谱图解析
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核磁共振谱图解析
1H
氢谱是最常见的谱图。 核磁共振氢谱能提供重要的结构信息： 化学位移 耦合常数及峰的裂分情况 峰面积——峰面积与氢的数目成正比，所以 能定量的反应氢核的信息
化学位移
•
7.28 ppm
H
H 1.8 ppm
H2C H2 5.28 ppm H 2.7~3.4 ppm;
H
O 2.1~3.3 ppm
R
活泼氢
与O、S、N相连的氢是活泼氢. 切记想看活泼氢 一定选择氘代氯仿或DMSO做溶剂. 在DMSO中活泼 氢的出峰位置要比CDCl3中偏低场些.活泼氢由于受氢 键、浓度、温度等因素的影响，化学位移值会在一个 范围内变化.有时分子内氢键的作用会使峰型变得尖锐. 后面附注一些常见活泼氢的核磁谱图。
A ROH; RNH2; R2NH ArOH; ArSH; ArNH2 RSO3H; RCOOH;
1N
J(1-2)=2-3
2
3
1
J(1-2)=7-10
2 N
J(1-3)=0-3
5S 2
4N
J(4-5)=3-4 J(2-5)=1-2 J(2-4)=0
H 2N
5
3 4
J(2-3)=2-3 J(3-4)=3-4 J(2-4)=1-2 J(2-5)=1.5-2.5
J(2-3)=4.7-5.5
2
S 5
J(3-4)=3.3-4.1
119h和f的耦合常数610衍生物4803j邻25关于手性化合物和前手性化合物中ch上两个2氢的化学位移与某碳原子相连的四个基团不等同时该碳原子则是手性碳原子若有一对相同基团时该碳原子则是前手性碳原子
核磁共振(NMR)谱 图解析
常用的核磁共振（NMR）实验
1H 13C 13C－DEPT135o ( CH CH3 , CH2 ) 13C－DEPT90o ( CH ) 1H －1H COSY (化学键上相邻氢原子的识别) 1H －1H TOCSY (结构片断的识别) 1H －1H NOESY (空间上相近的氢原子的识别) 1H － 13C (HSQC, HMQC) (碳氢一键相关） 1H － 13C HMBC (碳氢远程相关——碳氢原子二、三键偶合）
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构2.红外光谱特点红外吸收只有振-转跃迁，能量低；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；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。
3.分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
《谱图解析》课件
结论和总结
谱图解析是一项非常重要的化学分析技术，对于理解和应用化学领域至关重 要。继续学习和探索谱图解析的知识可以帮助我们在科学研究和实践中取得 更好的成果。
谱图解析的意义和好处
深入理解样品
谱图解析可以帮助人们更好地 理解样品的性质、构成和特征。
指导化学合成
通过谱图解析，可以指导有机 化学家进行合成路径的选择和 优化。
质量控制和质量保证
谱图解析可以用于确保产品的 质量和符合法规要求。
谱图解析的挑战和困难
• 复杂的谱图解读 • 样品制备和数据采集的难度 • 解析技术的不断更新和发展
《谱图解析》PPT课件
演示文稿名称：《谱图解析》PPT课件
引言
谱图解析是一种重要的分析方法，通过对谱图的观察和解读，可以获取关于样品的结构和成分信息。本课程将 介绍谱图解析的基本原理和应用。
什么是谱图解析
谱图解析是指通过对光谱、质谱、核磁共振谱等数据进行分析和解读，从中获取有关化合物结构和成分的信息。
常见的谱图解析方法Байду номын сангаас
• 紫外可见光谱 • 红外光谱 • 质谱 • 核磁共振谱
谱图解析的应用领域
1 药物研发
通过分析药物的谱图，可 以确定其结构和纯度，帮 助研发新的药物。
2 环境监测
3 食品安全
谱图解析可用于监测空气、 水和土壤中的污染物，以 及检测环境中的有害物质。
通过分析食品中的谱图， 可以检测有害物质及其含 量，确保食品的安全性。
谱图的综合解析
等离子体物理
等离子体物理中的谱图主要用于研究 等离子体的离子和电子成分、能量分 布以及与电磁场的相互作用等。
例如，通过微波干涉仪可以测量等离 子体的电磁波传播特性，通过质谱仪 可以分析等离子体的成分和化学性质 。
天体物理
天体物理中的谱图主要用于研究天体的化学组成、温度、 密度和运动状态等。通过分析天体发出的光谱，可以深入 了解天体的演化历程和宇宙的起源与演化。
谱图综合解析
contents
目录
• 谱图基础知识 • 谱图解析方法 • 谱图在信号处理中的应用 • 谱图在化学领域的应用 • 谱图在物理领域的应用 • 谱图解析的未来发展
01 谱图基础知识
谱图定义
谱图是一种用于表示数据点在多维空间中分布情况的图形表示方法。它将多维数 据点映射到二维平面上，通过颜色、形状、大小等视觉元素来表示数据的特征和 差异。
医学影像处理
利用谱图技术可以对医学影像进行增强和分析， 用于医学影像诊断和治疗。
04 谱图在化学领域的应用
分子光谱学
红外光谱
用于检测分子中的振动和转动能级跃迁，从而推断分子的结构和 化学键信息。
拉曼光谱
通过散射光的频率变化分析分子振动和转动信息，常用于研究分 子结构和化学反应过程。
紫外可见光谱
通过测量物质对紫外和可见光的吸收来分析分子中的电子跃迁， 用于研究分子结构和电子性质。
谱图应用领域
01
谱图在数据挖掘、机器学习 、生物信息学、社交网络分 析等领域有着广泛的应用。
02
03
04
在数据挖掘和机器学习中， 谱图可用于数据降维、聚类 分析、异常检测等任务。
在生物信息学中，谱图可 用于基因表达分析、蛋白 质相互作用分析等。
NMR,VU,IR,MS四大图谱解析
13C-NMR谱图解析13C-NMR谱图解析流程1.分于式的确定2.由宽带去偶语的谱线数L与分子式中破原子数m比较，判断分子的对称性.若L=m，每一个碳原子的化学位移都不相同，表示分子没有对称性;若L<m，表示分子有一定的对称性，L值越小，分子的对称性越高。
3.标出各谙线的化学位移Qc，确定谙线的归属在结构鉴定中，常用的13C-NMR技术是宽带去偶和偏共振去偶。
根据宽带去偶谱测定的化学位移，偏共振去偶谱中各类碳的偶合谱线数，以及峰高相对和对称状况，对各谱线作大体归属，从而辨别碳核的类型和可能的官能团。
结构比较复杂的化合物，根据上述方法对13C-NMR谱线归属碰到困难时，可借助测定T1值作进一步的辨别，特别在归属不同季碳的谱线时，T1值的测定更有其实用价值。
另外，在1H-NMR谱线归属明确的情况下，还可采用质子选择去偶技术来归属难以辨认的13C-NMR 谱线。
在偏共振去偶时出现的虚假远程偶合现象也可以为归属某些特殊结构单元提供有用的信息，1H谱与13C谱相结合，有利于彼此信号归属。
各类碳核的化学位移范围如下图所示：表1基团类型Qc/ppm烷0-60炔60-90烯，芳香环90-160羰基1604.组合可能的结构式在谱线归属明确的基础上，列出所有的结构单元，并合理地组合成一个或几个可能的工作结构。
5.确定结构式用全部光谱材料和化学位移经验计算公式验证并确定惟一的或可能性最大的结构式，或与标准谱图和数据表进行核对。
经常使用的标准谱图和数据表有:经验计算参数1.烷烃及其衍生物的化学位移一般烷烃灸值可用Lindeman-Adams经验公式近似地计算：∑Qc5.2=nA-+式中:一2.5为甲烷碳的化学位移九值;A为附加位移参数，列于下表，为具有某同一附加参数的碳原子数。
表2注:1(3).1(4)为分别与三级碳、四级碳相连的一级碳;2(3)为与三级碳相连的二级碳，依此类推。
取代烷烃的Qc为烷烃的取代基效应位移参数的加和。
综合谱图解析
二、不同化合物的谱图特征
1. 取代苯环
氢谱：6.5~8.0ppm有峰,除对位取代外,峰形复杂 碳谱: 110~165ppm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 670910cm-1有峰 紫外: 吸收波长大于250nm
16:27
3
三、 IR
判断各种官能团
1. 含O: 2. 含N: 3. 芳环－－取代 4. 炔、烯－－类型
四、 UV
1. 共轭体系、发色团 2. 从B带精细结构－－苯环的存在
16:27 4
综合解析谱图的一般程序
一、波谱综合分析的步骤：
波谱分析的目的在于推断化合物的结构式，即结构鉴定。其主要 步骤：
序号 δc（ppm） 碳原子个数 序号 δc（ppm） 碳原子个数
1
204.0 119.0 78.0 54.5
1 1 1 1
5
32.0 21.7 12.0
1 1 1
2
6
3
7
4
16:27
20
16:27
21
（1）分子式的推导 • MS：分子离子峰为 m/z 125，根据氮律，未知物分子中含有 奇数个氮原子； •
1. 纯度检查：
可用熔点、折光率和各种色谱法判断样品的纯度。如果样品不是 纯物质，必须进行分离提纯。
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，查贝农表或 莱德伯格表计算得出，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，查贝农表来推算分子式。
图谱解析
1. 确定分子式、分子量 确定分子式、 2. 计算不饱和度 3. 结构单元的确定（官能团） 结构单元的确定（官能团） 4. 结构单元的相应关系 5. 提出可能的结构式 6. 对结构式、每一个基团对照谱图进行指认。 对结构式、每一个基团对照谱图进行指认。
三、 解析实例
例1 ：
分子式：C8H8O 分子式
Structure: IUPAC Name: methyl acetate (methyl ethanoate)
例9： Analysis: C5H10O ：
U=1
Structure: IUPAC Name: diethyl ketone (3-pentanone)
例10： ：
Analysis: C4H8O2
例2 ：
Analysis: C7H8O
CH3 OH
例3 ：
Analysis: C8H7N
例4 ：
Analysis: C7H6O
例5 ：
分子式：C3H7NO 分子式
例6： Analysis: C4H8O2
或
O C O
例7： Analysis: C7H5OCl ：
CHO
Cl
例8： Analysis: C3H6O2 ：
CH 3 H 3C C CH 3
O C CH 3
例13：某未知物分子式为 5H12O，它的紫外 ：某未知物分子式为C ， 光谱在200nm以上没有吸收，其它谱图如定其结构。 确定其结构。
9 2 1
紫外在200nm以上没有 （1）分子式为 5H12O， UN=0 ， 紫外在 ）分子式为C ， 以上没有 吸收，说明该分子为醇或醚； 吸收，说明该分子为醇或醚； 左右有吸收，说明为醇； （2）红外在 ）红外在3300cm-1左右有吸收，说明为醇； （3）核磁显示该分子有三种不同环境的质子，其质子数比 ）核磁显示该分子有三种不同环境的质子， 例为1： ： ，根据分子式知，质子数即为1、 和 ， 例为 ：2：9，根据分子式知，质子数即为 、2和9，其中 有一种为活泼氢，在最低场，为OH，这也与红外结果相符。 有一种为活泼氢，在最低场， ，这也与红外结果相符。 另外，根据化学位移和质子数判断，化学位移为 另外，根据化学位移和质子数判断，化学位移为3.2的质子 的质子 相连， 为CH2，与OH相连，为-CH2OH。最高场的质子为一特丁基 相连 。 的三个CH ，化学位移约为0.9； 的三个 3，化学位移约为 ； 的碎片离子峰出现， （4）质谱有 和31的碎片离子峰出现，也显示分子为醇和 ）质谱有57和 的碎片离子峰出现 有特丁基的结构。 有特丁基的结构。
三、 解析实例
例1 ：
分子式：C8H8O 分子式
Structure: IUPAC Name: methyl acetate (methyl ethanoate)
例9： Analysis: C5H10O ：
U=1
Structure: IUPAC Name: diethyl ketone (3-pentanone)
例10： ：
Analysis: C4H8O2
例2 ：
Analysis: C7H8O
CH3 OH
例3 ：
Analysis: C8H7N
例4 ：
Analysis: C7H6O
例5 ：
分子式：C3H7NO 分子式
例6： Analysis: C4H8O2
或
O C O
例7： Analysis: C7H5OCl ：
CHO
Cl
例8： Analysis: C3H6O2 ：
CH 3 H 3C C CH 3
O C CH 3
例13：某未知物分子式为 5H12O，它的紫外 ：某未知物分子式为C ， 光谱在200nm以上没有吸收，其它谱图如定其结构。 确定其结构。
9 2 1
紫外在200nm以上没有 （1）分子式为 5H12O， UN=0 ， 紫外在 ）分子式为C ， 以上没有 吸收，说明该分子为醇或醚； 吸收，说明该分子为醇或醚； 左右有吸收，说明为醇； （2）红外在 ）红外在3300cm-1左右有吸收，说明为醇； （3）核磁显示该分子有三种不同环境的质子，其质子数比 ）核磁显示该分子有三种不同环境的质子， 例为1： ： ，根据分子式知，质子数即为1、 和 ， 例为 ：2：9，根据分子式知，质子数即为 、2和9，其中 有一种为活泼氢，在最低场，为OH，这也与红外结果相符。 有一种为活泼氢，在最低场， ，这也与红外结果相符。 另外，根据化学位移和质子数判断，化学位移为 另外，根据化学位移和质子数判断，化学位移为3.2的质子 的质子 相连， 为CH2，与OH相连，为-CH2OH。最高场的质子为一特丁基 相连 。 的三个CH ，化学位移约为0.9； 的三个 3，化学位移约为 ； 的碎片离子峰出现， （4）质谱有 和31的碎片离子峰出现，也显示分子为醇和 ）质谱有57和 的碎片离子峰出现 有特丁基的结构。 有特丁基的结构。
四大谱图详解 ppt课件
NO2
O C
C O
90 o 370nm
NO2
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3 O
CC
CH3 O CH3
180 o 490nm
NO2
t C4H 9 NO2
C2H5
t C4H 9
K带εmax 8900
6070
5300
因素要成为有效的生色因子，各生色因子应处于同一平面，若 生色团之间，生色团和助色团之间太拥挤，会使共轭程度降低。
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339，665 280 300，665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
跃迁类型
* * n* n*
n*，n*
n*， n* n* n*
常用术语
红移与蓝移 吸收峰向长波方向移动的现象叫红 移。 吸收峰向短波方向移动的现象叫蓝 移，也叫紫移。
四大谱图详解
常用术语
生色团:分子中产生紫外吸收的主要官能团。都是不饱和基团， 含有π电子，可以发生π n→π * 、 n →π * 跃迁。（p76）
助色团:含有孤对电子，本身不产生紫外吸收的基团，但与生色 团相连时，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度 的一些官能团，称之为助色团。常见助色团助色顺序为：
影响紫外吸收的因素-溶剂效应
π π*
n π*
Δ En
Δ Ep
Δ En
非极性溶剂
Δ Ep
非极性溶剂
极性溶剂
极性溶剂
*跃迁中，基态的极性小于激发态的极性，溶剂对于激发态 的稳定作用大于基态，导致极性溶剂中△E降低， λmax长波方向 移动，
O C
C O
90 o 370nm
NO2
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3 O
CC
CH3 O CH3
180 o 490nm
NO2
t C4H 9 NO2
C2H5
t C4H 9
K带εmax 8900
6070
5300
因素要成为有效的生色因子，各生色因子应处于同一平面，若 生色团之间，生色团和助色团之间太拥挤，会使共轭程度降低。
二氧杂环己烷
/nm 177 178 204 214 186 339，665 280 300，665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
跃迁类型
* * n* n*
n*，n*
n*， n* n* n*
常用术语
红移与蓝移 吸收峰向长波方向移动的现象叫红 移。 吸收峰向短波方向移动的现象叫蓝 移，也叫紫移。
四大谱图详解
常用术语
生色团:分子中产生紫外吸收的主要官能团。都是不饱和基团， 含有π电子，可以发生π n→π * 、 n →π * 跃迁。（p76）
助色团:含有孤对电子，本身不产生紫外吸收的基团，但与生色 团相连时，可使生色团吸收峰向长波方向移动并提高吸收强度 的一些官能团，称之为助色团。常见助色团助色顺序为：
影响紫外吸收的因素-溶剂效应
π π*
n π*
Δ En
Δ Ep
Δ En
非极性溶剂
Δ Ep
非极性溶剂
极性溶剂
极性溶剂
*跃迁中，基态的极性小于激发态的极性，溶剂对于激发态 的稳定作用大于基态，导致极性溶剂中△E降低， λmax长波方向 移动，
核磁共振谱图解析与结构确定
CO-CH2CH2-CO-
(5) =4.1(4H) 低场(吸电子),
两个 -O-CH2-
1700cm-1, C=0, 醛, 酮，排除羧酸，醇， 酚
<3000 cm-1, -C-H
饱和烃，无芳环
<3000 cm-1, -C-H 饱和烃
两种质子 1：3或3：9
-CH3 ：-C(CH3)3 无裂分，无相邻质子
谱图解析 （2）C8H14O4
( 1) 三种质子 4：4：６ (2) 裂分，有相邻质子；
(3) =1.3(6H) 两个 CH3 裂分
为3,相邻C有2H; CH3-CH2-
(4) =2.5(4H) ,单峰,
1) δ 2.32和δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰 2) δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代 3) δ 5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连
哪个正确? a O
b
CH2 C O CH2CH3 A
a
Ob
正确：B
为什么? CH2 O C CH2CH3 B
谱图解析与结构确定(4)
化合物 C8H8O2，推断其结构
δ 3.0和δ 4.30三重峰和三重峰 O—CH2CH2—相互偶合峰
δ 2.1单峰三个氢，—CH3峰 结构中有氧原子，可能具有：
O C CH3
δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
ab
Oc
正确结构：
CH 2CH 2OC CH 3
δ3.0 δ 4.30
δ2.1
谱图解析与结构确定(2)
C7H16O3，推断其结构
质子b也受其影响，峰也向低场位移。
谱图解析（ 3 ）
裂分与位移
谱图解析（ 4 ）
苯环上的质子在低场出现。为什么？ 为什么1H比6H的化学位移大？
(5) =4.1(4H) 低场(吸电子),
两个 -O-CH2-
1700cm-1, C=0, 醛, 酮，排除羧酸，醇， 酚
<3000 cm-1, -C-H
饱和烃，无芳环
<3000 cm-1, -C-H 饱和烃
两种质子 1：3或3：9
-CH3 ：-C(CH3)3 无裂分，无相邻质子
谱图解析 （2）C8H14O4
( 1) 三种质子 4：4：６ (2) 裂分，有相邻质子；
(3) =1.3(6H) 两个 CH3 裂分
为3,相邻C有2H; CH3-CH2-
(4) =2.5(4H) ,单峰,
1) δ 2.32和δ 1.2—CH2CH3相互偶合峰 2) δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代 3) δ 5.21—CH2上氢，低场与电负性基团相连
哪个正确? a O
b
CH2 C O CH2CH3 A
a
Ob
正确：B
为什么? CH2 O C CH2CH3 B
谱图解析与结构确定(4)
化合物 C8H8O2，推断其结构
δ 3.0和δ 4.30三重峰和三重峰 O—CH2CH2—相互偶合峰
δ 2.1单峰三个氢，—CH3峰 结构中有氧原子，可能具有：
O C CH3
δ 7.3芳环上氢，单峰烷基单取代
ab
Oc
正确结构：
CH 2CH 2OC CH 3
δ3.0 δ 4.30
δ2.1
谱图解析与结构确定(2)
C7H16O3，推断其结构
质子b也受其影响，峰也向低场位移。
谱图解析（ 3 ）
裂分与位移
谱图解析（ 4 ）
苯环上的质子在低场出现。为什么？ 为什么1H比6H的化学位移大？
红外光谱谱图解析完整版
在判断存在某基团时，要尽可能地找出其各种相关吸收带，切不可仅 根据某一谱带即下该基团存在的结论。
同理，在判断某种基团不存在时也要特别小心，因为某种基团的特征
振动可能是非红外活性的，也可能因为分子结构的原因，其特征吸收变
得极弱。
（五）提出结构式
如果分子中的所有结构碎片都成为已知（分子中的所有原子和不饱和
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2பைடு நூலகம்CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
2021/8/3
编辑版pppt
12
（四）从分子中减去己知基团所占用的原子，从分子的总不饱和度中 扣除已知基团占用的不饱和度。根据剩余原子的种类和数目以及剩余的 不饱和度，并结合红外光谱，对剩余部分的结构做适当的估计
2021/8/3
编辑版pppt
3000 cm-1 以上
18
（2） 叁键（C C）伸缩振动区（2500 2000 cm-1 ）
在该区域出现的峰较少； ①RC CH （2100 2140 cm-1 ）
RC CR’ （2190 2260 cm-1 ）
R=R’ 时，无红外活性
②RC N （2100 2140 cm-1 ）
度均已用完），那么就可以推导出分子的结构式。在推导结构式时，应
把各种可能的结构式都推导出来，然后根据样品的各种物理的、化学的
性质以及红外光谱排除不合理的结构。
2021/8/3
编辑版pppt
13
（六）确证解析结果 按以下几种方法验证 1、设法获得纯样品，绘制其光谱图进行对照，但必须考虑 到样品的处理技术与测量条件是否相同。 2、若不能获得纯样品时，可与标准光谱图进行对照。当谱 图上的特征吸收带位置、形状及强度相一致时，可以完全确 证。当然，两图绝对吻合不可能，但各特征吸收带的相对强 度的顺序是不变的。 常见的标准红外光谱图集有Sadtler红外谱图集、Coblentz 学会谱图集、API光谱图集、DMS光谱图集。
质谱分析图谱解析-图文
例：化合物中含有2个氯和2个溴原子
Cl2: (a + b) n = (3 +1) 2 =9: 6: 1
Br2: (c + d) m =(1 + 1) 2 =1: 2: 1
（9 6 1) ×1＝ 9 6 1
( 9 6 1) ×2＝ 18 12 2
( 9 6 1) ×1 ＝
96 1
—————————————
如何识别质谱图中的的OE+·?
不含氮的化合物, m/z 为偶数的离子是奇电子离子 在质谱图中, 奇电子离子并不多见, 但重要.
烃类化合物的裂解规律:
烃类化合物的裂解优先生成稳定的正碳离子
CH3(CH2)nCH3
m/z 43或57 是基峰
C6H5CH2(CH2)n CH3 m/z 91是基峰
含杂原子化合物的裂解（羰基化合物除外）:
1-十二烯的质谱图如下：
环烯： RDA反应
芳烃
烷基苯M+·强或中等强度。 β-键的断裂，产生m/z 91的基峰或强峰； γ-H的重排，产生m/z 92的奇电子离子峰， 进一步裂解，产生m/z 77，65，51，39的峰或 者m/z 78， 66，52，40的峰。
例如,正己基苯的MS如下：
醇、酚、醚
H2 H2+ H. .CH3 O. or NH2
OH. H2O HF
= 4~14, 21~24, 37~38……通常认为是不合理丢失
■ 判断其是否符合氮律
不含N或含偶数N的有机分子, 其分子离子峰的m/z
（即分子量）为偶数。含奇数N的有机分子, 其分子离
子峰的m/z （即分子量）为奇数。
◎ 使用CI电离时，可能出现 M+H, MH, M+C2H5, M+C3H5… ◎ 使用FAB时，可出现 M+H, MH, M+Na, M+K… ◎ 较高分子量的化合物，可能同时生成 M+H, M+2H, M+3H等
Cl2: (a + b) n = (3 +1) 2 =9: 6: 1
Br2: (c + d) m =(1 + 1) 2 =1: 2: 1
（9 6 1) ×1＝ 9 6 1
( 9 6 1) ×2＝ 18 12 2
( 9 6 1) ×1 ＝
96 1
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如何识别质谱图中的的OE+·?
不含氮的化合物, m/z 为偶数的离子是奇电子离子 在质谱图中, 奇电子离子并不多见, 但重要.
烃类化合物的裂解规律:
烃类化合物的裂解优先生成稳定的正碳离子
CH3(CH2)nCH3
m/z 43或57 是基峰
C6H5CH2(CH2)n CH3 m/z 91是基峰
含杂原子化合物的裂解（羰基化合物除外）:
1-十二烯的质谱图如下：
环烯： RDA反应
芳烃
烷基苯M+·强或中等强度。 β-键的断裂，产生m/z 91的基峰或强峰； γ-H的重排，产生m/z 92的奇电子离子峰， 进一步裂解，产生m/z 77，65，51，39的峰或 者m/z 78， 66，52，40的峰。
例如,正己基苯的MS如下：
醇、酚、醚
H2 H2+ H. .CH3 O. or NH2
OH. H2O HF
= 4~14, 21~24, 37~38……通常认为是不合理丢失
■ 判断其是否符合氮律
不含N或含偶数N的有机分子, 其分子离子峰的m/z
（即分子量）为偶数。含奇数N的有机分子, 其分子离
子峰的m/z （即分子量）为奇数。
◎ 使用CI电离时，可能出现 M+H, MH, M+C2H5, M+C3H5… ◎ 使用FAB时，可出现 M+H, MH, M+Na, M+K… ◎ 较高分子量的化合物，可能同时生成 M+H, M+2H, M+3H等
四大谱图综合解析
1 某未知物分子式为C5H12O，它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在200 nm以上没有吸收，试确定该化合物结构。
1 :2 : 9[解] 从分子式C5H12O，求得不饱和度为零，故未知物应为饱和脂肪族化合物。
未知物的红外光谱是在CCl4溶液中测定的，样品的CCl4稀溶液的红外光谱在3640cm-1处有1尖峰，这是游离O H基的特征吸收峰。
样品的CCl4浓溶液在3360cm-1处有1宽峰，但当溶液稀释后复又消失，说明存在着分子间氢键。
未知物核磁共振谱中δ4. 1处的宽峰，经重水交换后消失。
上述事实确定，未知物分子中存在着羟基。
未知物核磁共振谱中δ0.9处的单峰，积分值相当3个质子，可看成是连在同一碳原子上的3个甲基。
δ3.2处的单峰，积分值相当2个质子，对应1个亚甲基，看来该次甲基在分子中位于特丁基和羟基之间。
质谱中从分子离子峰失去质量31（－CH 2OH ）部分而形成基峰m/e57的事实为上述看法提供了证据，因此，未知物的结构是CCH 3H 3CCH 3CH 2OH根据这一结构式，未知物质谱中的主要碎片离子得到了如下解释。
CCH 3H 3CCH 3CH 2OH+.C +CH 3CH 3H 3CCH 2OH +m/e31m/e88m/e57-2H -CH 3-CH 3-HCH 3C CH 2+m/e29m/e73m/e412 某未知物，它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在210nm 以上没有吸收，确定此未知物。
2263[解] 在未知物的质谱图中最高质荷比131处有1个丰度很小的峰，应为分子离子峰，即未知物的分子量为131。
由于分子量为奇数，所以未知物分子含奇数个氮原子。
根据未知物的光谱数据亚无伯或仲胺、腈、酞胺、硝基化合物或杂芳环化合物的特征，可假定氮原子以叔胺形式存在。
红外光谱中在1748 cm -1处有一强羰基吸收带，在1235 cm -1附近有1典型的宽强C －O －C 伸缩振动吸收带，可见未知物分子中含有酯基。
红外图谱解析
谱图解析——1-己烯
1 4 6 6 cm-1,CH3 的 反 对称弯曲振动。
谱图解析——1-己烯
1455cm-1,CH2剪刀弯曲 振动。
谱图解析——1-己烯
1379cm-1，CH3的 伞形弯曲振动峰。
谱图解析——1-己烯
指纹区：与参考谱图对比，即可以 定性归属样品。注意：该谱图中没 有 720cm-1 的 CH2 的摇摆振动吸收峰 （一般只有4个或4个以上的CH2存在 时才出现720cm-1的峰）。
谱图解析——正己烷
在 2926cm-1 处，是 CH2 的不对称伸缩振动峰， 一般在 2926 ± 10cm-1 范 围内。
谱图解析——正己烷
2872cm-1 处是 CH3 的对称伸 缩振动峰，一般波数范围为 ：2872±10cm-1。
谱图解析——正己烷
在 2853cm-1 处的吸收峰，是 CH2的对称伸缩振动峰，一般 这种振动峰的吸收位臵在： 2853±10cm-1。
谱图解析——2,3-二甲基丁烷
2962cm-1,CH3 反对称伸缩振动（仅 显示两个简并反对称伸缩振动模式 之一）。
谱图解析——2,3-二甲基丁烷
2880cm-1,CH3基团的伸缩振动。注意：这 里没有 CH2 基团的吸收峰，因为该分子中 没有CH2基团。
谱图解析——2,3-二甲基丁烷
1460cm-1，是 CH3 的反对称弯曲 振动峰（仅显示两个简并模式中 的一个）。
谱图解析——正己烷
在1455±10cm-1处，是 CH2 的弯曲振动峰吸收 值（也叫剪刀振动）。
谱图解析——正己烷
在1375±10cm-1，是CH3对称弯曲振 动（也叫“伞”弯曲振动）吸收峰位 臵，这个峰通常时很有用的，因为这 个峰比较孤立，比较环己烷的谱图， 最大的差异就是在环己烷谱图中没有 CH3基团的对称弯曲振动峰。
谱图解析实例
例4.推测C8H8纯液体
C=C伸缩振 动
C-H变形（-CH=CH2)
解：1） =1-8/2+8=5
2）峰归属
3）可能的结构
H C CH2
例5. C8H7N，确定结构
解：1） =1-（1-7）/2+8=6 2）峰归属 3）可能的结构
H3C
CN
核磁共振谱
1、核磁共振谱的表示
——以为横坐标，峰强度为纵坐标
b. δ 3.38含有—O—CH2 —结构 结构中有三个氧原子，可能具有(—O—CH2 —)3
c. δ 5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连
正确结构： HC O CH2CH3
O
20:27:12
O CH2CH3
CH2CH3
例3、 化合物 C10H12O2，推断结构
δ7.3 δ2.3 δ 5.21 5H 2H δ1.2 3H
解：不饱和度 1+9-10/2 = 5 可能有苯 化学位移δ 峰面积 氢质子数 基团 7.29 84 5H 单取代苯基 5.00 34 2H Ph-CH2-O1.98 50 3H CH3-CO-O-
该化合物的结构为：Ph-CH2-O-CO-CH3
20:27:12
四、联合谱图解析
（1）C6H12O
1700cm-1, C=0, 醛,酮 <3000 cm-1, -C-H 饱和烃
正确结构：
20:27:12
H3CO
O C H
例5：某化合物的分子式为C3H8O，其NMR谱图数据如下： 化学位移δ 重峰数 氢质子数 1.2 双峰 6H 1.6 单峰（宽） 1H 4 多重峰 1H 试推断该化合物的结构。
解： 化学位移δ 1.2 1.6 4
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10. 未知物的谱图中只有[M-28]的碎片峰（m/z 118），而没有[M-26]的 碎片峰（m/z 120），因此排除了羟基色酮的可能
11. 羟基在香豆素A环上有4种可能位置，C5，C6，C7，C8，质谱无法 确定羟基的位置。碎片离子m/z 134是由分子离子m/z 162经消除反应， 失去CO而得到的 在实际工作中，首先是进行谱图库检索，往往可达到事半功倍的效果
5. m/z 177和m/z 178的相对丰度也支持了这一元素组成，由C14H9计算 环加双键值为10。在未知物谱中，低于m/z 177的碎片离子峰的丰度 较低，其中m/z 88和m/z 151略为突出，这些暗示了C14H9为蒽或菲 环（环叫双键值为10）
答案：未提取的一种成分的质谱图，高分辨率质谱给出分子离 子元素组成为C9H6O3
例
2
1. 未知物质谱中最高峰A是m/z 101（奇数），与m/z 86（偶数）相差1 5u，为失去合理中性物，因此认定m/z 101为分子离子峰 2. 除m/z 101为奇数外，其余重要峰的m/z为偶数，因此未知物分子含 奇数N 3. 修正m/z 100对m/z 101的干扰后，归一化，得到正确的同位素丰度， 由此估算未知物含5~6个C 4. 分子量为101，含5-6个C及奇数N，能符合此条件及合理化学键要求 的化学式只有C6H15N，环加双键值为零，未知物为饱和脂肪胺
至此，可排出可能的结构为呋喃甲酸甲酯，但无法确定是哪个异构体。 这两个异构体都能产生谱图中的重要峰 若有高分辨质谱数据，即可直接获得m/z 67，m/z 95的元素组成，使 解析大为简化 最后，还要合成这两个异构体，再根据这两个异构体的质谱图和色谱 保留时间最终确定未知物结构
两种异构体产生谱图中重要峰的途径如下：
M-15(CH3) M-16(O，NH2) M-17(OH，NH3) M-18(H2O) M-19(F) M-26(C2H2) M-27(HCN，C2H3） M-28(CO，C2H4) M-29(CHO，C2H5) M-30(NO) M-31(CH2OH，OCH3 M-32(S，CH3OH) M-35(Cl) M-42(CH2CO，CH2N2) M-43(CH3CO，C3H7) M-44(CO2，CS2) M-45(OC2H5，COOH) M-46(NO2，C2H5OH) M-79(Br) M-127(I)…
8.
化合物（3）能产生以下碎片离子
由化合物（3）的结构，能够很好地解释未知物谱图中各个峰的生 成途径，因此，化合物（3）为未知物谱图最可能的答案
例 4
1. 未知物谱图中所有显著离子峰的m/z为奇数，判断谱图中没有出现分 子离子峰，用化学离子化方法得到未知物分子量为220，由高分辨质 谱数据得到m/z 105，m/z 115及m/z 133离子的元素组成 2. 由分子离子m/z 220，失去甲基得到碎片离子m/z 205，因为产生[M14]碎片是极不可能的，可由m/z 205同位素丰度推断未知物元素组 成
5. 能够由分子离子（m/z 101）失去甲基，产生基峰m/z 86离子的可能 饱和脂肪胺有如下几种：
6. 化合物（1）能产生如右碎 片：失去与C连接的3个甲基中 的任意一个，都能产生m/z 86 离子，但不易产生m/z 58和m/z 30的显著峰
7. 化合物（2）能产生如右碎片： 化合物（2）能产生较强m/z72 而在未知物的谱图中，m/z 72 峰的丰度很低，此外，化合物 （2）不易产生m/z 58的显著峰
（一）应用质谱技术能获得的结构信息
１. 分子离子及其元素组成。可用电子电离，化学电离或其他软 电离技术获得分子量信息；用高分辨质谱技术或通过同位素丰度 可计算分子离子的元素组成，从而得到未知化学式 ２. 碎片离子的元素组成，这些信息有助于排出未知物的可能化 学结构
３. 根据分子离子的元素组成可计算“环加双键值”。它可提供 分子骨架信息 ４. 特征离子。可提供化合物类型信息
例
12
这是一张由植物中提取的一种成分的质谱图，应用化学电离技术获得分 子量为151，由同位素丰度得到该分子元素组成为C9H13NO
1. 在接收分析样品的时候，要充分了解样品来源。是天然产物的， 要了解提取方法；是合成样品的，要了解合成方法．还要了解 其他谱图的信息 2. 根据化学式，列出全部可能的结构，再根据离子裂解规律预测 可能产生的碎片离子和大致丰度，并对照排除不合理结构 3. 最后合成这些最为可能的侯选化合物，并将其谱图与未知物谱 图进行对比，才能最终确定未知物的结构 4. 对较大未知物分子，应综合质谱等所取得的信息，列出可能结 构，再根据裂解规律筛选，最后用合成化合物的方法确定
答案： 未知物为7-羟基香豆素
例
11
这是一张由植物中提取的一种成分的质谱图，高分辨率质谱给出m/z 254离子的元素组成为C15H10O4
1. 未知物谱图中质量数最高的峰是m/z 254（偶数），与m/z 226相差2 8u，为失去合理中性物，因此认定m/z 254为分子离子峰
2. 由m/z 254离子的元素组成C15H10O4计算其环加双键值为11
1. 未知物谱图中质量数最高的峰是m/z162（偶数），大多数碎片离子峰的m/z为奇 数；m/z 162与m/z 134相差28u，为失去合理中间体，因此认定m/z 162为分子 离子峰
2. 分子离子峰为偶数，大多数碎片峰为奇数，未知物不含N 3. 由m/z 162离子的相对丰度推算未知物分子含9-10个C 4. 由[A+2]的相对丰度估算，分子中可能含2-3个O，可推断出化学式为C9H6O3 5. 分子离子峰为基峰，且有苯环特征系列离子，可能为苯并芳环类化合物
3. 分子量为偶数，显著的碎片峰都为奇数，因此未知物不含N
4. 由m/z 206 的丰度14.4%推断，m/z 离子含13个C
5. m/z 207的丰度1.2%暗示未知物分子含1-2个O，若只含一个O则H数 不合理，因此m/z 205合理的化学式为C13H17O2
6. m/z 205离子加一个甲基即为分子离子，因此未知物分子的化学式应 为C14H20O2，环加双键值为5
(5) 研究低质量端离子峰，寻找不同化合物断裂后生成的特
征离子和特征离子系列。例如，正构烷烃的特征离子系列 为m/z15、29、43、57、71等，烷基苯的特征离子系列为m /z91、77、65、39等。根据特征离子系列可以推测化合物 类型。 (6) 通过上述各方面的研究，提出化合物的结构单元。再根 据化合物的分子量、分子式、样品来源、物理化学性质等， 提出一种或几种最可能的结构。必要时，可根据红外和核 磁数据得出最后结果。 (7)验证所得结果。验证的方法有：将所得结构式按质谱断 裂规律分解，看所得离子和所给未知物谱图是否一致；查 该化合物的标准质谱图，看是否与未知谱图相同；寻找标 样，做标样的质谱图，与未知物谱图比较等各种方法。
3. 分子离子峰为基峰环加双键值为11可产生[M-28]+ 显著碎片峰，具有 上述特征的化合物可能为黄酮类化合物
4. 观察黄酮的质谱图，未知物比黄酮多两个氧，即多两个羟基，未知 物谱图中有[M-102]→m/z 152显著峰，因此，两个羟基在A环
答案： 未知物为5，7二羟基黄酮
附：
如果分子离子峰的同位素丰度的测量 值是准确的，那么由m/z 255及m/z 2 56离子的丰度也可推算出m/z 256离 子的可能元素组成
以上结构很好的解释了有分子离子失去甲基产生丰度很高的峰，一 些重要碎片产生途径如下：
这离子说明了高分辨质谱数据及化学电离质谱数据对解析未知物谱图的重要
性
答案： 未知物为 2-（2，4二甲基苯基）-2，4， 5-三甲基-1，3-二氧戊环
例 5
1. 未知物谱图中质量数最高的A峰是m/z 220(偶数),与m/z 205(奇数)相 差15u,为失去合理中性物,因此认为m/z 220为分子离子峰
有机化合物的质谱图千变万化， 有些化合物仅仅是取代基的位置不同， 其质谱图几有很大的差异，因此，解析 未知物质谱图很难有统一的格式，要灵 活运用可能取得的结构信息和知识
二、实例
例 １
1. 最高峰Ａ峰m/z 126（偶数），与碎片峰m/z 95（奇数）相差３１u， 是失去合理中性物，据此判断m/z 126为分子离子峰
2. 除了分子离子峰m/z 126为偶数外，其余碎片峰（m/z）都是奇数， 因此未知物不含N 3. 根据分子离子峰的同位素丰度，未知物含有2-3个O及5-6个C，分子 量为126的合理化学式只有三个：C5H2O4，C6H6O3，C7H10O2，由以 上判断，最有可能的化学式为C6H6O3
4. 根据C6H6O3计算环加双键值为4
2. m/z 220为偶数,重要的碎片峰m/z 205,m/z 177,m/z 151为奇数，因 此未知物可能不含N 3. 由m/z220的同位素峰丰度，推算未知物结构式为C16H12O 4. m/z 220与m/z 205相差15u，即失去甲基。m/z 205与m/z 177相差2 8u，可能是CO，而失去乙酰基则生成,m/z 177碎片离子，由此可求 得m/z 177离子组成为C14H9
仪器分析
有机化合物的断裂规律
主讲教师——杜振霞
一、基本方法
谱图解释的一般方法: 一张化合物的质谱图包含有很多的信息，根据使用者的要求， 可以用来确定分子量、验证某种结构、确认某元素的存在，也可 以用来对完全未知的化合物进行结构鉴定。对于不同的情况解释 方法和侧重点不同。 质谱图一般的解释步骤如下： (1)由质谱的高质量端确定分子离子峰，求出分子量，初步判断化 合物类型及是否含有Cl、Br、S等元素。
５.
离子系列。可提供官能团信息
６.
７. ８.
失去中性碎片。可提供官能团信息
谱图中离子的m/z及丰度也包含结构信息 对于不存在于谱图库的未知物，使用谱图库的检索往往也能 够取得有用的结构信息
质谱技术还能提供离子之间的亲缘关系，分子中的官能团， 与化学衍生结合得到的特殊结构信息等其他信息