2013有机波谱分析试卷

1、如何解析红外光谱图？叙述芳烃、羧酸、醛和酮的特征吸收峰。（25分）

（1）根据分子式计算不饱和度公式：

不饱和度Ω＝n4+1+(n3-n1)/2 其中：

n4：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），

n3：化合价为3价的原子个数（主要是N原子），

n1：化合价为1价的原子个数（主要是H,X原子）

（2）分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界：高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物；而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收；

（3）若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在2250~1450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中炔2200~2100 cm-1，烯1680~1640 cm-1芳环1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺、反，邻、间、对）；

（4）碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收，判定化合物的官能团；

（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750~1700cm-1的三个峰，说明醛基的存在。

芳烃：芳环上C-H伸缩振动3100~3000cm-1, C=C 骨架振动1600~1450cm-1, C-H面外弯曲振动880~680cm-1。

芳烃重要特征：在1600，1580，1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。

C-H面外弯曲振动吸收880~680cm-1，依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化，在芳香化合物红外谱图分析中，常用判别异构体。

羧酸：羧酸二聚体：3300~2500cm-1 宽而强的O-H伸缩吸收。1720~1706cm-1C=O伸缩吸收；1320~1210cm-1 C-O伸缩吸收，920cm-1成键的O-H键的面外弯曲振动。

醛和酮：醛的特征吸收：1750~1700cm-1（C=O伸缩），2820，2720cm-1（醛基C-H伸缩。脂肪酮：1715cm-1，强的C=O 伸缩振动吸收，如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低。

2、如何解析核磁共振氢谱？（25分）

1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常；②杂音大不大；③基线是否平；④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。如果有问题，解析时要引起注意，最好重新测试图谱。

2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰（spinning side bands）、13C卫星峰(13C satellite peaks)

（1）杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系，容易区别。

（2）溶剂峰：氘代试剂不可能达到100％的同位素纯度（大部分试剂的氘代率为99－99.8％），因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰，如CDCl3中的溶剂峰的δ值约为7.27 ppm处。

（3）旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节未达到良好工作状态时，会出现旋转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称的弱峰，称为旋转边峰。

（4）13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1％，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。

3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。

4.先解析图中CH3O、CH3N、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。

5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。

6.解析芳香核上的质子信号。

7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结构中所连活泼氢官能团，如果在加入重水后对照未加入重水的谱图对比有共振峰消失则说明此处为活泼氢。

8.根据图谱提供信号峰数目、化学位移和偶合常数，根据n+1规则解析一级谱图。

9.解析高级类型图谱峰信号，如黄酮类化合物B环仅4，－位取代时，呈现AA,BB,系统峰信号，二氢黄酮则呈现ABX 系统峰信号。

10. 如果一维1H-NMR难以解析分子结构，可考虑测试二维核磁共振谱配合解析结构。

11. 组合可能的结构式，根据图谱的解析，组合几种可能的结构式。

12. 对推出的结构进行指认，即每个官能团上的氢在图谱中都应有相应的归属信号。

13.在指认时一定要根据耦合常数J对可能结构中的耦合情况进行考虑，等价分为两种情况：一是化学等价二是磁等价

当分子结构中存在对称因素即可认为是化学等价，但是磁等价除了要满足化学等价外还必需满足耦合常数J相等这一条件，要不然氢即为磁不等价，这样的例子很多例如：1.直接与手性碳原子相连的亚甲基上两个H是化学等价但是磁不等价所以这两个H具有不同的化学位移值；2.环上的亚甲基由于本身不能像链状结构发生快速的氢互换，因而它们实际上也是磁不等价。

3、如何解析核磁共振碳谱？（25分）

1.鉴别谱图中的非真实信号峰

（1）溶剂峰：虽然碳谱不受溶剂中氢的干扰，但为兼顾氢谱的测定及磁场需要，仍常采用氘代试剂作为溶剂，氘代试剂中的碳原子均有相应的峰，因此首先要将氘代溶剂所对应的碳原子共振峰加以区分，以下为常用氘代溶剂的相应碳谱化学位移，其中常用的为氘代氯仿。（2）杂质峰：杂质含量相对于样品少得多，其峰面积极小，与样品化合物中的碳呈现的峰不成比例。

（3）测试条件的影响：测试条件会对所测谱图有较大影响。如脉冲倾斜角较大而脉冲间隔不够长时，往往导致季碳不出峰；扫描宽度不够大时，扫描宽度以外的谱线会折叠到图谱中来；等等，均造成解析图谱的困难。

2.不饱和度的计算

根据分子式计算的不饱和度，推测图谱烯碳的情况。