有机化合物波谱解析
第一章_有机化合物的波谱综合解析-3
红外光谱（i nfra r ed spectroscopy 缩写为IR ）由于分子吸收了红外线的能量并导致分子内振动能级的跃迁而产生的记录信号。
IR 谱主要提供分子中官能团的结构信息。
横坐标：波数（σ）400～4000cm -1；表示吸收峰的位臵。
纵坐标：透过率（T %），表示吸收强度。
T ↓，表明吸收的越好，故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
%100%0⨯=I IT I ：表示透过光的强度；I 0：表示入射光的强度。
红外光谱官能团区（4000-1500 cm -1）由分子的伸缩振动导致,用于鉴定各种不同官能团产生红外光谱的必要条件：1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。
2.只有能引起分子偶极矩的变化的振动才能产生IR 光谱。
完全对称的分子H 2、O 2、N 2不会产生红外吸收光谱。
H―C≡C―H 、R―C ≡C―R ，其C≡C （三键）振动也不能引起红外吸收。
指纹区（1500-650 cm-1）分子弯曲及伸缩振动吸收峰,多用于鉴定基团的结合方式官能团区（高频区）1500-4000 cm-1Y －H 伸缩振动区2500～3700 cm-1，Y= O、N、C。
Y≡Z 三键和累积双键伸缩振动区2100～2400 cm-1，主要是：C≡C、C≡N 三键和C＝C＝C、C＝N＝O 等累积双键的伸缩振动吸收峰。
Y＝Z双键伸缩振动区1600～1800 cm-1，主要是：C＝O、C＝N、C＝C等双键。
指纹区（低频区）650-1500 cm-1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。
红外谱图各主要官能团红外光谱的特征吸收峰频率3600-3200NH, OH d, br, s3300C CHstrong3100-3010 =C-H middle2960-2850 -C-H strong2260-21002700-CHO doubleC Cvariable1850-1690 C=OAcids, esters Ketones Aldehydes very strong1680-1620 or 1600-1500 C=C variable 1470-1350 bend C-H1000-700 bend alkenes benzene substituted type4000cm-1650cm-11300-1030 bend C-O C-N几个明显的红外特征峰-OH（醇和酚）：-OH吸收处于3200~3650cm-1，由于-OH可形成分子间或分子内氢键，而氢键所引起的缔合对红外吸收峰的位臵、形状和强度都有重要影响。
有机化合物的波谱分析
第七章有机化合物的波谱分析（一）概述研究或鉴圧一个有机化合物的结构，需对该化合物进行结构表征。
其基本程序如下： 分离提纯一物理常数测左一元素分析一确立分子式一确泄其可能的构适式（结构表 征（参见 P11-12）（1）结构表征的方法传统方法：（化学法）① 元素左性.泄量分析及相对分子质量测泄 —— 分子式：② 官能团试验及衍生物制备——分子中所含官能团及部分结构片断： ③ 将部分结构片断拼凑 —— 完整结构； ④ 查阅文献，对照标准样，验证分析结果。
特点：需要较多试样（半微量分析，用样虽为10-100mg ）,大虽:的时间（吗啡碱，1805- 1952年）.熟练的实验技巧，高超的智慧和坚韧不拔的精神。
缺点：①分子有时重排，导致错误结论；② P 及一C=C 一的构型确定困难。
波谱法：① 质谱（最好用元素分析仪验证）——分子式：② 各种谱图（UV 、IR 、NMR. MS ） —— 官能团及部分结构片断； ③ 拼凑——完整结构； ④ 标准谱图——确认。
特点：样品用量少（v30mg ）,不损坏样品（质谱除外），分析速度快，对'C 及一C=C 一的 构型确左比较方便。
光谱法已成为有机结构分析的常规方法。
但是化学方法仍不可少，它与光谱法相辅相成, 相互补充，互为佐证。
（2）波谱过程分子运动：平动、振动、转动、核外电子运动等9量子化的（能量变化秘续）A 每个分子中只能存在一定数量的转? 动.振动、电子跃迁能级波谱过程可表示为：有机分子+电磁波选择性吸收 仪器记录用电磁波照射有机分子时， 分子便会吸收那些与分子内 的能级差相当的电磁波，引 起分子振动、转动或电子运 动能级跃迁，即分子可选择 性地吸收电磁波使分子内能 提高用仪器记录分子对不 同波长的电磁波的吸收情 况，就可得到光谱。
不饱和度亦称为分子中的环加双键数、缺氢指数、双键等价值等。
其定义为: 当一个化合物衍变为相应的绘后，与其同碳的饱和开链桂比较，每缺少2个氢为 1个不饱和度。
(波普解析)有机化合物波谱解析
30
第二节 紫外光谱的基本知识 一、 分子轨道
分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。 分子成键轨道; 分子反键轨道
33
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分子轨道的种类
(1) 原子A和B的s轨道相互作用，形成的分子轨道
(2)原子A和B的p轨道相互作用形成的分子轨道
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(3)原子A的s轨道和原子B的p轨道相互作用形成的分子轨道
• 吸收光谱特征： 吸收峰→λmax 吸收谷→λmin 肩峰→λsh 末端吸收
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（2）数据表示法
例如λ 溶m剂a2x 37nm(ε104) 或λ 2溶m3剂a7xnm(lgε4.0)
常用术语
生色团（发色团）：分子结构中含有π电子的基团 产生π→ π* 跃迁和（或）n→ π*跃迁 跃迁，E较低
例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— ； —NO2
物质对电磁辐射的吸收性质常用吸收曲线来描述，即考察 物质对不同波长的单色光吸收的情况。
溶液对单色光的吸收程度遵守Lambert-Beer 定律。
A = acl
A 为吸光度(光密度), a为吸光系数, l 为吸收池厚度, c 为溶液的浓度。
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•若溶液的浓度以mol L-1为单位时， Lambert-Beer 定律的吸 收系数(a) 表示，单位为L mol-1 cm-1，即摩尔吸光系数。 •对于相对分子质量未知的物质，常采用质量百分比浓度 (g/100ml)，相应的系数称为百分吸收系数，以E1%1cm表示。 •以摩尔吸收系数 用得最普遍。
三甲基胺n →σ*跃迁的λ分别为173nm、183nm和227nm。
39
第二节 紫外光谱的基本知识
二、 电子跃迁类型
有机化合物波谱综合解析详解
波谱综合解析的含义：利用各种波谱分
析方法获得尽可能多的结构信息，通过 对各种波谱分析信息之间的相互对比、 印证，从而获得被分析化合物准确结构 的定性分析方法。 不同波谱分析方法在功能上既有重叠部 分，也有互补部分，在综合解吸时应该 充分发挥各自优势。 在条件允许的情况下，要充分关注 1HNMR和13CNMR，因为NMR提供数据 最丰富，可靠性最高。
MS裂解机理
例题2：UV(甲醇）：λmax=236 nm,(ε=8200), 300 nm(ε=3500), 1NMR, 13CNMR, IR, MS如下，推测结构：
主要依靠NMR，特别关注偶合常数关系，
积分关系，充分利用二维NMR，以及其 他特殊NMR技术，如DEPT, 结合IR, MS, UV-Vis等数据，将可能的碎 片合理连接。 最后充分利用所有波谱分析数据对可能 结构进行确证，排除所有不合理结构。
1.
例题1：根据提 供的IR, HNMR, 13CNMR和MS 推测结构
解：设MS中m/z250为M+峰，因该峰与相邻碎片离子峰 m／z 206(M-44)．m／z 178(M-72)之间关系合理,故m ／z 250为分子离子峰。分子量250为偶数，说明化合 物不含氮或偶数个氮。MS中无明显含S、F、C1、Br、I 的特征碎片离子峰存在。
13C
NMR谱中有12种化学环境不同的碳，由峰的相对强 度判断，分子中应含有14个碳。1H NMR谱中积分简比 (由低场至高场)为3：2：1：2：3：4：3，简比数字之 和为18．表明分子中至少含有18个H。由以上分析可知， 当N＝0时，O＝4，可能分子式为C14H18O14,当N＝2 时．O＝2.5．不合理应舍去，故该化合物的分子式为 C14H18O14，因UN＝6，所以分子中可能有苯基存在。
有机化学波谱分析
质谱的解析方法
谱图解析
01
根据质谱峰的位置和强度，确定有机分子的分子量和结构信息。
同位素峰分析
02
利用同位素峰的强度比推断有机分子的元素组成。
裂解模式分析
03
研究有机分子在质谱仪中的裂解行为，推断有机分子的结构特
征。
质谱在有机化学中的应用
有机分子鉴定
通过比较标准谱图和实验谱图，确定有机分子的 化学结构。
通过自动化和智能化的技术手段，实 现波谱分析与其他分析方法的快速、 高效联用，提高分析效率，减少人为 误差。
波谱分析在有机化学中的新应用
新材料表征
随着新材料研究的不断深入，波谱分析在新型有机材料如高 分子聚合物、纳米材料等的表征中发挥越来越重要的作用。
生物大分子研究
利用波谱分析技术，研究生物大分子如蛋白质、核酸等的结 构和功能，有助于深入了解生物体系的复杂性和相互作用的 机制。
通过有机化学波谱分析，可以确定有机化合物的分子量、官能团、化学键等结构信息，有助于深入了解 有机化合物的性质和反应机理。
有机化学波谱分析还可以用于有机化合物的定性和定量分析，为有机化合物的合成、分离、纯化等提供 有力支持。
有机化学波谱分析的发展趋势
随着科技的不断进步，有机化学波谱分析技术也在不 断发展，新的技术和方法不断涌现。
THANKS
感谢观看
高灵敏度检测
利用新型的信号处理技术和高精度的 检测设备，提高波谱分析的灵敏度和 分辨率，有助于更准确地鉴定有机化 合物的结构和性质。
波谱分析与其他分析方法的联用
联用技术
将波谱分析与其他分析方法如色谱、 质谱、核磁共振等联用，可以实现更 全面、准确的分析，提高复杂有机混 合物的分离和鉴定能力。
IR1
分子能级图
E电 =1 ~ 20ev λ = 0.06 ~1.25m 紫外 可见吸收光谱 E振 = 0.05 ~1ev λ = 25 ~1.25m 红外吸收光谱 E转 = 0.005 ~ 0.05ev λ = 250 ~ 25m 远红外吸收光谱
红外光区划分
近红外(泛频） 近红外 泛频） 泛频 (0.75~2.5 m) 红外光谱 (0.75~1000m) 中红外(振动区) 中红外(振动区) 振动区 (2.5~25 m) 远红外(转动区 远红外 转动区) 转动区 (25-1000 m) 分区及波长范围
1.样品要求： 纯度＞98% 。 样品应不含水分。 2.测定方法： 测定IR光谱的样品可以是液、固、气状态。 固态样品：常用压片法、糊剂法或薄膜法制样测定。 液态样品：液态样品可注入吸收池内测定。 气态样品：一般灌入特制的气体池内测定。
红外光谱特点
1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 应用范围广：除单原子分子及单核分子外， 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； 所有有机物均有红外吸收； 分子结构更为精细的表征： 谱的波数位置、 3）分子结构更为精细的表征：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； 波峰数目及强度确定分子基团、分子结构； 定量分析； 4）定量分析； 气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 分析速度快； 6）分析速度快； 与色谱等联用（GC具有强大的定性功能。 7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
弯曲振动
– 对称弯曲振动 – 不对称弯曲振动
所以，多原子分子的振动类型可分为两大类：
伸缩振动（υ） 弯曲振动（δ） 面内弯曲振动(δi. p) 剪式振动(以δs表示) 平面摇摆(以ρ表示) 面外弯曲振动(δo.o.p) 非平面摇摆(以ω表示) 扭曲振动(以τ表示) 对称与不对称弯曲振动 其中，以对称伸缩、不对称伸缩、剪式振动、 其中，以对称伸缩、不对称伸缩、剪式振动、非平面摇摆 出现较多。 对称伸缩(以υs表示) 不对称伸缩(以υas表示)
有机化合物波谱解析教案
有机化合物波谱解析教案一、教学目标1. 理解有机化合物波谱解析的基本概念和方法。
2. 学会使用红外光谱、核磁共振谱、质谱等波谱进行分析。
3. 能够解析有机化合物的结构based on the information from the spectra.二、教学内容1. 红外光谱（IR）基本原理谱图解析功能团振动频率与结构的关系2. 核磁共振谱（NMR）基本原理谱图解析化学位移、耦合常数与结构的关系三、教学方法1. 讲授：讲解基本原理、概念和谱图解析方法。
2. 示例分析：分析具体化合物的红外光谱、核磁共振谱和质谱。
3. 练习：学生自行分析给定的谱图，得出结构结论。
四、教学准备1. 教学PPT：包含基本原理、概念、谱图解析方法和示例。
2. 谱图数据：用于示例分析和学生练习。
五、教学过程1. 导入：介绍有机化合物波谱解析的重要性。
2. 红外光谱（IR）讲解基本原理和谱图解析方法。
分析示例谱图，引导学生理解谱图与结构的关系。
3. 核磁共振谱（NMR）讲解基本原理和谱图解析方法。
分析示例谱图，引导学生理解谱图与结构的关系。
4. 练习：学生分析给定的谱图，得出结构结论。
教学反思：在课后，教师应反思教学效果，根据学生的反馈和练习情况，调整教学方法和难度，以便更好地达到教学目标。
六、质谱（MS）1. 基本原理介绍质谱仪的工作原理和质谱图的获取。
解释质谱图中的峰代表分子离子、碎片离子等。
2. 谱图解析讲解质谱图的解析方法，包括分子离子峰的确定、碎片离子的识别等。
引导学生理解质谱图与分子结构的关系。
七、紫外光谱（UV）1. 基本原理介绍紫外光谱的产生原理，如π-π、n-π等电子跃迁。
解释紫外光谱图中的吸收峰与分子结构的关系。
2. 谱图解析讲解紫外光谱图的解析方法，包括吸收峰的位置、强度和形状等。
引导学生理解紫外光谱图与分子结构的关系。
八、圆二色光谱（CD）1. 基本原理介绍圆二色光谱的产生原理，如手性分子的CD光谱。
有机化合物波谱解析(1)96页PPT
能级跃迁
电子能级间跃 迁的同时，总伴随 有振动和转动能级 间的跃迁。即电子 光谱中总包含有振 动能级和转动能级 间跃迁产生的若干 谱线而呈现宽谱带 。
讨论：
（1） 转动能级间的能量差ΔΕr：0.005～0.050eV，跃迁
最后确定为A
杜鹃酮最后确定结果为A（先后经历了30多年之久！！！）
发展
微量
通常 mg级，甚至g、pg级
快速
复杂化合物仅需几天甚至更少
计算机化 利用计算机快速信息存贮和分析运算功能，
结合波谱仪快速扫描，可进行快速检测而进
行以前难以研究的领域如动力学研究、反应
机理、药物代谢等。
色谱-波谱 如气相色谱、液相色谱联用，充分发挥各自
• R.M. Silverstein, et.al., “Spectrometric Identification of Organic Compounds”, 6th ed., Jhon Wiley & Sons, 2019
第一章 紫外吸收光谱分析法
ultraviolet spectrometry, UV
联用
优势，可以在一次测定中完成一个样品中二
三百个化合物的分离与测定。
课程简介
课时
40学时
考核
期末考试 70%
平时成绩 30%
（包括出勤、课堂表现、小作业等）
主要章节 1. 紫外
2. 红外光谱
3. 质谱
4. 核磁共振（H谱、C谱、二维谱）
5. 波谱综合解析
教材 《有机化合物波谱解析》
姚新生主编，医药卫生出版社
波长范围：1-800 nm.
(波普解析)有机化合物波谱解析
总论
5、单晶X射线衍射（X-ray diffraction by asingle crystal ） 单晶X射线衍射分析是一种独立的结构分析方法，不需要
借助其它波谱学方法即可独立的完成被测样品的结构分析工作。
优点：定量给出分子立体结构参数，还能够完成化合物分子相 对构型与分子绝对构型的测定，特别是在有机化合物分子立体结 构中的构型确定、构象分析，以及固体化合物样品的晶型与分子 排列规律，有机分子的异构体（如手性化合物）及其含量测定。
• 红外光谱在天然有机产物的结构研究中除了可用于鉴别化合物 的异同和光学异构体（大多数对映体和外消旋体的固相红外光 谱是不同的）外，它在立体化学研究和官能团的确定中发挥着 重要作用。
如：芳香环: ν1600~1480cm-1
OH:ν>3000 cm-1
C=O : ν1700 cm-1
IR相同者为同一化合物
缺点：要求样品本身能获得晶型良好的单晶。
16
总论
5、单晶X射线衍射 (X-ray diffraction by asingle crystal )
17
第一章 紫外光谱 Ultraviolet Spectra
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第一章 紫外光谱 Ultraviolet Spectra
第一节、吸收光谱的基础知识 第二节、UV的基础知识 第三节、UV与分子结构间的关系 第四节、UV在有机化合物结构研究中的应用
1H-NMR
• 基本参数：化学位移（）用于判断H的类型
•
偶合常数（J）
7
化学位移
1H-NMR
谱图提供的信息：
1）质子个数（积分数目）
2）由J值可知质子与质子的相互关系
3）由值可知质子所处的化学环境及磁环境
波谱数据表—有机化合物的结构解析
波谱数据表—有机化合物的结构解析
波谱数据表用于有机化合物的结构解析，其中包括以下波谱数据：
1. 红外光谱（IR）：提供有关化合物中功能团的信息，如官能团的位置和类型。
2. 质子核磁共振谱（^1H NMR）：提供有关化合物分子中氢原子的位置和数量的信息。
3. 碳13核磁共振谱（^13C NMR）：提供有关化合物中碳原子的位置和数量的信息。
4. 质子-质子相互作用谱（COSY）：显示质子之间的相互作用。
5. 核磁共振旋转相准谱（NOESY）：显示溶液中的分子之间的核磁共振相互作用。
6. 质子取代实验（HSQC和HMBC）：用于确定化合物中异位质子和相邻碳原子的连接关系。
7. 致命作用产物谱（CID）：使用质谱仪对化合物进行离解和质量分析，以确定其分子量和碎片信息。
综合使用这些波谱数据，可以确定有机化合物的分子结构，并提供有关化合物的一些基本特性，如官能团和键合情况。
有机化合物波谱解析核磁共振碳谱 上课课件
第四章 核磁共振碳谱
核磁共振碳谱13C-NMR
13C-NMR信号1957年发现，1970年开始直接应用。 13C丰度低1.108%；磁旋比为1H的1/4。灵敏度低。 Fourier NMR仪器出现，使13C-NMR信号测定成为
可能。
4.1. 13C-NMR的特点
1．灵敏度低
空间效应
a) 取代烷基的密集性：取代烷基越大、分枝越多， C也越大 例：伯碳 仲碳 叔碳 季碳
b) -旁位效应：各种取代基团均使-碳原子的共振 位置稍移向高场
20.3 ppm
H3C
H
HOOC
COOH
14.0 ppm
H3C
COOH
HOOC
H
5ห้องสมุดไป่ตู้其他因素 氢键及其它影响
氢键的形成使羰基碳原子更缺少电子，共振移向 低场
CH3 ↑ CH2↑ CH↑ (↑ 代表正向峰，↓ 代表倒置峰) CH ↑
= 135º CH3 ↑ CH↑ CH2↓
质子宽带去耦
O CCH2CH2CH2CH3
CH CH
O
CH
C C
CH2
CH2
CH2
CH3
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
0
Chemical shift (, ppm)
(C) (CH) (CH2)
宽带去耦
13C
(CH3)
偏共振 去耦
3、DEPT法 -不失真极化转移增强法
与耦合常数J无关, 在实验中只要设置 ，发射脉冲分别为45º、90º和
135º，做三次实验，就可以区分各种碳，季碳的信号不出现
脉冲角度 峰的特征
有机化学--第七章 有机化合物的波谱分析
子垂直于化学键的振动，键角发生变化，键长不变。以亚甲基为例，
几种振动方式如图7–1所示。
图中“+”和“-” 号表示与纸面垂直 但方向相反的运动。
*分子的振动方式很多，但不是所有的振动都引起红外吸收， 只有偶极矩发生变化的振动，才能在红外光谱中出现相应的吸收峰。 无偶极矩变化的振动，为红外非活性振动，在红外光谱中不出现吸 收峰。如对称炔烃(RC≡CR)的C≡C伸缩振动无偶极矩变化，不引 起红外吸收。偶极矩变化大的振动，吸收峰强，如C＝O伸缩振动。 综上所述，产生红外光谱的两个必要条件是: ν红外= ν振动；振动 过程中有偶极矩变化。
例2 化合物的分子式为C6H10，红外光谱如图7–3所示，
试推测该化合物的可能结构。
解: 由分子式计算不饱和度Ω=2，可能存在C＝C、环或C≡C。观
察4000～1300cm-1区域光谱：3030cm-1处有强不饱和C—H伸缩振动 吸收，与1658cm-1 处的弱C＝C伸缩振动吸收对应，表明有烯键存 在，且对称性强；～1380cm-1 处无吸收，表明不存在甲基。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。
m=I, I-1, …, -I
1 H的自旋量子数I为1/2，它在磁场中有两种取向，与磁
场方向相同的，用+1/2表示，为低能级；与磁场方向相
反的，用-1/2表示，为高能级。两个能级之差为△E，见
图7–4。
△E与外加磁场强度(H0)成正比，其关系式如下：
式中：γ 称为磁旋比，是物质的特征常数，对于质子其量值为 2.675×108A· 2·-1·-1； h为Plank常量； ν为无线电波的频率。 m J s
峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲线求
有机化合物的波谱分析简介
第十章 有机化合物的波谱分析简介
有机化合物不论是天然产物还是经化学反应 生成的，都需要测定其分子的结构。如果对某一 化合物的结构不了解，则对其性质和作用的研究 是很难深入的。因此，测定有机化合物的结构很 自然地变成了研究有机化学的首要任务。
2
我们在基础有机化学中学习了鉴定有机官能团的化 学方法：
R
H
CC
νC－H 3020, 3090
H
H δC－H 910, 990
R
H
C C δC－H 890
R'
H
R
R'
CC
H
H
δC－H 690
R
H
CC
H
R'
δC－H 970
24
1-辛烯
2,3-二甲基-1,3-丁二烯 2-甲基-2-戊烯
25
R
H
CC
H
R'
（E）-2-己烯
R
R'
CC
H
H
（Z）-2-己烯
δ C－H 970 δ C－H 690
26
炔烃 炔烃的特征吸收峰主要是 C C和 CH的特征吸收峰。
C C H νC－H 3300cm-1 尖峰 νC＝C 2100～2300cm-1 弱
RCCR ' νC＝C 2190～2260cm-1 弱
27
3,3-二甲基-1-丁炔 2-丁炔
28
1-己炔的红外光谱图
29
芳香烃
C＝C－H νC－H 3000～3100cm-1
红外光谱法 Raman光谱法
远红外光谱法
0.03~100cm 1~1000m
分子转动，电子自旋
有机波谱解析技巧
有机波谱解析技巧在化学领域中，有机波谱解析是一项至关重要的技能。
它就像是一把神奇的钥匙，能够帮助我们揭开有机化合物分子结构的神秘面纱。
对于化学专业的学生、科研工作者以及从事相关领域工作的人员来说，熟练掌握有机波谱解析技巧是必不可少的。
有机波谱分析主要包括红外光谱（IR）、紫外可见光谱（UVVis）、核磁共振谱（NMR，包括氢谱 1H NMR 和碳谱 13C NMR）以及质谱（MS）等。
每种波谱技术都有其独特的原理和特点，为我们提供了不同角度的分子结构信息。
红外光谱是通过测量分子对不同波长红外光的吸收来确定分子中的官能团。
就好像每个人都有独特的指纹，每种官能团在红外光谱中也有其特定的吸收峰位置和形状。
比如，羰基（C=O）在 1700 cm －1 左右有强烈的吸收峰，羟基（OH）在 3200 3600 cm －1 有较宽的吸收峰。
在解析红外光谱时，首先要观察整个谱图的轮廓，了解吸收峰的大致分布情况。
然后重点关注那些特征性强的吸收峰，判断可能存在的官能团。
但需要注意的是，有些官能团的吸收峰可能会受到分子中其他基团的影响而发生位移，这就需要结合具体情况进行综合分析。
紫外可见光谱则主要用于研究分子中存在的共轭体系。
共轭体系越大，吸收波长就越长。
通过测量物质对紫外和可见光的吸收，可以推断分子中是否存在双键、苯环等共轭结构。
接下来是核磁共振谱，这可是有机波谱解析中的“重头戏”。
氢谱能告诉我们分子中氢原子的种类、数量和所处的化学环境。
不同化学环境的氢原子在谱图中会出现在不同的位置，化学位移就是它们的“坐标”。
比如说，与羰基相连的氢原子化学位移通常较大，在 9 10 ppm 左右；而与甲基相连的氢原子化学位移则较小，一般在 1 2 ppm 之间。
除了化学位移，峰的裂分情况也能提供重要信息。
通过耦合常数可以判断相邻氢原子的数目和相对位置关系。
碳谱则能更直接地反映分子中碳原子的情况。
由于碳原子的天然丰度较低，碳谱的灵敏度相对较低，但它对于确定复杂分子的结构仍然具有不可替代的作用。
有机化合物波普解析 紫外光谱
• 概论
色谱分析：GC，HPLC，TLC 与裂解---色谱成分分析
波谱分析：UV，IR，NMR，MS（有机）----结构分析
• 色谱分析:具有高效分离能力可以把复杂有机混合物分离 成单一的纯组分
• 波谱分析：纯样品进行结构分析，特点是：微量化、测 量快、结果准确、重复性好。除MS之外，可回收样品
4. 电磁波与光谱区的关系
核与内层 电子跃迁
紫外及可见光谱 价电子跃迁
红外光谱 分子振动与转动
核磁共振谱 核自旋能级跃迁
UV-VIS电磁波谱：位于X射线与IR光区之间 有机化合物的UV吸收：200-400nm之间（近紫外）
VIS吸收：400-800nm之间（可见） 真空（远）U V ：4 – 200 n m σ→ σ*跃迁吸收
∨ MS
∨
IR
∨
UV
• 本课程内容，目的及要求：
介绍：四谱与各种有机化合物结构的关系，各谱 的解析技术以及运用四谱综合进行有机化合物的 结构测定；
• 能解析一般的图谱，掌握各谱原理、各种化合物 谱图的特点及应用各谱解析未知化合物。
• 应了解各谱的长处及解决的结构类型； 应用多种谱图，互相取长补短。
第一节 基础知识
一、 电磁波的基本性质及分类
1．电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空 间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量。
2．电磁辐射的性质：具有波、粒二向性。
• 波动性：
c
，
104
（m
(cm
)
1（) 式（31-11）
• 粒子性： E h h c ( （式1-33）- 2）
光的波长越短（频率越高），其能量越大。
的吸收光谱在紫外-可见光区，紫外-可见光谱或分子的电子 光谱。
《有机化合物波谱解析》教学大纲
有机化合物波谱解析一、课程说明课程编号：240205Z10课程名称（中/英文）：有机化合物波谱解析（Spectroscopy of Organic Compounds）课程类别：专业基础课学时/学分：总48学时，其中理论36学时，实验12学时；学分3先修课程：有机化学、物理化学、分析化学适用专业：药学教材：《有机化合物波谱解析》（第三版），中国医药科技出版社，吴立军，2009。
教学参考书：《有机化合物波谱解析》（第一版），人民卫生出版社，孔令义，2016。
《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》（第三版），科学出版社，宁永成，2016。
《有机化合物的波谱解析》，华东理工大学出版社，药明康德新药开发有限公司分析部译，秦川校，2007年二、课程设置的目的意义本课程是运用紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、核磁共振波谱（NMR）、质谱（MS）等现代物理手段研究有机化合物化学结构的一门学科，是现代有机化合物结构测定最主要的手段。
本课程为药学、制药工程等专业本科生开设的专业基础课，培养学生利用这四种波谱技术综合解决大多数有机化合物结构研究问题的能力，为进一步学习药物化学、天然药物化学、药物分析等专业课奠定基础。
三、课程的基本要求掌握紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、核磁共振波谱（NMR）、质谱（MS）等的基础知识及其解析方法，熟悉旋光谱和圆二色谱的基本解析，学会综合运用上述多种谱图所提供的结构信息解决化合物的结构问题。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等五、实践教学内容和基本要求对乙酰氨基酚的红外光谱测定与解析。
掌握红外光谱分析中固体样品制备技术（KBr压片）与图谱解析，熟悉红外光谱仪的操作。
六、考核方式及成绩评定七、大纲主撰人：大纲审核人：。
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第一章 紫外光谱一、简答1．丙酮的羰基有几种类型的价电子。
试绘出其能级图，并说明能产生何种电子跃迁？各种跃迁可在何区域波长处产生吸收？2．指出下述各对化合物中，哪一个化合物能吸收波长较长的光线（只考虑π→π*跃迁）。
(2)(1)及NHR3CHCHOCH 3CH 及CH 3CH CH23．与化合物（A ）的电子光谱相比，解释化合物（B ）与（C ）的电子光谱发生变化的原因（在乙醇中）。
(C)(B)(A)入max ＝420 εmax ＝18600入max ＝438 εmax ＝22000入max ＝475 εmax ＝320003N NNNO HC32(CH )2N NNNO H C 32(CH )2232(CH )(CH )23NNNNO4．苯胺在λmax 处的εmax 为1430，现欲制备一苯胺水溶液，使其透光率为30%（1cm 比色池），试问制备100ml 该溶液需取多少克苯胺？二、分析比较1．指出下列两个化合物在近紫外区中的区别：CH CH 32(A)(B)2．某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇中）时，溶剂对n →π*跃迁及π→π*跃迁有何影响？用能级图表示。
3．试述对二烷基苯甲酸在下面一些溶剂中的紫外光谱的区别：λ乙醚max =277nm εmax ＝20600λEtOH max =307nm εmax ＝19000NRRCOOHλHCl max =307nm εmax ＝970三、试回答下列各问题1．某酮类化合物λhexanemax ＝305nm ，其λEtOH max =307nm,试问，该吸收是由n→π*跃迁还是π→π*跃迁引起的？2. 1,1二苯乙烯（A ）在环己烷中的UV 光谱与蒽（B ）的UV 光谱有相当大的区别。
在浓硫酸中这两个化合物UV 光谱非常相似，见表1-5，而在稀硫酸中又与环己烷中的UV 光谱相同，试问在浓硫酸中这两个化合物发生了什么变化？表1-1 化合物（A ）和（B ）在不同溶剂中的λma四.计算下述化合物的λmax ：1. 计算下列化合物的λmax ：2.计算全反式西红柿烯（结构如下）的λmax 及εmax ：3.计算一叶萩碱在乙醇中的λmax ：NOO4.计算下列化合物的λmax ：(D )(C )(B )(A )2NH COOH3OH COCH O 33OOCH CH O五、结构判定1.由某挥发油中分得一种成分，其UVλhexane max =268nm,由其它方法初步确定该化合物的结构可能为A 或B ，试问可否用UV 光谱做出判断？(A)(B)2. 一化合物初步推断其结构不是A 就是B ，经测定UV λEtOH max =352nm,试问其结构为何？O O(A)(B)3. 2-（环己-1-烯基）-2-丙醇在硫酸存在下加热处理，得到主要产物的分子式为C 9H 14，产物经纯化，测紫外光谱λmax =242nm (εmax ＝10100)，推断这个主要产物的结构，并讨论其反应过程。
CCH OHCH 334. 胆甾烷-3-酮（结构如下）的UV λmax =286nm (lgεmax ＝1.36),而2α-氯取代为λmax =279nm (lgεmax ＝1.60)，2β-氯取代物λmax =299.5nm (lgεmax ＝1.53)。
试说明为什么2α-氯取代向紫位移？第二章 红外光谱一．分析1. 指出下列各种振动形式，哪些是红外活性振动，(Δμ≠0)，哪些是红外非活性振动(Δμ=0)。
分子 振动形式 (1) CH 3–CH 3 νC —C (2) CH 3–CCl 3 ν C —C (3) O ═ C ═ O νS ,CO2 (4) SO 2 νS , SO2 (5) CH 2═CH 2 νS , C ═ C (6)CH 2═CH—CHO νS , C ═ C二、回答下列问题：1. C —H ，C —Cl 键的伸缩振动峰何者要相对强一些?为什么?2. νC═O 与νC═C 都在6.0μm 区域附近。
试问峰强有何区别?意义何在?三、分析比较1. 试将C═O 键的吸收峰按波数高低顺序排列，并加以解释。
(1)CH 3COCH 3 CH 3COOH CH 3COOCH 3 CH 3CONH 2 CH 3COCl CH 3CHO(A ) (B ) (C ) (D ) (E ) (F )(2) (A ) (B ) (C )(D ) (E )2．能否用稀释法将化合物(A )、(B )加以区分，试加以解释。
(A ) (B )四．结构分析1. 用红外光谱法区别下列化合物。
OCH 3CO CH 3CCH 3O CH 3CCH 3CH 3CH OOOHO O OH O CH 3CNH 2O CH 3CNO 2(1)(2)(A ) (B ) (A ) (B ) (3) (4)(A ) (B ) (A ) (B )2．某化合物在4000～1300cm –1区间的红外吸收光谱如下图所示，问此化合物的结构是(A)还是(B)?(A) (B)3．用IR 光谱(下图)表示的化合物C 8H 9O 2N 是下面哪一种?C 8H 9O 2N 的红外光谱O COOC 2H 5OCOOC 2H 5COCH 3COCH 3CH 3CH 3CH 3O OMeO OMeOHC OCH 3OHC CH 3OHOC NC ONH 2NHCOCH 3OHNH 2COOCH 3CONH 2OCH 3CH 2NH 2COOHNHCH 3COOH4．某化合物初步推测为Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ。
试根据其部分红外光谱作出判断。
未知物的红外光谱五、简答1. 1–丙烯与1–辛烯的IR 光谱何处有明显区别?2.下列两个化合物，哪个化合物的IR 光谱中有两个 C═ O 吸收峰?(A) (B)3. 某一天然产物结构不是(A)就是(B)，在IR 光谱中，只有2870cm –1峰和926cm –1强吸收，而无2960cm –1峰，试判断该天然产物的正确结构?并说明理由。
(A) (B)4. 用其它光谱确定某一苷类化合物的结构不是A 就是B ，在IR 光谱出现890cm –1弱至中强吸收试确定其可能结构是哪一个，为什么?(A ) (B ) 六、结构解析．OOOHOHOOOHOHHOOOOC H 3OC H 3HOOOOOOOHOH OC H 3H OH OOHOH HOC H 3OH OH1. 某未知物1分子式为C8H7N，低温下为固体，熔点29℃，其IR光谱图见下图试解析其结构。
未知物1的红外光谱2．某化合物2分子式为C6H12O，IR光谱见图，试推断其可能结构式，并说明1400～1360cm–1区域的特征。
某化合物2(C6H12O)的红外光谱第三章核磁共振一、简答1．乙酸乙酯中的三种类型氢核电子屏蔽效应相同否？若发生核磁共振，共振峰应当怎么排列？ 值何者最大？何者较小？为什么？CH3—COO—CH2—CH3（a）（b）（c）2．在α-蒎烯中，标出的三种氢核为何有不同的化学位移值？3. 醋酸在用惰性溶剂稀释时，其酸性氢核的共振峰将移向何处？4．CHCl3可与苯环上的π电子按下列形式形成氢键，试问，CHCl3上的氢核共振信号将移向何处？CCl3H二、比较题1. 标记的氢核可预期在1H-NMR的什么区域有吸收？⑴NS(a)H CH3(b)CH3(c)⑵2(a))⑶⑷22CO)))⑸CO)))⑹CH CH CO⑺Cl CH COO23⑻2)CH3CONCH33⑽C C H⑾Cl CH2CH2OH(a)(b)⑿C H2))⑼（a）1.63（b）1.29（c）0.85CH3H3CCH3(a)(b)(c)〔13〕PCH 3C 6HNHCO3 ⒁ NHOOBr2. 下列化合物中，Ha 有几重峰？HcHaHbN H 2HbNH 23. 以下为同一化合物的两种表达方式：H H H H Cl H H H 23X3N41S 77A23X 3N41Cl H H H H试解释为何J 1, 2 = 0～2Hz, J 2, 3N = 8～10Hz, J 3X, 2 = 3～5Hz, J 7A, 7S = 9～11Hz?另外，试推测J 2，7A 与J 2, 7S 中何者数值较大，为什么？4. 已知1,2-二卤环己烷中的J ab ＝10Hz ，试问该化合物是顺式还是反式？其优势构象将是下列三者中的哪一种？5.下列图谱为AB 系统氢核给出的信号还是AX 系统中的X 氢核给出的信号，为什么？三、结构推定1.试根据给出条件推测下列化合物的结构。
①图3-1 ②图3-2③图3-3④图3-42. 下列化合物各有几组磁不等同碳核，在噪音去偶谱上将出现几个13C 信号？试标出每个信号的重峰数。
① 苯 ② 甲苯 ③ 萘 ④⑤3．一化合物，分子式为C 6H 8，高度对称，在噪音去偶谱（COM ）上只有两个信号，在偏共振去耦谱（OFR ）上只有一个三重峰（t ）及一个二重峰(d)，试写出其结构。
四、信号归属1．试按给出结构对图3-4上各个信号做出确切的归属。
CH 3CH 3O图3-52.按给出条件推测下列化合物的结构（括号内为峰的相对高度及重峰数）。
①C13H12O, 76.9(24, d),128.3 (99, d), 127.4 (57, d), 129.3 (87, d ), 144.7 (12, s)②C9H10O, 63.1 (49, t), 126.4 (98, ?), 127.5 (44, ?), 128.5 (87, ?),128.7 (60, ?),130.7 (42,d),136.8 (11, s)③C5H6O4, 38.2 (100, t),128.3 (84, t),136.1 (99, s),168.2 (77, s),172.7 (78, s)3.试按图3-6及条件，写出未知化合物的结构，并通过计算化学位移值进行复核。
图3-6第四章质谱一、简答题1. m/z 200的离子，在分辨率为20,000的质谱仪上，可以与相差多少质量的离子分开？2. 根据下面给出的质谱图，求出化合物的分子式，并推导其可能的结构。
3. 甲基环己烷的EIMS如下。
归属下列信息：a. 分子离子b. 基峰c. M+.-37碎片离子4.一个未知物质的MS呈现强的[M]=79，如果这个化合物含氮或者含氧有多少可能的分子式？指出每个分子的不饱和度。
5. 从一个低分辨质谱中能够找出多少数据来区分C6H13Cl和C3H5Br?6. 从一个高分辨质谱中能够找出多少数据来区分C6H12O和C5H8O2?二、分析题1. 预测下列裂解的结构：OOHNClOO-R-HCl-R??????(a)(b)(c)(d)(e)(f)2. 环己烯的EIMS 如下所示，(a) 简单的单键σ 裂解能解释m/z 的基峰吗？ (b) m/z 54的碎片是由于双键的裂解产生的吗？3. 3-甲基-3-庚醇有三种可能的α 裂解途径。