第六章 综合波谱解析
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波普解析综合解析
核磁共振碳谱( NMR)碳谱与氢谱类似 8,核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似,也 NMR)碳谱与氢谱类似, 可提供化合物,碳核的类型,碳分布, 可提供化合物,碳核的类型,碳分布,核间关 系三方面结构信息-主要提供化合物的碳" 三方面结构信息-主要提供化合物的碳"骨 信息. 架"信息.
5.红外光谱可提供分子中可能含有的官能团信息. 5.红外光谱可提供分子中可能含有的官能团信息.. 红外光谱可提供分子中可能含有的官能团信息 6.由质谱的分子离子峰, 6.由质谱的分子离子峰,碎片离子峰可推知可能 由质谱的分子离子峰 存在的分子片断, 存在的分子片断,根据分子离子峰与碎片离子 峰以及各碎片离子峰m/z的差值可推知可能失去 m/z的差值可推知可能 峰以及各碎片离子峰m/z的差值可推知可能失去 的分子片断,从而给出可能的分子结构 分子结构. 的分子片断,从而给出可能的分子结构. 7.核磁共振谱可给出分子中含几种类型氢 7.核磁共振谱可给出分子中含几种类型氢,各种 核磁共振谱可给出分子中含几种类型氢, 氢的个数以及相邻氢之间的关系 相邻氢之间的关系, 氢的个数以及相邻氢之间的关系,以验证所推 测结构是否合理. 测结构是否合理.
O C CH 2CH 3
一个未知物, 一个未知物,元素分析 C80.6%,H7.46%,UV,IR,MS和NMR , , 和 如下所示, 如下所示,请推测其结构
例
�
波谱综合解析步骤: 波谱综合解析步骤:
1.确定分子离子峰,以确定分子量. 1.确定分子离子峰,以确定分子量. 确定分子离子峰 同位素峰(M+1) 2.利用质谱的分子离子峰 2.利用质谱的分子离子峰(M)和同位素峰(M+1), 利用质谱的分子离子峰( M+2)的相对强度可得出最可能的分子式 分子式. (M+2)的相对强度可得出最可能的分子式. 3.由分子式可计算不饱和度,进而推测化合物的 3.由分子式可计算不饱和度, 由分子式可计算不饱和度 大致类型 类型. 大致类型. 4.从紫外光谱可计算出ε 根据ε值及λ 的位置, 4.从紫外光谱可计算出ε值,根据ε值及λmax的位置, 从紫外光谱可计算出 可推测化合物中有否共轭体系或芳香体系. 可推测化合物中有否共轭体系或芳香体系.
《波谱分析教程》第6章 波谱综合解析 ppt课件
关系 （4）判断活泼H——加D2O
5. 13C NMR
宽带去偶谱：不同类型C原子的个数 选择性去偶谱：每个C原子上所带的氢
原子个数 DEPT谱：C、CH、CH2、CH3
6.2 波谱综合解析步骤
1. 确定分子式 2. 计算不饱和度 3. 官能团和结构单元的确定 4. 结构单元的相应关系 5. 推定分子结构 6. 确定分子结构的光谱归属
(C)
10 4 3
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1
11
(C)
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1
3410 4 3源自9688 97
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34
5 892 11 1
find what we expect to find. In particular,
depending on the hybridization of carbon
and other factors, some of the two-bond correlations (2JCH) or three-bond (3JCH) correlations are occasionally absent. To
HMQC spectrum
2.某化合物B，分子式C8H6O3，其谱图如 下，请确定其结构。
5. 13C NMR
宽带去偶谱：不同类型C原子的个数 选择性去偶谱：每个C原子上所带的氢
原子个数 DEPT谱：C、CH、CH2、CH3
6.2 波谱综合解析步骤
1. 确定分子式 2. 计算不饱和度 3. 官能团和结构单元的确定 4. 结构单元的相应关系 5. 推定分子结构 6. 确定分子结构的光谱归属
(C)
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find what we expect to find. In particular,
depending on the hybridization of carbon
and other factors, some of the two-bond correlations (2JCH) or three-bond (3JCH) correlations are occasionally absent. To
HMQC spectrum
2.某化合物B，分子式C8H6O3，其谱图如 下，请确定其结构。
波谱分析教程_第6章_多谱综合解析
3．计算化合物的不饱和度。计算不饱和度对判 断化合物类型很有必要。如不饱和度在1～3之 间，分子中可能含有C=C、C=O或环，如不饱和 度≥4，分子中可能有苯环。 4．结构单元的确定。 5．可能结构式的推导。 6．化合物的确定。
二、不同化合物的谱图特征
1． 取代苯环 氢谱：6.5~8.0有峰,除对位取代外,峰形复杂 碳谱: 110~165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 670-910cm-1有峰 紫外: 吸收波长大于250nm
例3 从中国南海红树林植物Avicennia Plarina的嫩 叶中分离得到一个化合物，命名为Avicennin-A1，为 一 白 色 固 体 ， mp ， 197-199℃ 。 元 素 分 析 为 C:52.18%,H: 4.01%,不含N，其 1HNMR、 13CNMR、IR谱 图如图6-3所示，紫外光谱 λmax 260（强），359nm （弱），FABMS谱显示，准分子离子峰（M+1）为m/z 257，相对强度为42%，其同位素峰（M+3）为m/z 259， 相对强度为15%。推导Avicennin-A1的结构。
2. 正构长链烷基 无紫外吸收 氢谱碳谱:处于高场 质谱: 29,43,57——系列，各峰顶形成光滑 曲线 红外：2920，2850 强吸收，1470吸收， 723弱吸收
谱中碳原子 化学位移移向低场 质谱：醇通常不显示分子离子峰，但可见M－ 18，伯醇显示强31，仲，叔醇显示强31＋ 14n峰 红外：3300cm-1 处的羟基强宽峰，1050－ 1200cm-1C-O振动吸收，酚比醇高波数。 醇无紫外吸收，酚有紫外吸收且介质从中性 变碱性时，吸收移向长波方向伴强度增加。
综合波谱解析-2010
CH2 CH2 OH
O H3C C
A
O C CH2OCH2CH3 O H3C C CH2
B
O C2H5O
C
O C CH2CH3
C
O C OCH2CH3
结构(A) 结构
O H3C C
A
O C CH2OCH2CH3
结构(A)化学位移最高的是 的单峰，应在δ>4.1区 结构 化学位移最高的是CH2的单峰，应在 化学位移最高的是 区 域有相当于2个氢核的吸收峰 而四重峰在δ3.1附近。 个氢核的吸收峰。 附近。 域有相当于 个氢核的吸收峰。而四重峰在 附近 由于NMR并非如此，故（A）可排除。 并非如此， 由于 并非如此 ）可排除。 结构（ ） 结构（C）
CH3CH2O
C
O C
O C CH2CH3
处应有相当于俩个氢核的四重峰(-CH2CH3),在 在δ4.2处应有相当于俩个氢核的四重峰 处应有相当于俩个氢核的四重峰 在 2.0ppm处应有相当于俩个氢核的四重峰 处应有相当于俩个氢核的四重峰(-COCH2CH3).而 处应有相当于俩个氢核的四重峰 而 图中2.0ppm处只有相当与俩个氢核的单峰。故结构（C） 处只有相当与俩个氢核的单峰。 图中 处只有相当与俩个氢核的单峰 故结构（ ） 也可排除。 也可排除。 只有结构(B)与所有波谱数据完全相符， 只有结构 与所有波谱数据完全相符，故该化合物的结 与所有波谱数据完全相符 构为： 构为： CH3COCH2COOCH2CH3
2.化合物的结构： 化合物的结构： 化合物的结构 可知氢原子个数比为2： ： ， 由NMR可知氢原子个数比为 ：2：3，故总的氢原子数为 可知氢原子个数比为 个氢原子对称， 7N，另有一个结构与 3-CH2-CH2-CO的7个氢原子对称， ，另有一个结构与CH 的 个氢原子对称 再结合M=114，碳原子数为 ，所以该化合物的结构是： 再结合 ，碳原子数为7，所以该化合物的结构是： CH3-CH2-CH2-CO-CH2-CH2-CH3
O H3C C
A
O C CH2OCH2CH3 O H3C C CH2
B
O C2H5O
C
O C CH2CH3
C
O C OCH2CH3
结构(A) 结构
O H3C C
A
O C CH2OCH2CH3
结构(A)化学位移最高的是 的单峰，应在δ>4.1区 结构 化学位移最高的是CH2的单峰，应在 化学位移最高的是 区 域有相当于2个氢核的吸收峰 而四重峰在δ3.1附近。 个氢核的吸收峰。 附近。 域有相当于 个氢核的吸收峰。而四重峰在 附近 由于NMR并非如此，故（A）可排除。 并非如此， 由于 并非如此 ）可排除。 结构（ ） 结构（C）
CH3CH2O
C
O C
O C CH2CH3
处应有相当于俩个氢核的四重峰(-CH2CH3),在 在δ4.2处应有相当于俩个氢核的四重峰 处应有相当于俩个氢核的四重峰 在 2.0ppm处应有相当于俩个氢核的四重峰 处应有相当于俩个氢核的四重峰(-COCH2CH3).而 处应有相当于俩个氢核的四重峰 而 图中2.0ppm处只有相当与俩个氢核的单峰。故结构（C） 处只有相当与俩个氢核的单峰。 图中 处只有相当与俩个氢核的单峰 故结构（ ） 也可排除。 也可排除。 只有结构(B)与所有波谱数据完全相符， 只有结构 与所有波谱数据完全相符，故该化合物的结 与所有波谱数据完全相符 构为： 构为： CH3COCH2COOCH2CH3
2.化合物的结构： 化合物的结构： 化合物的结构 可知氢原子个数比为2： ： ， 由NMR可知氢原子个数比为 ：2：3，故总的氢原子数为 可知氢原子个数比为 个氢原子对称， 7N，另有一个结构与 3-CH2-CH2-CO的7个氢原子对称， ，另有一个结构与CH 的 个氢原子对称 再结合M=114，碳原子数为 ，所以该化合物的结构是： 再结合 ，碳原子数为7，所以该化合物的结构是： CH3-CH2-CH2-CO-CH2-CH2-CH3
有机波谱解析-第六章 综合波谱解析
11
• 综合以上信息，推断未知物 的结构是：
CH3 H3C
C
CH3
CH2OH
• MS中的主要碎片离子得到了如下解释:
CH3
CH2
+ OH m/e31 -2H
+ . CH2OH
H3C
CH3
H3C
C
CH3
C+
CH3
m/e88 -CH3
m/e57 -CH3 -H CH3 C +
12
m/e29 m/e73
C
最后，通 过谱图验证， 如果有质谱， 一般通过质谱 验证。
17
18
CH2
m/e41
• 某一未知化合物，其分子式为C13H16O4。已测定 它的红外光谱、核磁共振谱以及紫外吸收光谱.如 图，试确该未知化合物的结构。
750 730 1740 1220 1030
13
5 1
4
6
λmax 260nm(ε215)
14
解析: • 从分子式C13H16O4知道其不饱和度为6，因此未知 物可能是芳香化合物。对于这一点，很容易从如 下的光谱中得到证实。 • 红外光谱中在3100～3020cm-1处有一弱吸收带 υCH ，在1600和1500 cm-1处的两个吸收带是由苯 核骨架振动引起的。而730和700 cm-1处的两个中 强吸收带为δCH(面外)。这些都说明未知物分子 中存在着1个单取代苯环。 • 在核磁共振谱中δ7.25处的宽单峰，通过积分值指 出具有5个质子，也说明分子中存在着1个单取代 苯环。
第六章 综合解析
Combined UV, IR, MS, NMR
各种谱图解析时的要点：
• 1H-NMR法： – 确定质子总数和每一类质子数 – 区分羧酸、醛、芳香族(有时知道取代位置)、 烯烃、烷烃质子 – 从自旋偶合相互作用研究其相邻的取代基 – 加入重水检出活泼氢
• 综合以上信息，推断未知物 的结构是：
CH3 H3C
C
CH3
CH2OH
• MS中的主要碎片离子得到了如下解释:
CH3
CH2
+ OH m/e31 -2H
+ . CH2OH
H3C
CH3
H3C
C
CH3
C+
CH3
m/e88 -CH3
m/e57 -CH3 -H CH3 C +
12
m/e29 m/e73
C
最后，通 过谱图验证， 如果有质谱， 一般通过质谱 验证。
17
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CH2
m/e41
• 某一未知化合物，其分子式为C13H16O4。已测定 它的红外光谱、核磁共振谱以及紫外吸收光谱.如 图，试确该未知化合物的结构。
750 730 1740 1220 1030
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λmax 260nm(ε215)
14
解析: • 从分子式C13H16O4知道其不饱和度为6，因此未知 物可能是芳香化合物。对于这一点，很容易从如 下的光谱中得到证实。 • 红外光谱中在3100～3020cm-1处有一弱吸收带 υCH ，在1600和1500 cm-1处的两个吸收带是由苯 核骨架振动引起的。而730和700 cm-1处的两个中 强吸收带为δCH(面外)。这些都说明未知物分子 中存在着1个单取代苯环。 • 在核磁共振谱中δ7.25处的宽单峰，通过积分值指 出具有5个质子，也说明分子中存在着1个单取代 苯环。
第六章 综合解析
Combined UV, IR, MS, NMR
各种谱图解析时的要点：
• 1H-NMR法： – 确定质子总数和每一类质子数 – 区分羧酸、醛、芳香族(有时知道取代位置)、 烯烃、烷烃质子 – 从自旋偶合相互作用研究其相邻的取代基 – 加入重水检出活泼氢
综合波谱解析法
➢ 如何利用紫外光谱，红外光谱、核磁共振光谱和质谱的资料 推断结构、每个化学工作者有自己的解析方法，所以无须、 也不可能设计一套固定不变的解析程序。
➢ 本章在前各章学习的基础上，通过一些实例练习来具体介绍 波谱综合解析的主要步骤及它们之如何配合和如何相互佐 证。
综合光谱解析的步骤与重点
1．了解样品 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 物理化学性质与物理化学参数：
可提供碳的类型。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)。
碳谱与氢谱之间关系---互相补充
氢谱不足 碳谱补充
不能测定不含 氢的官能团
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构 象)等)。 三方面的结构信息。
5、核磁共振碳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 2.碳分布 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地
给出各种含碳官能团的信 息，几乎可分辨每一个碳 核， 光谱简单易辨认
碳谱不足
COM谱的峰高， 常不与碳数成比例
氢谱补充
氢谱峰面积的积分高 度与氢数成比例
氢谱不能测定不含氢的官能团，如羰基、氰基等；对于含 碳较多的有机物，如甾体化合物、萜类化合物等，常因烷氢 的化学环境类似，而无法区别，是氢谱的弱点。
物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极性、 灰分等， 可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。一般样品 的纯度需大于98％，此时测得的光谱，才可与标准光谱对 比。
➢ 本章在前各章学习的基础上，通过一些实例练习来具体介绍 波谱综合解析的主要步骤及它们之如何配合和如何相互佐 证。
综合光谱解析的步骤与重点
1．了解样品 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 物理化学性质与物理化学参数：
可提供碳的类型。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)。
碳谱与氢谱之间关系---互相补充
氢谱不足 碳谱补充
不能测定不含 氢的官能团
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构 象)等)。 三方面的结构信息。
5、核磁共振碳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 2.碳分布 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地
给出各种含碳官能团的信 息，几乎可分辨每一个碳 核， 光谱简单易辨认
碳谱不足
COM谱的峰高， 常不与碳数成比例
氢谱补充
氢谱峰面积的积分高 度与氢数成比例
氢谱不能测定不含氢的官能团，如羰基、氰基等；对于含 碳较多的有机物，如甾体化合物、萜类化合物等，常因烷氢 的化学环境类似，而无法区别，是氢谱的弱点。
物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极性、 灰分等， 可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。一般样品 的纯度需大于98％，此时测得的光谱，才可与标准光谱对 比。
《综合波谱解析法》课件
综合波谱解析法
综合波谱解析法是一种广泛应用于信号处理领域的分析方法，通过傅里叶变 换和频谱分析等技术，对复杂信号进行解析和处理。
什么是综合波谱解析法？
定义
综合波谱解析法是一种用于分析和处理信号的方法，结合了傅里叶变换、解析复信号、频 谱分析和最小二乘法等技术。
特点
综合波谱解析法能够对非平稳信号进行处理，具有很高的时频分辨率，可以应用于通信、 音频和视频信号处理等领域。
综合波谱解析法的原理
1
解析复信号
2
通过解析复信号，获取信号的幅度、
相位和频率信息。
3
最小二乘法
4
利用最小二乘法进行信号重建和去噪。
傅里叶变换
将复杂信号转换为频域表示，提取频 谱成分。
频谱分析
对信号的频谱进行分析，找出频谱峰 值和谱形特征。
综合波谱解析法的应用
通信领域
应用于无线通信系统的频谱分析和信号调制解调。
音频信号处理领域
用于音频信号的频谱分析、降噪和音乐合成。
视频信号处理领域
应用于视频信号的运动检测、图像压缩和图 非平稳信号处理效果差
2 时频分辨率的矛盾
综合波谱解析法在处理非平稳信号时可能 会失去一些细节信息，降低处理效果。
综合波谱解析法的时频分辨率与分析窗口 大小相关，分辨率高则窗口变宽，反之亦 然。
总结
优点
综合波谱解析法能够处理复杂信号、具有很高的时频分辨率，可广泛应用于信号处理领域。
局限性
综合波谱解析法在处理非平稳信号和时频分辨率方面存在一定的局限性。
发展趋势
未来，综合波谱解析法将继续发展，应用于更多领域，提高处理效果和时频分辨率。
综合波谱解析法是一种广泛应用于信号处理领域的分析方法，通过傅里叶变 换和频谱分析等技术，对复杂信号进行解析和处理。
什么是综合波谱解析法？
定义
综合波谱解析法是一种用于分析和处理信号的方法，结合了傅里叶变换、解析复信号、频 谱分析和最小二乘法等技术。
特点
综合波谱解析法能够对非平稳信号进行处理，具有很高的时频分辨率，可以应用于通信、 音频和视频信号处理等领域。
综合波谱解析法的原理
1
解析复信号
2
通过解析复信号，获取信号的幅度、
相位和频率信息。
3
最小二乘法
4
利用最小二乘法进行信号重建和去噪。
傅里叶变换
将复杂信号转换为频域表示，提取频 谱成分。
频谱分析
对信号的频谱进行分析，找出频谱峰 值和谱形特征。
综合波谱解析法的应用
通信领域
应用于无线通信系统的频谱分析和信号调制解调。
音频信号处理领域
用于音频信号的频谱分析、降噪和音乐合成。
视频信号处理领域
应用于视频信号的运动检测、图像压缩和图 非平稳信号处理效果差
2 时频分辨率的矛盾
综合波谱解析法在处理非平稳信号时可能 会失去一些细节信息，降低处理效果。
综合波谱解析法的时频分辨率与分析窗口 大小相关，分辨率高则窗口变宽，反之亦 然。
总结
优点
综合波谱解析法能够处理复杂信号、具有很高的时频分辨率，可广泛应用于信号处理领域。
局限性
综合波谱解析法在处理非平稳信号和时频分辨率方面存在一定的局限性。
发展趋势
未来，综合波谱解析法将继续发展，应用于更多领域，提高处理效果和时频分辨率。
有机化合物波谱解析第6章 紫外光谱
杂原子上的非键电子向*轨道的跃迁，弱谱带。
6.1.2 电子跃迁选择定则(Selection rule)
理论上: 允许的跃迁，跃迁几率大，吸收强度高( max大)； 禁阻的跃迁，跃迁几率小，吸收强度低或者观察不到。
实际上，禁阻的跃迁也可以观察到，只是其强度要比允许 跃迁要小得多。
电子跃迁选择定则
加合原则
苯酚在不同介质中的紫外吸收
苯胺在不同介质中的紫外吸收
酚酞指示剂的显色原理
(4)多取代苯
当两个取代基相同类型时： 双取代的最大吸收波长近似为两者单取代时的最
大波长。
当两个取代基不同类型时：
稠环芳烃的紫外光谱
(7)芳杂环化合物
6.7 紫外光谱在有机结构分析中的应用
6.7.1 紫外光谱解析 紫外谱图主要提供化合物的共轭体系或某些羰基
(3) 按已知α, β-不饱和酮的K带max248 nm，其基值为215 nm， 推测：只有在α位有一个取代基及β位有两个取代基才与实测 值接近。即max=215 + 10 + 2×12 ＝249 nm
综合以上分析，化合物的可能结构为：
有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键和异丙基存在，其 紫外光谱max = 231nm (ε= 9000)，此化合物是下列哪种结构？
2、一个化合物的结构为A或B，它的紫外吸收max352 nm ，其 可能的结构式是哪一个？
作业 如何用紫外光谱区别下列化合物？
3、如何用紫外光谱区别下列化合物？
表6.5 共轭体系K带值的max经验计算参数
(1) 选择较长共轭体系作为母体，若同时存在同环双键和异环双键 时，应选取同环双键作为母体。如：
(2) 交叉共轭体系只能选取一个共轭双键，分叉上的双键不算延长 双键。如：
6.1.2 电子跃迁选择定则(Selection rule)
理论上: 允许的跃迁，跃迁几率大，吸收强度高( max大)； 禁阻的跃迁，跃迁几率小，吸收强度低或者观察不到。
实际上，禁阻的跃迁也可以观察到，只是其强度要比允许 跃迁要小得多。
电子跃迁选择定则
加合原则
苯酚在不同介质中的紫外吸收
苯胺在不同介质中的紫外吸收
酚酞指示剂的显色原理
(4)多取代苯
当两个取代基相同类型时： 双取代的最大吸收波长近似为两者单取代时的最
大波长。
当两个取代基不同类型时：
稠环芳烃的紫外光谱
(7)芳杂环化合物
6.7 紫外光谱在有机结构分析中的应用
6.7.1 紫外光谱解析 紫外谱图主要提供化合物的共轭体系或某些羰基
(3) 按已知α, β-不饱和酮的K带max248 nm，其基值为215 nm， 推测：只有在α位有一个取代基及β位有两个取代基才与实测 值接近。即max=215 + 10 + 2×12 ＝249 nm
综合以上分析，化合物的可能结构为：
有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键和异丙基存在，其 紫外光谱max = 231nm (ε= 9000)，此化合物是下列哪种结构？
2、一个化合物的结构为A或B，它的紫外吸收max352 nm ，其 可能的结构式是哪一个？
作业 如何用紫外光谱区别下列化合物？
3、如何用紫外光谱区别下列化合物？
表6.5 共轭体系K带值的max经验计算参数
(1) 选择较长共轭体系作为母体，若同时存在同环双键和异环双键 时，应选取同环双键作为母体。如：
(2) 交叉共轭体系只能选取一个共轭双键，分叉上的双键不算延长 双键。如：
综合波谱解析
谢谢
THANKS
未来发展趋势和挑战
• 高通量技术：随着高通量技术的发展，未来有望实现同时对多个样品进行快速 、高效的波谱检测和分析。这将大大提高波谱解析的效率和吞吐量，满足大规 模样品分析的需求。
• 多维度信息获取：未来波谱技术将更加注重多维度信息的获取，如时间分辨、 空间分辨等。这将有助于更深入地揭示物质的动态变化和空间分布等信息，为 科学研究提供更全面的数据支持。
分析化学中的应用
用于物质的定性和定量分析，如测定混合物 中各组分的含量。
无机化学中的应用
用于研究无机化合物的晶体结构、化学键和 振动模式等。
材料科学中的应用
用于研究材料的化学组成、结构和性能之间 的关系。
03 核磁共振波谱解析
CHAPTER
核磁共振原理
核磁共振现象
当原子核置于强磁场中，其自旋磁矩与外加磁场相互作用，产生能级分裂。当外加射频场满足一定条件时，原子核发 生能级跃迁，产生核磁共振信号。
化学位移
不同化学环境中的原子核具有不同的共振频率，表现为化学位移现象。通过测量化学位移，可以推断出原子核所处的 化学环境。
偶合常数
相邻原子核之间的相互作用会导致核磁共振信号的分裂，形成多重峰。偶合常数反映了这种相互作用的 强度，可用于推断分子结构。
核磁共振仪器与操作
01 02
核磁共振仪组成
主要包括磁体、射频系统、检测系统、控制系统和数据处理系统等部分 。其中，超导磁体提供强磁场环境，射频系统用于激发原子核产生共振 信号，检测系统接收并处理信号。
仪器构造
质谱仪主要由离子源、质量分析器和检测器三部分组成。离 子源负责将样品电离成离子，质量分析器根据离子的质荷比 进行分离，检测器则用于检测并记录离子信号。
波谱分析教程第六章多谱综合解析
波谱分析教程第六章多谱综合解析第六章多谱综合解析⼀综合解析谱图的⼀般程序1．确定样品的纯度。
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Beynon表或Lederberg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Beynon 表来推算分⼦式。
(3) 由核磁共振13CNMR宽带去偶谱的峰数和峰的强度估算碳原⼦数，结合分⼦量，判断分⼦对称性。
由偏共振去偶谱或DEPT谱得到与各碳相连的氢原⼦数，由1HNMR的积分曲线⾼度⽐也可认别各基团含氢数⽬⽐，确定化合物分⼦式。
可通过元素定性分析确定分⼦中是否含有杂原⼦，如含有N、S、X（卤素）等元素，还需测定其含量。
分⼦是否含氧，可从红外光谱含氧基团（OH、C=O、C-O等）的吸收峰判断。
3．计算化合物的不饱和度。
计算不饱和度对判断化合物类型很有必要。
如不饱和度在1～3之间，分⼦中可能含有C=C、C=O 或环，如不饱和度≥4，分⼦中可能有苯环。
4．结构单元的确定。
5．可能结构式的推导。
6．化合物的确定。
⼆、不同化合物的谱图特征1．取代苯环氢谱：6.5~8.0有峰,除对位取代外,峰形复杂碳谱: 110~165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. 分析离⼦峰强红外: ~3030,~1600,~1500cm-1, 苯环取代区670-910cm-1有峰紫外: 吸收波长⼤于250nm2. 正构长链烷基⽆紫外吸收氢谱碳谱:处于⾼场质谱: 29,43,57——系列，各峰顶形成光滑曲线红外：2920，2850 强吸收，1470吸收，723弱吸收3．醇和酚羟基可⽤重⽔交换，氧存在使碳谱中碳原⼦化学位移移向低场质谱：醇通常不显⽰分⼦离⼦峰，但可见M－18，伯醇显⽰强31，仲，叔醇显⽰强31＋14n峰红外：3300cm-1 处的羟基强宽峰，1050－1200cm-1C-O振动吸收，酚⽐醇⾼波数。
有机化合物波谱综合解析
综合以上分析，推导出该化合物的可能结构如下〔烯碳 氢互为反式)：
结构若为A或B，质谱图中均应出现M-31(-OCH3)峰，此 处未观测到．故否定之。苯环上季碳的δ为161.5，表明 该碳与氧相连，1H NMR谱中δ约为6.9也表明邻位碳与氧 直接相连．而乙烯碳的δ值表明其不与氧直接相连．因向 排除结D：故化合物的结构为C:
C14H18O14
不饱和基团的确定： IR：1715cm-1(s) νC＝O,1630cm1(s)，νC＝C, 1600cm-1、1580cm-1、1510cm-1’为苯环 骨架振动。820cm-1(s)为苯环上两个相邻氢的面外弯曲 振动，表明为对位取代苯。 13C NMR δ114-167范围的 共振吸收峰为sp3杂化碳的共振吸．其中有苯，碳碳双 键和羰基。
分子碎片的确定：
主要依靠MS的裂解机理，特别注意分子
离子峰，同位素峰，脱小分子峰，重排 机理，α断裂机理，σ断裂机理等。注意N 规则，同位素规则等确定碎片可能元素 组成。 根据质谱、分子组成信息提供所有可能 碎片。 结合其他分析方法提供的信息，排除不 合理部分。
分子骨架的确定：
活泼氢的确定：IR谱3000cm-1以上无O—H、N—H特征 吸收峰，偏共振13C NMR提供的信息表明所有的氢都 与碳直接相连．且无CHO基存在，故分子中无活泼氢 存在。
13C
NMR信息(ppm)：sp3C:15.2(q)CH3-C,55.2(q)CH3O,63.6(t)CH2-O,66.5(t) CH2-O, 68.5CH2—O。 sp2C;114.4(d) 2CH＝,129.8(d) 2CH＝，127．2(s)的 季碳及161.5(s)的C—O表明分子中含有对位取代苯基， 且其中一个季碳与氧原子相连-ph-O-。115.4(d)与 144.6(d)为双取代烯碳[-CH=CH-)。167.0(s)为酯基碳 (-COOR)，IR 11001300cm-1的强、宽谱带也证明了酯 基的存在。 1HNMR信息：1.25(3H,t)为CH3CH2-：3.6(2H，q) CH3CH2-O。3.9(3H，s)为CH3O-，且表明与不饱和基 相连。3.8(2H，t)与4.4(2H，t)相关，且与电负性取代 基氧相连，故存在-OCH2CH2O-，低场位移较大，可 能与不饱和基相连。6-8范围为6H的多重峰，由氢原 子数目、裂距、峰形的对称性分析：6.4(1H,d)与 7.65(1H,d)相关，J＝16Hz，为反式双取代烯的共振吸 收峰。66.8—7.5范围的4个氢为是对位取代苯氢的共 振吸收峰。
波谱分析-第六章 波谱综合解析
C≡C 65~100 若有氢，在 2~3
13C-NMR
1H-NMR
MS (m/z)
烯丙基开裂 产生41、55、 69离子峰。
2140~2100， 如果有氢原子 26离子峰。 在3310~3200出 现吸收带。 首先看 1650~1450的吸 收谱带，然后 用900~650可推 断出取代类型。
芳香 环
可推出分子中元素的组成，进而得到 可能的分子式。 （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）综合光谱材料与元素分析确定分子式。 （a）确定碳原子数 ■从13C-NMR得出碳原子的类型数。 （b）确定氢原子数
■从13C-NMR计算出碳上质子的总数HC。
■从1H-NMR的积分强度计算得到的
氢原子数HH。 （c）确定氧原子数 ♦由IR确定有无vOH、vC=O和vC-O-C 的特征 吸收谱带，进一步用 13C-NMR、 1H-NMR 和MS 等有关峰数确定。 （d）确定氮原子数 ♦可由元素分析氮含量推测氮原子个数。 与波谱数据对照。 ♦若MS中有分子离子峰且m/z 为奇数时，分 子中应含奇数个氮。
综合解析就是各种波谱法彼此补充，
用于复杂有机化合物的结构鉴定。 7.1 各种谱图解析时的作用
1．UV法： (1) 判断芳香环是否存在； (2) 判断共轭体系是否存在； (3)由Woodward一Fieser 规则估算共轭双键 或α,β一不饱和醛酮或用F. Scott 经验 公式计算芳香羰基化合物的λmax。
解：从 UV:λmax =275nm(εmax=12) 无共轭系统。
IR光谱：
可看出：
无芳香系统，但有 C=O、-CH2-、-CH3。
NMR：
也示无芳香系统。
1. 确定各部分结构：
13C-NMR
1H-NMR
MS (m/z)
烯丙基开裂 产生41、55、 69离子峰。
2140~2100， 如果有氢原子 26离子峰。 在3310~3200出 现吸收带。 首先看 1650~1450的吸 收谱带，然后 用900~650可推 断出取代类型。
芳香 环
可推出分子中元素的组成，进而得到 可能的分子式。 （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）综合光谱材料与元素分析确定分子式。 （a）确定碳原子数 ■从13C-NMR得出碳原子的类型数。 （b）确定氢原子数
■从13C-NMR计算出碳上质子的总数HC。
■从1H-NMR的积分强度计算得到的
氢原子数HH。 （c）确定氧原子数 ♦由IR确定有无vOH、vC=O和vC-O-C 的特征 吸收谱带，进一步用 13C-NMR、 1H-NMR 和MS 等有关峰数确定。 （d）确定氮原子数 ♦可由元素分析氮含量推测氮原子个数。 与波谱数据对照。 ♦若MS中有分子离子峰且m/z 为奇数时，分 子中应含奇数个氮。
综合解析就是各种波谱法彼此补充，
用于复杂有机化合物的结构鉴定。 7.1 各种谱图解析时的作用
1．UV法： (1) 判断芳香环是否存在； (2) 判断共轭体系是否存在； (3)由Woodward一Fieser 规则估算共轭双键 或α,β一不饱和醛酮或用F. Scott 经验 公式计算芳香羰基化合物的λmax。
解：从 UV:λmax =275nm(εmax=12) 无共轭系统。
IR光谱：
可看出：
无芳香系统，但有 C=O、-CH2-、-CH3。
NMR：
也示无芳香系统。
1. 确定各部分结构：
波谱分析综合解析
CH3
例3、某化合物分子式是C9H11NO(M=149),根据下列图谱解析化合物的结构， 并说明依据。
NH2
O NH C
M/Z=93
CH2 CH3
M/Z=149
M/Z=77
O
C
CH2 CH3
M/Z=57
CH2 CH3
M/Z=29
1、 一个末知物的元素分析，MS、IR、NMR、UV如图所示，是推断其结构式。
的种类
200
150
100
50
0 RANGE
Saturated carbon - sp3 no electronegativity effects
R-CH3 R-CH2-R R3CH / R4C
Saturated carbon - sp3 electronegativity effects
C-O C-Cl
一般情况下应以一种分析方法中获得的信息反馈到其他分析 方法中，各种谱学方法所获得的信息相互交换，相互印证，不断增 加信息量，这样才能快捷地获得正确结论
化合物结构推导的重点是应掌握各结构片断之间的相互关系， 推断出相互关联的结构片断。
例1 根据下列图谱确定化合物（M=72）结构，并说明依据。
解：
OO
C
C
3：根据下列图谱确定化合物（M=132）的结构,并说明依据。
O
O
H3C O
C
CH2 C
O
CH3
4：根据下列图谱确定化合物（M=86）的结构,并说明依据。
O
H3C
H2C
CH
C
H
CH3
5：某化合物C9H12O2 （M=152）,根据下列图谱确定化合物的结构,并说明依据。
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第六章 四种波谱的综合解析
? UV：λmax 判断芳香或共轭体系； ? IR：分子中官能团； ? 1H-NMR：氢的类别、数目、相邻氢之间的关系 ? 13C-NMR：分子中碳原子数及sp2和sp3碳原子相对数目；
有关其对称元素及其官能团性质； ? MS：分子量及分子式等。
四大光谱分析方法的原理及结构信息
?1H-NMR：δH2.05，2H，多重峰， -CH2CH2CH2-； δH2.74，2H，三重峰， ArCH2CH2； δH3.48，2H，三重峰， CH2CH2Cl； δH7.20，5H，单峰，（烷基单取代）；
? 13C-NMR ： δC 32（t），C-CH2-C， δC 34（t），ArCH2CH2 δC 44（t），C-CH2-Cl； δC 126，128（d），CH，苯环上未被取代的碳 δC 141（s），C，苯环上被取代的碳
解：nC=154×70.13%/12=9；nH=154×7.14%/1=11； nCl=154×22.72%/35=1
? 分子式C9H11Cl ? U=1+9+(0-12)/2=4
?IR：ν=C-H 3028cm-1；νC-H 2958cm-1； νC=C 1604cm-1，1497cm -1；δC-H 1454 cm-1； γ=C-H 745 cm-1，700 cm-1，单取代；
δH 2.6，2H，四重峰，CH3CH2CO； δH 6.9～7.5，5H，多重峰；
? 13C-NMR： δC 9（q），CH3， δC 28（t），CH2-C=O δC 121～130（d），CH，苯环上5个未被取代的碳 δC 151（s），C，苯环上1个被取代的碳 δC 173（s），C=O
? 剩余分子量=150-CH3CH2-CO-C6H5=16（O） ? 结构式
O
O C CH2 CH3
断裂反应
二．四谱综合解析的一般程序
1. 分子量确定 ?MS谱中分子离子峰 m/z值确定分子量；
2. 分子式确定 ?高分辨质谱法或同位素丰度法； ?元素分析法求最简式；最简式，分子量 →分子式
3. 据分子式计算 U
4. 识别活泼氢 ? OH、NH2、NH、COOH等活泼氢：IR谱、1H-NMR谱 ? 1H-NMR谱重水交换证实； ? H数目减去与C相连的H数目(偏共振去偶13C-NMR) 5. 推定结构式 ? 四谱数据：总结所有可能官能团及结构片段； ? 已确定各个结构单元相加，与分子式比较； ? 各结构单元“相邻”部分构思较大的结构单元，
分MR MS
吸收紫外辐射能量，引起分子 中电子能级跃迁
吸收红外辐射的能量，引起偶 极矩净变化产生分子振动和转 动能级跃迁
在外磁场中，具有核磁矩的原 子核，吸收射频能量，产生核 自旋能级的跃迁
分子在离子源中被电离，形成 各种离子，通过质量分析器按 不同m/z分离
吸收峰位置、强度和形状，提供 分子中不同电子结构信息
?结构式
CH2 CH2 CH2 Cl
例2 根据如下谱图确定化合物（M=150）结构，并说明依据。
Beynon表（贝农表）
?贝农表准确测定常见各种分子式的（M++1） /M+和（M++2）/M+的百分比。可查贝农表 对化合物的分子式进行推断。
?在贝农表中，分子量为150的分子式共有29 个，其中：
谱峰位置、强度和形状，提供官 能团或化学键的特征振动频率
谱峰的化学位移、强度、耦合裂 分和耦合常数，提供H核和C核 的数目、所处化学环境、连接方 式和几何构型的信息
分子离子及碎片离子的质量数及 相对丰度，提供分子量、元素组 成及结构的信息
一. 实例
例1 某化合物（M=154）元素分析数据如下：C=70.13%， H=7.14%，Cl=22.72%；其紫外吸收光谱λmax = 258nm， 试根据如下谱图推测其结构。
解：折算后M：M+1：M+2 = 100：9.96：0.84
查Beynon表（M=150），分子式C9H10O2 U= 1+9+(0-10)/2=5 ? IR：ν=C-H 3044cm-1；νC-H 2985cm-1；νC =O 1763cm-1；
νC=C 1594cm-1，1494 cm-1；δC-H 1355 cm-1； νC-O-C 1199 cm-1，1146 cm-1； γ=C-H 754 cm-1，692 cm-1，单取代； ? 1H-NMR：δH 1.2，3H，三重峰，CH3CH2-；
拟出可能一个或几个结构式。
?实际工作中不一定按照这种程序；不必四谱都用； ?结构复杂有机化合物：除四谱外，与化学法配合； ?不纯样品：分离和纯化 (如蒸馏、重结晶、溶剂萃取、
低温凝结及各种色谱分离技术等 )； ?样品纯度：熔点、沸点、折射率及各种色谱法；
纯化步骤中 IR不变认为是纯净物质。
? UV：λmax 判断芳香或共轭体系； ? IR：分子中官能团； ? 1H-NMR：氢的类别、数目、相邻氢之间的关系 ? 13C-NMR：分子中碳原子数及sp2和sp3碳原子相对数目；
有关其对称元素及其官能团性质； ? MS：分子量及分子式等。
四大光谱分析方法的原理及结构信息
?1H-NMR：δH2.05，2H，多重峰， -CH2CH2CH2-； δH2.74，2H，三重峰， ArCH2CH2； δH3.48，2H，三重峰， CH2CH2Cl； δH7.20，5H，单峰，（烷基单取代）；
? 13C-NMR ： δC 32（t），C-CH2-C， δC 34（t），ArCH2CH2 δC 44（t），C-CH2-Cl； δC 126，128（d），CH，苯环上未被取代的碳 δC 141（s），C，苯环上被取代的碳
解：nC=154×70.13%/12=9；nH=154×7.14%/1=11； nCl=154×22.72%/35=1
? 分子式C9H11Cl ? U=1+9+(0-12)/2=4
?IR：ν=C-H 3028cm-1；νC-H 2958cm-1； νC=C 1604cm-1，1497cm -1；δC-H 1454 cm-1； γ=C-H 745 cm-1，700 cm-1，单取代；
δH 2.6，2H，四重峰，CH3CH2CO； δH 6.9～7.5，5H，多重峰；
? 13C-NMR： δC 9（q），CH3， δC 28（t），CH2-C=O δC 121～130（d），CH，苯环上5个未被取代的碳 δC 151（s），C，苯环上1个被取代的碳 δC 173（s），C=O
? 剩余分子量=150-CH3CH2-CO-C6H5=16（O） ? 结构式
O
O C CH2 CH3
断裂反应
二．四谱综合解析的一般程序
1. 分子量确定 ?MS谱中分子离子峰 m/z值确定分子量；
2. 分子式确定 ?高分辨质谱法或同位素丰度法； ?元素分析法求最简式；最简式，分子量 →分子式
3. 据分子式计算 U
4. 识别活泼氢 ? OH、NH2、NH、COOH等活泼氢：IR谱、1H-NMR谱 ? 1H-NMR谱重水交换证实； ? H数目减去与C相连的H数目(偏共振去偶13C-NMR) 5. 推定结构式 ? 四谱数据：总结所有可能官能团及结构片段； ? 已确定各个结构单元相加，与分子式比较； ? 各结构单元“相邻”部分构思较大的结构单元，
分MR MS
吸收紫外辐射能量，引起分子 中电子能级跃迁
吸收红外辐射的能量，引起偶 极矩净变化产生分子振动和转 动能级跃迁
在外磁场中，具有核磁矩的原 子核，吸收射频能量，产生核 自旋能级的跃迁
分子在离子源中被电离，形成 各种离子，通过质量分析器按 不同m/z分离
吸收峰位置、强度和形状，提供 分子中不同电子结构信息
?结构式
CH2 CH2 CH2 Cl
例2 根据如下谱图确定化合物（M=150）结构，并说明依据。
Beynon表（贝农表）
?贝农表准确测定常见各种分子式的（M++1） /M+和（M++2）/M+的百分比。可查贝农表 对化合物的分子式进行推断。
?在贝农表中，分子量为150的分子式共有29 个，其中：
谱峰位置、强度和形状，提供官 能团或化学键的特征振动频率
谱峰的化学位移、强度、耦合裂 分和耦合常数，提供H核和C核 的数目、所处化学环境、连接方 式和几何构型的信息
分子离子及碎片离子的质量数及 相对丰度，提供分子量、元素组 成及结构的信息
一. 实例
例1 某化合物（M=154）元素分析数据如下：C=70.13%， H=7.14%，Cl=22.72%；其紫外吸收光谱λmax = 258nm， 试根据如下谱图推测其结构。
解：折算后M：M+1：M+2 = 100：9.96：0.84
查Beynon表（M=150），分子式C9H10O2 U= 1+9+(0-10)/2=5 ? IR：ν=C-H 3044cm-1；νC-H 2985cm-1；νC =O 1763cm-1；
νC=C 1594cm-1，1494 cm-1；δC-H 1355 cm-1； νC-O-C 1199 cm-1，1146 cm-1； γ=C-H 754 cm-1，692 cm-1，单取代； ? 1H-NMR：δH 1.2，3H，三重峰，CH3CH2-；
拟出可能一个或几个结构式。
?实际工作中不一定按照这种程序；不必四谱都用； ?结构复杂有机化合物：除四谱外，与化学法配合； ?不纯样品：分离和纯化 (如蒸馏、重结晶、溶剂萃取、
低温凝结及各种色谱分离技术等 )； ?样品纯度：熔点、沸点、折射率及各种色谱法；
纯化步骤中 IR不变认为是纯净物质。