第七章综合谱图解析
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第七章 红外光谱分析法3
不饱和度的计算公式
已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
2x 2 y 2
2 2n4 n3 n1 2
n1）原子的数目。
谱图解析应注意以下问题
（4）当某些特殊区域无吸收峰时，可推测不存在某些官 能团，这时往往可以得出确定的结果，这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此断 定分子中一定有某种官能团，由于红外光谱的吸收频 率还受到各种因素的影响，如电子效应和凝聚态的影 响，峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此，要 具体分析各种情况，结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。
谱图解析应注意以下问题
（ 3 ）由于红外光谱的复杂性，并不是每一个红外谱峰 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 谱的时候，往往只要能给出 10%~20% 的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。
应用示例－1
请写出所有的红外吸收频率
应用示例－1
［例1］试推测化合物C8H8O1的分子结构。
解：计算不饱和度 U＝（8×2＋2－8）／2＝5 不饱和度大于4，分子中可能有苯环存在，由于仅含8个氢， 因此该分子应含一个苯环一个双键。 1610cm-1、1580cm-1、1520cm-1、1430cm-1：苯环的骨架振 动（ 1600cm-1 、 1585cm-1 、 1500cm-1 、 1450cm-1 ）。证明 苯环的存在。
已知分子式CxHyOz，计算不饱和度：所谓不饱 和度即是当一个化合物变为相应的烃时，和同碳的 饱和烃比较，每缺少二个氢为一个不饱和度。
2x 2 y 2
2 2n4 n3 n1 2
n1）原子的数目。
谱图解析应注意以下问题
（4）当某些特殊区域无吸收峰时，可推测不存在某些官 能团，这时往往可以得出确定的结果，这种信息往往 更有用。当某个区域存在一些吸收峰时，不能就此断 定分子中一定有某种官能团，由于红外光谱的吸收频 率还受到各种因素的影响，如电子效应和凝聚态的影 响，峰的强度和位置可能发生一定的变化。另外不同 的官能团可能在同一区域出现特征吸收峰，因此，要 具体分析各种情况，结合指纹区的谱峰位置和形状做 出判断。
谱图解析应注意以下问题
（ 3 ）由于红外光谱的复杂性，并不是每一个红外谱峰 都是可以给出确切的归属，因为某些峰是分子作为一 个整体的吸收，而有的峰则是某些峰的倍频或合频。 另外有些峰则是多个基团振动吸收的叠加。在解析光 谱的时候，往往只要能给出 10%~20% 的谱峰的确切 归属，由这些谱峰提供的信息，通常可以推断分子中 可能含有的官能团。在分析特征吸收时，不能认为强 峰即是提供有用的信息，而忽略弱峰的信息。例如， 835cm-1的谱峰存在与否是区别天然橡胶与合成橡胶的 重要标志，前者有此峰，后者没有。
应用示例－1
请写出所有的红外吸收频率
应用示例－1
［例1］试推测化合物C8H8O1的分子结构。
解：计算不饱和度 U＝（8×2＋2－8）／2＝5 不饱和度大于4，分子中可能有苯环存在，由于仅含8个氢， 因此该分子应含一个苯环一个双键。 1610cm-1、1580cm-1、1520cm-1、1430cm-1：苯环的骨架振 动（ 1600cm-1 、 1585cm-1 、 1500cm-1 、 1450cm-1 ）。证明 苯环的存在。
《综合谱图分析》课件
红外光谱图
红外光谱谱图能够反映化合物中不同原子间振 动状态的特异性质。通过红外光谱谱图，可以 推断化合物的结构和功能团信息。
核磁共振谱图
核磁共振谱图是一种可产生关于分子结构、环 境以及分子内部自由度等多方面信息的手段。
拉曼光谱图
拉曼光谱谱图能提供分子的振动、转动和晶格 结构等信息。在材料表征、催化研究、制药、
应用范围
谱学广泛应用于化学、生化、物理、材料科学、地球科学、天文学等领域，尤其是在物质分 析和结构表征方面，被广泛使用。
技术优势
谱图分析是一种无损、非破坏的分析方法，具有灵敏度高、特异性强、快速、准确等特点。 是分析和研究化学物质的重要手段。
常用谱图种类
质谱仪谱图
质谱仪谱图对分子离子讯息敏感，是化学分析 的重要手段之一，广泛应用于生物医药、环境 检测、食品安全等领域。
• 的利作用用质机谱制法。研究肿瘤 代谢物的成分及表达 量，发现抗癌药物的 潜在作用机制。
总结与提问
1 总结
2 提问
我们学习了什么是谱图分析，学习了谱图 种类及其应用领域，还介绍了谱图解读与 分析，实例展示等。通过本课程，您掌握 了关于谱图分析的基本知识，为今后更深 入的学习提供了坚实的基础。
我们学习的谱图分析主要有哪些应用领域？ 在谱图分析中，数据处理有哪些方法？举 例说明谱图解读中需要考虑的典型特征是 哪些？
《综合谱图分析》PPT课 件
本课程旨在为您介绍谱图分析的基本概念，探讨其应用领域、常用方法和谱 图分析解读技巧，以及实际案例分析。让我们开始吧！
什么是谱图分析？
定义
谱图分析是一种分析技术，用于分离并测定物质中化学或物理成分组成的方法。此分析方法 通过产生和观察样品对电磁辐射的响应，得到关于样品分子或原子的结构、环境和数量等信 息。
第七章 有机波谱分析
第七章 有机波谱分析7-1．推测结构题。
（1）化合物A (C 9H 10O ，能与羟胺反应得B C 9H 11NO 。
A 与土伦试剂不反应，但在NaOH 与 I 2 溶液中反应得一种酸C ，C 强烈氧化得苯甲酸。
A 在酸性条件下与乙二醇作用得D C 11H 14O 2 。
试推测A-D 各化合物的结构，并写出各歩反应。
（2）化合物A C 10H 12O 2 ，其IR 谱在1735cm -1处有强吸收峰，3010 cm -1有中等吸收。
其NMR 谱如下，δH ：1.3（三重峰，3H ）；2.4（四重峰，2H ）；5.1（单峰，2H ）；7.3（多重峰，5H ）。
试写出A 的结构，并指出IR ，NMR 各吸收的归属。
（3）某化合物的元素分析表明只含有C,H ，O ，最简式为 C 5H 10O ，IR 谱1720 cm -1处有强吸收，2720 cm -1附近无吸收。
解：（1）A 至D 各化合物的结构式f 分别为： A ：H 2CCH 3OB ：H 2CCNCH 3OHC;CH 2COOHD ：H 2CCCH 3O O各步反应如下：H 2CCCH 3OH 2CCCH 3NOHNH 2OHH 2CCCH 3O H 2CCCH3O O 22+CH 3IH 2CCH 3O H 2CCCH3O O 22+CH 3ICH 2COOHCOOH[O]（2）A 的结构式为：H 2COCOH 2CCH 3A 的IR ，NMR 各吸收归属为：H 2COCOH 2CCH 3dcbaIR ：1735 cm -1（强）酯的 v Ar-H ；3010 cm -1（中强） v c=O 。
NMR ：δH ：1.3（三重峰，3H ）a ；2.4（四重峰，2H ）b ；5.1（单峰，2H ）c ；7.3（多重峰，5H ）d 。
（3）IR 的谱1720 cm -1处有强吸收，2720 cm -1附近处无吸收，表明有酮羰基 RCOR '。
谱图综合解析课件
4）核磁共振碳谱 13C NMR
q
t
d
s
δ
偏共振多重性
归属
推断
22
q
CH3
CH3-CH
30
t
CH2
-CH2-C=O
68
d
CH
O-CH-CH3
172
s
C
C=O碳
*
5）推断结构
6）质谱（ MS）验证
101
143
119
74
59
43
116据如下谱图确定结构,并说明依据。
*
例7．化合物C11H14O2 ，根据如下谱图确定结构，并说明依据。
q
t
t
t
d
d
s
s
178(M)
133
104
91
77
65
51
*
3H(t)
2H(q)
2H(t)
2H(t)
2H(m)
3H(m)
3028
2982
1736
1601
1497
1455
1373
1242
1040
699
751
*
例7解：
1)分子式： C11H14O2
λmax
εmax
λmax
εmax
268
101
252
153
264
158
248
109
262
147
243
78
257
194
*
3）红外光谱(IR)
3030 cm-1， 1500cm-1， 1500cm-1 芳环特征吸收
01
1225 cm-1， 1100 cm-1，C-O-C伸缩振动
第七章综合谱图解析
第七章 波谱分析综合谱图解析
学习目的 通过本章学习，应了解有机化合物结构分 析的一般程序；掌握相对分子质量和元素分析 数据推测化合物可能的分子式的基本方法；能 够运用所学的波谱知识，进行有机化合物的结 构分析。
7.1综合解析概述
为了解决有机化合物的结构测定，往往需要依 据MS、1H NMR、13C NMR、IR、UV等进行综合解 析。在进行综合谱图解析前，应注意下列几点： 1.解析练习和实际样品解析之间的差别； 2.各种解析方法的优点及其局限性。
结构
碳谱
氢谱
IR
MS
UV
NO2
没有 直接 信息
没有 直接 信息
C-NO2 m/z 1580-1500 46 1380-1300 O-NO2 1650-1620 1285-1270 N-NO2 1630-1550 1300-1250
CH3-NO2 271nm (R)
硝基苯 252(E2) 280(R) 330(B)
例题5. 某未知物的MS、IR和1 H NMR谱图如 下，请推测其分子结构。
例题6. 某化合物五谱数据及谱图如下a～d， 试推测其结构。 UV光谱数据：在乙醇中λ max=275nm(ε =12)
IR谱
1H
NMR
13C
NMR
MS谱
例题7. 试从下列各种谱图推出未知物的结构。
MS谱
IR谱
例题2. 假定某样品只有C、H、N和O元素组成， 经元素分析仪测定，其中C：70.80%， H： 6.8%，N：10.4%，O：12%。确定其ห้องสมุดไป่ตู้简式。
例题3. 某一样品经元素分析仪测定，其中 C：69.05%， H：4.9%，O：26.05%。求其 最简式。
学习目的 通过本章学习，应了解有机化合物结构分 析的一般程序；掌握相对分子质量和元素分析 数据推测化合物可能的分子式的基本方法；能 够运用所学的波谱知识，进行有机化合物的结 构分析。
7.1综合解析概述
为了解决有机化合物的结构测定，往往需要依 据MS、1H NMR、13C NMR、IR、UV等进行综合解 析。在进行综合谱图解析前，应注意下列几点： 1.解析练习和实际样品解析之间的差别； 2.各种解析方法的优点及其局限性。
结构
碳谱
氢谱
IR
MS
UV
NO2
没有 直接 信息
没有 直接 信息
C-NO2 m/z 1580-1500 46 1380-1300 O-NO2 1650-1620 1285-1270 N-NO2 1630-1550 1300-1250
CH3-NO2 271nm (R)
硝基苯 252(E2) 280(R) 330(B)
例题5. 某未知物的MS、IR和1 H NMR谱图如 下，请推测其分子结构。
例题6. 某化合物五谱数据及谱图如下a～d， 试推测其结构。 UV光谱数据：在乙醇中λ max=275nm(ε =12)
IR谱
1H
NMR
13C
NMR
MS谱
例题7. 试从下列各种谱图推出未知物的结构。
MS谱
IR谱
例题2. 假定某样品只有C、H、N和O元素组成， 经元素分析仪测定，其中C：70.80%， H： 6.8%，N：10.4%，O：12%。确定其ห้องสมุดไป่ตู้简式。
例题3. 某一样品经元素分析仪测定，其中 C：69.05%， H：4.9%，O：26.05%。求其 最简式。
有机化学-第七章有机化合物的波谱分析
课件
分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
式中：μ为折合质量；ml和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为g， 是为化学键的力常数，单位为N·cm-1(牛顿·厘米-1)，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.1 nm后的恢复力。
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：
本章讨论的红外光谱和核磁共振谱为吸收光谱。质谱是化合物分子经电子流轰击形成正电荷离子，在电场、磁场的作用下按质量大小排列而成的图谱，不是吸收光谱。
7.2红外吸收光谱
用红外光照射试样分子，引起分子中化学键振动能级的跃迁所测得的吸收光谱为红外吸收光谱，简称红外光谱(Infrared Spectroscopy,缩写为IR)。红外光谱是以波长λ或波数σ为横坐标，表示吸收峰的峰位；以透射比T(以百分数表示)为纵坐标，表示吸收强度。
1H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。
有机化学经常研究的是1H和13C的核磁共振谱，下面主要介绍1H核磁共振谱(质子核磁共振谱)。
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·m2·J-1·s-1； h为Plank常量； ν为无线电波的频率。
测量核磁共振谱时，可以固定磁场改变频率，也可以固定频率改变磁场，一般常用后者。 若以通过电流所表现的吸收能量为纵坐标，磁场强度为横坐标，则可得到如图7–6所示的NMR谱。
一张核磁共振谱图，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)。如图7–7所示。
峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲线求出。峰面积(积分线高度)之比为质子个数之比，图中积分线高度比为1:2:3，等于质子个数之比(OH:CH2:CH3)。
分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
式中：μ为折合质量；ml和m2分别为化学键所连的两个原子的质量，单位为g， 是为化学键的力常数，单位为N·cm-1(牛顿·厘米-1)，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.1 nm后的恢复力。
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：
本章讨论的红外光谱和核磁共振谱为吸收光谱。质谱是化合物分子经电子流轰击形成正电荷离子，在电场、磁场的作用下按质量大小排列而成的图谱，不是吸收光谱。
7.2红外吸收光谱
用红外光照射试样分子，引起分子中化学键振动能级的跃迁所测得的吸收光谱为红外吸收光谱，简称红外光谱(Infrared Spectroscopy,缩写为IR)。红外光谱是以波长λ或波数σ为横坐标，表示吸收峰的峰位；以透射比T(以百分数表示)为纵坐标，表示吸收强度。
1H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。
有机化学经常研究的是1H和13C的核磁共振谱，下面主要介绍1H核磁共振谱(质子核磁共振谱)。
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·m2·J-1·s-1； h为Plank常量； ν为无线电波的频率。
测量核磁共振谱时，可以固定磁场改变频率，也可以固定频率改变磁场，一般常用后者。 若以通过电流所表现的吸收能量为纵坐标，磁场强度为横坐标，则可得到如图7–6所示的NMR谱。
一张核磁共振谱图，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)。如图7–7所示。
峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲线求出。峰面积(积分线高度)之比为质子个数之比，图中积分线高度比为1:2:3，等于质子个数之比(OH:CH2:CH3)。
有机化学 12 第七章 波谱分析 (三) 核磁共振
H 实 = H 0 H 0σ = H 0 (1 σ )
在真实分子中,发生核磁共振的条件是:
ν RF
γ = H 0 (1 σ ) 2π
这里σ是屏蔽常数. 不同化学环境的质子,因其周围电子云密度不同,裸 露程度不同,其σ值也不同,从而发生核磁共振的H0 不 同.这就是化学位移的来源. 所以,化学位移也可定义为由于屏蔽程度不同 由于屏蔽程度不同而引起 由于屏蔽程度不同 的NMR吸收峰位置的变化.
OCH3
的NMR?
与氧原子相 连的甲基氢
δ3.9(单峰 单峰) 单峰 -OCH3 δ6.7~7.3 苯环氢
苯氢
所以,该图是2,3,4-三氯苯甲醚的NMR.
例3:下图与A,B,C哪个化合物的结构符合?
ClCH2C(OCH2CH3)2 Cl A Cl2CHCH(OCH2CH3)2 B CH3CH2OCH-CHOCH2CH3 Cl Cl C
例1:CH3CH2CH2NO2的NMR谱.
例2:CH3CH2OH的NMR谱.
通常,只有相邻碳 1H才相互偶合. 相邻碳上 相邻碳
1,1,2-三溴乙烷
(4) 积分曲线与质子的数目
积分曲线的高度与其相对应的一组吸收峰的峰面积成正 比,而峰面积与一组磁等价质子的数目成正比. 以乙醇 乙醇的NMR为例. 乙醇
(三) 核磁共振
(1) 1H-NMR的基本原理 (2) 1H-NMR的化学位移 (3) 1H-NMR的自旋偶合与自旋裂分 (4) 积分曲线与质子的数目 (5) 1H-NMR的谱图解析 (6) 13C-NMR谱简介(自学)
(三) 核磁共振
(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)
C Ha C Hb Ha C C Ha Hb C C Hb
第七章谱图综合解析
>C = O
160 ~ 220ppm
δC≡C 位于δC=C的高场
25
化学位移表
26
❖ 直链烷烃
直链烷烃δC -2.6-60 ppm (P144 表4.5)
CH3C
13~14ppm
CH3 CH2C 22~23ppm
CH3 CH2CH2 C ~32ppm
CH3 CH2CH2 CH2C ~30ppm
13.9 22.9 32.2 29.7 30.0 H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
24
碳谱,13-C NMR δC-C < δC ≡ C < δC = C < δ C = O
δsp3 < δsp < δsp2
δsp3 : -CH3 , -CH2 , >CH-, 0 ~ 60ppm
δsp : ―C ≡ C―
70 ~ 90ppm
δsp2 : >C = C< (烯烃,芳烃) 100 ~ 160ppm
32
红外光谱信息区
常见有机化合物基团频率范围：4000670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)40002500cm-1 X-H伸缩振动区(X=O,N,C) (2)25001900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区 (3)1900-1500 cm-1 双键伸缩振动,O-H,N-H弯曲 振动 (4)1500-670 cm-1, X—Y伸缩，X—H变形振动区
CHR'
(CH2)n
+
XH W
C
+
Z
Y
H RC
CHR'
+
+ HYR''
高中化学： 第七章 有机化合物结构的光谱分析
其分子质量为偶数，含奇数氮的有机物其相对分子质量为奇数 。
分子离子峰的应用： 分子离子峰的质荷比就是化合物的相对分子质量， 所以，用质谱法可测分子量。
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2、 同位素离子和同位素离子峰
含有同位素的离子称为同位素离子。 在质谱图上，与同位素离子相对应的峰称为同位素离子峰。
同位素离子峰的特点： 1 同位素一般比常见元素重，其峰都出现在相应一般峰 的右侧附近。一定是奇电子离子。 2 同位素峰的强度与同位素的丰度是相当的。 3 分子离子峰与相应的同位素离子峰的强度可用二项式 (A+B)n的展开式来推算.
*2 对于没有自由基的偶电子离子（EE+），只可能发生 i-碎裂。
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（4） -过程
当键形成阳离子自由基时发生的碎裂过程称为-过程。
+ +H
-e
+
+ + CH3 m/z 15
+
+ CH3CH2 m/z 29
+
+ CH3CH2CH2 m/z 43
1 由于-过程 ，烷烃的质谱会显示出m /z 15，29，43，57， 71……一系 列偶电子离子碎片。
CH3 CH2 X - e- CH3 CH2 X+
CH3 +CH2=X+
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（3） i-碎裂
由正电荷（阳离子）引发的碎裂的过 程称为i-碎裂，它涉及两个电子的转移。
卤代烷、醚、硫醚、胺等可通过i-裂解生成碳正离子
+
O
i-碎裂 CH3CH2+ + OCH2CH3
*1 i-碎裂一般都产生一个碳正离子。
分子离子峰的应用： 分子离子峰的质荷比就是化合物的相对分子质量， 所以，用质谱法可测分子量。
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2、 同位素离子和同位素离子峰
含有同位素的离子称为同位素离子。 在质谱图上，与同位素离子相对应的峰称为同位素离子峰。
同位素离子峰的特点： 1 同位素一般比常见元素重，其峰都出现在相应一般峰 的右侧附近。一定是奇电子离子。 2 同位素峰的强度与同位素的丰度是相当的。 3 分子离子峰与相应的同位素离子峰的强度可用二项式 (A+B)n的展开式来推算.
*2 对于没有自由基的偶电子离子（EE+），只可能发生 i-碎裂。
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（4） -过程
当键形成阳离子自由基时发生的碎裂过程称为-过程。
+ +H
-e
+
+ + CH3 m/z 15
+
+ CH3CH2 m/z 29
+
+ CH3CH2CH2 m/z 43
1 由于-过程 ，烷烃的质谱会显示出m /z 15，29，43，57， 71……一系 列偶电子离子碎片。
CH3 CH2 X - e- CH3 CH2 X+
CH3 +CH2=X+
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（3） i-碎裂
由正电荷（阳离子）引发的碎裂的过 程称为i-碎裂，它涉及两个电子的转移。
卤代烷、醚、硫醚、胺等可通过i-裂解生成碳正离子
+
O
i-碎裂 CH3CH2+ + OCH2CH3
*1 i-碎裂一般都产生一个碳正离子。
第七章 综合解析资料
1H NMR 谱中各峰裂分情况分析，取代基 为正戊基，即化合物的结构为：
3. 指认（各谱数据的归属）
MS ：主要的离子峰可由以下反应得到： 各谱数据与结构均相符，可以确定未知物是正戊基苯。
例2：
例3：某化合物C9H12O，根据如下MS和13C NMR谱图推断其结构，并说明依据。
例4：化合物C7H14O，根据如下NMR 谱图确定结构，并说明依据。
（2）由M+2、M+4峰进行Cl、Br、S等的 鉴定。
（3）含氮原子的推断。 （4）由M+1、M+2等分子离子的同位素离
子结合M-1及其他信息推测分子式。 （5）由简单碎片离子与其他图谱资料相互比
较，推测官能团及结构片断。
解析的主要着眼点
（1）从M.+－－分子量 （2）从(M+2)/M、（M+1)/M查贝农表，
CH2 CH2
练习:
1、苯、乙烯、乙炔、甲醛，其1H化学位移 值最大的是___，最小的是___，13C的化 学位移值最大的是___最小的是__。
甲醛 乙炔； 甲醛 乙炔
2 、有一无色液体化合物，分子式为C6H12， 它与溴的四氯化碳溶液反应，溴的棕黄色消 失。该化合物的核磁共振谱中，只有δ＝ 1.6 ppm处有一个单峰，该化合物的构造 式为 ＿＿。
A 苯 > 乙烯 > 乙炔 B 乙炔 > 乙烯 > 苯 C 乙烯 > 苯 > 乙炔 D 三者相等
A
5、下列化合物哪些有生色基？它们的生色 基各是什么？
6 、指出下列哪些化合物的紫外吸收波长最 长，并按顺序排列：
7、估算下列化合物紫 外吸收的值（乙醇溶 液）。
R CH3 CH3
O
3. 指认（各谱数据的归属）
MS ：主要的离子峰可由以下反应得到： 各谱数据与结构均相符，可以确定未知物是正戊基苯。
例2：
例3：某化合物C9H12O，根据如下MS和13C NMR谱图推断其结构，并说明依据。
例4：化合物C7H14O，根据如下NMR 谱图确定结构，并说明依据。
（2）由M+2、M+4峰进行Cl、Br、S等的 鉴定。
（3）含氮原子的推断。 （4）由M+1、M+2等分子离子的同位素离
子结合M-1及其他信息推测分子式。 （5）由简单碎片离子与其他图谱资料相互比
较，推测官能团及结构片断。
解析的主要着眼点
（1）从M.+－－分子量 （2）从(M+2)/M、（M+1)/M查贝农表，
CH2 CH2
练习:
1、苯、乙烯、乙炔、甲醛，其1H化学位移 值最大的是___，最小的是___，13C的化 学位移值最大的是___最小的是__。
甲醛 乙炔； 甲醛 乙炔
2 、有一无色液体化合物，分子式为C6H12， 它与溴的四氯化碳溶液反应，溴的棕黄色消 失。该化合物的核磁共振谱中，只有δ＝ 1.6 ppm处有一个单峰，该化合物的构造 式为 ＿＿。
A 苯 > 乙烯 > 乙炔 B 乙炔 > 乙烯 > 苯 C 乙烯 > 苯 > 乙炔 D 三者相等
A
5、下列化合物哪些有生色基？它们的生色 基各是什么？
6 、指出下列哪些化合物的紫外吸收波长最 长，并按顺序排列：
7、估算下列化合物紫 外吸收的值（乙醇溶 液）。
R CH3 CH3
O
《综合谱图分析》课件
边缘检测的应用
在图像识别、目标跟踪和机器视觉等领域中 ，边缘检测是重要的预处理步骤。
05 谱图分析在生物医学工程 中的应用
心电信号的谱图分析
总结词
揭示心脏电活动特征
详细描述
通过谱图分析心电信号，可以揭示心脏的电活动特征，如心律失常、心肌缺血等，对于 心脏疾病的诊断和治疗具有重要意义。
脑电信号的谱图分析
《综合谱图分析》ppt课件
目录
• 谱图分析概述 • 谱图分析的基本方法 • 谱图分析在信号处理中的应用 • 谱图分析在图像处理中的应用 • 谱图分析在生物医学工程中的应用 • 谱图分析的未来发展与挑战
01 谱图分析概述
谱图分析的定义
谱图分析是一种通过将多维数据映射 到二维平面上，以可视化方式展示数 据特征和规律的技术。
小波变换谱图分析
小波变换是一种将时域信号分解为不同频率和 时间尺度的函数的方法，通过小波变换，我们 可以分析信号的局部特性和频谱。
小波变换谱图分析广泛应用于图像处理、语音 识别、故障诊断等领域，可以帮助我们更好地 提取信号的特征和信息。
小波变换谱图分析的优点在于其能够处理非平 稳信号，具有较好的时频局部化特性。
总结词
研究大脑神经活动
详细描述
脑电信号的谱图分析可以用于研究大脑的神经活动，了解大脑的功能和认知过程 ，对于神经科学、心理学等领域的研究具有重要意义。
肌电信号的谱图分析
总结词
评估肌肉功能和运动状态
详细描述
通过谱图分析肌电信号，可以评估肌 肉的功能和运动状态，对于运动医学 、康复医学等领域的应用具有重要意 义。
02 谱图分析的基本方法
傅里叶变换谱图分析
1
傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的 方法，通过傅里叶变换，我们可以分析信号的频 率成分和频率特性。
有机波谱第七章谱图综合解析
复习题
1．在质谱分析中，试以分子中由双电子构成的σ键断裂过程说明均裂、异 裂和半异裂的含义。 2．在红外光谱分析中，习惯上把红外光谱图按波数范围分为四大峰区，每 个峰区都对应于某些特征的振动吸收。请简述各峰区的波数范围及对应的 特征振动吸收，并在每一峰区列举至少三种属于该类特征振动吸收的具体 化学键。 3．有机分子电子跃迁类型主要有哪些？请简要回答并画出简图进行说明。 4. 影响化学位移的因素有哪些？
7.1 谱图综合解析的一般程序
• 1. 推导分子式，计算不饱和度 (1) 由高分辨质谱仪测得精确分子量并给出分子式， 或利用精确分子量计算分子式。 (2) 由质谱的分子离子峰及其同位素峰的相对强 度推导分子式(分子离子峰需有一定的强度)。 (3) 由质谱的分子离子峰确定化合物的分子量， 结合元素分析求得的最简式，或结合1H NMR及 13C NMR谱推导的氢原子数目及碳原子数目之简 比，确定化合物的分子式。
CH CH COOCH3
C H 3C H 2O C H 2C H 2O C O C H C H
OCH3
C H 3C H 2O C H 2C H 2O C O
CH CH OCH3
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 的 季 碳 的 δ 为 161.5 ， 表 明 该 碳 与 氧 相 连 ， 1H NMR 谱中δ约为6.9的AA'质子的共振吸收也表明邻位 碳与氧直接相连，而已烯碳的δ值表明其不与氧直接 相连，因而排除结构D，故化合物的结构为C。
由图2可知，图中的基峰为 m/z 43，其它离子的丰度都很低， 这是2-戊酮进行 α-裂解和 i -裂解所产生的两种离子质量相同的 结果。
Δm = 4-14, 21-24, 37-38·····通常认为是不合理丢失
有机波谱第七章谱图综合解析
注意：分子式中Cl, Br, F, I, N, O, S等元素的存
在，可由质谱或元素分析判断，氧元素的存在
还可由红外光谱(υO-H, υC-O)或1H, 13C核的化学
位移判断。 分子式确定后，计算不饱和度(UN), UN≥4时， 分子中可能有苯环存在。
• 2. 不饱和基的判断 • UN﹥0的化合物，分子中含有不饱和基或苯环系。 不饱和基的存在在不同谱图中有不同的特征。 • IR谱：1870～1650cm-1 (s)为υC=O。3100 ～ 3000cm-1 (w或m)的υ＝C-H，结合1670～1630cm-1 (m) υC=C或1600～1450cm-1 (m,2 ～3条谱带) 的苯 环骨架伸缩振动，可判断烯基或苯基结构的存在。 在2250cm-1 附近(m) 可能为υC≡N;在2220cm-1 附近 (w) 可能为υC≡C; 1300～1000cm-1 (m,2 ～3条谱带) 为υC-O-C;在1560cm-1 附近(s) 和1360cm-1 附近(s) 为υNO2 ; 1900 ～2300cm-1 (w ～ m)为υx＝y＝z等。 这些不饱和基都具有其特征吸收带。
裂和半异裂的含义。
2．在红外光谱分析中，习惯上把红外光谱图按波数范围分为四大峰区，每
个峰区都对应于某些特征的振动吸收。请简述各峰区的波数范围及对应的 特征振动吸收，并在每一峰区列举至少三种属于该类特征振动吸收的具体 化学键。 3．有机分子电子跃迁类型主要有哪些？请简要回答并画出简图进行说明。 4. 影响化学位移的因素有哪些？
CH3CH2OCH2OCH CH
COOCH3
CH3CH2OCH2O
CH CH COOCH3
CH3CH2OCH2CH2OCOCH CH
OCH3
第七章 红外光谱分析法2
） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
有机化合物分子中常见基团吸收峰
（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
有机化合物分子中常见基团吸收峰
3．叁键（C C）伸缩振动区：2500 1900 cm-1
酯类化合物红外谱图
D 羧酸（P182)
在羧酸中，羧基（-COOH）中的>c=o的伸缩振动，O-H 伸缩振动及O-H面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用，使>c=o的伸缩振动 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的Vc=o 在1760cm-1附 近，而缔合态则降到1720cm-1附近。同时，缔合作用使O-H 的伸缩振动频率降低，一般在3300~2600cm-1区可见到宽而 强的吸收峰。在指纹区955~915cm-1 区的O-H弯曲振动的强 吸收峰也是比较特征的。
（3）当分子含有四个以上—CH2—所组成 的长链时，在720cm-1附近出现较稳定的弱 吸收峰。 •n=1 770~785 cm-1 （中 ） • n=2 740 ~ 750 cm-1 （中 ） •n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） • n≥ 722 cm-1 （中强 ）
烷烃的红外谱图总结
1 单一组分的纯物质( > 98%)：多组分要经过分离提纯， 否则各组分光谱相互重叠，难以解析
2 不含游离水：水有红外吸收，且侵蚀吸收池的盐 窗
3 浓度和测试厚度适当
制样方法
1）气体 ——气体池 (不同长度光程规格 10 cm； 10 m、 20 m、50 m ) ①液膜法: 将液体夹于两块晶面之间,适用于难 挥发液体. ②吸收池(石英比色皿)：用注射器将样品注入 液体密封吸收池中，适用于易挥发液体。 溶剂： CCl4 ，CS2常用
有机化合物分子中常见基团吸收峰
（3）C=O （1850 1600 cm-1 ） 碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。
有机化合物分子中常见基团吸收峰
3．叁键（C C）伸缩振动区：2500 1900 cm-1
酯类化合物红外谱图
D 羧酸（P182)
在羧酸中，羧基（-COOH）中的>c=o的伸缩振动，O-H 伸缩振动及O-H面外弯曲振动是红外光谱中识别羧酸的三个 重要特征频率。羧酸具有强的缔合作用，使>c=o的伸缩振动 频率比游离态低。未取代的饱和脂肪酸的Vc=o 在1760cm-1附 近，而缔合态则降到1720cm-1附近。同时，缔合作用使O-H 的伸缩振动频率降低，一般在3300~2600cm-1区可见到宽而 强的吸收峰。在指纹区955~915cm-1 区的O-H弯曲振动的强 吸收峰也是比较特征的。
（3）当分子含有四个以上—CH2—所组成 的长链时，在720cm-1附近出现较稳定的弱 吸收峰。 •n=1 770~785 cm-1 （中 ） • n=2 740 ~ 750 cm-1 （中 ） •n=3 730 ~740 cm-1 （中 ） • n≥ 722 cm-1 （中强 ）
烷烃的红外谱图总结
1 单一组分的纯物质( > 98%)：多组分要经过分离提纯， 否则各组分光谱相互重叠，难以解析
2 不含游离水：水有红外吸收，且侵蚀吸收池的盐 窗
3 浓度和测试厚度适当
制样方法
1）气体 ——气体池 (不同长度光程规格 10 cm； 10 m、 20 m、50 m ) ①液膜法: 将液体夹于两块晶面之间,适用于难 挥发液体. ②吸收池(石英比色皿)：用注射器将样品注入 液体密封吸收池中，适用于易挥发液体。 溶剂： CCl4 ，CS2常用
综合谱图解析
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。
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结构
碳谱
氢谱
IR
MS
UV
NO2
没有 直接 信息
没有 直接 信息
C-NO2 m/z 1580-1500 46 1380-1300 O-NO2 1650-1620 1285-1270 N-NO2 1630-1550 1300-1250
CH3-NO2 271nm (R)
硝基苯 252(E2) 280(R) 330(B)
结构 C=C
碳谱 82～160至少 需要有2C的吸 收峰,用t,d,s的 组合确定各种 类型以及相邻 的官能团
82～160,由s 或d和吸收峰 形状,以及位置 能推断出取代 方式和取代基 类型.
氢谱 若有H在4-8 由质子数和自 旋偶合相互作 用能推断出各 种类型
环上H在6-8, 由质子数大致 能推断取代基 数,由偶合裂 分推断取代基 类型和取代方 式
UV谱
1H
NMR谱
13C
NMR谱
例题8. 化合物的MS,IR,1H NMR,13C NMR谱如 下，由谱图推导其可能的结构。
MS谱
IR谱
★常见有机化合物主要的部分结构与各 种谱图之间的关系
部分结 碳谱 构 (ppm) 0～82,
q
氢谱 (ppm) 0～5
IR (cm-1)
MS (m/z)
UV (nm)
CH3
1460， 支链上 125 有甲基 (CH4) 由J可推 1380 测与其 特别是 时，有 M-15峰 相邻部 1380
分的结 构
（5.）紫外光谱 ①判断分子有无共轭体系以及估计共轭体系的 大小。 ②当吸收峰显示精细结构时，可知苯环存在。
4.结构复杂时采用的其它方法 当未知物分子量较大、结构复杂时，即使有了 上述五种谱图也不一定就能推出未知物的结构， 可采用下述方法： ①尽力制备未知物样品的单晶。用该单晶测定 X射线衍射的数据，通过对衍射数据的处理， 可得到该未知物的准确结构（除所含原子及其 相互连接顺序之外，还有键长、键角等数据）。 由于X射线衍射技术的发展，已使一般的有机 化合物都可通过单晶X衍射法解决结构问题。
例题2. 假定某样品只有C、H、N和O元素组成， 经元素分析仪测定，其中C：70.80%， H： 6.8%，N：10.4%，O：12%。确定其最简式。
例题3. 某一样品经元素分析仪测定，其中 C：69.05%， H：4.9%，O：26.05%。求其 最简式。
例题4. 某未知化合物经元素分析，含碳80.6%， 含氢7.5%。质谱给出的分子量为134。紫外光 谱数据(乙醇中)为：λ max=283nm(ε max163)， 红外光谱显示1715cm-1有强吸收。推测其分 子式。
（3）.核磁共振碳谱 ①确定碳原子数。 ②从偏共振去偶谱中确定与碳原子相连的氢原 子数。 ③区分sp3、sp2、sp碳原子和羰基碳原子。 ④从羰基碳原子的δc等确定羰基类型。 ⑤确定甲基类型。 ⑥确定芳香族或烯烃取代基数目以及推断取代 基类型。
（4.）红外光谱 ①含氧官能团的判断(特别是没有氮原子时确 定OH、C=O、C-O中的任一个都是容易的)。 ②含氮官能团的判断（特别易于确定NH、C≡N 、NO2等）。 ③有关芳香环的信息（有无芳香环以及电负性 不强的先看1600、1500cm-1,然后用900～ 700cm-1推断取代类型）。 ④有无炔烃、烯烃，特别是双键类型的判断。
第七章 波谱分析综合谱图解析
学习目的 通过本章学习，应了解有机化合物结构分 析的一般程序；掌握相对分子质量和元素分析 数据推测化合物可能的分子式的基本方法；能 够运用所学的波谱知识，进行有机化合物的结 构分析。
7.1综合解析概述
为了解决有机化合物的结构测定，往往需要依 据MS、1H NMR、13C NMR、IR、UV等进行综合解 析。在进行综合谱图解析前，应注意下列几点： 1.解析练习和实际样品解析之间的差别； 2.各种解析方法的优点及其局限性。
26
UV
173 乙炔
C≡N
117～ 126
若有H 2260～ 在2左右 2210 3310～ 3300 没有直 2275～ 接的信 2215 息
(M苯睛有 HCN)+ 224(E2) 麦氏重 271(B) 排产生 41,54等
结构 C=O
碳谱 155～ 225
氢谱 没有直 接的信 息
IR 有强吸 收峰
结构 含硫官 能团 含磷官 能团
碳谱 没有直 接的信 息 没有直 接的信 息 -20-80 不太有 效
氢谱 除SH外无直 接信息
IR
MS UV 32 +R 34 +R 硫 酮 的 R 带
C-X
S-H 2590-2550 S=O 除PH外无直 1420-1010 接信息 P-H 2440-2250 无直接信息, P=O,P-O 某种程度上能 1350-940 确定CH3,CH2 有特征吸收 CH的位置 但不太有效
(M-H2O) 苯酚 m/z 211(E2) 31,45… 270 (B) 含氧碎 片
苯胺 m/z 30,44… 230(E2) 含氮碎 280(B) 片
结构
碳谱
氢谱
IR 烷基醚 11501070 芳香醚 12751200， 10751020
MS m/z 31,45… 含氧碎 片
UV
C-O-C
没有直 没有直接 接信息, 信息,与 和氧相 碳原子相 连的碳 连的质子 的化学 吸收峰低 位移低 场位移。 场位移。
部分结 碳谱 构 (ppm) 0～82, t, d
氢谱 (ppm)
IR (cm-1) 1470 难于直 接得到 CH 难于得 到直接 信息
MS (m/z) 有CH2则相 差14个质 量单位
UV (nm)
CH2 CH
季碳原 0～82,s 不能直 子 难于推断 接得到
与其相邻 部分的结 构
叔丁基 t-C4H9 烯丙基 C3H5
MS 主要有 α-裂解 和麦氏 重排
UV 无共轭 时 酸207 酯205 酰胺 205 醛290 酮280 酰氯 235
结构
碳谱
氢谱
IR
MS
UV
OH
NH
没有直 在很大 3550接信息, 范围内 3100有 与其相 出现信 吸收谱 连的碳 号，加 带，用 原子的 入重水 1300吸收峰 后吸收 1000， 向低磁 峰会发 1000场位移。 生变化。 900能 确定各 同上 同上 种醇。 35003100
IR 1650有 时不出 现,1000800推断 各种类 型
先看 1600,15 00,然后 用900700推断 取代类 型
MS
UV
烯丙基 165 开裂产 乙 生41, 烯 55,69 等强峰
184 出现 77,63, 204 51,39 256 离子峰
苯环
结构
C≡C
碳谱
65～ 110
氢谱
IR
MS
②当样品是非晶体或不能制成单晶时，用适当 的化学反应将未知物裂解，使之降解成几个较 小的分子，经分离提纯，分别定出每种小分子 的结构后，再“拼”出原来未知物的结构。
7.2 综合解析方法
运用五种图谱确定有机化合物的结构没有固定 的程序，这里只是阐述综合解析的原则。重要 的是在解析时应根据从图谱得到的信息加以灵 活运用，以最有效地得到正确答案。 综合解析的一般程序是：
同 位 素 峰
3.各种图谱解析时的主要着重点 (1)质谱 ①从M+· 峰确定分子量。 ②氯、溴等的鉴定(从M+2、M+4峰)。 ③含氮原子的推断(氮规则、断裂形式)。 ④由简单的碎片离子与其它图谱资料的相互比 较。
(2)核磁共振氢谱 ①从积分曲线计算和分配全部质子数。 ②由化学位移区分羧酸、醛、芳烃、烯烃、炔 烃、烷烃质子，以及判断与杂原子、不饱和键 相连的甲基、亚甲基和次甲基。 ③从自旋偶合相互作用研究与其相邻的取代基 ④加入重水或酸摇振后，可鉴定活泼氢。
例题5. 某未知物的MS、IR和1 H NMR谱图如 下，请推测其分子结构。
例题6. 某化合物五谱数据及谱图如下a～d， 试推测其结构。 UV光谱数据：在乙醇中λ max=275nm(ε =12)
IR谱
1H
NMR13CNMR Nhomakorabea MS谱
例题7. 试从下列各种谱图推出未知物的结构。
MS谱
IR谱
1.推导分子式，计算不饱和度； 2.结构单元的确定； 3.确定五谱没有检出的剩余结构单元； 4.利用已确定的结构单元，组成该化合物的几 种可能结构； 5.选出最可能的结构。 6.校核
7.3 综合解析实例
例题1.某化合物的 mp：21℃，元素分析： C：79.97 ，H：6.71，O：13.32。图谱如下： MS：120(30)，105(100)，77(75) IR：1700cm-1,1600cm-1,1450cm-1, 1380cm-1,1260cm-1,756cm-1,690cm-1. 1H NMR：δ ：2.4(s,3H),7～8(m,5H). 提出化合物的结构并解释三谱的归属。