第二章 结构鉴定-质谱、核磁共振
结构鉴定等级a.b.c.d级
结构鉴定等级a.b.c.d级结构鉴定是指对一种物质的结构进行确定和确认的过程。
结构鉴定的目的是为了确定物质的组成、结构、性质和功能等方面的信息，从而为进一步的研究和应用提供基础数据。
结构鉴定分为四个等级：a级、b级、c级、d级。
a级鉴定是指对于已知的标准物质或其代表性产物的结构，使用一系列简单的实验手段进行定性或定量分析。
这些实验手段包括核磁共振、红外光谱、质谱和紫外光谱等。
a级鉴定的结果提供定性或者定量的分析结果，非常适合于初步分析和快速检测。
b级鉴定是指在a级鉴定的基础之上，通过进一步的实验研究，对物质的结构进行进一步的确认和探究。
这些实验包括各种谱学手段（如核磁共振、红外光谱、质谱、紫外光谱等）、色谱、电泳、显微镜等。
b级鉴定的结果提供了更加详细的物质结构信息，可以用于更加深入的研究和应用。
c级鉴定是指在a级和b级鉴定的基础之上，通过深入的研究和实验，对物质的结构和性质进行了全面和系统的研究分析，并通过与其他已知物质的比较，确定了物质的分子式和分子结构等信息。
这种鉴定通常需要较长的时间和大量的实验数据，但结果也更加可靠和准确。
d级鉴定是指针对未知物质进行结构鉴定的过程。
这种情况下，鉴定者需要通过各种手段（如化学分析、谱学分析等）确定物质的基本性质，并进一步推导出物质的结构。
由于未知物质的特殊性质和复杂性，d级鉴定通常需要更加复杂和深入的实验和分析，是最具挑战性和难度的鉴定等级之一。
总之，结构鉴定是有着不同等级的过程，可以根据具体的鉴定目的和鉴定对象的特征进行选择。
通过不同级别的鉴定，可以获取不同程度的物质结构信息，为进一步的研究和应用提供基础数据。
核磁共振与质谱联用技术
核磁共振与质谱联用技术核磁共振与质谱联用技术是一种重要的分析化学技术，广泛应用于物质的定性和定量分析。
它结合了核磁共振（NMR）和质谱（MS）两种技术的优点，为科研和工业领域提供了强大的分析手段。
一、核磁共振（NMR）核磁共振是一种研究原子核内部结构及其与环境相互作用的方法。
在核磁共振光谱中，样品中的原子核在外加磁场中发生共振，产生特定的频率信号。
这些信号与原子核的化学环境有关，通过观察信号的强度、频率和耦合常数等参数，可以得到有关样品分子结构、动力学和电子状态等信息。
二、质谱（MS）质谱是一种基于质量分析的离子化技术。
样品经过离子化后，生成带电粒子（离子）。
这些离子在电磁场中受到力的作用，根据其质量-电荷比（m/z）的不同，发生偏转。
通过检测离子的数量和强度，可以得到样品的质谱图。
质谱图提供了有关样品分子质量、结构和组成等信息。
三、核磁共振与质谱联用技术（NMR-MS）核磁共振与质谱联用技术将核磁共振和质谱两种技术的优点结合起来，实现了对样品分子结构和质量的同时分析。
通过将质谱离子化后的离子引入核磁共振谱仪中，可以得到样品的核磁共振谱。
这样，不仅可以得到样品的结构信息，还可以确定样品的质量和组成。
核磁共振与质谱联用技术在化学、生物化学、环境科学、药物分析等领域有着广泛的应用。
它为科研和工业领域提供了一种高效、快速的定性和定量分析手段，有助于解决许多复杂样品分析难题。
习题及方法：1.习题：核磁共振与质谱联用技术在哪些领域有广泛应用？解题方法：回顾核磁共振与质谱联用技术的特点和优势，结合课本和教材中提到的实例，列出其在不同领域的应用。
答案：核磁共振与质谱联用技术在化学、生物化学、环境科学、药物分析等领域有广泛应用。
例如，在化学领域，可以用于研究有机化合物的结构和动力学；在生物化学领域，可以用于分析蛋白质和核酸的结构和功能；在环境科学领域，可以用于检测和分析污染物；在药物分析领域，可以用于药物成分的定性和定量分析。
蛋白质质谱和核磁共振的高清结构解析
蛋白质质谱和核磁共振的高清结构解析蛋白质是生命体中非常重要的一个分子。
它们可以作为酶催化许多重要反应，也可以作为信使调节细胞的许多行为。
了解蛋白质的高清结构对于我们理解生命的基本过程是非常重要的。
核磁共振和蛋白质质谱是两种重要的技术，它们可以用来解析蛋白质的高清结构。
蛋白质质谱是一种能够测定蛋白质分子量和结构信息的技术。
它采用质谱仪对蛋白质进行分析，可以快速、准确地得出一个蛋白质的蛋白质质量，这是蛋白质研究的一个最基本的指标。
蛋白质质谱还可以提供一些关于蛋白质结构的信息，如氨基酸序列、修饰和折叠状态等。
蛋白质质谱的性质不仅仅在于它可以测定蛋白质的分子量，而且还可以通过质谱分析，了解蛋白质的构成成分和结构信息。
这样的信息对于研究蛋白质在细胞中的作用和功能是非常重要的。
同时，蛋白质质谱还可以对蛋白质的折叠过程和交互作用进行研究和探究。
然而，蛋白质质谱的分析结果仍然有一定的局限性，因为它无法提供蛋白质的高清结构信息。
而核磁共振（NMR）可以提供高清晰度的结构信息，这是蛋白质研究中的另一个非常重要的技术。
核磁共振是一种利用磁场和电磁波等物理现象来探测物质中核自旋的技术。
在蛋白质研究中，核磁共振可以使用蛋白质溶液，通过对其施加高周波磁场，来读取蛋白质的自旋信号。
这样的信号可以用来推断蛋白质在三维空间中的位置关系，从而得到蛋白质高清结构信息。
核磁共振可以通过多种方式分析蛋白质的高清结构。
其中，最常用的是二维和三维核磁共振谱图。
这些谱图可以为科学家提供有关蛋白质结构和内部动力学的信息。
然而，核磁共振在脸型样品、样品纯度不高和不均匀标记等方面会有一定的局限性。
因此，对于某些蛋白质，需要结合蛋白质质谱和核磁共振等多种技术来综合解析其高清结构。
总之，蛋白质质谱和核磁共振是两种非常重要的技术，它们可以用于解析蛋白质的高清结构。
虽然它们各自有一定的局限性，但在结合使用时会有很好的补充效果。
这些技术在蛋白质研究中发挥着非常重要的作用，促进了人们对于生物分子行为和功能的理解。
核磁共振基本原理与结构鉴定
核磁共振现象产生的条件？
核磁共振基本原理 和结构鉴定
一、原子核的自旋 atomic nuclear spin
核磁共振基本原理 和结构鉴定
★ 原子核的基本属性：质量和电荷数。 ★ 原子核的自旋特性，在量子力学中用自旋量子数I描述原子 核的运动状态。而自旋量子数I的值又与核的质量数和所带电荷 数有关，即与核中的质子数和中子数有关。
一、概述 (introduction)
核磁共振（简称为NMR）是指处于外磁场中的物质原 子核系统受到相应频率（ 10-1~102MHz数量级的射频）的 电磁波作用时，在其磁能级之间发生的共振跃迁现象。检 测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。
核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的，属 于吸收谱（波谱）范畴。
根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结 构可以研究纯化合物结构、混合物成分及定量分析等。
核磁共振基本原理 和结构鉴定
特点：
▪ 与通常的吸收光谱相比，其来源不同，来源于 原子核自旋跃迁所得吸收谱； ▪ 应用范围广，有机、无机、定性、结构分析、 定量等； ▪ 不需要标准样品，可直接进行定量； ▪ 不破坏样品； ▪ 只能研究磁性核 。
奇或偶数 1/2
有
1H1 13C6 19F9 15N7 31P15
奇或偶数 3/2 5/2… 有 11B5 35Cl17 79Br35 81Br35 17O8 33S16
奇数
1,2,3
有
核磁共振基本原理
和结构鉴定
2H1 14N7
讨论:
(1) I=0 的原子核 16 O； 12 C； 22 S等 ，无自旋，没有磁矩， 不产生共振吸收
m =1/2 E1
结构鉴定的步骤
结构鉴定的步骤以结构鉴定的步骤为标题，本文将详细介绍有机化合物结构鉴定的基本步骤。
一、测定分子式分子式是有机化合物的基本组成单位，测定分子式是有机化合物结构鉴定的第一步。
可以通过化学反应、元素分析或质谱等方法测定分子式，其中质谱法是最常用的方法之一。
二、测定分子量通过测定分子量可以进一步确定分子中含有的原子数目及相对分子质量，从而有助于确定分子结构。
测定分子量的方法主要有质谱法、凝固点降低法和沸点升高法等。
三、测定元素分析元素分析是通过测定有机化合物中各元素的含量来确定其结构的方法。
通过元素分析可以确定化合物中各元素的相对含量，从而推断出分子中含有的原子数目及类型，有助于确定分子结构。
四、测定红外光谱红外光谱是分析有机化合物结构的重要手段之一。
红外光谱的特征峰可以提供有机化合物中分子中的基团信息，从而确定化合物的结构。
五、测定核磁共振核磁共振是一种非常重要的有机化合物结构分析方法。
通过核磁共振可以确定有机化合物中各原子的化学位移和相对数量，从而确定化合物的结构。
六、测定质谱质谱是有机化合物结构鉴定中最常用的方法之一。
通过质谱可以确定分子的分子量、分子中含有的基团及其相对位置，从而推断出化合物的结构。
七、综合分析通过以上几种方法的综合分析，可以进一步确定有机化合物的结构。
在综合分析过程中需要注意各个方法之间的一致性，以及结合实验数据进行推断的合理性。
有机化合物结构鉴定是一项复杂的工作，需要多种方法的综合应用。
在实验过程中需要注意实验数据的准确性和可靠性，以及各个方法之间的一致性，才能得出准确可靠的结论。
化学物质的结构鉴定技术
化学物质的结构鉴定技术化学物质的结构鉴定是化学领域中一项重要的任务，它对于确定分子的组成、形状和结构具有关键性意义。
在现代科学中，有许多先进的技术被广泛应用于化学物质结构的鉴定，其中包括质谱法、核磁共振谱法、X射线晶体学和电子显微镜等。
一、质谱法质谱法是一种基于离子化和离子分析原理的分析方法。
它可以通过将化学物质转化为气态离子，并在质谱仪中进行分析，从而得到化学物质的质谱图谱。
利用质谱仪可以确定化学物质的分子式和相对分子质量，进而推测其结构。
质谱法广泛应用于有机化合物和生物大分子的鉴定，可以同时进行定性和定量分析。
二、核磁共振谱法核磁共振谱法是一种利用原子核在外加磁场和射频辐射作用下发生共振现象的分析方法。
该方法可以观察到化学物质中的核自旋共振信号，并将其转化为核磁共振谱图。
通过分析核磁共振谱图，可以确定分子中核的数量、种类及其相互作用方式，推导出化学物质的结构信息。
核磁共振谱法在有机化学、生物化学和材料领域有着广泛的应用。
三、X射线晶体学X射线晶体学是一种通过探测物质对X射线的衍射效应来研究分子结构的方法。
它基于X射线与晶体中的原子发生相互作用时所产生的衍射图样，通过分析衍射图样的强度和角度，可以得到晶体中原子的排列方式和空间结构。
X射线晶体学广泛应用于无机物质、有机化合物和生物大分子的结构研究，为新化合物的合成和药物研发提供了重要的依据。
四、电子显微镜电子显微镜是一种利用高速电子束的性质来观察物质微观结构和成分的技术。
通过透射电子显微镜和扫描电子显微镜，可以对物质的形貌、晶体结构和化学成分进行观察和分析。
电子显微镜技术在金属材料、无机物质和生物组织等领域有着广泛的应用，可以帮助科学家揭示物质的微观结构和表面形态。
总结：化学物质的结构鉴定技术是现代化学研究中的重要工具，质谱法、核磁共振谱法、X射线晶体学和电子显微镜等技术的广泛应用，为科学家揭示分子结构提供了强有力的手段。
通过这些技术的综合运用，我们能够更好地理解和研究化学物质的性质和行为，为进一步的研究和应用奠定基础。
药物分析 第二章鉴别
药品的熔点与分子结构有关，当构成晶 格的单位（对有机化合物来说一般是分子， 无机化合物的是离子或原子组成）受热， 动能增加到足以克服各单位间相互作用力 即格子力，晶格崩溃涣散，这时的 温度 就是固体的熔点。每种纯的固体有机化 合物都有自己的独特的晶型结构和分子间 力，因此要熔化固体，就需要一定的热能， 所以每种固体物质都有独特的熔点。
5、制备衍生物测定熔点法
药物＋试剂 新化合物有一定mp; 药物酸化或碱化生成游离酸或碱。操作繁琐费时 间，应用较少。
二、光谱鉴别法
测定最大吸收波长，或同时测定最小吸收波长 规定浓度的供试液在最大吸收波长测定吸收度 规定吸收波长和吸收系数法 规定吸收波长和吸收度比值法 经化学处理后, 测定其反应产物吸收光谱特性
比旋度：指在一定波长下，偏振光透过1dm且每1ml中含有
旋光性物质1g的溶液时测得的旋光度。可用于鉴
别药物、检查药物的纯度和含量测定。
[n]TD = 100α/dL 摩尔吸收系数εh.P收载的方法）E1%1cm=A/CL
二、一般鉴别试验 （general identification test）
注意事项：
1、由于受薄层板质量、边缘效应等因素的影响，实际操作 中有时会遇到同一物质在同一薄层板上的Rf值不一的情 况，操作中可增加将供试品溶液与对照品溶液等量混合， 点样后出现单一斑点作为鉴别依据。
2、单独使用TLC鉴别时，需要进行色谱系统适应性试验内 容，对斑点的比移值和分离效能进行考察。必要时进行 灵敏度考察。
（二）提高反应灵敏度方法 1. 加入与水不混溶的有机溶剂提取浓集
2. 改变观测方法
溶解度
物理常数: 相对密度、馏程、熔点、比旋度、吸收系数 、 折光率、黏度、酸值、碘值、皂化值、羟值
质谱
有机波谱绪论有机化合物的结构鉴定是经典有机化学的重要内容之一。
主要利用化合物的化学性质，来推断分子的结构。
用经典方法已成功测定了上万种有机化合物结构。
近50年来（上世纪中期），质谱、核磁共振、红外和紫外光谱方法得到快速发展，从根本上改变了化学研究的方法，成为结构鉴定的主要手段。
与经典方法相比，波谱法具有如下优点：快速、灵敏、准确、重复性好。
经典方法结构测定的程序：（1）元素分析（定性、定量）（2）分子量测定（3）官能团定性鉴定（4）通过化学反应提出“部分结构”（5）由“部分结构”拼凑出完整结构（6）用标准样品对照，或进行化学合成，证实结构的正确现代有机波谱方法：（1）质谱——能获得元素比例，分子量（决定分子式）和结构片段信息（2）红外——官能团鉴定（定性分析）（3）紫外——提供共轭体系的信息（结构片段）（4）核磁——能获得结构片段信息，并证实上述结论单独使用都有一定局限性，配合起来就成为结构鉴定的有力工具。
第一章质谱(Mass Spectrometry, MS)1.1质谱的基本知识（基本概念）发展历史：Thomson JJ英国科学家，获1906年诺贝尔物理学奖，首次发现20Ne,22Ne（氖）以及COCl→Cl+,O+,C+,CO+ ,1942年出现第一台商用质谱仪，502年代开始用于有机化合物分析。
质谱法（mass spectrometry, MS）:在高真空系统中测定样品的分子离子及碎片离子质量，以确定样品相对分子质量及结构的方法。
质谱学：研究样品在质谱测定中的电离方式、裂解规律以及质谱图特征的科学。
测量对象：同位素、无机物、有机化合物、生物大分子、聚合物应用范围：化学、生物化学、生物医学、药物学、生命科学以及环保、公安、国防等领域。
特点：在鉴定有机物的四大重要工具核磁共振、质谱、红外、紫外光谱中，灵敏度最高，也是唯一可以确定分子式的方法。
1.1.1质谱仪质谱仪的组成：进样系统、离子源、质量分析器、检测器、计算机控制系统、真空系统1、电子轰击(electron impact, EI)源：方式：用电子直接轰击样品而使样品分子电离。
核磁共振谱和质谱简介
3:1
八. 1HNM应用
例：一化合物分子式C9H12O，根据其1HNM谱( 下图)，试推测该化合物结构。
a C9H12O
a: 7.2( 5 H , s ) b: 4.3( 2 H , s ) c: 3.4( 2 H , q ) d: 1.2( 3 H , t )
=( V样品-V标准) 106 / V标准 =ΔV 106 / V标准 标准物质: 四甲基硅烷 (CH3)4 Si， TMS =0 （单峰 ）
CHCl3： = 437HZ 106 / 60MHZ=7.28 ppm
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CHCl3
低场
向左
（ 增大）
向右 磁场强度
（ 减小）
Cl
C Ha
Hb
Cl C Cl
Hc
Ha与Hb 磁等价 Ha与Hc 磁不等价
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3）磁不等价
与手性碳原子连接的-CH2-上的两个质子是磁不等价的。
Ha -OOC
Hb COO-
H2N Hc
CH3 双键同碳上质子磁不等价。 Br
C
C Ha Hb
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Ho=2vo/γ
m=-1/2 E= +μH0
(I)
(II)
ΔE =2μHo
ΔE=2hvoI (Ⅲ)
m=-1/2 (高能态) I=1/2 ΔE = hvo (Ⅳ)
V射= Vo=ΔE = hvo (Ⅴ)
E
E1 E2
V射= Vo=γHo/2 (Ⅵ)
H1 H2 此时您正浏览在第8页，共61页。
m=+1/2 (低能态)
生物碱的分离纯化和结构鉴定
生物碱的分离纯化和结构鉴定作为天然产物，生物碱具有很强的生物活性和丰富的药理学价值，因此在医药领域受到了广泛关注。
生物碱的分离纯化和结构鉴定是研究生物碱的关键步骤。
本文将对生物碱的分离纯化和结构鉴定进行介绍和讨论。
一、生物碱的分离纯化生物碱的分离纯化是通过不同的分离技术将混合物中的目标化合物分离出来，并去除其他杂质，从而获得高纯度的生物碱。
直接从天然产物中提取生物碱来进行分离纯化受到生产成本和提纯效率的限制，因此合成生物碱成为一种选择。
在合成生物碱的过程中，常用的分离纯化技术包括：CC（柱层析法）、HPLC（高效液相色谱法）、CPC（离心柱色谱法）等。
1、柱层析法柱层析法是一种常用的生物碱分离纯化技术，它利用化合物在固定相（柱填料）和流动相（溶剂）之间的分配系数不同，实现化合物的分离和纯化。
柱层析主要包括硅胶柱层析、十八烷基硅胶柱层析、复合硅胶柱层析等。
其中，硅胶柱层析法在生物碱分离纯化中应用最为广泛。
硅胶柱的填料是一种具有大量氢键官能团的二氧化硅，因此能够与分子中的官能团形成氢键，从而实现化合物之间的区分。
硅胶分为涂层硅胶和非涂层硅胶。
涂层硅胶的填料表面覆盖有一层薄膜，不同化合物之间易于区分，分离效果较好；非涂层硅胶的填料表面没有涂层，分离效果较差。
柱层析法在分离纯化生物碱时，选择填料的种类和方法、流动相的配比等都需要考虑。
同时，使用柱层析法还需要特别关注样品的准备和处理以及柱层析过程中的监控和调整。
2、高效液相色谱法高效液相色谱法是一种利用柱中填料和流动相之间的化学作用区分化合物的分离和纯化技术。
与柱层析相比，HPLC具有分离效率高、分离精度高、分析速度快等优点，因此常用于通量大、纯度要求高的场合。
在生物碱的分离纯化中，HPLC可用于从天然产物中提取的混合物中分离纯化生物碱，或从生物合成产物中进行分离纯化。
常用的填料材料有C18、C8、C4、CN等。
配合不同的流动相，可以调节柱层析的分离度。
化学分析中的质谱和核磁共振技术
化学分析中的质谱和核磁共振技术化学分析是一门重要的科学技术，它通过研究物质的组成、结构和性质，为各个领域的科学研究和工业应用提供了重要的支持。
在化学分析中，质谱和核磁共振技术是两种常用的分析方法，它们通过对物质的分子结构和组成进行研究，为我们提供了丰富的信息。
质谱技术是一种通过对物质中分子离子的质量和相对丰度进行测量，来确定物质的组成和结构的方法。
它基于物质分子在电离后形成离子的特性，利用质谱仪对这些离子进行分析。
质谱仪由离子源、质量分析器和检测器组成。
在质谱仪中，物质样品首先被电离，产生带有正电荷的离子，然后经过质量分析器的分离和聚焦，最后被检测器检测到并生成质谱图。
质谱图是质谱仪输出的结果，它通过质量分析器将离子按质量进行分离，并记录下每种离子的相对丰度。
通过分析质谱图，我们可以确定物质的分子结构和组成，以及各种离子的相对丰度。
质谱技术在化学分析中具有广泛的应用。
它可以用于有机化合物的结构鉴定和定量分析，无机化合物的元素分析，生物大分子的结构和功能研究等。
例如，在有机化学中，质谱技术可以通过质谱图的特征峰和碎片离子的相对丰度，确定有机化合物的分子式、结构和官能团。
在环境分析中，质谱技术可以用于检测水和空气中的有机物和无机物污染物。
在药物研发中，质谱技术可以用于药物的结构鉴定和代谢物的分析。
质谱技术的应用范围非常广泛，为各个领域的科学研究和工业应用提供了强大的支持。
核磁共振技术是一种通过测量物质中核自旋的共振吸收信号，来确定物质的结构和性质的方法。
它基于物质中核自旋的量子性质，利用核磁共振仪对这些核自旋进行分析。
核磁共振仪由磁场系统、射频系统和检测系统组成。
在核磁共振仪中，物质样品首先置于强大的静态磁场中，使得样品中的核自旋朝向有序。
然后通过射频脉冲的作用，使核自旋产生共振吸收，从而产生共振信号。
通过测量共振信号的强度和频率，我们可以确定物质的结构和性质。
核磁共振技术在化学分析中也具有广泛的应用。
质谱 核磁 光谱
质谱核磁光谱
质谱、核磁和光谱是三种不同的分析方法，它们在化学、物理和生物领域都有广泛的应用。
质谱（MS）是一种测量离子质荷比的分析方法，可以用于确定分子的分子量、化学式和结构。
它通常与其他分析方法结合使用，例如红外光谱、核磁共振等，以提供更全面的分子信息。
核磁共振（NMR）是一种利用核自旋磁矩进行研究的方法，主要应用于化学、物理和生物领域。
在NMR中，原子核被置于强磁场中，并受到特定频率的电磁辐射。
当这些原子核吸收电磁辐射时，就会产生共振信号，通过对这些信号进行分析，可以确定分子的化学结构、分子构型、分子间相互作用等信息。
光谱（Spectrum）是物质与电磁辐射相互作用的结果，通过对光谱进行分析，可以确定物质的化学组成、结构和性质。
光谱法通常分为吸收光谱法、发射光谱法、散射光谱法和拉曼光谱法等。
在化学分析中，光谱法是一种非常重要的手段，可以用于测定化合物的分子量和化学式，以及研究分子的结构和化学反应过程。
总之，质谱、核磁和光谱都是非常重要的分析方法，在化学、物理和生物领域都有广泛的应用。
它们可以提供关于分子结构、化学反应过程和物质组成的重要信息。
中药化学成分单体化合物结构鉴定方法和程序
中药化学成分单体化合物结构鉴定方法和程序中药化学成分的单体化合物结构鉴定是中药研究中非常重要的一项工作，它对于解析中药的药效成分和质量控制具有关键意义。
单体化合物结构鉴定通常分为物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括质谱法、核磁共振法和红外光谱法，而化学方法则包括有机合成、降解法和化学试剂反应等。
下面将对几种常用的单体化合物结构鉴定方法和程序进行详细介绍。
一、质谱法质谱法是通过测量试样的分子质量、相对分子质量、碎片离子等来确定化合物的结构。
常用的质谱方法包括质子质谱（HRMS）和质谱贡献法（MS/MS）。
质子质谱可以通过测定物质的分子离子峰以及分子离子峰的碎片峰来推导出化合物的分子式，并根据碎片峰的相对强度进行结构推断。
质谱贡献法则是通过控制化合物在质谱仪中的碰撞能量，使其分子离子峰进行碎裂，通过测量碎片离子来推导出化合物的结构。
二、核磁共振法核磁共振法（NMR）是根据核磁共振现象来研究物质的结构和动力学。
常用的核磁共振技术包括质子核磁共振（1HNMR）和碳-13核磁共振（13CNMR）。
质子核磁共振可以提供关于氢原子的化学位移、耦合常数和相对积分峰面积等信息，从而推导出化合物的结构。
而碳-13核磁共振则可以提供关于碳原子的化学环境和连接关系等信息，辅助质子核磁共振进行结构鉴定。
三、红外光谱法红外光谱法（IR）是通过测定物质在红外光区域的吸收谱图来获取化学信息。
中药化学成分的红外光谱主要通过分析它在不同波数下的吸收峰进行结构推断。
红外光谱法对于识别化学键的类型（如羟基、羰基、酯基等）和确定化学官能团的存在非常有帮助，从而推测出化合物的结构。
除了以上物理方法外，还有一些化学方法可以用于中药化学成分的结构鉴定：四、有机合成有机合成是指利用有机化学反应将简单化合物转化为复杂化合物的过程。
通过有机合成可以合成目标化合物，进而进行结构鉴定。
有机合成方法包括缩合反应、加成反应、消除反应等，可以选择适合的合成路径来合成复杂的中药成分，从而帮助确定其结构。
结构生物学(电镜,核磁共振,X射线衍射,质谱)
² 发生和发展：H. W. 布拉格和W.L. 布拉格父子于1912 年提出 和发展起来的。最先用于无机晶体分析,1953 年,沃森和克里克 用于DNA 晶体分析,至60 年代,肯德鲁和佩鲁兹用于研究血红蛋 白和肌红蛋白,逐渐成为生物大分子晶体结构研究的重要手段, 直至今天仍占据统治地位。
主要研究方法: ² X-射线晶体衍射方法（X-射线蛋白质晶体学） ² 多维核磁共振（ NMR ） ² 电镜晶体学和电镜三维重组方法
起源：1950s, Waston, Crick 发现了 DNA双螺 旋结构，建立DNA的双 螺旋模型。
² 60年代 当时的开文迪许实验室的M.Perutz J.Kendrew 用X-射 线晶体衍射技术获得了球蛋白的结构.由于X射线晶体衍射技术 的应用，使我们可以在晶体水平研究大分子的结构，在分子原 子基础上解释了大分子.
X-ray
Protein Crystal
X射线是波长在 100Å～0.01Å之间的一种电磁辐射 , 常用X射线波长约在2. 5Å～0.5Å之间，与原子以及化学键的尺度相当，都在 Å的数量级。因此 可以被用来探测蛋白质分子内部的结构。
为什么要用衍射
把透镜 换成X射线
透镜
把光源换 成X射线
到目前为止人类还没有发现什么方法能够让 X-射线发生折射。所以当前 只能通过衍射这种不那么直 观的方法来研究蛋白质分子内部构造。
通过对爱滋病病毒(HIV) 蛋白酶 的精细结构测定,并以此为靶标 设计酶的抑制剂作为治疗爱滋病 的有效药物获得巨大成功,已显 著减少爱滋病死亡数量.
X-ray测定生物大分子结构的原理
天然产物结构鉴定
天然产物结构鉴定现代有机分子的结构分析中，质谱（MS），核磁共振波谱（NMR），紫外吸收光谱（UV），红外吸收光谱（IR）均是鉴定化合物结构的有力工具。
现发现一种海绵的天然产物具有显著的抗病毒活性，我们该如何利用波谱来鉴定该化合物的结构呢？质谱分析（MS），是一种测量离子荷质比（电荷与质量的比值）的分析方法。
通过对电场和磁场的控制，可以确定化合物的质量。
核磁共振波谱（NMR），是化合物分子在磁场中受到另一射频磁场的照射，当照射场的频率等于原子核在外磁场的回旋频率时，有磁矩的原子核就会吸收一定的能量产生能级的跃迁，即发生核磁共振。
1H-NMR是氢核磁共振，可判断共振原子的相对数目。
13C-NMR是碳核磁共振，可判断化合物的基本骨架。
红外吸收光谱（IR），利用分子中价键的伸缩及弯曲振动在红外区域引起的吸收，而测得的吸收光谱。
可以判断分子结构中的官能团，如羟基，氨基，双键，芳环等。
紫外吸收光谱（UV），由电子能级跃迁产生的吸收光谱，在200-700nm范围内含有共轭双键、发色团及具有共轭体系的助色团分子的化合物具有紫外-可见吸收，可以判断分子结构中是否存在共轭体系，例如，苯等。
可用来判断化合物的骨架类型。
元素定量分析，确定各元素百分含量，根据倍比定律确定分子中的原子比。
元素定性分析，分析化合物中有几种元素。
如钠熔法。
分子量测定，一般是使用冰点下降法，沸点上升法，粘度法，凝胶滤过法，及质谱法。
第一步，测定该化合物的物理常数，如沸点、熔点。
比旋度或折光率等，查阅已知文献，判断该化合物结构是否已知，若为未知，则进行第二步。
第二步，进行检识反应，确定样品的类型，如生物碱，黄酮，强心苷等等。
第三步，利用质谱分析，将化合物的分子量确定，再通过元素分析，确定该化合物的分子式。
由氢核磁共振光谱和碳核磁共振光谱可以得到碳氢的个数。
然后由分子量确定氧等其他原子的个数，进而确定分子式。
（同位素丰度比法，高分辨质谱法混合运用，可精确得到分子量）第四步，结构分析1、通过化学方法确定该化合物的特定成分或功能基，例如，生物碱类化合物大多数都会与生物碱沉淀试剂发生沉淀反应。
有机化学基础知识点整理核磁共振和质谱分析技术的应用
有机化学基础知识点整理核磁共振和质谱分析技术的应用有机化学基础知识点整理核磁共振和质谱分析技术的应用一、引言有机化学是研究碳元素及其化合物的学科领域，广泛应用于药物研发、材料科学、环境保护等领域。
而核磁共振和质谱分析技术则是有机化学研究中常用的分析方法。
本文将围绕核磁共振和质谱分析技术的应用进行整理，以便读者更好地了解有机化学的基础知识和分析方法。
二、核磁共振技术核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技术是通过测量核自旋在外磁场中的行为来获得物质结构和性质的信息。
核磁共振谱图是有机化学中常用的谱图之一。
1. 原理核磁共振谱图能够提供有机分子中各个原子的位置、化学环境和化学键的性质。
它利用核自旋在外磁场中的取向和能级差的差异来获得信号，通过对信号的解析可以得到有机分子的结构信息。
2. 应用核磁共振技术在有机化学中的应用十分广泛。
例如，在有机合成中，利用核磁共振技术可以确定反应产物的结构和纯度；在天然产物研究中，核磁共振谱图可以帮助研究者确定复杂分子的结构和组成。
三、质谱分析技术质谱分析技术是通过将化合物分解成离子并进行质量测量，从而推断分子结构和组成的方法。
1. 原理质谱分析技术利用化合物在质谱仪中经过电离、加速、分离和检测的过程，通过测量离子的质量和相对丰度，得到分子离子峰和碎片离子峰的信息，从而确定化合物的结构和组成。
2. 应用质谱分析技术在有机化学中具有广泛的应用。
例如，在有机合成中，利用质谱分析技术可以确定有机物的分子式和分子量，帮助研究者确定反应产物的纯度和结构；在药物研发中，质谱分析技术可以用来鉴定药品的成分和控制药品的质量。
四、核磁共振和质谱分析技术的结合应用核磁共振和质谱分析技术在有机化学中并非独立使用，而是通过结合使用来获得更多的化学信息。
1. 结构鉴定核磁共振和质谱分析技术在结构鉴定中起到至关重要的作用。
通过核磁共振谱图和质谱图的综合分析，可以确定化合物的结构和组成。
化学反应的核磁共振质谱红外光谱质谱紫外光谱分析
化学反应的核磁共振质谱红外光谱质谱紫外光谱分析化学反应的核磁共振质谱、红外光谱、质谱和紫外光谱分析化学反应是研究化学物质之间相互转化的过程。
在化学研究中，为了深入了解反应过程，许多分析技术被广泛应用。
其中，核磁共振谱（NMR）、红外光谱（IR）、质谱（MS）和紫外光谱（UV）是具有广泛应用的常见分析工具。
本文将重点介绍这些分析技术的原理和在化学反应研究中的应用。
一、核磁共振谱（NMR）核磁共振谱是一种通过测量磁场中原子核共振现象得到的谱图。
它可以提供关于分子结构、化学环境和分子运动性质的信息。
核磁共振谱可以分为质子核磁共振谱（1H-NMR）和碳核磁共振谱（13C-NMR）等多种类型。
在化学反应中，核磁共振谱可用于确定反应物、产物的结构，分析反应物的纯度以及跟踪反应进程。
例如，可以通过1H-NMR谱图来监测反应物的消失和产物的生成。
通过对谱图中峰的大小和形状的分析，可以确定反应物的转化率和产物的结构。
二、红外光谱（IR）红外光谱是通过测量物质吸收红外光的能力来研究物质结构和化学键的分析技术。
红外光谱可以提供关于分子中功能团的信息，如羟基、羰基、氨基等。
在化学反应中，红外光谱可以用于分析反应物和产物之间的化学键的变化。
通过比较反应物和产物的红外光谱图，可以确定反应中发生的功能团的变化，并验证反应的成功与否。
红外光谱还可以用于监测反应进程，例如判断反应是否完全进行。
三、质谱（MS）质谱是利用物质离子的质量和数量比对物质进行分析的技术。
质谱可以提供有关分子的组成、相对分子质量、分子结构和元素组成的信息。
在化学反应中，质谱可以用于确定反应物和产物的质量以及其质量之间的比例。
通过质谱图，可以得到反应物和产物离子的质量和相对丰度的信息，进而得到反应的转化率和产物的结构。
四、紫外光谱（UV）紫外光谱是一种测量物质对紫外光吸收的能力来研究物质结构和分析化合物的技术。
紫外光谱可以提供有关物质电子的能量转换和分子间电子转移的信息。
结构鉴定实验报告模板
结构鉴定实验报告模板实验目的本实验旨在通过实验方法对未知化合物的结构进行鉴定，掌握结构鉴定的基本原理和方法。
实验器材与试剂实验器材：- 烧杯- 显微镜- 毛细管试剂：- 未知化合物A实验原理与方法实验原理结构鉴定是通过一系列实验方法确定化合物的分子结构。
常用的结构鉴定方法包括红外光谱法、质谱法、核磁共振法等。
实验方法1. 红外光谱法：将未知化合物A制成适当的样品片，在红外光谱仪上进行测试，记录样品的红外吸收谱图。
2. 质谱法：通过质谱仪分析未知化合物A的质谱图，得到其分子离子峰和碎片峰。
3. 核磁共振法：使用核磁共振仪测定未知化合物A的核磁共振谱图，观察其化学位移和耦合常数。
实验步骤1. 将未知化合物A用适当溶剂溶解，制成透明的样品片。
2. 将样品片放入红外光谱仪，测试红外吸收谱图。
3. 将未知化合物A溶解于适当溶剂中，通过质谱仪得到其质谱图。
4. 将未知化合物A制成核磁共振样品，进行核磁共振实验，得到核磁共振谱图。
实验结果与数据处理1. 红外光谱图：在红外光谱图中，观察吸收峰的位置和强度，根据常见的红外吸收峰的特征，初步判断未知化合物A的基本结构。
2. 质谱图：观察质谱图，分析分子离子峰的m/z值，根据质谱图的特征峰和碎片峰，进一步确定未知化合物A的结构。
3. 核磁共振谱图：分析核磁共振谱图中的化学位移和耦合常数，推断未知化合物A的结构。
实验结论根据红外光谱、质谱和核磁共振实验的结果，结合相关的结构鉴定原理，确定未知化合物A的分子结构为XXX。
实验总结通过本实验，我们掌握了结构鉴定的基本原理和方法，并成功地对未知化合物A 进行了结构鉴定。
实验中，我们发现不同方法的结合使用能够更加准确地确定分子结构，并且每种方法都有其独特的优势和适用范围。
在以后的研究和工作中，我们将继续学习和应用结构鉴定的方法，提高对化合物结构的准确鉴定能力。
参考文献1. XXX2. XXX。
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这两种不同取向的自旋具有不同的能量。与Ho同向 的能量低，与Ho反向的能量高，两种取向能量差△E可
用下式表示：
△ E = r h 2π Ho
h：为普郎克常数 r：为磁旋比，对于特定原子核， r为一常数 Ho：为外加磁场强度
从上式可看出，两种取向的能差与外加磁场强度有
关，外加磁场强度越大，能差越大。
到一些小峰，它们来自重同位素的贡献，称为同位素峰。
同位素峰的强度不仅与重同位素天然丰度有关，还与分 子所含元素的数目
a
b 含Cl、Br和S元素化合物同位素峰的强度
化合物含一个C1, Br和S时都具有比分子离子高2的同 位素峰，它们的丰度较大，很容易识别。 对于含两个卤素原子(2个C1或2个Br或1个C1、 1个 Br)，除了M+2峰外还有M+4峰。当含三个卤原子时会出现 M+2, M+4, M+6的同位素峰。
2、质谱离子的主要类型
一张质谱图是由不同丰度的分子离子、同位素 离子、碎片离子等组成。
1) 分子离子 化合物分子通过某种电离方式，失去一个外层 电子而形成的带正电荷的离子称“分子离子”或 “母离子”。
M + e
-
M
+ .
+
2e
-
中性分子
分子离子
分子离子峰的质荷比就是化合物的相对分子量， 用质谱法可测定化合物分子量。
4
T1
T2
8
5
6 7
S0
l1
l2
l3
l4
2.4 质 谱 分 析 法
(MS)
一、基本原理 质谱是指样品分子（或原子）离子化后形成具有 各种质荷比（质量与电荷比）的离子，进而在电磁 场的作用下被分离，并将收集到的离子按质荷比的
大小排列成的谱。
43
根据质谱图可实现对 样品成分、结构和相对 分子质量的测定。
为什么要双聚焦：
进入离子源的同种离子初始能量不为零， 且能量各不相同，加速后的离子能量也不相同 ，运动半径差异，难以完全聚集。 解决办法：加一静电场Ee，实现能量分散：
Ee mv Re
2
2EM Re
Re
2EM Ee
对于动能不同的离子，通过调节电 场能，达到聚焦的目的。
双聚焦分析器的特点：分辨率高
质量数（A） 奇数 偶数 偶 数 0 原子序数（Z） 奇数或偶数 奇 数 自旋量子数（I） 半整数 整 数
I=1/2的原子核是电荷在核表面均匀分布的旋转体，这 类核的核磁共振谱谱线较窄，最适宜于核磁共振检测，是 NMR研究的主要对象。如1H，13C，19F，31P等。 2、核磁共振 在没有外磁场时，自旋核的取向是任意的。 放入磁场中，有若干个取向，取向数 = 2 I + 1 ，分 成2 I + 1个能级，出现能量差。 如：1H核：∵ I＝1/2 ∴所以取向数=2
荧光光谱总结
1、光致发光与化学发光的区别；
2、荧光与磷光的本质区别是什么；
3、分子产生荧光必须具备的两个条件是什么？ 具有合适的结构，有一定的荧光量子产率 4、下列化合物哪一个荧光强度最强（ ）
A、 B、
C、
D、
5、荧光仪的特殊点 有两个单色器，光源与检测器成直角
1 S2 S1 能 量 吸 收
2 3
1） 核有自旋（磁性核）；
2） 外磁场，能级裂分； 3） 辐射频率与外磁场的关系满足
r 2
H0
3、 核磁共振波谱的分类
• 按照测定技术分类
高分辨溶液NMR谱、固体高分辨NMR谱 以及宽谱线NMR谱
• 按照测定对象分类
1H-NMR谱，13C-NMR谱以及氟谱、磷谱、氮谱
二、 化学位移
定义：在辐射频率确定时，同种核因在分子中的化学环境不
RP值越高越能与质荷比相近的离子分开
四、质谱的表示方法 两种表示方法：质谱图和质谱表 1、 质谱图
横坐标：质荷比m/z或m/e
纵坐标：离子的强度——离子流强度 ① 绝对强度
将每个峰的离子流强度相加作为总离子流强度。用 绝对强度表示各个离子流强度的百分数之和应为100%
② 相对强度 以质谱图中最强峰的强度为100%，称为基峰。其它 离子峰以对此基峰的相对百分值表示。 现在的质谱图都是以相对强度来表示
④荷电离子被加速电压加速，产生一定的 速度v，与质量、电荷及加速电压有关：
1 2 mv
2
zU
(1)
⑤加速离子进入一个强度为H的磁场，发生 偏转，半径为：
r mv zH (2)
将（1）（2）合并：
m Z H r 2U
2 2
(3)
当 r 为仪器设臵不变时，改变加速电压或 磁场强度，则不同m/z的离子依次通过狭缝 到达检测器，形成质量谱，简称质谱。
57 29 15 71 85 99 113 142 m /z
1、质谱分析的过程与原理
① 进样 化合物通过气化引入离子化室； ② 离子化
在离子化室，组分分子被一束加速电子碰 撞（能量约70eV），撞击使分子电离形成 正离子； M —— M+ + e
或与电子结合，形成负离子
M + e —— M—
③离子也可因撞击强烈而形成碎片离子
静态二次离子质谱对高分子 的表面分析特别有用。
质谱总结
1、质谱的简称 MS； 2、质荷比指 质量与电荷比 ； 3、质谱离子主要有 分子离子、碎片离子、同位素离子 ，
4、质谱仪的核心部件是离子源、质量分析器 ；
5、离子源的主要作用 使分析物的分子离子化 ，质量分析器
将离子源产生的离子按m/z顺序分开并排列成谱 的作用： 6、质谱图的横坐标是 质荷比 ，纵坐标是 离子的强度
原理：
特点：
扫描速度快，灵敏度高 体积小，重量轻
4)
飞行时间分析器
利用从离子源飞出的离子其动能基本相等，但在加速电
压作用下，不同m/z的离子飞行速率不一样：
v 2 zV m
质荷比小的离子飞行速度快，通过不同m/z的离子到达检 试 样 测器的时间不同而被检测。 入口
t L m 2 zV
特点：结构简单、扫描速率快、 灵敏度高、质量范围宽。
化学电离源CI →易气化有机样品
快原子轰击FAB →大分子量、难气化、热稳定性差 电喷雾源 ESI→ 液相色谱和质谱的联用 激光解吸源MALDI → 生物大分子
3、质量分析器
作用：将离子源产生的离子按m/z顺序分开并排列成谱
单聚焦分析器 双聚焦分析器 四极杆分析器 飞行时间分析器
1) 单聚焦分析器
分子离子峰的强度与结构的关系：
a 碳链越长，分子离子峰越弱； b 存在支链有利于分子离子裂解，故分子离子峰很弱；
c 饱和醇类及胺类化合物的分子离子弱；
d 有共振系统的分子离子稳定，分子离子峰强；
e 环状分子一般有较强的分子离子峰
有机化合物在质谱中的分子离子峰的强度有如下顺序： 芳香环＞共轭烯＞烯＞环状化合物＞羰基化合物＞醚 ＞酯＞胺＞酸＞醇＞高度分支的烃类。
屏蔽效应 低场 去屏蔽效应 ，共振信号移向低场 ，共振信号移向高场 H0 高场
结构：
扇形磁场
（可以是1800、900 、600等）
原理：
由（3）式可知：
m Z H r 2U
2 2
( 3)
离子的m/Z大，偏转半径也大，通过磁场 可以把不同离子分开； 当 r 为仪器设置不变时，改变加速电压或 磁场强度，则不同m/z的离子依次通过狭缝到达 检测器，形成质谱。
2) 双聚焦分析器
2) 碎片离子
当轰击电子的能量超过分子电离所需要的能量时，分
子离子处于激发状态产生质量数较低的碎片，称为“碎片
离子”，质谱图中低于分子离子质量的离子都称为碎片离 子。
同一个分子离子可产生不同质量大小的碎片离子。
碎片离子峰在质谱图上位于分子离子峰的左侧。
3) 同位素离子
质谱中的分子离子和碎片离子都是由天然丰度最大的轻同 位素组成的。比分子离子或碎片离子峰高1-3质量数处可观察
2、质谱表
五、质谱谱图解析
确认分子离子峰获取分子量；
根据N规则推测分子中是否含有氮原子；
根据同位素离子峰的强度，推测分子中是否含有氯、
溴以及硫原子；
根据碎片离子峰及分子离子峰与碎片离子峰的差值推 测分子结构中可能存在的结构单元； 从元素组成及分子量可初步给出分子式。
C 3H 7
2.5 核 磁 共 振 波 谱
(NMR)
一、基本原理
核磁共振波谱是以兆数量级的电磁波作用于具 有磁矩的原子核，原子核产生自旋跃迁（能量发 生变化）所得的吸收谱。
1、原子核的自旋
原子核由中子和质子组成的带正电荷的粒子，其本身所带
的正电荷就会形成环形电流，从而产生核磁矩。磁矩取决于原 子核的自旋角动量P 。 旋进轨道
E
Ho
△ E1 △ E2
H
与Ho同向的自旋吸收能量后可以跃迁到较高能 级，变为与Ho反向的自旋。电磁辐射可有效的提供
能量。当辐射能量恰好等于跃迁所需的能量时，
就会产生自旋取向的变化，即核磁共振。
E辐 = hν= △E
h r h 2 H0
r 2
H0
辐射频率与外加磁场强度的关系
共振条件
C H C 7 H 15 CH3
六、质谱技术在高聚物分析中的应用
EI质谱法既可鉴定聚合物的 结构、聚合物中微量单体的 组成、低分子量的齐聚物及 各种添加剂，还可以研究聚 合物初级热解机理。
裂解质谱是表征难溶（熔） 高分子结构惟一而有效的方 法。
各种解吸技术可获得高质量 数的分子离子或准分子离子 碎片，特别适合用于聚合物 和生物大分子的结构分析。
3) 四极杆分析器 (quadrupole analyzer)