第八章_有机化合物的波谱分析
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第八章有机化合物的波谱分析
第⼋章有机化合物的波谱分析第⼋章有机化合物的波谱分析基本要求：1、掌握核磁共振氢谱1HNMR的化学位移、⾃旋偶合、⾃旋裂分与分⼦结构的⼀般规律。
掌握各种质⼦的化学位移δ，并能利⽤δ值、峰裂分的数⽬和形状、峰⾯积⽐等⼀级谱图的规律推断简单有机物分⼦的结构。
了解13C谱。
2、了解红外光区吸收分⼦的结构特征，掌握⼀些特征官能团及苯环的特征吸收频率，并能根据谱图的吸收峰位置、强度和形状鉴别简单有机物分⼦。
3、了解在4～400 nm紫外光区，价电⼦在分⼦轨道中跃迁的三种类型，掌握紫外光谱与共轭分⼦结构关系的⼀般规律。
4、了解质谱的基本原理，母离⼦峰与分⼦量的关系。
Contents8.1红外光谱⼀、基本原理⼆、有机基团的特征吸收频率及其影响因素三、各类有机物的红外吸收频率8.2 核磁共振氢谱⼀、基本原理⼆、化学位移三、⾃旋偶合和⾃旋裂分四、特征质⼦的化学位移与谱图解析五、碳谱（13C－NMR）简介8.3 紫外光谱8.4 质谱简介8.5 谱图综合解析有机化学是⽤结构式来描述的⼀门学科。
有机化合物、有机反应、反应机理、合成⽅法等都能⽤结构式来描述，从结构式可以推断出该化合物的性质。
化合物的结构式最早是⽤化学法测定。
⽤化学法测定化合物的结构往往是⼗分繁琐复杂的⼯作，⽽且在化学变化中往往会发⽣意想不到的变化，从⽽给结构的测定带来困难。
如吗啡（C15H15O3N）从1803年第⼀次被提纯，⾄1952年弄清楚其结构，其间经过了150年；胆固醇（C27H47O）结构的测定经历了40年，⽽所得结果经X－射线衍射发现还有某些错误。
测定有机物结构的波谱法，是20世纪五、六⼗年代发展起来的现代物理实验⽅法。
波谱法的应⽤使有机物结构测定、纯度分析等既快速准确，⼜⽤量极少，⼀般只需1～100 mg，甚⾄10-9g 也能给出化合物的结构信息。
应⽤波谱法可弥补化学⽅法之不⾜。
现在，化学⽅法基本上被物理实验⽅法所取代，现代的教科书、⽂献、论⽂中化合物的结构均以波谱数据为依据，正如熔点、沸点、折光率等作为每个化合物的重要物理常数⼀样的普遍，⽽且更加重要。
第八章-波谱分析3说课讲解
第八章-波谱分析3
loge loge1
loge2
lmax1
lmax2
l/nm
横坐标——波长λ，以nm表示。 纵坐标——吸收强度，以A（吸光度）或ε（mol吸光系数）表示。
A＝log
I0 I
=e
cl
e mol吸光系数
c mol浓度
l 液池厚度/cm
当电子发生跃迁时，不可避免地要伴随着分子振、转能 级的改变，加之溶剂的作用，一般UV谱图不会呈现尖 锐的吸收峰，而是一些胖胖的平滑的峰包。在识别谱图 时，以峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收系 数εmax为准。
(3) UV图谱的解析 举例
UV与IR、NMR不同，它不能用来鉴别具 体的官能团，而主要是通过考察孤对电 子及π电子的跃迁来提示分子中是否存在 共轭体系。
部分化合物的UV吸收见下表：
UV主要反映共轭 体系和芳香族化合 物的结构特征。往 往两个化合物分子 中相同的共轭结构， 而分子的其它部分 截然不同，却可以 得到十分相似的紫 外谱图。
-OH 、-NH2 、-OR 、-NR2 、-SR 、-X 等
(c) 红移与蓝移
红移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向长波 方向移动的现象。
蓝移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向短波 方向移动的现象。
(d) 增色效应与减色效应
增色效应——使最大吸收强度(εmax)↑的效应。 减色效应——使最大吸收强度(εmax)↓的效应。
(b) 助色团
本身并无近紫外吸收，但与发色团相连时，常常要影响 λmax和εmax的基团。例如：
B带：lmax 255nm( e 230) OH B带：lmax 270nm( e 1450)
Cl B带：lmax 264nm( e 190) NH2 B带：lmax 280nm( e 1430)
loge loge1
loge2
lmax1
lmax2
l/nm
横坐标——波长λ，以nm表示。 纵坐标——吸收强度，以A（吸光度）或ε（mol吸光系数）表示。
A＝log
I0 I
=e
cl
e mol吸光系数
c mol浓度
l 液池厚度/cm
当电子发生跃迁时，不可避免地要伴随着分子振、转能 级的改变，加之溶剂的作用，一般UV谱图不会呈现尖 锐的吸收峰，而是一些胖胖的平滑的峰包。在识别谱图 时，以峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收系 数εmax为准。
(3) UV图谱的解析 举例
UV与IR、NMR不同，它不能用来鉴别具 体的官能团，而主要是通过考察孤对电 子及π电子的跃迁来提示分子中是否存在 共轭体系。
部分化合物的UV吸收见下表：
UV主要反映共轭 体系和芳香族化合 物的结构特征。往 往两个化合物分子 中相同的共轭结构， 而分子的其它部分 截然不同，却可以 得到十分相似的紫 外谱图。
-OH 、-NH2 、-OR 、-NR2 、-SR 、-X 等
(c) 红移与蓝移
红移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向长波 方向移动的现象。
蓝移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向短波 方向移动的现象。
(d) 增色效应与减色效应
增色效应——使最大吸收强度(εmax)↑的效应。 减色效应——使最大吸收强度(εmax)↓的效应。
(b) 助色团
本身并无近紫外吸收，但与发色团相连时，常常要影响 λmax和εmax的基团。例如：
B带：lmax 255nm( e 230) OH B带：lmax 270nm( e 1450)
Cl B带：lmax 264nm( e 190) NH2 B带：lmax 280nm( e 1430)
基础有机化学-第八章 有机化合物的波谱分析
表 8.4 取代苯的C―H面外弯曲振动特征吸收
化合物
吸收位置/cm-1
一取代 邻位二取代
间位二取代
对位二取代
730~770 和 690~710
735~770 750~810 和 680~730
790~840
T /%
图lear magnetic resonance spectroscopy]
射 线
X 射 线
远
紫
紫 外
外
线
线
可
近中
远
微
线电 磁波
见 光
红红 外外 线线
红 外波 线
-0.01 0.01-0.1 10-200 200-400 400-800 -2.5 2.5-25 300-500 100 0.1nm nm nm nm nm μm μm μm mm 1000m
激发 能级
内层电子 σ电子 n电子和π电子
极性官能团一般都在高频区有较强的红外吸收特征峰。
8.2.2 有机化合物基团的特征频率 相同的基团或价键在特定的位置区域出
现相同的吸收峰 ——基团的特征吸收峰(特 征峰)。
影响化学键振动频率的因素：
▲ 成键原子质量越小，其化学键的振动频率 越高。
化学键
C―Ｈ O―H N―H
伸缩振动频率范围/cm-1
低场
高场
B实 = B0 ＋ B感应
由于去屏蔽效应(顺磁屏 蔽效应)，减小磁场强度 就能使质子,共振吸收。
外加磁场 B0
氢周围电子密度越大，屏蔽效应越大，就只有增加磁场强度才 能使氢质子发生共振吸收。所以：
电子密度越高的质子，就越在(右边)高场出现吸收峰。 (去屏 蔽效应效应的相反)
影响化学位移因素有：
第八章 有机化合物的波谱分析
X电负性
δ
1.8
0
2.1
0.23
2.5
2.16
2.8
2.68
3,1
3.05
3.5
3.40
4.0
4.26
B、磁各向异性效应：构成化学键的电子，在外加磁场作用下，产生 一个各向异性的磁场，使处于化学键不同空间位置上的质子受到不同的屏 蔽作用，即磁各向异性。处于屏蔽区域的质子的δ向高场，处于去屏蔽区 域的质子的δ移向低场。
8.2.2 有机化合物的特征振动频率
红外光谱特征吸收见299页表8-2
IR吸收曲线复杂，IR图划分为两大区域： ①官能团区(3800～1500 cm-1)，都是官能团的特征吸收峰； ②指纹区(1500～650 cm-1)，位置、强度、形状不同。
2.5
----------------------
20m
(2) 偶合常数： 自旋裂分所产生的谱线的间距称为偶合常数，一般用J表示，单 位为Hz。根据相互偶合质子间相隔键数的多少，可将偶合作用分为 同碳偶合(2J)、邻碳偶合(3J)和远程偶合。偶合常数的大小表示了偶 合作用的强弱。N、O、S等电负性大的原子上的质子不参与偶合。 (3) 核的化学全同(等价)、磁全同(等价)： 在NMR谱中，化学环境相同的核具有相同的化学位移，这种化 学位移相同的核称为化学全同核(等价核)。例如，氯乙烷分子。分 子中的一组核，若不但化学位移全同，且对组外任一核的偶合常数 也都相同，则这组核称为磁全同核(等价核)。如CH2F2中的两个质 子为磁全同，因为它们不但化学位移相等，且两个质子对每个F的 偶合常数相等。 (4) 一级谱和n+1规律： 当两组(或几组)质子的化学位移差Δ ν 与其偶合常数之比至少 大于6时，相互之间干扰作用较弱，呈现一级谱图。 一级谱图有如下特征：①峰的裂分符合n+ 1规律，n为相邻碳原 子上磁全同氢核的数目；②各峰强度比符合二项式展开系数之比； ③组峰中心处为该组质子的化学位移；④各裂分峰等距，裂距即为 偶合常数J。
有机化合物波谱分析_ppt课件
二. 弯曲振动(变形振动，变角振动)
弯曲振动：指键角发生周期性变化，而键长不变的振动。
包括面内弯曲振动、面外弯曲和变形振动。
面内弯曲振动β：包括剪式振动和面内摇摆。
剪式振动δ
面内摇摆ρ
面外弯曲γ：包括面外摇摆和蜷曲。
面外摇摆ω
蜷曲τ
变形振动δ ：包括对称变形振动和不对称变形振动。
对称的变形振动δs
可 见 光 红 外 光
波 长 引 起 分 子 振 动 和 转 动 状 态 变 化 引 起 单 电 子 自 旋 改 变 长
波 谱 区
微 波
无 线 电 波引 起 磁 性 核 的 自 旋 改 变
有机化学四大谱
1. 红外光谱 (IR) (Infrared Spectroscopy) 2. 紫外光谱 (UV) (Ultraviolet Spectroscopy) 3. 核磁共振谱 (NMR)
鉴定化合物结构：根据红外吸收曲线的峰位、峰强以及峰
形判断化合物的官能团，确定化合物类别。 红外光谱产生必要条件
分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生
红外活性振动过程中： Δμ ≠ 0
8.1.1 分子的振动和红外光谱
8.1.1.1 振动方程式
1 v = 振 动 2 π
√ √
1 1 1 K = + K m m 2 μ 2 1 π
不同能量的电磁波能引起物质不同运动状态的变化，促 使一定能态的基态跃迁至激发态，在连续的电磁波谱上出现 吸收信号。
高 能 辐 射 区
γ射 线 x射 线 紫 外 光
引 起 原 子 核 的 裂 变 使 内 层 电 子 逸 出 轨 道 引 起 原 子 和 分 子 外 层 价 电 子 跃 迁
有机化学有机化合物的波谱分析PPT课件
红外光谱是以波长λ或波数σ第为5横页/坐共8标0页，表示吸收峰的峰位；以透射比 T(以百分数表示,又称为透光率或透过率)为纵坐标，表示吸收强度。
5
7.2.1分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
可把双原子分子的振动近似地看成用弹簧连接着的两个小球的 简谐振动。根据Hooke定律可得其振动频率为：
分子化学键的振动是量子化的，其能级为：
式中: υ为振动量子数(0，1，2，…)；h为Planck常量；ν振为化学 键的振动频率。
第8页/共80页
8
分子由基态υ =0跃迁到激发态υ =1时吸收光的能量为：
第9页/共80页
9
分子振动频率习惯以σ表示，由(7–2)式、(7–3)式和(7–5)式得：
红外吸收峰的峰位(σ)取决于键的力常数，以及键两端所连原子的 质量m1和m2，即取决于化合物分子的结构。这是红外光谱用来测 定化合物结构的理论依据。
n≥4在 725~720 处有吸 收。
32
1300 cm-1以下区域的光谱：715 cm-1处的面外弯曲振动吸收，表明 烯烃为顺式构型。
综合以上分析，有双键吸收，无三键及甲基吸收，另一不饱 和≥4在 725~720 处有吸 收。
33
7.3核磁共振谱（NMR）
这样对测定有机化合物结构毫无意义。但实验证明，在相同频 率照射下，化学环境不同的质子在不同的磁场强度处出现吸收峰。
第20页/共80页
20
3.鉴定已知化合物
用被测物的标准试样与被测物在相同条件下测定红外光谱，若 吸收峰位置、强度和形状完全相同，可认为是同一种物质(对映异 构体除外)。若无标准试样而有标准谱图，可查阅标准谱图。
查阅时应注意被测物与标准谱图所用试样的状态、制样方法、 所用仪器的分辨率等是否相同。
5
7.2.1分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
可把双原子分子的振动近似地看成用弹簧连接着的两个小球的 简谐振动。根据Hooke定律可得其振动频率为：
分子化学键的振动是量子化的，其能级为：
式中: υ为振动量子数(0，1，2，…)；h为Planck常量；ν振为化学 键的振动频率。
第8页/共80页
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分子由基态υ =0跃迁到激发态υ =1时吸收光的能量为：
第9页/共80页
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分子振动频率习惯以σ表示，由(7–2)式、(7–3)式和(7–5)式得：
红外吸收峰的峰位(σ)取决于键的力常数，以及键两端所连原子的 质量m1和m2，即取决于化合物分子的结构。这是红外光谱用来测 定化合物结构的理论依据。
n≥4在 725~720 处有吸 收。
32
1300 cm-1以下区域的光谱：715 cm-1处的面外弯曲振动吸收，表明 烯烃为顺式构型。
综合以上分析，有双键吸收，无三键及甲基吸收，另一不饱 和≥4在 725~720 处有吸 收。
33
7.3核磁共振谱（NMR）
这样对测定有机化合物结构毫无意义。但实验证明，在相同频 率照射下，化学环境不同的质子在不同的磁场强度处出现吸收峰。
第20页/共80页
20
3.鉴定已知化合物
用被测物的标准试样与被测物在相同条件下测定红外光谱，若 吸收峰位置、强度和形状完全相同，可认为是同一种物质(对映异 构体除外)。若无标准试样而有标准谱图，可查阅标准谱图。
查阅时应注意被测物与标准谱图所用试样的状态、制样方法、 所用仪器的分辨率等是否相同。
8有机化合物的波谱分析
积分曲线示意图
故核磁共振谱不仅揭示了H原子的种类，而且揭 示了不同H原子的数目。
三、峰的裂分和自旋偶合
1．峰的裂分
应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等ห้องสมุดไป่ตู้质子的
吸收峰不是一个单峰而是一组峰。这种使吸收峰分裂
增多的现象称为峰的裂分。
例如：乙醚的裂分图示如下。
CH 3 CH 2 TMS TMS CH 3
CH 2
指纹区
在红外光谱上波数在1400~650cm-1低区域吸收峰
密集而复杂，像人的指纹一样，所以叫指纹区。在
指纹区内，吸收峰位置和强度不很特征，很多峰无
法解释。但分子结构的微小差异却都能在指纹区得
到反映。因此，在确认有机化合物时用处也很大。
如果两个化合物有相同的光谱，即指纹区也相
同，则它们是同一化合物。
2.电子跃迁的类型
在有机化合物中，电子跃迁有三种类型：σ电子、 π电子和未成键的n电子。电子跃迁类型、吸收能量 波长范围、与有机物关系如下：
跃迁类型 σ n π π σ* σ* （孤立） π*
（共轭） π* * π
吸收能量的波长范围 ~150nm 低于 200nm 低于 200nm 200~400nm 200~400nm 烷烃
第三节 红外光谱 ( I R )
在有机化合物的结构鉴定与研究工作中，红外光谱 是一种重要手段，用它可以确证两个化合物是否相 同，也可以确定一个新化合物中某一特殊键或官能 团是否存。 一、红外光谱图的表示方法 红外光谱图一般用波数为横坐标，以表示吸收带 的位置，用透射百分率（T%）为纵坐标表示吸收强 度。
一、化学位移与氢原子的化学环境
氢质子（1H）用扫场（固定磁场频率，改变磁场强度） 的方法产生的核磁共振。分子中各种不同环境下的氢，在不 同Ho下发生核磁共振，给出不同的吸收信号。 例如，对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号，在谱图上就 是三个吸收峰。
第八章有机化合物的波谱分析
1H核的I=1/2，当它围绕自旋轴转动时就产生了磁场，
因质子带正电荷，根据右手定则可确定磁场方向。
氢核在外磁场中的两种取向示意图 ΔE与外磁场感应强度（B0）成正比，如下图及关系式 所示：
图 8-6 质子在外加磁场中两个能级与外磁场的关系
h E B 0 h 2
B 0 （8-4） 2
式中：γ称为磁旋比，是核的特征常数，对1H而言， 其值为2.675×108A·m2·J-1·s-1；h为Plank常量；ν无线电 波的频率。
因为只有吸收频率为ν的电磁波才能产生核磁共振， 故式（8-4）为产生核磁共振的条件。 ⑵核磁共振仪和核磁共振谱
被测样品溶解在CCl4、CDCl3、D2O等不含质子的溶 剂中，样品管在气流的吹拂下悬浮在磁铁之间并不停的旋 转，使样品均匀受到磁场作用。
化学键类型
伸 缩 振 动
－N－H sp C－H sp2 C－H sp3 C－H sp2 C－O sp3 C－O
化学键类型
特征频率/cm-1（化合物类型） 1680~1620(烯烃) 1750~1710(醛、酮) 1725~1700(羧酸） 1850~1800，1790~1740(酸酐) 1815~1770(酰卤) 1750~1730(酯) 1700~1680(酰胺) 1690~1640(亚胺、肟) 1550~1535,1370~1345(硝基化合物） 2200~2100(不对称炔烃) 2280~2240(腈)
低场
高场
外加磁场 B0
因而，质子核磁共振的条件应为：
B实 B 0(1 ) 2 2
(8-6)
对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种： ①核外成键电子的电子云密度对所研究的质子产生的 屏蔽作用，即局部屏蔽效应。 ②分子中其它质子或基团的核外电子对所研究的质子 产生的屏蔽作用，即远程屏蔽效应（磁各向异性效应）。 综上所述，不同化学环境的质子，受到不同程度的屏 蔽效应，因而在核磁共振谱的不同位置出现吸收峰，这种 峰位置上的差异称为化学位移。
波谱分析教程第二版答案
波谱分析教程第二版答案【篇一：波谱分析教程数据】外（红移蓝移）3应用：化合物透明，说明分子中不存在共轭体系，无羰基；如果在210~250nm有吸收，表示有k吸收带，可能还有两个双键的共轭体系；如果在260~300nm。
4.开链共轭双烯（217），同环共轭双烯（253），延长一个双键（30），(—oac,0; —or,6; —sr,30；—x,5; —nr2,60）二．红外产生红外吸收的条件：只有在振动中伴随着偶极矩短变化的振动形式才具有红外吸收，即具有红外活性,偶极矩变化幅度越大，吸收强度越大。
（基团振动产生偶极矩的变化；辐射能量满足振动能级跃迁需要）6.羰基化合物：c≒o: 1900~1600. ①醛：c≒o：1735~1715；c—h：2820~2720两个峰；②酮c≒o：1720~1710；③羧酸：o—h：3350或3200~2500；c≒o:1760或1710. 特征峰：o—h面外摇摆920宽；④酯c≒o 1745~1720；⑤醚c—o—c 对称1100，非对称1210~1160; ⑥酰卤c≒o 1800附近；⑦酰胺：c≒o 1690~1650，伯胺（n—h伸缩3520，3400双峰弯曲1640~1600）；仲胺（n—h伸缩3470~3400双峰弯曲1550~1530）三．质谱（单位：ppm）1.炔烃：(1.6~3.4ppm)：（≡≒醛基氢：(脂肪醛9~10)；(芳香醛9.5~10.5)；4(.苯环h:7.27)5.r—；ar—缔合10.5~16)；ar—；2,r2,ar2 ；6.偶合常数：1.2j /j同(键数偶—负值；奇数—正值),取代基电负性会使2j的绝对值减少（正向），邻位四．碳谱：ppm{sp3(0~60);sp2(100~165);sp(67~92);饱和烷烃(-2.5~55)；—ch3(-2.5);ch2≒ch2(123.3); hc≡ch(71.9)，端基碳（67~70）;苯环（128.5）；芳环碳（153.0~106.5）；c≒o(160~220);醛羰基(190~205);酮羰基(195~220);羧酸(170~185);羧酸及其衍生物(155~185);酰氯,酰胺(160~175)}五．质谱【篇二：2009年波谱分析试卷b参考答案】1、化合物cl22cl的核磁共振波谱中，h的精细结构为三重峰。
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
有机化合物波谱分析
其中，M1、M２是原子量，K为力常数。
化学键伸缩振动频率只与化学键有关，是化学键的一个特征常数；
化学键的伸缩振动是在不停进行的，有三个显著特点：
伸缩振动能是量子化的，不连续的，因此就形成了 不同的能级。
单击此处添加大标题内容
伸缩振动的能级差 ，相当于红外光的能量 因此，用红外光照射有机样品时，化学键就会吸收一份能 量，实现振动能级的要跃迁。即： ν＝ν。 即意味着：化学键以多大的频率振动就吸收多大频率的光， 在此频率处就形成一个吸收峰（表现为吸收带）。
4000-1400cm-1区域又叫官能团区. 该区域出现的吸 收峰，较为稀疏，容易辨认. 1400-400cm-1区域又叫指纹区. 这一区域主要是： C－C、C－N、C－O 等单键和各种弯曲振动的 吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。(p299页表8-2)
1000 700 500 Y Y O单键 H面内弯曲振动 H弯曲振动
8.1 分子吸收光谱和分子结构
微粒性：可用光量子的能量来描述：
按量子力学，其关系为：
1
与E，v 成反比，即 ↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。
3
2
在分子光谱中，根据电磁波的波长 ()划分为几个不同的区域，如下图所示：
上式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。
注意：
只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 如：H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动 也不能引起红外吸收。 化学键极性越强,振动时偶极矩变化越大,吸收峰越强.
分子的振动方式
1
伸缩振动：
2
伸缩振动的特征及规律
吸收峰
化学键伸缩振动频率只与化学键有关，是化学键的一个特征常数；
化学键的伸缩振动是在不停进行的，有三个显著特点：
伸缩振动能是量子化的，不连续的，因此就形成了 不同的能级。
单击此处添加大标题内容
伸缩振动的能级差 ，相当于红外光的能量 因此，用红外光照射有机样品时，化学键就会吸收一份能 量，实现振动能级的要跃迁。即： ν＝ν。 即意味着：化学键以多大的频率振动就吸收多大频率的光， 在此频率处就形成一个吸收峰（表现为吸收带）。
4000-1400cm-1区域又叫官能团区. 该区域出现的吸 收峰，较为稀疏，容易辨认. 1400-400cm-1区域又叫指纹区. 这一区域主要是： C－C、C－N、C－O 等单键和各种弯曲振动的 吸收峰，其特点是谱带密集、难以辨认。(p299页表8-2)
1000 700 500 Y Y O单键 H面内弯曲振动 H弯曲振动
8.1 分子吸收光谱和分子结构
微粒性：可用光量子的能量来描述：
按量子力学，其关系为：
1
与E，v 成反比，即 ↓，v↑(每秒的振动次数↑)，E↑。
3
2
在分子光谱中，根据电磁波的波长 ()划分为几个不同的区域，如下图所示：
上式表明：分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级，其吸收光的频率与吸收能量的关系。
注意：
只有偶极矩(μ)发生变化的，才能有红外吸收。 如：H2、O2、N2 电荷分布均匀，振动不能引起红外吸收。 H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动 也不能引起红外吸收。 化学键极性越强,振动时偶极矩变化越大,吸收峰越强.
分子的振动方式
1
伸缩振动：
2
伸缩振动的特征及规律
吸收峰
有机化学：有机化合物的波谱分析
每一种波长的电磁波辐射时都伴随着产生能 量，而且该能量是量子化的。
二、分子吸收光谱
分子吸收辐射，会引起原子的转动、振动，或 激发电子从低能级跃迁到高能级。但分子吸收辐射 并非都是有效的，它们须遵循量子化，即电磁波辐 射的能量恰好等于两个能级之间的能量差（Δ Ε ）
时，分子吸收才是有效的。
E h
傅立叶变换近红外（FT-NIR）光谱仪
智能傅立叶红外(Nicolet 380)光谱仪
智能傅立叶红外(Nicolet 5700-8700)光谱仪
红外光谱法的优点
1、气态、液态、固态样品均可进行测定。
2、每种有机化合物均有红外吸收，故从IR谱图
中可获得丰富的信息；
3、相对核磁、质谱而言，红外光谱仪价格低廉，
1050cm-1
O CH3 C OCH=CH2
图7-21 乙酸乙烯酯的红外光谱图 IR：3100, 1760, 1650, 1440, 1380, 1220, 1150cm-1
O CH3CH2 C NH2
图7-22 丙酰胺的红外光谱图 IR：3360, 3200, 2920, 2860, 1660, 1470, 1420, 1300, 1150cm-1
O CH3
图7-17 2-甲基-2-环戊烯酮的红外光谱图 IR：2920, 2860, 1700, 1640, 1450, 1410, 1380, 1330, 1070cm-1
Cl CO2H
图7-18 2-氯苯甲酸的红外光谱图 IR：2920, 2870, 1695, 1600, 1460, 1410, 1380, 745cm-1
-CN ~2240 -CC~2220
苯环 ~1600 三键 累积双键
C-OH 酚 伯 叔仲 ~1460
08有机化合物的波谱分析
用下产生一个感应磁场。
• 一般，感应磁场H感存在使质子实际感受到
的 效磁 应场 叫强做屏度蔽H’0效比应外。加磁场强度H0小，这种
• 所以要发生共振必须：
•
H0=H’0+ H感
由于不同化学环境的质子受到的屏蔽效应不同， 因此它们发生核磁共振所需的外磁场强度也不同。
质子周围电子云密度 感应磁强 H感 屏蔽效应 发生共振吸收的磁场强度 H0
倍频区
官能团特征区
指纹区
8.3. 有机化合物的红外光谱 烷烃:
~2850
~1370 ~1470
~720
2850~3000 cm-1 1450~1470 -1 1370~1380 –1 720~725 -1
C-H 伸缩振动
-CH3 –CH2-剪式弯曲振动 CH3-平面摇摆弯曲振动 (注意分裂峰) -CH2-平面摇摆弯曲振动（n>=4)
总之：在核磁共振谱中：
吸收峰的个数（组数）——质子的类型
吸收峰的强度（面积）之比— 各类质子的 相对数目
吸收峰的位置（化学位移） 质子所处的
吸收峰的裂分情况
化学环境
【例6-1】 图6-22所 示两个 1HNMR谱 图分别代 表化合物 1-氯丙烷 和2-氯丙 烷。试说 明其归属 。
【例6-2】
每个有机化合物都有它自己的吸收光谱。
(一) 红外光谱 (IR)
• 红外光谱图的表示方法 • 红外光谱与分子结构的关系 • 有机化合物的红外光谱
8.1. 红外光谱的表示方法
红外光谱(infrared，spectroscopy，简记为IR) 是分子吸收红外区光波时，分子中原于的振动能级 和转动能级发生跃迁而产生的吸收光谱。
在核磁共振谱上就出现不同位置的吸收峰。
• 一般，感应磁场H感存在使质子实际感受到
的 效磁 应场 叫强做屏度蔽H’0效比应外。加磁场强度H0小，这种
• 所以要发生共振必须：
•
H0=H’0+ H感
由于不同化学环境的质子受到的屏蔽效应不同， 因此它们发生核磁共振所需的外磁场强度也不同。
质子周围电子云密度 感应磁强 H感 屏蔽效应 发生共振吸收的磁场强度 H0
倍频区
官能团特征区
指纹区
8.3. 有机化合物的红外光谱 烷烃:
~2850
~1370 ~1470
~720
2850~3000 cm-1 1450~1470 -1 1370~1380 –1 720~725 -1
C-H 伸缩振动
-CH3 –CH2-剪式弯曲振动 CH3-平面摇摆弯曲振动 (注意分裂峰) -CH2-平面摇摆弯曲振动（n>=4)
总之：在核磁共振谱中：
吸收峰的个数（组数）——质子的类型
吸收峰的强度（面积）之比— 各类质子的 相对数目
吸收峰的位置（化学位移） 质子所处的
吸收峰的裂分情况
化学环境
【例6-1】 图6-22所 示两个 1HNMR谱 图分别代 表化合物 1-氯丙烷 和2-氯丙 烷。试说 明其归属 。
【例6-2】
每个有机化合物都有它自己的吸收光谱。
(一) 红外光谱 (IR)
• 红外光谱图的表示方法 • 红外光谱与分子结构的关系 • 有机化合物的红外光谱
8.1. 红外光谱的表示方法
红外光谱(infrared，spectroscopy，简记为IR) 是分子吸收红外区光波时，分子中原于的振动能级 和转动能级发生跃迁而产生的吸收光谱。
在核磁共振谱上就出现不同位置的吸收峰。
有机化学-第八章-有机化合物的波谱分析
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
2
1. 化合物不饱和度的计算公式
（不饱和度）= 1/2（2 + 2n4 + n3 - n1）
n4 、 n3 、 n1分别表示分子中四价、三价和一价元素的原子个数
实例1 分子式 C7H9N =1/2(2+27+1-9)=4 可能的结构
实例2 分子式 C5H8O2 =1/2(2+25-8)=2 可能的结构
29
2,2–二甲基己烷的红外光谱图
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
30
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
31
1–己炔的红外光谱图
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
32
甲苯的红外光谱图
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
33
4. 核磁共振氢谱 (Nuclear Magnetic Resonance) （8.3)
紫外可见光谱 (ultraviolet-visible
UV 分子中π电子体系
spectroscopy)
质谱 (mass spectrometry)
MS 1. 相对分子质量 2. 分子式 3. 分子中结构单元
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
5
分子吸收光谱：
分子吸收光谱示意图
E= hν = hc /λ
1. ) 化学位移的由来 化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
40
在外加磁场作用下，由于核外电子在垂直于外加磁场 的平面绕核旋转，从而产生与外加磁场方向相反的感 生磁场H’。
H实 H0 H ' H0 H0 H0 (1 )
有机化学 第八章 有机化合物的波谱分析
有机化学课件-波谱分析
995～985,915～905(单 取代烯) 980～960(反式二取代烯) 690(顺式二取代烯) 910～890(同碳二取代烯) 840～790(三取代烯)
C H 面外 弯曲振动
660～630(末端炔烃)
烷烃：C—H伸缩振动 2940 cm-1和 2860 cm-1，C—H 面内
弯曲1460（不对称）和1380 cm-1 (对称)， -(CH2)n- (n>=4)一般在 720 cm-1处有特征峰（弱）
第八章 有机化合物的波谱分析
1.分子吸收光谱和分子结构 2.红外吸收光谱 3.核磁共振谱
第八章
1.紫外光谱（UV） 2.红外光谱（IR）
有机化合物的波谱分析
3.核磁共振谱（NMR ） 4.质谱（MS）
有机化学中应用最广泛的四大波谱：
一、分子的吸收光谱和分子结构 E= hν= hc/λ ν= c/λ 1/λ=σ E 代表光子的能量，单位为J； h planck 常数 6.63x10-34J•S
TMS：四甲基硅烷
低场
屏蔽效应大，共振信号在高场，
CH3
吸收峰为单峰，化学惰性。
TMS 化学位移定为0 ppm 高场
10
9
8பைடு நூலகம்
7
6
5
4
3
2
1
零 点
-1
-2
-3
TMS
三、核磁共振谱
3. 影响化学位移的因素
(1). 电负性的影响 电负性较大的吸电子基团，使与之相连的碳上的质子周围 电子云密度降低，屏蔽作用弱，共振信号→低场（位移增大）
1
0
一张NMR谱图,通常可以给出四种重要的结构信息：化学位 移、自旋裂分、偶合常数和峰面积（积分线） 峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲线高度求出。
有机化合物波谱分析
有机化合物波谱分析首先是红外光谱（IR）。
红外光谱是通过测量有机化合物在不同波长的红外光下吸收或散射的强度，来确定化合物中基团的种类和取代位置。
红外光谱仪可以测量有机化合物在红外光谱范围内的吸收频率和强度。
每个有机化合物都有独特的红外光谱图谱，这些图谱可以用来识别和鉴定化合物。
在红外光谱中，常见的吸收峰对应于不同的化学键和官能团，如C-H拉伸振动、O-H伸缩振动、C=O伸缩振动等。
其次是质谱（MS）。
质谱是一种测量分子的质量和分子结构的方法。
通过质谱仪，可以将有机化合物分子转化为带电粒子，然后测量这些带电粒子的质量和相对丰度。
质谱的主要结果是质谱图，其中质谱图的横坐标表示有机化合物的质量，纵坐标表示相对丰度。
通过质谱图，可以确定有机化合物的分子量和分子式。
此外，还可以通过分析质谱图中的碎片峰来推测有机化合物的结构和分子间的连接方式。
最后是核磁共振（NMR）。
核磁共振是一种通过测量有机分子中核自旋的性质来确定化合物结构的方法。
核磁共振谱仪可以测量有机化合物中不同核自旋的共振频率。
有机化合物中常见的核磁共振谱有氢谱（1HNMR）和碳谱（13CNMR）。
通过分析核磁共振谱图，可以确定有机化合物中不同氢原子或碳原子的化学位移、耦合常数和相对丰度。
这些信息可以用来推断有机分子的结构和取代位置。
综上所述，有机化合物的波谱分析是一种重要的方法，可以用于确定有机化合物的结构和组成。
红外光谱、质谱和核磁共振谱可以提供有机化合物的不同信息，互相补充，为化学家提供了强有力的工具来解析有机化合物的结构和性质。
通过熟练掌握这些波谱分析技术，化学家可以更准确地确定和鉴定有机化合物，推动有机化学的发展。
Chapter 08 有机化合物的波谱分析
vcc2250cm1vch33403300cm1ch680610cm14芳烃ch31103010cm1ch900690cm芳环碳碳骨架伸缩振动定位峰5醇酚类化合物voh36503600cm1游离尖峰voh35503200cm1缔合vco12601000cm16羰基化合物脂肪酮vco1715cm1芳香酮vco1695cm1不饱和酮vco1675cm1vco1725cm1vch2720cm1鉴别chovco1740cm1vcoc13001150羧酸vco17701750cm1单体1710cm1二聚体voh30002500二聚体oh1400酸酐vco18601800cm118001750cm1振动偶合vcoc11701050开链酸酐13101210cm1环状酸酐酰胺vnh35003035vco16901620cm1nh16201590伯15501510仲脂肪族酰卤vco1800cm1芳香族酰卤vco17851765cm17醚类vcoc12751020cm1一级胺vnh34903400nh16501590900650二级胺vnh35003300nh750700三级胺无vnh吸收峰nh吸收峰817红外谱图解析思考题
VN-H 3500~3035 VC=O 1690~1620cm-1
g. 酰卤 脂肪族酰卤 芳香族酰卤
N-H 1620~1590(伯) 1550~1510(仲)
VC=O 1800cm-1 VC=O 1785~1765cm-1
7） 醚类
VC-O-C 1275~1020cm-1
8）胺类
一级胺 VN-H 3490~3400
8.2.1 概况
1945年以F.Bloch和E.M.Purcell为首的两个小组几乎同 时发现了核磁共振（nuclear magnetic resonance）现象。他 们两人获得1952年诺贝尔物理学奖。 今天核磁共振已成为鉴定有机化合物结构及研究化学动 力学等的极为重要的方法，并在多种相关的工业部门得到广 泛的应用。
VN-H 3500~3035 VC=O 1690~1620cm-1
g. 酰卤 脂肪族酰卤 芳香族酰卤
N-H 1620~1590(伯) 1550~1510(仲)
VC=O 1800cm-1 VC=O 1785~1765cm-1
7） 醚类
VC-O-C 1275~1020cm-1
8）胺类
一级胺 VN-H 3490~3400
8.2.1 概况
1945年以F.Bloch和E.M.Purcell为首的两个小组几乎同 时发现了核磁共振（nuclear magnetic resonance）现象。他 们两人获得1952年诺贝尔物理学奖。 今天核磁共振已成为鉴定有机化合物结构及研究化学动 力学等的极为重要的方法，并在多种相关的工业部门得到广 泛的应用。
第八章有机化合物的波谱分析
8.1 分子吸收光谱和分子结构 8.2 红外吸收光谱 8.3 核磁共振谱
8.3.1 核磁共振的产生 8.3.2 化学位移 8.3.3 自旋偶合与自旋裂分 8.3.4 NMR谱图举例 8.5 质谱
2
课后练习
315页，习题 （二） （三） （四） （五） （六）: (1) (2) (6)
362页，习题（十四） (十六) 377页，习题（九） 421页，习题（十四）
3
测定有机化合物结构的主要波谱方法
波谱方法 核磁共振波谱
代号 NMR
吸收 光谱
提供的信息
1. 碳骨架 2. 与碳原子相连的氢
原子的化学环境
红外光谱
IR
主要的官能团
紫外可见光谱 质谱
UV
分子中π电子体系
MS
1. 相对分子质量
2. 分子式
3. 分子中结构单元
4
吸收光谱和分子结构
电磁波的性质： E= hυ = hc/ λ
同类化学键或官能团的吸收频率总是出现在特定的波数范围 类，称为该基团的特征吸收峰。
官能团区3700~1500cm-1 由键的伸缩振动引起许多官能团
在这个频率区都有特征吸收。
指纹区1400~650cm-1
由键的伸缩振动和弯曲振动引起
22
若某一未知物的红外图谱的指纹区与某一标准样品完全相 同，可判断它们是同一化合物。 应用指纹区可以确定双键上、苯上取代基的个数以及构型。 一些基团的吸收带的频率和相对强度见p299 表8-2。
可 见 光
近 红 外 线
中
远
红
红
外
外
线
线
微
无 线电
波
磁波
0.1nm 10nm 200nm 400nm 800nm 2.5μm 25μm 500μm 100cm 1m
8.3.1 核磁共振的产生 8.3.2 化学位移 8.3.3 自旋偶合与自旋裂分 8.3.4 NMR谱图举例 8.5 质谱
2
课后练习
315页，习题 （二） （三） （四） （五） （六）: (1) (2) (6)
362页，习题（十四） (十六) 377页，习题（九） 421页，习题（十四）
3
测定有机化合物结构的主要波谱方法
波谱方法 核磁共振波谱
代号 NMR
吸收 光谱
提供的信息
1. 碳骨架 2. 与碳原子相连的氢
原子的化学环境
红外光谱
IR
主要的官能团
紫外可见光谱 质谱
UV
分子中π电子体系
MS
1. 相对分子质量
2. 分子式
3. 分子中结构单元
4
吸收光谱和分子结构
电磁波的性质： E= hυ = hc/ λ
同类化学键或官能团的吸收频率总是出现在特定的波数范围 类，称为该基团的特征吸收峰。
官能团区3700~1500cm-1 由键的伸缩振动引起许多官能团
在这个频率区都有特征吸收。
指纹区1400~650cm-1
由键的伸缩振动和弯曲振动引起
22
若某一未知物的红外图谱的指纹区与某一标准样品完全相 同，可判断它们是同一化合物。 应用指纹区可以确定双键上、苯上取代基的个数以及构型。 一些基团的吸收带的频率和相对强度见p299 表8-2。
可 见 光
近 红 外 线
中
远
红
红
外
外
线
线
微
无 线电
波
磁波
0.1nm 10nm 200nm 400nm 800nm 2.5μm 25μm 500μm 100cm 1m
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1 1 1 1 5 4 10 3
2 3 6 10
1 1 4 5 1 1
五、核磁共振谱的解析及应用
核磁共振谱图主要可以得到如下信息： （1）由吸收峰数可知分子中氢原子的种类。 （2）由化学位移可了解各类氢的化学环境。 （3）由裂分峰数目大致可知各种氢的数目。 （4）由各种峰的面积比即知各种氢的数目。
δ =
υ 样品
υ TMS
υ 仪器所用频率
106 标准化合物TMS的δ值为0。 ×
4．影响化学位移的因素
（1）诱导效应 1°δ值随着邻近原子或原子团的电负性的增加而增加。 2° δ值随着H原子与电负性基团距离的增大而减小。 3° 烷烃中H的δ值按伯、仲、叔次序依次增加。 （2） 电子环流效应（次级磁场的屏蔽作用） 烯烃、醛、芳环等中，π电子在外加磁场作用下产生环 流，使氢原子周围产生感应磁场，其方向与外加磁场 相同，即增加了外加磁场，所以在外加磁场还没有达 到Ho时，就发生能级的跃迁，因而它们的δ很大（δ= 4.5~12）。
H
感应磁场 H'
外加磁场 Ho
3．化学位移值
化学位移值的大小，可采用一个标准化合物为原点，测出峰与 原点的距离，就是该峰的化学位移值，一般采用四甲基硅烷为标 准物（代号为TMS）。 化学位移是依赖于磁场强度的。不同频率的仪器测出的化学位 移值是不同的， 为了使在不同频率的核磁共振仪上测得的化学位移值相同（不 依赖于测定时的条件），通常用δ来表示，δ的定义为：
试样 TMS 6 10 0
ν试样 试样共振频率频率; νTMS 四甲基硅烷的共振频率 ν0 操作仪器选用频率
不同类型质子的化学位移值
质子类型 RCH3 R2CH2 R3CH R2NCH3 RCH2I RCH2Br RCH2Cl RCH2F ROCH3 RCH2OH, RCH2OR RCOOCH3 RCOCH3, R2C=CRCH3 化学位移 0.9 1.2 1.5 2.2 3.2 3.5 3.7 4.4 3.4 3.6 3.7 2.1 质子类型 ArCH3 RCH=CH2 R2C=CH2 R2C=CHR RC≡CH ArH RCHO RCOOH, RSO3H ArOH ROH RNH2, R2NH RCONH2 化学位移 2.3 4.5 ~ 5.0 4.6 ~ 5.0 5.0 ~ 5.7 2.0 ~ 3.0 6.5 ~ 8.5 9.5 ~ 10.1 10 ~ 13 4~5 0.5 ~ 6.0 0.5 ~ 5.0 6.0 ~ 7.5
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 2-10万
1 乙醇的 HNMR 图
Ho
这种由于氢原子在分子中的化学环境不同，因而在不同磁场强度下产 生吸收峰,峰与峰之间的差距称为化学位移。
2．屏蔽效应——化学位移产生的原因
有机物分子中不同类型质子的周围的电子云密度不一样，在加 磁场作用下，引起电子环流，电子环流围绕质子产生一个感应磁 场（H’），这个感应磁场使质子所感受到的磁场强度减弱了，即 实际上作用于质子的磁场强度比Ho要小。 这种由于电子产生的感应磁场对外加磁场的抵消作用称为屏蔽 效应。 电子环流
H
低能态
氢原子在外加磁场中的取向
r为旋核比，一个核常数， h为Planck常数，6.626×10-34J.S。
ΔE与磁场强度（Ho）成正比。给处于外磁 场的质子辐射一定频率的电磁波，当辐射所提供 的能量恰好等于质子两种取向的能量差（ΔE） 时，质子就吸收电磁辐射的能量，从低能级跃迁 至高能级，这种现象称为核磁共振。
第八章 有机化合物的波谱分析
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 2.化学位移 4.谱图解析
核磁基本知识
1.核的自旋与磁性 由于氢原子是带电体，当自旋时，可产生一个磁场， 因此，我们可以把一个自旋的原子核看作一块小磁铁。 2．核磁共振现象 原子的磁矩在无外磁场影响下，取向是紊乱的，在 外磁场中，它的取向是量子化的，只有两种可能的取 向。 当ms= +1/2时，如果取向方向与外磁场方向平行， 为低能级（低能态） 。 当ms= - 1/2 时，如果取向方向与外磁场方向相反， 则为高能级（高能态）。
屏蔽效应和化学位移
1．化学位移
氢质子（1H）用扫场的方法产生的核磁共振，理论上都在同一磁场 强度（Ho）下吸收，只产生一个吸收信号。实际上，分子中各种不同 环境下的氢，再不同Ho下发生核磁共振，给出不同的吸收信号。例如， 对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号，在谱图上就是三个吸收峰。 如图： CH3
吸 收 强 度 OH CH2
3 个H
2 个H 1 个H T MS
积分曲线示意图
故核磁共振谱不仅揭示了各种不同H的化学位移，并且表示了 各种不同氢的数目。
3、自旋偶合和自旋裂分
自旋偶合：指自旋核受邻近自旋核所产生的感应 磁场影响的现象。 自旋裂分：指自旋偶合引起的谱线增多的现象。
（2）.偶合常数
自旋裂分谱线之间的距离称为偶合常数。一般用J 表示，单位Hz。J=ΔS×ν0(ν0为仪器固有频率， ΔS为两条谱线化学位移差值)。
2-丁酮的1H NMR
丁酸
正丁苯
质 谱（MS）简介
质谱法是将有机化合物的蒸气在高真空下 用高能电子流轰击，使有机分子变成一系列的 碎片，这些碎片可能是分子离子、同位素离子、 碎片离子、重排离子、多电子离子、亚稳离子、 第二离子等，通过这些碎片可以确定化合物的 分子量，分子式和其结构。 质谱法主要用于测定分子量，也用于分析 分子的结构。质谱仪的灵敏度高、用量少、用 时少，对微量、复杂的天然有机化合物结构的 测定十分有效。
H
H C C H
H 感应磁场 Ho 外部磁场
屏蔽区
H C C H Ho
电子环流 感应磁场
H 处于π 电子环流产生的 感应磁场对抗外加磁场的区域， 故质子受到了屏蔽，在较低的 能级就能发生跃迁，吸收峰移 向高场，δ 值减小。
三、峰面积与氢原子数目
在核磁共振谱图中，每一组吸收峰都代表一种氢，每种共振峰 所包含的面积是不同的，其面积之比恰好是各种氢原子数之比。 如乙醇中有三种氢其谱图为：
3．核磁共振谱仪基本原理示意图
2、化学位移
化学位移是由核外电子的屏蔽而引起的。 有机分子的氢核被电子云包围着。电子云在外加磁场H0 的作用下，产生一个外加感应磁场ΔH0，多数情况下， 感应磁场的方向与外磁场相反，氢核实际感应的磁场为： （H0-ΔH0）。由于不同质子周围的电子的密度不同，它 们实际感受到的磁场也不相同，发生的共振频率也不相 同。 通常用化学位移来表示质子共振吸收相对位臵。
质量数或原子序数为奇数的原子核，其自旋量子数不 为零。其中 1H、 13C、 19F、 31P核的自旋量子数I=1/2，它 们在磁场中有两种自旋方向。 与外磁场方向相同的自旋能级较低(α) 与外磁场方向相反的自旋能级较高(β)
1
H
高能态
Δ E = hυ
两个能级之差为ΔE：
Ho
1
h Ho Δ E = r 2π
仪器昂贵 缺点 仪器操作复杂、维护费 用高
UV IR NMR MS
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
核磁共振谱
核磁共振技术是珀塞尔（Purcell）和布洛齐 （Bloch）始创于1946年，至今已有近六十年的历史。 自1950年应用于测定有机化合物的结构以来，经过 几十年的研究和实践，发展十分迅速，现已成为测 定有机化合物结构不可缺少的重要手段。 从原则上说，凡是自旋量子数不等于零的原子核， 都可发生核磁共振。但到目前为止，有实用价值的 实际上只有H1，叫氢谱，常用1HNMR表示；3C叫 碳谱，常用13CNMR表示。在基础有机化学中，我 们仅讨论氢谱。
乙炔也有π电子环流,但炔氢的位臵不同，处在屏 蔽区（处在感应磁场与外加磁场对抗区），所以炔 氢的δ值较小。 如右图，氢原子位 于产生的感应磁场与 外加磁场相同方向的 去屏蔽区， 所以在 H 外加磁场强度还未达 到Ho时，就发生能 级的跃迁。故吸收峰 移向低场，δ值增大。
屏蔽区 电子环流 去屏蔽区 H
常见有邻碳偶合、同碳偶合和远程偶合。
两个自旋核相距越远，偶合常数越小，超过三 个碳就可忽略不计。
（3）.一级谱的特点
一级谱是指Δν>6 J 时，是简单的一级谱。
J=ΔS×ν0(ν0为仪器固有频率， ΔS为两条谱线化学位 移差值)。
特点： ①裂分峰呈现n+1规律。 ②裂分峰强度比符合二项式展开式系数之比。 ③一组峰的中心位臵即为δ。 1 ④峰间距即为J 1 1