核磁共振谱红外光谱和质谱
分子结构表征
分子结构表征
分子结构表征是化学研究中非常重要的一环，它可以帮助我们了解分子的构成、性质和反应机理等方面的信息。
在分子结构表征中，常用的方法包括质谱、红外光谱、核磁共振光谱等。
下面将对这些方法进行详细介绍。
质谱是一种通过分析分子的质量和荷质比来确定分子结构的方法。
它可以通过将分子离子化并加速到高速度，然后通过磁场分离不同质量的离子来进行分析。
质谱可以提供分子的分子量、分子式、结构等信息，是分子结构表征中非常重要的一种方法。
红外光谱是一种通过分析分子的振动和转动来确定分子结构的方法。
它可以通过将红外光照射到样品上，然后测量样品吸收光谱来进行分析。
红外光谱可以提供分子的官能团、键类型、分子结构等信息，是分子结构表征中非常常用的一种方法。
核磁共振光谱是一种通过分析分子中核自旋的行为来确定分子结构的方法。
它可以通过将样品置于强磁场中，然后通过给样品施加射频脉冲来进行分析。
核磁共振光谱可以提供分子的化学位移、耦合常数、分子结构等信息，是分子结构表征中非常重要的一种方法。
除了上述方法外，还有许多其他的分子结构表征方法，如电子顺磁共振光谱、拉曼光谱、紫外光谱等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需要进行选择。
总的来说，分子结构表征是化学研究中非常重要的一环，它可以帮助我们了解分子的构成、性质和反应机理等方面的信息。
在分子结构表征中，常用的方法包括质谱、红外光谱、核磁共振光谱等。
这些方法各有优缺点，可以根据实际需要进行选择。
有机化学中的官能团鉴定方法
有机化学中的官能团鉴定方法官能团是由一种或多种化学性质相似的原子团组成的，也是有机化合物中功能部分的重要标志。
在有机化学中，鉴定化合物所含官能团的能力对于确定其结构和性质十分关键。
本文将介绍有机化学中常用的官能团鉴定方法。
一、质谱法质谱法是一种利用质谱技术来确定化合物分子结构的方法。
在质谱图中，官能团通常表现为特征性的离子峰，通过观察这些离子峰可以确定化合物所含的官能团类型。
例如，羟基（-OH）官能团通常会在质谱图中表现为一个m/z值为17的峰，酮基（C=O）官能团通常会在质谱图中表现为一个m/z值为43的峰。
质谱法可以快速、准确地确定化合物所含官能团，是有机化学中常用的分析方法之一。
二、红外光谱法红外光谱法是一种利用化合物吸收红外辐射的能力来确定化合物分子结构的方法。
不同官能团的化合物会在不同的波数范围内发生吸收，通过观察红外光谱图中的吸收峰可以确定化合物所含官能团的类型。
例如，羧基（-COOH）官能团通常会在红外光谱图中表现为一个波数范围在1700-1750 cm^-1的吸收峰，氨基（-NH2）官能团通常会在红外光谱图中表现为一个波数范围在3100-3500 cm^-1的吸收峰。
红外光谱法是一种常用的官能团鉴定方法，其结果可靠且具有较高的分辨率。
三、核磁共振法核磁共振法是一种利用化合物中的核自旋来确定化合物分子结构的方法。
不同官能团的化合物在核磁共振谱图中通常表现为不同的化学位移，通过观察核磁共振谱图中的化学位移可以确定化合物所含官能团的类型。
例如，甲基（-CH3）官能团通常会在核磁共振谱图中表现为一个化学位移在0.9-1.1 ppm的峰，羰基（C=O）官能团通常会在核磁共振谱图中表现为一个化学位移在160-220 ppm的峰。
核磁共振法是一种非常准确的官能团鉴定方法，但需要较昂贵的仪器和专业的操作技术。
总结起来，质谱法、红外光谱法和核磁共振法是有机化学中常用的官能团鉴定方法。
这些方法通过观察化合物在不同实验条件下所表现的特征性信号或吸收峰，可以确定化合物所含官能团的类型。
各种光谱分析解读
各种光谱分析解读光谱分析是一种科学技术，通过研究物质与光的相互作用，可以从中获取物质的结构、性质和组成信息。
光谱分析包括多种方法和技术，其中常用的有紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱、拉曼光谱和质谱等。
下面将对这些光谱分析方法做一些解读。
紫外可见光谱（UV-Vis）紫外可见光谱是通过检测物质吸收或散射紫外可见光而获得的。
这种方法对于研究有机物和无机物的电子转移、共振结构等有很大的应用价值。
通过紫外可见光谱可以了解物质的电子能级分布、化学键的性质和分子的色彩等。
红外光谱（IR）红外光谱是通过检测物质对红外辐射的吸收而获得的。
红外光谱可以分析物质的官能团、分子结构和立体构型。
不同官能团和化学键对红外光谱会有不同的吸收峰，通过对红外光谱的解析和比较，可以推断物质的组成和结构。
核磁共振光谱（NMR）核磁共振光谱是通过检测物质中核磁共振信号而获得的。
核磁共振光谱可以研究物质中的原子组成、化学环境和立体构型。
不同原子核有不同的共振频率，通过对核磁共振光谱的分析，可以确定物质中的原子种类和它们的相对数量。
拉曼光谱拉曼光谱是通过检测物质对激光散射光的拉曼效应而获得的。
拉曼光谱可以研究物质的分子振动模式和晶格振动模式等。
拉曼光谱的谱线对应于物质分子的振动能级差，通过对拉曼光谱的解析，可以了解物质的分子结构和化学键的性质。
质谱质谱是通过检测物质中离子的质量与通量的关系而获得的。
质谱可以研究物质中的原子组成、分子量和化学键的性质。
不同原子和分子具有不同的质荷比，通过对质谱的解析，可以确定物质的分子结构和化学键的类型。
[理学]红外与核磁
![[理学]红外与核磁](https://img.taocdn.com/s3/m/4524654c25c52cc58bd6be7a.png)
•苯酚的红外光谱
• 对甲苯酚的红外光谱
醛酮的红外光谱 • 羰基化合物在 1680~1850cm-1 处有一个强的羰基伸 缩振动吸收峰。醛基C-H在 2720cm-1处有尖锐的特征 吸收峰。 例1:乙醛的红外光谱
1
2
• 羰基若与邻近基团发生共轭,则吸收频率降低:
例2:苯乙酮的红外光谱
• 羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1; • 它的缔和 O-H 伸缩振动在 2500-3000cm-1 范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带; • 羧 酸 盐 含 有 两 个 C—O- 的 伸 缩 振 动 :1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1
低场• 乙醇的核磁 共振来自 • 化学位移•以四甲基硅烷(TMS)作为标准物,以它的质子峰作 为零点,其他化合物的质子峰化学位移都是相对的:
• 越小,对应的磁场强度高.
0为核磁共振仪的频率。
(3) 吸收峰的裂分 例1: 乙醇的核磁共振谱
c c b a
•积分曲线 高度比（峰 面积）可得 质子比。
•在外场作用下，自旋能级的裂分：
E=h0
核磁共振 • 只有当电磁波的辐射能等于H1的能级差时，才能发生 H1的核磁共振： E射 = h射 = E = h0 所以要使H1发生核磁共振的条件必须是使电磁波的辐射 频率等于H1的进动频率：射 = 0= H0/2 (1) 固定H0，逐渐改变辐射频率射，进行扫描；
a
b
例2: 1,1,2-三氯乙烷的核磁共振谱
H Cl-CH2-C-Cl Cl 1,1,2-三氯乙烷
自旋偶合 （spin coupling) •CH的吸收峰分析:
Ⅲ
Ⅰ Ⅱ
• 自旋偶合通常只在两个相邻碳上的质子之间发生； 一般说来,当质子相邻碳上有 n个同类质子时,吸收峰裂 分为n+1个（不同类质子分裂成(n+1)(n’+1)个）。
红外光谱、核磁和质谱解析方法
红外光谱解析方法1、分子式不饱和度的计算:Ω不饱和度就是分子结构中达到饱和所缺的一价原子的“对”数，N4、N3、N1分别为分子式中四价、三价及一价元素的数目 2、例4：计算黄酮化合物（C16H10O2）的不饱和度分子结构因为双键为9个。
环数为3，所以不饱和度为12。
例1 某无色或淡黄色液体，具有刺激味，沸点为145.5℃，分子式为C8H8，其红外光谱如图14-29，试判断其结构解：（1）Ω=（2+2×8-8）/2=5，可能有苯环（2）特征区第一强峰1500cm-1粗查：1500~1675cm-1，为νC=C振动区1500cm-1可能为苯环的骨架振动特征峰。
细找：按基团查附录、芳香烃类栏，根据该表所提供的数据找到未知的光谱上取代苯的五种相关峰。
①νФ-H3090、3060及3030cm-1②泛频峰2000-1667cm-1的峰形为单取代峰形③νC=C苯环骨架振动1600、1575、1500及1450cm-1共振环④δф-H1250-1000cm-1出现弱峰⑤γф-H 780及690cm-1（双峰）单取代苯（3）特征区第二强峰1630cm-1粗查：该峰可能起源于νC=C，因苯环已确定，故初步指认为烯烃。
细查：查附录一：（二）烯烃类栏，同样找到烯烃的四种相关峰。
①ν=CH3090、3060及3030cm-1②νC=C1630m-1③δ=CH1430-1290cm-1，出现中强峰④γ=CH990及905cm-1（双峰）落在单取代范围内第二强峰归属：乙烯基单取代。
未知物可能结构，苯乙烯。
4、查标准光谱与Sadtler光谱的81K苯乙烯的光谱完全一致。
结论：未知物为苯乙烯。
核磁共振氢谱的解析核磁共振谱能提供的参数主要是化学位移,原子核的裂分峰数,偶合常数以及各组峰的峰面积积分高度等.一、峰面积与氢核数目的关系（一）峰面积1.概念：在1H-NMR，各吸收峰覆盖的面积。
2.决定因素：峰面积与引起该吸收的氢核数目成正比。
(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
43
（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。
29
•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。
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第二节 紫外光谱的基本知识
二、 电子跃迁类型
四大波谱在中药化学中的应用
四大波谱在中药化学中的应用中药化学是研究中药的化学成分和化学性质的学科，其中四大波谱技术（红外光谱、紫外光谱、质谱和核磁共振）在中药化学中有着广泛的应用。
下面将分别介绍这四大波谱在中药化学中的应用。
首先，红外光谱是一种通过物质对红外光的吸收，来研究其化学结构和功能的方法。
在中药化学中，红外光谱常被用于分析中药的主要活性成分。
通过红外光谱可以确定各种有机分子的化学键、官能团和官能团的化学环境，进而确定中药中的化合物种类和结构。
此外，红外光谱还可以用于鉴定中药的真伪，鉴定中药的含量和质量。
其次，紫外光谱是一种研究物质对紫外光的吸收和发射的方法，可用于研究物质的电子结构和分子间的相互作用。
在中药化学中，紫外光谱常被用于鉴定中药中的化学成分，并用于定量分析中药中特定成分的含量。
此外，紫外光谱还可以用于研究中药中的光敏物质和激发态动力学过程，进一步揭示中药的化学特性和功效。
第三，质谱技术是一种通过测量物质中离子的相对分子质量和相对分子结构来研究其化学性质的方法。
在中药化学研究中，质谱常被用于鉴定中药中的特定成分，并用于分析中药中的各种化学成分的含量和结构。
质谱的高灵敏度和高分辨率使得它能够发现和分析中药中的微量化合物，这对中药的质量控制非常重要。
最后，核磁共振谱是一种通过测量物质中核自旋的相对位置和相对强度来研究其化学结构和化学环境的方法。
在中药化学中，核磁共振谱常被用于鉴定复杂的化合物结构，确定中药中活性成分的结构和相对含量。
核磁共振谱的高分辨率和非破坏性的特点，使其成为研究中药中复杂混合物的理想工具。
综上所述，四大波谱技术在中药化学中均有广泛的应用，它们能够帮助研究人员鉴定中药的主要化学成分、确定中药的质量和纯度以及研究中药的化学结构和功能，为中药的研究和开发提供了有力的支持。
四大名谱(光谱、质谱、色谱、波谱)
I大名谱（光谱、质谱、色谱、波谱）在检测领域，有四大名谱，分别为色谱、光谱、质谱、波谱，四大名谱都有各自的优缺点，为了能够最大限度的发挥每种分析仪器的最大优势，可将两种或三种仪器进行联用来分析样品，联用技术能够克服仪器单独使用时的缺陷。
是未来分析仪器发展的趋势所在。
四大名谱简介：质谱：分析分子或原子的质量，可以推测物质的组成，一般用于定性分析较多，也可定量。
色谱：是一种分离、定性分析与定量分析的手段，可分辨样品中的不同物质。
光谱：定性分析，确定样品中主要基团，确定物质类别。
从红外到X射线，都是光谱，其应用范围差别很大，是对分子或原子的光谱性质进行分析解析的。
波谱：通常指四大波谱，核磁共振（NMR），物质粒子的质量谱-质谱（MS）,振动光谱-红外/拉曼（IR/Raman）,电子跃迁-紫外⑴丫）。
1、质谱分析法> 质谱分析法是将不同质量的离子按质荷比（m/z）的大小顺序收集和记录下来，得到质谱图，用质谱图进行定性、定量分析及结构分析的方法。
> 质谱分析法是物理分析法，早期主要用于相对原子质量的测定和某些复杂化合物的鉴定和结构分析。
> 随着GC和HPLC等仪器和质谱仪联机成功以及计算机的飞速发展，使得质谱法成为分析、鉴定复杂混合物的最有效工具。
recorderJ质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大的不同。
从应用角度，质谱仪可以分为下面几类：有机质谱仪：由于应用特点不同又分为：①气象色谱-质谱联用仪（GC-MS）在这类仪器中，由于质谱仪工作原理不同，又有气相色谱-四极质谱仪，气相色谱-飞行时间质谱仪，气相色谱-离子阱质谱仪等。
②液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）同样，有液相色谱-四极质谱仪，液相色谱-离子阱质谱仪，液相色谱-飞行时间质谱仪，以及各种各样的液相色谱-质谱-质谱联用仪。
③其它有机质谱仪，主要有：基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪（MALDI-TOFMS）,傅里叶变换质谱仪（FT-MS）。
第5章 紫外光谱 红外光谱 核磁共振和质谱
N N X
NO2
结论:紫外光谱是检测(1)共轭烯烃;(2)共轭羰基化合物 (3)芳香化合物;(4)顺反异构体构型的有力工具。
5.4.2 红移现象和蓝移现象 5.4.3 增色效应和减色效应
5.5 lmax计算规律
1. 共轭双烯lmax计算规律:
化合物 母体-C=C-C=C- or 双键(参与共轭)(扩展双键) 同环二烯 烷基(R) 环外双键 烷氧基(RO) 烷硫基(RS) 卤素(Cl,Br) lmax(nm) 217(基本值) +30 +36 +5 +5 +6 +30 +5
δ: 7.3
7 6 5 4 PPM 3
H H
H
2
1
0
去屏蔽效应使核磁信号向低场移动。
电子的各向异性效应：去屏蔽效应
例2： CH3CH3
δ:0.86
δ: 5.3
H C H
H感 H
C H
2
PPM
1
0
CH2＝CH2
H0
外加磁场
5 4
δ: 5.3
3 PPM 2 1 0
1HNMR
of CH≡CH
乙炔碳是SP杂化，电负较
如果质子的外层电子密度越大，则屏蔽越大， 质子的信号出现在高场，δ值变小。如果质子 的外层电子密度越小，则受到屏蔽越小，质子 的信号出现在低场，δ值变大。
低场 高场
δ
12
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
δ
5.11.3 化学位移δ的表示
由于分子中氢所处的化学环境不同，显示不 同的吸收峰，峰与峰之间的差距，就称为化 学位移δ （chemical shift)
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱分析
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱分析在化学领域中，深入研究和理解化学反应是非常重要的。
为了对化学反应进行准确分析和识别，科学家们发展了多种分析技术，其中包括核磁共振（NMR）谱、红外（IR）光谱和紫外-可见（UV-Vis）光谱。
这些分析技术为化学反应的研究提供了强大的工具，能够揭示分子结构、反应机理和化学键的性质等信息。
一、核磁共振（NMR）谱核磁共振谱是一种非常有用的技术，可以用来分析和确认化合物的结构。
它通过测量核自旋以及其与外部磁场交互作用的方式来工作。
核磁共振谱可以提供关于化合物中不同原子的化学环境和它们之间的化学键的信息。
核磁共振谱的基本原理是利用核自旋与外部磁场之间的相互作用。
化合物中的核自旋会受到外部磁场和射频脉冲的影响。
通过测量核自旋在不同磁场强度下的吸收和释放射频能量的频率，可以得到核磁共振谱。
核磁共振谱还可以提供关于化学反应动力学和速率常数的信息。
通过测量峰的强度和面积，可以计算反应物和产物之间的相对含量，从而确定反应的进程和速率。
二、红外（IR）光谱红外光谱是一种根据物质吸收和发射红外辐射的方式来分析和识别化合物的方法。
红外光谱可以提供关于化合物中的功能团和它们之间的化学键的信息。
红外光谱的基本原理是物质中的分子会吸收红外辐射的特定频率，这些频率对应着分子中化学键的振动模式。
每种功能团和化学键都有自己独特的红外频率，因此可以通过测量样品吸收红外辐射的频率来确定其化学组成和结构。
红外光谱可以用于确定化学反应的产物和中间体。
在化学反应中，原子和分子之间的共振频率可能会发生变化。
通过比较反应物和产物之间的红外光谱，可以确定化学反应的进行和物质转化。
三、紫外-可见（UV-Vis）光谱紫外-可见光谱是一种利用物质对紫外光和可见光的吸收和发射来分析和识别化合物的技术。
紫外-可见光谱可以提供关于分子能级、电子结构和吸收峰的信息。
紫外-可见光谱的基本原理是物质中的分子可以吸收具有特定能量的光子。
有机化学_官能团_推断方法
有机化学_官能团_推断方法有机化学是研究有机化合物的结构、性质和反应的学科。
在有机化学中，官能团的推断方法是确定和确认有机分子中官能团类型的关键步骤。
本文将介绍几种常用的官能团推断方法。
一、红外光谱法（IR）红外光谱法是一种常用的官能团推断方法，通过观察有机分子在红外光谱上的吸收峰来确定官能团类型。
每种官能团都有特定的红外吸收峰位置和形状，从而可以通过对比实验样品与已知标准的红外光谱图谱来推断官能团的存在。
例如，对于羰基官能团，红外光谱上的C=O伸缩振动在1700-1750 cm^-1的位置出现明显吸收峰。
而羟基官能团的C-O伸缩振动位于3200-3600 cm^-1之间，可以通过红外光谱中的吸收峰来判断分子中是否含有羟基。
二、核磁共振法（NMR）核磁共振法是通过观察有机分子的核磁共振信号来确定官能团类型。
不同官能团对应于不同的化学位移和积分面积，通过对比实验样品的核磁共振谱与已知标准的谱图进行分析，可以确定分子中的官能团种类。
例如，甲基官能团和亚甲基官能团在^1H NMR谱图中的化学位移通常在0.5-2.5 ppm之间，而芳香核上的氢通常在6-8 ppm之间。
根据核磁共振谱中的峰位可以推断出分子中官能团的存在。
三、质谱法（MS）质谱法是一种通过分析有机分子质谱图来确定官能团的方法。
不同官能团的分子离子峰位置和相对丰度不同，可以通过与已知官能团的质谱图进行对比，确定分子中的官能团类型。
例如，甲基官能团在质谱图中通常表现为基峰（M+），亚甲基官能团通常表现为碎片峰（M+-1）等。
通过质谱图谱的分析，可以准确推断出分子中是否存在特定的官能团。
四、化学试剂的反应化学试剂的反应也是一种常用的官能团推断方法。
不同官能团对某些特定试剂具有特异性的反应，通过观察反应产物的形成可以确定分子中的官能团类型。
例如，酮官能团可以通过与2,4-二硝基苯肼（Brady's reagent）发生反应生成红色沉淀物来确定。
有机小分子结构检测用的四大光谱
有机小分子结构检测用的四大光谱
有机小分子的结构检测是一项非常重要的工作，其中使用的四大光
谱是红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱和质谱。
（一）红外光谱
红外光谱是一种常用的检测有机小分子结构的方法。
它基于物质分子
中原子之间的振动和转动，对分子进行谱学分析。
红外光谱可以用来
确定分子中的基团、官能团以及它们之间的化学键。
它的特点是原位、快速、准确，不需要特殊处理样品。
（二）紫外可见光谱
紫外可见光谱是通过辐射颜色为紫外和可见光区间的电磁波来对物质
进行分析。
它可以用来检测有机小分子中的双键、三键、环状结构等。
（三）核磁共振光谱
核磁共振光谱是一种非常常用的检测有机小分子结构的方法。
它可以
用来分析分子内原子核之间的相对位置和化学环境，进而确定分子的
化学结构。
通过对比化学位移和峰形的变化，可以确定分子中不同位
置的氢原子和碳原子。
（四）质谱
质谱是一种通过对物质分子进行电离和质量分析来确定分子结构的方法。
它是一种高灵敏度和高分辨率的技术，可以检测极微量的分子，是分析高分子材料、有机小分子和生物分子结构的有力工具。
综上所述，红外光谱、紫外可见光谱、核磁共振光谱和质谱是常用于检测有机小分子结构的四大光谱。
它们各有特点，可以相互协调使用来提高检测的准确性和效率。
核磁共振谱、红外光谱和质谱
不遵守n+1规律，出现多重峰。
29
例：
O
( t , 3H) (三重峰, 3H)
(CH3)3C C CH2CH3
分子中有三种氢
(单峰, 9H) ( s , 9H) 例：
(四重峰, 2H) ( q , 2H)
( m , 4H) (多重峰, 4H)
(CH3CH2CH2)2O
(三重峰, 6H) ( t , 6H)
若没有Hb， Ha在外加磁场强度H时发生自旋反转。 若有Hb时， Hb的磁矩可与外加磁场同向平行或反向平行， 这两种机会相等。 当Hb的磁矩与外加磁场同向平行时， Ha周围的磁场强 度略大于外加磁场，因此在扫场时，外加磁场强度略
24
小于H时， Ha发生自旋反转，在谱图上得到一个吸收峰。 当Hb的磁矩与外加磁场反向平行时， Ha周围的磁场强度
有机分子的质子信号都在TMS信号的左边出现。
14
通常用δ表示化学位移，δ是样品和标准物质的共振频率 之差除以采用仪器的频率ν。，由于数字太小，所以乘以 106，单位用ppm表示。
δ = ν
样 ν TMS －
ν
6 × 10 (ppm)
o
TMS：δ= 0.0 ppm
用ppm单位表示化学位移与仪器的射频和磁场无关。
见图
23
δ=5.9ppm δ=2.1ppm
Hb的共振吸收峰，四重峰 Ha的共振吸收峰，两重峰
C1上的Hb受两个吸电子基团影响，共振吸收峰出现在低场。 a. 氢核a的共振吸收峰受氢核b影响发生裂分的情况： 氢核a除受到外加磁场、 氢核a周围电子的屏蔽效应外，
还受到相邻C1上的氢核b自旋产生的磁场的影响。
19
4). 等价质子和不等价质子
质谱
子、碎片离子、亚稳离子、重排离子、多电荷离子
等组成，识别这些离子，弄清它们的形成和演变过 程以及峰与峰之间的相互关系是解析谱图的基础。
一.分子离子
有机分子在离子源中受到电子轰击，失去一个电 子而生成的离子称为分子离子(M+), 对应的峰称为分 子离子峰。M+在质量上等于分子量。分子离子是其它 离子的先驱。 M ＋e→ M+＋2e
质谱最基本的信息有两个，即离子的质量和它们 的相对丰度。
质谱的功能主要为：
1）测定分子量 分子量是化学结构的基础。高分 辨质谱仪能精确地测量离子质量，精度达1ppm，即 准确测到四位小数。 2）根据谱图全貌检测其分子结构，根据分子碎裂特 征可确定化合物类型和可能的官能团，从而确定分 子结构。
二.质谱仪器
3.灵敏度 绝对灵敏度：指仪器可以检测到的最小样品量 4.质谱图 仪器直接记录下来的质谱图，是一个个尖锐的 峰。但在文献上都将其简化成以相对强度表示的条 图（或棒图）。它的纵坐标是离子强度，以相对丰 度表示。所谓相对丰度，是以强度最大的峰（称基 峰）为100，其余的峰按与它的比例计算。
§2.有机质谱图中的离子
二.同位素离子
自然界中存在的元素，具有天然的同位素，这就意味着 含有某种元素的碎片在质谱图上不只呈现单峰，而是一组 峰。由天然同位素组成的化合物，在质谱图上常出现比分 子量大1，2，3或更多质量单位的峰。这些就是由重同位素 引起的同位素峰，其强度决定于分子中所含元素的原子数 目和该元素天然同位素的丰度。一般都是以该分子中各元 素中最轻的同位素，也就是丰度最大的同位素组成的峰为 分子离子峰。重同位素组成的峰为分子离子峰的同位素峰 (M+1) , (M+2)。
四大光谱
四大光谱介绍⑴光具有波粒二象性E=hν=hc/λ,λ=c/ν,V=1/ λ。
熟悉波长λ、频率ν、波数、能量E的概念、单位及相互关系。
⑵熟悉电磁波谱图，包括紫外光区、红外光区的划分。
⑶了解分子总的能量E的组成，它包括E平动能，电子运动能E电、分子振动能量E振和分子转动能量E转。
电磁波(光波)照射物质时，分子要吸收一部分辐射，但是，吸收是量子化的，即只吸收某些特定频率的辐射，吸收的能量可以激发电子到较高的能级或增加分子振动能级和转动能级，从而产生特征的分子吸收光谱。
其中电子能级差最大、振动能级差次之，转动能级差最小。
只有恰好等于某个能级差时，分子才能吸收。
⑷了解吸收光谱与分子结构的关系。
分子中不同的基团表现出不同的吸收特征，因此，确定分子的吸收光谱可以推测分子可能存在的官能团。
⑸了解分子能级裂化与光谱的关系。
读者要了解吸收光谱的分类，以及电磁波谱区域与相应波谱方法的对应关系。
①紫外光谱法：波长在200—400nm的近紫外光，激发n及π电子跃迁②红外光谱法：波长在2.5—15μm激发振动与转动③核磁共振波谱法：波长在无线电波1—1000m激发原子核自旋能级。
质谱不同于以上三谱，不属于吸收光谱。
它不是描述一个分子吸收不同波长电磁波的能力，而是记录化合物蒸汽在高真空系统中，受到能量很小的电子束轰击后生成碎片正离子的情况。
⑹光吸收定律透射率T=透射光／入射光＝I／I0，吸光度A＝-logT=εbc(L-B定律)⑺物质吸收谱带的特征主要特征：位置(波长)及强度(几率)1、分子轨道形成与ζ,π及n轨道。
读者应习惯于用分子轨道表示分子结构。
处在分子轨道中的价电子主要涉及ζ，π，n，价电子的跃迁产生uv：ζ→ζ* π→π* n→n* 其能量次序大致为ζ＜π＜n＜π*＜ζ*据此，可以比较不同类型能级跃迁所需能量的大小，以及与吸收峰波长的关系。
2、电子能级和跃迁类型ζ→δ* 200nm以下，远红外区，饱和碳氢化合物，例如，CH4λmax＝125nm。
红外光谱和核磁共振
（P86）
化学方法
有机分子结构的测定
物理方法：
红外光谱、紫外光谱、 核磁共振、质谱。
优点：快速、微量、准确
红外吸收光谱：是分子中成键原子振动能级（伸
缩振动和弯曲振动）跃迁而产生的吸收光谱，
有机四大谱及其特点
有机四大谱：紫外吸收光谱、红外吸收光谱、 核磁 共振谱、质谱
UV
优点样准品确用快量速少
上式关系时，H1可以吸收特定波长的光波，从 低能态排布方式可转变成高能态的排布方式。 即产生了“共振”。
4、核磁共振：具有磁性原子核吸收能量，从低能 态跃迁到高能态的现象。
5、实现“共振”的办法：用恒定的频率的无线电 波照射，通过改变外磁场强度的方法来实现共振。
核磁共振波谱仪：连续波扫描NMR和FT-NMR
C—H伸缩振动3300cm-1（700-600 cm-1） CC伸缩振动： 2100-2140cm-1
芳H伸缩振动3100-3000cm-1 单核芳环骨架C=C伸缩振动1600、1580、1500、 1450cm-1(强度与分子对称性有关)
五、各类化合物的特征的红外吸收光谱
1、烷烃：
C—H伸缩振动：2８５0cm-1和３０００ cmC-H（CH3）面内弯曲：1460（不对称）和1380（对称） -(CH2)n- (n>=4)面内弯曲：一般在720 cm-1处有特征峰
为了去除测定时的仪器频率的影响规定测得的化学位移值要除以仪器的频率因四甲基硅烷中由于硅的电负性很小故h周围的电子云密度较大化学屏蔽作用大且同时有12个等同的质子只给出一个特强信号故硅烷中的h在最高的磁场强度下共振吸收把它的吸收位置当作零点这样可使大多数的核磁共振信号都出现在tms的低场一侧化学位移值
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。
综合解析中常用的谱学方法及特点
综合解析中常用的谱学方法及特点一、综合解析中常用的谱学方法有核磁共振（NMR）这可是个超厉害的谱学方法呢。
它就像是给分子做个超级细致的扫描。
NMR能提供分子中原子的连接方式、化学环境等好多信息。
比如说在有机化学里，想知道一个有机物分子里各个原子是怎么排列的，NMR就大显身手啦。
它有氢谱和碳谱等不同类型。
氢谱能告诉我们分子里不同氢原子的种类和相对数量等情况，就像是分子里氢原子的小档案一样。
二、红外光谱（IR）红外光谱也很有趣哦。
它是通过分子对红外光的吸收来获取信息的。
不同的化学键在红外区域有不同的吸收峰。
就好像每个化学键都有自己独特的“身份证”一样。
如果一个分子里有碳氧双键，那在红外光谱里就会在相应的位置出现吸收峰。
它可以用来鉴定分子里有哪些官能团，对于分析有机物或者一些无机化合物里的化学键情况特别有用。
三、质谱（MS）质谱可就像是把分子拆成碎片然后看这些碎片的“体重”和数量呢。
它是先把分子离子化，然后根据离子的质荷比（m/z）来分析的。
质谱可以得到分子的分子量，还能通过分析碎片离子的结构来推测分子的结构。
比如说有个未知的有机化合物，通过质谱得到它的分子量是100，然后再看碎片离子的情况，就能一步步推断出这个化合物可能的结构啦。
四、紫外 - 可见光谱（UV - Vis）这个谱学方法主要是针对有共轭体系的分子哦。
分子里如果有多个双键交替相连的共轭体系，就会在紫外 - 可见区域有吸收。
它可以用来测定一些化合物的浓度，比如说在化学分析里，有个溶液里含有某种有共轭体系的物质，通过测量它在紫外 - 可见光谱下的吸光度，再根据朗伯 - 比尔定律就能算出这个物质的浓度啦。
而且它还能提供一些关于分子结构的信息，比如共轭体系的大小等。
这些谱学方法都各有特点，在综合解析的时候，就像是一群侦探，各自带着自己的本领，一起把分子的秘密揭开呢。
有时候一个谱学方法不能完全确定分子的结构，就需要好几个谱学方法联合起来，就像大家一起合作破案一样，这样就能得到更准确、更全面的分子结构信息啦。
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在照射频率确定时，同种核因在分子中的化学环境不同 而在不同共振磁场强度下显示吸收峰的现象称为化学位移。 因此一个质子的化学位移是由其周围的电子环境决定的。
化学位移的由来 — 屏蔽效应 化学位移是由核外电子的屏蔽 效应引起的。
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移
9.1.2.1 屏蔽效应
9.1.2.3 结构对化学位移的影响
碳碳三键是直线构型，π 电子云围绕碳碳σ键呈筒型
分布，形成环电流，它所产 生的感应磁场与外加磁场方 向相反，故三键上的H质子 处于屏蔽区，屏蔽效应较强， 使三键上H质子的共振信号 移向较高的磁场区，其δ= 2～3。
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移 9.1.2.3 结构对化学位移的影响 小结
§9.1 核磁共振谱 9.1.3 自旋裂分 （4）自旋偶合的条件
（1）质子必须是不等性的。
（2）两个质子间少于或等于三个单键（中间插入
双键或叁键可以发生远程偶合）。
O
=
CHa3-CHb 2-C-CHc 3
CH2=CH-CH3 a bc
Ha、 H b能互相自旋偶合裂分。 Ha、 H b能互相自旋偶合裂分。
高场
低场
Hb Ha βC αC I
屏蔽效应： Hb Ha
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移
9.1.2.3 结构对化学位移的影响
氯原子的电负性小，甲基质子经收的屏蔽效应增加
CH3F CH3Cl CH3Br CH3I δ： 4.3 3.1 2.7 2.2
与甲基相连的原子电负性小，甲基质子经收的屏蔽效应增加
B
场B0中它的取向分为二种： 磁矩与B0 0 平行能量低
+
磁矩与B0 反向能量低
§9.1 核磁共振谱
9.1.1 核磁共振的基本原理
这两种自旋态的能量差△E与外加磁场强度成正比。
△E=γ
h 2л
B0
γ-为质子的特征常数， 叫做磁旋比。
让处于外磁场（Ho）中的自旋核接受一定频率的电磁波 辐射（射），当辐射的能量恰好等于自旋核两种不同取向的 能量差时，处于低能态的自旋核吸收电磁辐射能跃迁到高能
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移 9.1.2.2 化学位移的测定
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移 9.1.2.3 结构对化学位移的影响
凡影响电子云密度的因素都将影响化学位移。其中影响 最大的是：诱导效应和各向异性效应。
元素的电负性↑，通过诱导效应，使H核的核外电子 云密度↓，屏蔽效应↓，共振信号→低场。例如：
态，这种现象称为核磁共振。
§9.1 核磁共振谱
9.1.1 核磁共振的基本原理
在外加磁场影响下，处于低能态的质子数（Nh）和 处于高能态的质子数（Nl）可以用下面公式计算。
Nh △E= -2.303RTlg Nl
在250C下，磁感应强度为7.05T时，
Nh 1,000 000 Nl = 1,000 048
Br
H δ=5.3
CC
CH3
H δ=5.5
Br
Cl Br
H
CC
CC
CH3
H CH3
Cl
( Z)
(E)
§9.1核磁共振谱 9.1.2 化学位移 9.1.2.5 积分曲线
1H NMR有几组峰就表示样品中有几种化学不等价的 质子，每一组峰的强度及面积与质子数目成正比，可以推 测各种质子数目比 。
峰面积用电子积分器测定，得到的结果在图上用阶梯 形积分曲线来表示，通过积分曲线的高度可以算出不同化 学位的移质子数之比。
Ha、 H b不能与H c互相 自旋偶合裂分。
Ha能与H c发生远程自 旋偶合裂分。
§9.1 核磁共振谱 9.1.3 自旋裂分 （4）自旋裂分规律
偶合常数示意图:
一般与某一个质子相连 的质子数为n时，核磁 共振信号裂分为 n +1 重峰。其强度如下：
与某质子偶合的等价质子数 1 2 3 4 5
Jab Jab Jab Jab
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移 9.1.2.4 等价质子和不等价质子
化学位移不同的质子称为不等价质子。怕断两个质子是否 等价的方法是将它们分别用一个试验基团取代，如两个质 子被取代后得到同一个结构则它们是等价的。
CH3CH2CH3 ClCH2CH2CH3 CH3CHCH3
Cl 2-溴丙烯分子中双键上的两个质子不等价，因为将它们 分别用氯原子取代得到的是两个非对映异构体。
假定核磁共振仪所用射频固定在300 MHz,慢慢改变外加磁场 强度，接近7.05T(B0)时独立质子反转，产生信号，而有机物 中的质子比磁场强度比略强的时候才发生反转，产生信号。
有机化合物的鉴定过程中常用的核磁共振谱有 ： 氢核核磁共振 — 1H NMR 碳核核磁共振— 13C NMR
§9.1 核磁共振谱
5.3 7.3
烯烃双键碳上的质子位于π键环流电子产生的感生磁场与外
加磁场方向一致的区域（称为去屏蔽区），去屏蔽效应的
结果，使烯烃双键碳上的质子的共振信号移向稍低的磁场
区，其 δ = 4.5～5.7。
H3CCH3
H
H
CC
H
H
H H
H
H H
H
δ: 0.9
5.3 B0
7.3
B0
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移
低场
9
8
7 6 6 5 4 3 2 1 零 -1
点
TMS
化学位移（δ）=
γ样品 -γTMS γ仪
×106
高场
-2 -3
化学位移用表示，以前也用表示， 与的关系为：
= 10 -
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移 9.1.2.2 化学位移的测定
试样的共振频率
标准物质TMS的共振频率
1: 3 : 3: 1
1:1
裂分数
多重峰中各子峰的强度比
双峰（d）
1 ：1
三重峰（t）
1 ：2 ：1
四重峰（q）
1 ：3 ：3 ：1
五重峰
1 ：4 ：6 ：4 ：1
六重峰
1 ：5 ：10 ：10 ：5 ：1
§9.1 核磁共振谱 9.1.3 自旋裂分
（4）自旋裂分规律
两个质子之间 相隔三个共价 键时，自选偶 合最强，这种 偶合成为三键 偶合。
异丙基，两个等强度的峰 三级丁基，两个不等强度的峰
2cm(1H)
8cm(4H)
14cm(7H)
4cm(2H)
§9.1 核磁共振谱 9.1.3 自旋裂分
（1）自旋裂分现象 在高分辨率核磁共振谱仪测定CH3CH2I、CH3CH2OH 时CH3―和―CH2―的共振吸收峰都不是单峰而是多重峰。
§9.1 核磁共振谱 9.1.3 自旋裂分
（2）自旋偶合原因
CR2=CH-R
H
CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO2
3210
CH2Ar CH2NR2 CH2S CCH CH2C=O
CH2=CH-CH3
C3CH C2CH2 C-CH3
环烷烃
§9.2 红外光谱
9.2.1 红外光谱的一般特征
红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同 波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。谱图以波 长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。
透光度以下式表示： T%
I
100
%
I0
I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。
§9.2 红外光谱
9.2.1 红外光谱的一般特征
横坐标 纵坐标 吸收图谱
上线：波长（）
下线：波数（）
右側：透过率（T）
左侧：吸光度（ A）
指纹区（1400-400cm-1）
官能团区（4000-1400cm-1）
§9.2 红外光谱
9.2.1 红外光谱的一般特征
谱图中的吸收带是由于键的振动（伸缩振动、 弯曲振动）所产生的。各种键的振动所产生的谱带 在一定范围内出现。
重要官能团的红外特征吸收和图谱分析
吸收 峰
振
动
化合物
C-H拉伸（或伸缩）
烷烃
2960-2850cm-1
C-H弯析
-CH2-, 1460cm-1 -CH3 , 1380cm-1
自旋偶合的量度称为自旋的偶合常数，用符号J表示， 单位是Hz。J值的大小表示了偶合作用的强弱。
3JH-C-C-H
邻碳偶合 ab
*1 CH3CH2Br
2JH-C-H 同碳偶合 J ab=J ba
Jab
质子a被质 子b裂分。
>4J 远程偶合
*2 偶合常数不随外磁场的改变而改变。
J = Kppm裂分峰间距 仪器兆数 = 常数
第九章 核磁共振谱、红外光谱和质谱
exit
§9.1 核磁共振谱
9.1.1 核磁共振的基本原理
质子同电子一样，也有自旋现象，也有量子数分别 为+1/2和-1/2的两个自旋态，它们的能量相等，质子 处在这两个自旋态的概率也相等。
氢核（质子）带有正
电荷，自旋会产生磁矩，
+
在没有外磁场时自旋磁矩
取向是混乱的。但在外磁
CH3F CH3OCH3 （CH3）3N CH3CH3
δ： 4.3 3.2
2.2
0.9
高场
Ha CO
低场 Hb
屏蔽效应： Ha Hb
§9.1 核磁共振谱 9.1.2 化学位移 9.1.2.3 结构对化学位移的影响
吸电子的取代基对屏蔽效应的影响由加和性
CH3Cl CH2Cl2 CHCl3
δ： 3.1
核外电子对H核产生的这种作用，称为屏蔽效应 (又称抗磁屏蔽效应)。