红外光谱和核磁共振
分子结构表征
分子结构表征
分子结构表征是化学研究中非常重要的一环，它可以帮助我们了解分子的构成、性质和反应机理等方面的信息。
在分子结构表征中，常用的方法包括质谱、红外光谱、核磁共振光谱等。
下面将对这些方法进行详细介绍。
质谱是一种通过分析分子的质量和荷质比来确定分子结构的方法。
它可以通过将分子离子化并加速到高速度，然后通过磁场分离不同质量的离子来进行分析。
质谱可以提供分子的分子量、分子式、结构等信息，是分子结构表征中非常重要的一种方法。
红外光谱是一种通过分析分子的振动和转动来确定分子结构的方法。
它可以通过将红外光照射到样品上，然后测量样品吸收光谱来进行分析。
红外光谱可以提供分子的官能团、键类型、分子结构等信息，是分子结构表征中非常常用的一种方法。
核磁共振光谱是一种通过分析分子中核自旋的行为来确定分子结构的方法。
它可以通过将样品置于强磁场中，然后通过给样品施加射频脉冲来进行分析。
核磁共振光谱可以提供分子的化学位移、耦合常数、分子结构等信息，是分子结构表征中非常重要的一种方法。
除了上述方法外，还有许多其他的分子结构表征方法，如电子顺磁共振光谱、拉曼光谱、紫外光谱等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需要进行选择。
总的来说，分子结构表征是化学研究中非常重要的一环，它可以帮助我们了解分子的构成、性质和反应机理等方面的信息。
在分子结构表征中，常用的方法包括质谱、红外光谱、核磁共振光谱等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需要进行选择。
[理学]红外与核磁
![[理学]红外与核磁](https://img.taocdn.com/s3/m/4524654c25c52cc58bd6be7a.png)
•苯酚的红外光谱
• 对甲苯酚的红外光谱
醛酮的红外光谱 • 羰基化合物在 1680~1850cm-1 处有一个强的羰基伸 缩振动吸收峰。醛基C-H在 2720cm-1处有尖锐的特征 吸收峰。 例1:乙醛的红外光谱
1
2
• 羰基若与邻近基团发生共轭,则吸收频率降低:
例2:苯乙酮的红外光谱
• 羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1; • 它的缔和 O-H 伸缩振动在 2500-3000cm-1 范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带; • 羧 酸 盐 含 有 两 个 C—O- 的 伸 缩 振 动 :1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1
低场• 乙醇的核磁 共振来自 • 化学位移•以四甲基硅烷(TMS)作为标准物,以它的质子峰作 为零点,其他化合物的质子峰化学位移都是相对的:
• 越小,对应的磁场强度高.
0为核磁共振仪的频率。
(3) 吸收峰的裂分 例1: 乙醇的核磁共振谱
c c b a
•积分曲线 高度比（峰 面积）可得 质子比。
•在外场作用下，自旋能级的裂分：
E=h0
核磁共振 • 只有当电磁波的辐射能等于H1的能级差时，才能发生 H1的核磁共振： E射 = h射 = E = h0 所以要使H1发生核磁共振的条件必须是使电磁波的辐射 频率等于H1的进动频率：射 = 0= H0/2 (1) 固定H0，逐渐改变辐射频率射，进行扫描；
a
b
例2: 1,1,2-三氯乙烷的核磁共振谱
H Cl-CH2-C-Cl Cl 1,1,2-三氯乙烷
自旋偶合 （spin coupling) •CH的吸收峰分析:
Ⅲ
Ⅰ Ⅱ
• 自旋偶合通常只在两个相邻碳上的质子之间发生； 一般说来,当质子相邻碳上有 n个同类质子时,吸收峰裂 分为n+1个（不同类质子分裂成(n+1)(n’+1)个）。
核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样
核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样稿子一：嘿，亲爱的小伙伴们！今天咱们来聊聊“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这个话题。
你知道吗？这俩方法就像一对双胞胎，都有着独特的魅力和作用。
先来说说核磁共振波谱法吧，它就像一个超级侦探，能深入到物质的内部，把分子结构的秘密一点点给挖出来。
它能告诉我们分子中原子的种类、数量和它们之间的连接方式，是不是很神奇？红外吸收光谱法也不示弱哟！它就像一个敏锐的观察者，通过对不同波长红外线的吸收情况，来判断分子中存在哪些官能团。
比如说，是不是有羟基啦，羰基啦等等。
它们在化学研究、药物研发等领域，那可都是大功臣。
就好像是科学家们的得力，帮助解决一个又一个难题。
不过呢，虽然它们有相似之处，但也有一些小差别哦。
核磁共振波谱法更擅长揭示分子的整体结构，而红外吸收光谱法在确定官能团方面更厉害。
核磁共振波谱法和红外吸收光谱法，这俩家伙虽然不是完全一样，但都为我们探索物质世界的奥秘立下了汗马功劳！怎么样，是不是觉得很有趣呀？稿子二：哈喽呀，朋友们！今天咱们来扯扯“核磁共振波谱法与红外吸收光谱法一样”这回事。
这俩方法呀，就像两朵姐妹花，各有各的美。
先说核磁共振波谱法，它就像个能看透人心的小精灵，能把分子内部的情况摸得透透的。
比如说，能清楚地知道分子里的原子是怎么排列的，它们之间有着怎样的关系。
红外吸收光谱法呢，就像是个眼光独到的时尚达人，一眼就能看出分子身上的“特色装饰”，也就是官能团。
虽然它们有相同点，但也有不一样的地方哟。
就好比一个喜欢安静地研究深层次的问题，一个更擅长快速捕捉表面的特征。
但不管怎么说，核磁共振波谱法和红外吸收光谱法都是科学领域里的宝贝，给我们的生活带来了好多便利和惊喜。
不知道大家听我这么一说，是不是对它们有了更多的了解和喜爱呢？。
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱质谱分析
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱质谱分析化学反应的核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析导论：在化学领域，为了深入了解物质的性质和化学反应的机理，科学家们经常使用各种仪器和技术进行分析和表征。
本文将介绍四种常用的分析技术，即核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析。
这些技术在现代化学研究中起着重要的作用，可以提供关于化合物结构、功能群、分子质量等方面的信息。
核磁共振质谱：核磁共振（NMR）是一种基于原子核的分析技术，它利用原子核在外加磁场中的行为来研究物质的结构和化学环境。
NMR谱图可以提供关于化合物分子结构、官能团和立体异构体的信息。
通过测定样品中不同核的共振频率和相对强度，可以确定分子中原子的类型和数量。
红外光谱：红外光谱（IR）是一种将样品中分子振动状态转化为光谱图形的技术。
通过测量分子在红外线波长范围内的吸收峰位和强度，可以确定分子中存在的不同官能团和键。
红外光谱可以用于研究化合物的结构、官能团的存在形式以及有机反应的进程。
紫外光谱：紫外光谱（UV）是一种利用分子吸收紫外线的技术。
物质的分子结构和化学键的种类和环境可以通过测量它们吸收紫外线的波长和强度来确定。
紫外光谱通常用于研究物质的电子结构、共轭体系和染料的性质。
质谱分析：质谱（MS）是一种通过将样品中的分子离子化并在质谱仪中进行分离和检测来研究分子的化学和物理性质的技术。
质谱图提供了关于化合物分子离子的质量、分子式和结构的信息。
质谱分析可用于确定化合物的分子质量、分子离子峰的相对强度和质谱碎片的结构。
应用：这四种分析技术在化学领域中具有广泛的应用。
例如，在有机合成中，核磁共振质谱可以用来确定所得产物的结构和纯度；红外光谱可以用来鉴定化合物中的官能团和化学键；紫外光谱可用于研究分子的共轭体系和电子结构；质谱可以用于研究新颖分子的合成和分析。
结论：核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析是现代化学研究中常用的分析技术。
它们能够提供关于化合物结构、官能团、分子质量等方面的信息，为科学家们解决化学问题和研究化学反应机理提供了重要工具。
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的主要不同有两点：①原理不同紫外可见吸收光谱是分子吸收200～700nm的电磁波，吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁，主要是引起最外层电子能级发生跃迁。
红外光谱是分子吸收2.5～50um（2500～50000nm）的电磁波，吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁。
核磁共振波谱则是在外磁场下，吸收60cm～300m 的电磁波，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。
②测定方法不同。
紫外和红外等一般光谱是通过测定不同波长下的透光率（T%=出射光强/入射光强）来获得物质的吸收光谱。
这种方法只适用于透过光强度变化较大的能级跃迁。
60cm～300m的电磁波穿透力很弱，故核磁共振无法通过测定透光率来获得核磁共振光谱，它是通过“共振吸收法”来测定核磁共振信号的。
共振吸收法是指：在一定磁场强度下，原子核在一定频率的电磁波照射下发生自旋能级跃迁时引起核磁矩方向改变进而产生感应电流，通过放大、记录此感应电流便得到核磁共振信号。
依次改变磁场强度（或电磁波的照射频率）使满足不同化学环境核的共振条件，收集共振引起的磁感应信号，经过数学处理，就获得核磁共振波谱图。
③谱图的表示方法不同：紫外谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化。
红外谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化。
核磁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化。
④提供的信息不同：紫外提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息。
红外提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率。
核磁提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息。
核磁共振谱的优缺点：优点：(仪器的灵敏度和分辨率非常高，较容易解析NMR图(随着计算机技术的应用，多脉冲激发的方法的采用及由此产生的二维谱图、多维谱图等许多新技术，是许多复杂化合物的结构测定引刃而解，NMR可以说是化学研究中最有力的武器之一。
化学二十八红外光谱与核磁共振的应用
化学二十八红外光谱与核磁共振的应用红外光谱与核磁共振是化学分析领域中常用的仪器分析方法。
它们通过不同的原理和技术手段实现对物质结构和性质的研究。
本文将介绍化学二十八红外光谱与核磁共振的应用，并探讨它们在化学领域中的重要作用。
一、红外光谱的应用红外光谱是靠吸收物质中红外辐射产生的振动能量的方法来分析物质结构的。
吸收峰对应的波数可以指示化学键的类型，从而得出有关功能团或官能团的信息。
红外光谱广泛应用于有机物的结构鉴定、无机物的分析等领域。
1. 有机物结构鉴定红外光谱可以用于有机物结构的鉴定。
有机物的红外光谱图谱中，常会存在一些特征峰，通过对比实验样品的光谱图谱和参考物质的光谱图谱，可以确定有机物中存在的官能团、键的类型以及它们的位置。
这对于化学品的质量控制以及有机合成的过程中的反应监控具有重要意义。
2. 石油和化工领域在石油和化工领域，红外光谱被广泛应用于原油和石油产品的组分分析。
通过测量各种石油化工产品中的红外光谱，可以了解它们的组成和性质，帮助石油和化工工程师进行产品质量的控制和改良。
3. 医药和食品领域红外光谱在医药和食品领域也有着重要的应用。
通过测量不同药物和食品的红外光谱，可以对药物的纯度和含量进行分析。
同时，红外光谱还可以鉴定食品中存在的添加剂、污染物等。
二、核磁共振的应用核磁共振是利用原子核的不同应能态之间的共振现象来研究物质结构和性质的方法。
核磁共振技术具有高分辨率、非破坏性等特点，被广泛应用于有机化合物、无机化合物以及生物化学等领域。
1. 有机化合物结构鉴定核磁共振谱图可以提供有机化合物中所有的氢或碳原子的信息，从而确定有机物的结构。
通过观察核磁共振谱图上的不同峰位以及相互之间的耦合关系，可以推断出化合物的分子结构。
2. 生物化学研究核磁共振在生物化学研究方面有着重要的应用。
例如，在蛋白质研究中，核磁共振可以提供蛋白质结构、动力学、折叠等方面的信息。
通过核磁共振技术，科学家可以了解蛋白质的构象和相互作用，从而深入研究其功能和作用机制。
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱分析
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱分析在化学领域中，深入研究和理解化学反应是非常重要的。
为了对化学反应进行准确分析和识别，科学家们发展了多种分析技术，其中包括核磁共振（NMR）谱、红外（IR）光谱和紫外-可见（UV-Vis）光谱。
这些分析技术为化学反应的研究提供了强大的工具，能够揭示分子结构、反应机理和化学键的性质等信息。
一、核磁共振（NMR）谱核磁共振谱是一种非常有用的技术，可以用来分析和确认化合物的结构。
它通过测量核自旋以及其与外部磁场交互作用的方式来工作。
核磁共振谱可以提供关于化合物中不同原子的化学环境和它们之间的化学键的信息。
核磁共振谱的基本原理是利用核自旋与外部磁场之间的相互作用。
化合物中的核自旋会受到外部磁场和射频脉冲的影响。
通过测量核自旋在不同磁场强度下的吸收和释放射频能量的频率，可以得到核磁共振谱。
核磁共振谱还可以提供关于化学反应动力学和速率常数的信息。
通过测量峰的强度和面积，可以计算反应物和产物之间的相对含量，从而确定反应的进程和速率。
二、红外（IR）光谱红外光谱是一种根据物质吸收和发射红外辐射的方式来分析和识别化合物的方法。
红外光谱可以提供关于化合物中的功能团和它们之间的化学键的信息。
红外光谱的基本原理是物质中的分子会吸收红外辐射的特定频率，这些频率对应着分子中化学键的振动模式。
每种功能团和化学键都有自己独特的红外频率，因此可以通过测量样品吸收红外辐射的频率来确定其化学组成和结构。
红外光谱可以用于确定化学反应的产物和中间体。
在化学反应中，原子和分子之间的共振频率可能会发生变化。
通过比较反应物和产物之间的红外光谱，可以确定化学反应的进行和物质转化。
三、紫外-可见（UV-Vis）光谱紫外-可见光谱是一种利用物质对紫外光和可见光的吸收和发射来分析和识别化合物的技术。
紫外-可见光谱可以提供关于分子能级、电子结构和吸收峰的信息。
紫外-可见光谱的基本原理是物质中的分子可以吸收具有特定能量的光子。
质谱法红外光谱法核磁共振氢谱区别
质谱法、红外光谱法、核磁共振、氢谱区别简单来说，质谱，就是测质量的，只不过测定出来的质量数高中只需要看最大值。
最大值就是分子质量。
核磁共振，这个分氢谱和碳谱，碳谱不常用，我大学用的也少，好像不是很好看。
氢谱比较常用，看氢化学环境的，同时还能分析出相邻的氢的情况，这个比较好用。
不过高中好像是只需要看氢数量。
红外，这个是分析官能团用的。
紫外，这个分析未知物质基本没用，不过可以测定已知的物质的含量。
【红外】利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。
将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。
红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。
当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。
分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。
分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。
但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。
所以分子的红外光谱属带状光谱。
分子越大，红外谱带也越多。
【紫外】分子振动能级的能级差为0.05～1 eV，转动能级的能差小于0.05eV，都远远低于电子能级的能差，因此当电子能级改变时，振动能级和转动能级也不可避免地会有变化，即电子光谱中不但包括电子跃迁产生的谱线，也有振动谱线和转动谱线，分辨率不高的仪器测出的谱图，由于各种谱线密集在一起，往往只看到一个较宽的吸收带。
若紫外光谱在惰性溶剂的稀溶液或气态中测定，则图谱的吸收峰上因振动吸收而会表现出锯齿状精细结构。
降低温度可以减少振动和转动对吸收带的贡献，因此有时降温可以使吸收带呈现某种单峰式的电子跃迁。
紫外可见吸收光谱红外吸收光谱核磁共振光谱相同之处
紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和核磁共振光谱是化学分析中常用的三种光谱技术。
它们虽然在应用领域和原理上有所不同，但在某些方面也存在一些相似之处。
在本文中，我将深入探讨这三种光谱技术的共同点，并分析它们之间的联系。
1. 这三种光谱技术都是分析化学领域中常用的手段，用于研究物质的结构和性质。
它们能够通过不同的原理和方法，对物质进行分析和表征，从而为化学研究和实际应用提供重要的数据支持。
2. 在实验操作上，这三种光谱技术都需要对样品进行预处理和制备，以确保获得准确和可靠的测试数据。
对于紫外可见吸收光谱和红外吸收光谱，样品通常需要溶解或制备成适当的样品片；而对于核磁共振光谱，则需要对样品进行氢化处理和溶解。
3. 就数据解析而言，这三种光谱技术都需要对实验数据进行处理和解释，以获得与化学结构和性质相关的信息。
这包括对光谱图谱的解读和峰位的标定，以及对峰强度和形状的分析。
4. 这三种光谱技术在实验原理和测试方法上也存在一些共通之处。
它们都是基于物质对电磁辐射的吸收和发射现象，通过测定不同波长或频率下的吸收或发射光谱，获得与物质结构和性质相关的信息。
总结回顾：在本文中，我们从实验操作、数据解析和实验原理三个方面分析了紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和核磁共振光谱的共同点。
这三种光谱技术在化学分析中发挥着重要作用，对研究物质的结构和性质具有重要意义。
通过深入理解和比较这三种技术，我们能够更全面、深刻和灵活地应用它们，在化学研究和实际应用中取得更好的成果。
个人观点和理解：我个人认为，紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和核磁共振光谱的相同之处并不仅仅局限于实验操作、数据解析和实验原理上，更重要的是它们共同承担了化学分析和表征的重任，为我们揭示了物质的结构和性质。
在今后的研究和应用中，我们应该充分发挥这三种光谱技术的优势，进一步加深对它们的理解和应用。
通过本文的阐述，我相信你对紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和核磁共振光谱的相同之处已经有了更全面的理解。
有机化学中的核磁共振和红外光谱
有机化学中的核磁共振和红外光谱核磁共振和红外光谱是有机化学中常用的分析工具，它们在研究有机物结构和性质方面具有重要的应用。
本文将介绍核磁共振和红外光谱的原理及其在有机化学中的应用。
一、核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）核磁共振是一种利用核自旋磁矩与外加磁场相互作用的技术，通过测量不同核自旋所产生的共振信号，可以得到有机分子的结构信息。
核磁共振谱图通常由化学位移、耦合常数和峰面积等参数组成。
化学位移是核磁共振谱图中的一个重要参数，它可以反映不同核自旋所处的化学环境。
常用的参考化合物是甲基硅烷（TMS），其化学位移被定义为0 ppm。
当有机分子中的核自旋与TMS的核自旋相比较时，其化学位移就可以确定。
耦合常数是指在核磁共振谱图中观察到的峰的分裂现象，也称为耦合（coupling）。
耦合常数可以提供有机分子中化学键的相互作用信息，有助于推断亚基之间的关系。
峰面积是核磁共振谱图中峰的面积大小，可以用来推断化合物中不同核自旋的数量比例，从而得到有机分子的结构信息。
核磁共振在有机化学中的应用十分广泛。
通过核磁共振谱图的分析，可以确定有机物分子的结构、判断化学键的类型和数目、研究分子构象和手性等。
核磁共振还可以用来研究溶剂效应、反应动力学和分子间相互作用等问题。
二、红外光谱（Infra-Red Spectroscopy，IR）红外光谱是一种利用物质分子振动产生的红外辐射与入射光进行相互作用的技术。
不同化学键和官能团具有特征性的红外吸收带，通过分析红外光谱图可以得到有机分子的结构和官能团的信息。
红外光谱图中常见的吸收峰包括羟基（OH）的吸收峰、羰基（C=O）的吸收峰、氨基（NH）的吸收峰等。
这些吸收峰的位置和形状可以提供有机分子中官能团的存在和数量信息。
红外光谱在有机化学中有着广泛的应用。
通过分析红外谱图，可以确定有机物分子中官能团的类型和位置、检测其纯度和杂质、判断化学键的取代程度和构型等。
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。
核磁共振谱、红外光谱和质谱
不遵守n+1规律，出现多重峰。
29
例：
O
( t , 3H) (三重峰, 3H)
(CH3)3C C CH2CH3
分子中有三种氢
(单峰, 9H) ( s , 9H) 例：
(四重峰, 2H) ( q , 2H)
( m , 4H) (多重峰, 4H)
(CH3CH2CH2)2O
(三重峰, 6H) ( t , 6H)
若没有Hb， Ha在外加磁场强度H时发生自旋反转。 若有Hb时， Hb的磁矩可与外加磁场同向平行或反向平行， 这两种机会相等。 当Hb的磁矩与外加磁场同向平行时， Ha周围的磁场强 度略大于外加磁场，因此在扫场时，外加磁场强度略
24
小于H时， Ha发生自旋反转，在谱图上得到一个吸收峰。 当Hb的磁矩与外加磁场反向平行时， Ha周围的磁场强度
有机分子的质子信号都在TMS信号的左边出现。
14
通常用δ表示化学位移，δ是样品和标准物质的共振频率 之差除以采用仪器的频率ν。，由于数字太小，所以乘以 106，单位用ppm表示。
δ = ν
样 ν TMS －
ν
6 × 10 (ppm)
o
TMS：δ= 0.0 ppm
用ppm单位表示化学位移与仪器的射频和磁场无关。
见图
23
δ=5.9ppm δ=2.1ppm
Hb的共振吸收峰，四重峰 Ha的共振吸收峰，两重峰
C1上的Hb受两个吸电子基团影响，共振吸收峰出现在低场。 a. 氢核a的共振吸收峰受氢核b影响发生裂分的情况： 氢核a除受到外加磁场、 氢核a周围电子的屏蔽效应外，
还受到相邻C1上的氢核b自旋产生的磁场的影响。
19
4). 等价质子和不等价质子
有机化学中的核磁共振与红外光谱
有机化学中的核磁共振与红外光谱核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）和红外光谱（Infrared Spectroscopy，IR）是有机化学中常用的分析技术，能够提供有机分子结构和官能团的信息。
本文将介绍核磁共振和红外光谱的原理、应用以及在有机化学中的重要性。
一、核磁共振核磁共振是一种基于核自旋与外加磁场相互作用的分析技术。
其原理是利用核自旋磁矩在外加磁场下的取向分布和磁矩的相互作用，通过外加射频信号的作用，使核自旋能级间的跃迁发生，从而产生共振信号。
核磁共振技术广泛应用于有机化学中，可以用于确定有机化合物的分子结构、官能团以及有机反应过程的动力学研究。
核磁共振谱图通常由化学位移、积分强度和耦合常数等信息构成。
化学位移是指核磁共振信号相对于参考物质（一般以四氢呋喃或三甲基硅氢酮为参考物质）的相对位置，可以通过核磁共振频率进行定量测定。
积分强度表示每个核磁共振峰的相对积分面积，反映了各个核的数量比例关系。
耦合常数则提供了有机分子中质子之间的相互作用情况，可以用于确定分子结构以及官能团的位置。
核磁共振在有机化学研究中的应用广泛，其中一个重要的应用是结构鉴定。
通过分析核磁共振谱图，可以确定有机化合物的分子式以及分子结构，包括碳骨架的排列、官能团的存在以及官能团的位置。
此外，核磁共振还可以用于研究反应动力学，通过观察反应中的中间体或过渡态的核磁共振信号变化，推断出反应机理，并探究反应速率和活化能。
二、红外光谱红外光谱是一种基于分子振动引起的能级跃迁的分析技术。
当物质受到红外光的辐射时，分子内部的化学键能够吸收特定频率的红外光，产生振动和转动的能级跃迁。
红外光谱图通常由吸收带的位置和强度构成，吸收带的位置对应于不同的官能团或化学键，吸收强度与特定官能团或化学键的相对数量相关。
红外光谱在有机化学研究中有着广泛的应用，其重要性不可忽视。
首先，红外光谱可用于识别官能团和化学键。
四大光谱在化合物鉴定中的作用
四大光谱在化合物鉴定中的作用光谱分析是一种利用光的吸收、散射、发射特性来研究物质的方法。
其中包含了许多不同的光谱技术，其中最重要的四种光谱包括紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振光谱和质谱。
紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）是一种非常常用的光谱技术，它可以测量物质对紫外和可见光的吸收。
这种光谱可以用于确定有机物和无机物的结构、确认物质的纯度以及测定物质的浓度。
通过研究物质在紫外和可见光谱范围内的吸收特性，可以得到物质的分子结构信息、电子能级信息和化学反应信息。
通过对已知化合物样品的UV-Vis光谱进行对比，可以很容易地确定未知样品的化学组成。
红外光谱（IR）可以用于确定物质的分子结构和官能团信息。
红外光谱主要测量物质对红外光的吸收，红外辐射由物质中化学键的振动和转动产生。
通过测量不同波数下物质对红外辐射的吸收强度，可以确定物质中存在的官能团和它们的化学键的类型。
红外光谱可以用于鉴定未知物质的化学组成，确定化学键的类型（如C-C键、C-O键等），识别有机分子的醛、酮、酸、酯等官能团。
核磁共振光谱（NMR）是一种非常有用的光谱技术，主要用于确定物质的分子结构和原子位置。
核磁共振光谱利用原子核固有的旋转和磁共振性质来研究物质的结构。
通过测量核磁共振信号的化学位移、耦合常数和积分强度等参数，可以确定分子中的原子类型、连接方式和原子位置。
核磁共振光谱可以用于确认有机化合物的结构，鉴定未知样品的化学组成和确定有机分子的立体化学结构。
质谱（MS）是一种非常灵敏的光谱技术，可以用于确定物质的分子结构、分子量和元素组成。
质谱测量的是物质在电离后，分子离子和碎片离子在磁场中的运动轨迹。
通过测量质量-荷比和相对丰度等参数，可以确定物质中的分子离子和碎片离子的质量和相对含量，从而推断物质的分子结构和元素组成。
质谱可以用于鉴定有机化合物的结构、确认无机物的质量和化学式，并且可以用于分析复杂样品中的杂质和探测有机分子中的功能基团。
红外光谱和核磁共振
本章介绍四大谱（红外、紫外、核磁共振和 质谱）中的红外光谱（IR）和核磁共振谱 （NMR），要求如下：
了解红外光谱和核磁共振谱图的基本原理， 重点掌握波谱数据与分子结构关系的一般规 律，从而达到能用红外谱图和核磁共振谱图 来推简单的有机分子结构的目的。
Part
1
红外光谱（IR）
主讲内容：
§1 基本概念 §2 有机化合物红外吸收特征谱带 §3 红外光谱的优缺点
亚甲基的六种振动类型：
νs (2850 cm-1 ) νas (2920 cm-1) δr (ρ720 cm-1) δs (1456 cm-1) δw(ω1300 cm-1) δt (τ1250 cm-1)
§2 有机化合物红外吸收特征谱带
4000 ~ 1300 特征区 （特征频率区 ）
谱带较稀疏，易于辨认。包括含氢原子的单键、三键、 双键的伸缩振动及含氢单键的面内弯曲振动的基频峰。
O CH3
ANISOLE, 99% 90
80
70 3034 3031
60 %Transmittance
50
1463
1298
3034 3031 3002
3002
2951
2836
1077
30
692 1041
40
2836 2951 1598 1495 1463
3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1598
3078
20 2874
1641
2000 Wavenumbers (cm-1)
2959
0 3000
2926
10
1641
2 苯环的骨架振动： 1600 ~ 1450（m-s), 2 ~ 4 条谱带。
四大光谱
四大光谱介绍⑴光具有波粒二象性E=hν=hc/λ,λ=c/ν,V=1/ λ。
熟悉波长λ、频率ν、波数、能量E的概念、单位及相互关系。
⑵熟悉电磁波谱图，包括紫外光区、红外光区的划分。
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。
⑷了解吸收光谱与分子结构的关系。
分子中不同的基团表现出不同的吸收特征，因此，确定分子的吸收光谱可以推测分子可能存在的官能团。
⑸了解分子能级裂化与光谱的关系。
读者要了解吸收光谱的分类，以及电磁波谱区域与相应波谱方法的对应关系。
①紫外光谱法：波长在200—400nm的近紫外光，激发n及π电子跃迁②红外光谱法：波长在2.5—15μm激发振动与转动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)⑺物质吸收谱带的特征主要特征：位置(波长)及强度(几率)1、分子轨道形成与ζ,π及n轨道。
读者应习惯于用分子轨道表示分子结构。
处在分子轨道中的价电子主要涉及ζ，π，n，价电子的跃迁产生uv：ζ→ζ* π→π* n→n* 其能量次序大致为ζ＜π＜n＜π*＜ζ*据此，可以比较不同类型能级跃迁所需能量的大小，以及与吸收峰波长的关系。
2、电子能级和跃迁类型ζ→δ* 200nm以下，远红外区，饱和碳氢化合物，例如，CH4λmax＝125nm。
红外光谱和核磁共振
（P86）
化学方法
有机分子结构的测定
物理方法：
红外光谱、紫外光谱、 核磁共振、质谱。
优点：快速、微量、准确
红外吸收光谱：是分子中成键原子振动能级（伸
缩振动和弯曲振动）跃迁而产生的吸收光谱，
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
优点样准品确用快量速少
上式关系时，H1可以吸收特定波长的光波，从 低能态排布方式可转变成高能态的排布方式。 即产生了“共振”。
4、核磁共振：具有磁性原子核吸收能量，从低能 态跃迁到高能态的现象。
5、实现“共振”的办法：用恒定的频率的无线电 波照射，通过改变外磁场强度的方法来实现共振。
核磁共振波谱仪：连续波扫描NMR和FT-NMR
C—H伸缩振动3300cm-1（700-600 cm-1） CC伸缩振动： 2100-2140cm-1
芳H伸缩振动3100-3000cm-1 单核芳环骨架C=C伸缩振动1600、1580、1500、 1450cm-1(强度与分子对称性有关)
五、各类化合物的特征的红外吸收光谱
1、烷烃：
C—H伸缩振动：2８５0cm-1和３０００ cmC-H（CH3）面内弯曲：1460（不对称）和1380（对称） -(CH2)n- (n>=4)面内弯曲：一般在720 cm-1处有特征峰
为了去除测定时的仪器频率的影响规定测得的化学位移值要除以仪器的频率因四甲基硅烷中由于硅的电负性很小故h周围的电子云密度较大化学屏蔽作用大且同时有12个等同的质子只给出一个特强信号故硅烷中的h在最高的磁场强度下共振吸收把它的吸收位置当作零点这样可使大多数的核磁共振信号都出现在tms的低场一侧化学位移值
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本章介绍四大谱（红外、紫外、核磁共振和 质谱）中的红外光谱（IR）和核磁共振谱 （NMR），要求如下：
了解红外光谱和核磁共振谱图的基本原理， 重点掌握波谱数据与分子结构关系的一般规 律，从而达到能用红外谱图和核磁共振谱图 来推简单的有机分子结构的目的。
Part
1
红外光谱（IR）
主讲内容：
§1 基本概念 §2 有机化合物红外吸收特征谱带 §3 红外光谱的优缺点
红外光谱及核磁共振
(IR and NMR)
有机化合物的结构表征
a 化学方法 利用有机物官能团的特征反应，来确定化合物是属于哪 一类化合物 b 物理常数测定法 常用的物理常数有：bp；mp；d； [α] 等 c 近代物理方法 近代物理方法是应用近代物理技术建立的一系列仪器分 析方法。 此方法是通过测定有机化合物的各种波谱来确定有机化 合物的结构，所以叫波谱法。
1176
783
692 755
755
20
0
1247
1000
1247
10
1495
3. 红外光谱的优缺点
优点：
1 特征性强（特征区、 指纹区）； 2 操作简单； 3 样品量少（微克）； 4 不破坏样品； 5 各物态样品均能做； 6 仪器价格便宜，易于 普及。 2 灵敏度低，准确度差； 3 样品要纯。
电子能级
基态到上一能级的跃迁 伴随产生
红外光谱
1.1 红外光谱及其表示法
红外光谱
当用一束连续波长的红外光（λ≈0.75 ~1000μm ）照 射物质时，物质吸收了某些特定波长的光，引起物质分 子振动—转动能级的跃迁，通过仪器记录下不同波长处 的透光率（T%）或吸光度 （A） 的变化曲线，就称为 该物质的红外光谱。 （振—转光谱）
1-PENTANOL, 99+% 90
80
70
1-戊醇
1378 1466 1076 1006 1055 2000 Wavenumbers (cm-1) 1000
60 %Transmittance
50
40
30
20
3323
3323
2957
0 3000
2932
10
2862
2 羧酸：
气态或游离态： 3550 缔合：3200 ~ 2500，中心在3000左右，宽而散。
§1 基本概念
1.1 红外光谱及其表示法 1.2 峰位与峰强 1.3 分子振动类型
基本原理
1.电磁波的概念
1㎝
波长λ——两个波峰或波谷之间的距离。用nm或 μm表示 频率γ——每秒波振动的次数。用HZ表示 波数σ——1㎝中波的数目 。用㎝-1表示 光速C——3×1010㎝/s
基本原理
2. 光的波动性
80
O CH3CH2C
2978 2937
70
60 %Transmittance
N(CH3)2
1495 1376 1151 1066
50
40
20
0 3000 Wavenumbers (cm-1) 2000 1000
1651
10
1651
1397
30
1559
1412 1371
1296
597
40
实例： 苯基甲基醚的IR
3078
20 2874
1641
2000 Wavenumbers (cm-1)
2959
0 3000
2926
10
1641
2 苯环的骨架振动： 1600 ~ 1450（m-s), 2 ~ 4 条谱带。
1600 1580 1500 1450 强度稍弱，随取代基极性增大而增强。 共轭时强度增大，且大于1600。 强度一般较大，随取代基极性增大而增强， 当苯环与强吸电子基团相连，强度明显减弱。 重叠。
ACETIC ACID, 99.8% 90
80
70
乙酸
1015 936 2631 628 480
60 %Transmittance
50
40
20
-0 3000
1714
2000 Wavenumbers (cm-1)
1714
10
1293
3043
3043
1412
30
1000
Ⅱ 3400 ~ 3000 cm-1 不饱和 C– H
1 炔氢： ~ 3300 比缔合的 O– H峰弱、 比 N– H 吸收强、尖锐 3000以上
2 烯氢： 3 芳氢：
100
3100 ~ 3000，中等强度。 3100 ~ 3000，有3 ~ 4 条小谱带。
νC≡C
60 2100 720
1380
20 0
ν≡CH
3000
νCH
H ≡C－(CH2)4－CH3
50 513 1350 1113 1000
40
30
2814， 2732
1726
20
10
1728
3000 Wavenumbers (cm-1) 2000
0
苯酚IR谱图
PHENOL, 99+% 90
OH
80
70
60 %Transபைடு நூலகம்ittance 1024 530 809
50 3044 1070
40
30 1167
vs s m w
很强吸收带 强吸收带 中强吸收带 弱吸收带
（1）振动能级的跃迁概率； （2）偶极矩的变化。
1.3 多原子分子振动类型：
伸缩振动： ν
对称伸缩振动νs 、 不对称伸缩振动νas
弯曲振动： δ
面内弯曲振动： δ ip 剪式振动： δ s 面内摇摆 ： δr 面外弯曲振动： δ oop 面外摇摆 δ w 扭曲振动 δ t
3372
20
1224
1595
1471
10
1498
0 3000 2000 Wavenumbers (cm-1)
1220
1000
751,689
751 689
3372
1596 1498 1471
506
3034
1361
1152
6 酮 ：脂肪族 1715；芳香族1680。
2-NONANONE, 99+% 90
ν
k m
1.2 峰位、峰强
2 两个质量都较大的原子成键
1 ν = = λ 2πc
1
k
μ
= 1307
k
k 化学键的键力常数（105达因/厘米）
μ
μ 成键原子的折合原子量；
M1、M2成键原子的原子量。
M1 ⋅ M 2 μ= (M 1 + M 2 )
1.2 峰位、峰强
T %越低，A越强，谱带强度越大。 T % < 10 10 < T % < 40 40 < T % < 90 90 < T %
80
70
2-壬酮
1466 1410
60 %Transmittance
50
40
30
0 3000 Wavenumbers (cm-1)
1718
2000
1718
10
2928
2856
20
1358
1163
1000
7. 酰胺： 酰胺Ⅰ带νC = O ：1690 ~ 1650（强） 缔合及叔酰胺 ：1650 酰胺Ⅱ带 δN – H： 伯:(游离态) ~ 1600;缔合态: ~ 1640 仲：缔合或游离 < 1600 叔：无
50
40 2985
30
20
0 3000 Wavenumbers (cm-1) 2000
1240
1240
10
1742
1742
1047
1000
5 醛 : ~1730cm-1, 共轭低波位移。
ACETALDEHYDE, 99% 90 895 3431 80 3000
70
乙醛
2844 2732 1427
60 %Transmittance
O CH3
ANISOLE, 99% 90
80
70 3034 3031
60 %Transmittance
50
1463
1298
3034 3031 3002
3002
2951
2836
1077
30
692 1041
40
2836 2951 1598 1495 1463
3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1598
苯环的相关峰 3100~3000 ， 1600~1450 ， 900~ 650 cm-1
IR的八大分区（cm-1）
Ⅰ 3750 ~ 3000 Ⅱ 3400 ~ 3000 Ⅲ 3000 ~ 2700 Ⅳ 2400 ~ 2100 Ⅴ 1900 ~ 1650 Ⅵ 1650 ~ 1500 Ⅶ 1500 ~ 1300 Ⅷ 1000 ~ 600
1.1 红外光谱及其表示法
红外谱图表示方法：
横坐标： λ（ μm ） λ是按 μm等间隔分度的，称为线性波长表示法。
ν （ cm-1）
ν 是按 cm-1等间隔分度的，称为线性波数表示法。
纵坐标： 百分透光率T % 吸光度 A
T~λ曲线
10 4 ν (cm −1 ) = λ ( μm)
T~
ν 曲线
1.1 红外光谱及其表示法
0.75 ~ 2.5μm 12820 ~ 4000cm-1 2.5 ~ 25μm 4000 ~ 400 cm-1 25 ~ 1000μm 400 ~ 10 cm-1
近红外区
(OH、NH、CH的倍频及组频区)