、M+4－推测Cl、Br、S的存在
（4）氮律推测氮原子的存在 （5）主要碎片离子峰推测官能团的存在
一 质谱在综合光谱解析中的作用
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。
红外吸收光谱解析顺序与原则
解析顺序与原则： “先特征(区)、后指纹(区)；先最强(峰)、后次强(峰)； 先否定、后肯定；解析一组相关峰”的顺序与原则。