NMR,VU,IR,MS四大图谱解析
有关UV、IR、NMR、MS的应用
有关UV、IR、NMR、MS的应用紫外线（简称UV），紫外线波长为：10-400 nm.。
来自太阳辐射的一部分，它由紫外光谱区的三个不同波段组成，从短波的紫外线C到长波的紫外线A。
UV的应用:UV在生活中的应用非常广泛，例如1，UV灭菌，这种方式效果好，没有第二次污染的情况，超强UV可以瞬间杀死水中的病毒，不像用化学试剂灭菌方式那样残留。
主要用于医院、公共场所、幼儿园、敬老院等空间的消毒，这种方式慢慢在进入家庭日常生活，水处理等。
2，UV的固化，UV胶水、UV油墨等在UV光照下，瞬间从液体变为固体，以达到固着、上色等效果。
如手机上就很多应用，如：LCD的封口，听筒上音圈与音膜的粘接，手机外壳的喷涂等，光驱里激光头，电脑LCD硬盘磁头，还有最新的光通讯器件，UV打印机等。
3，UV的检测，再防伪上，人们将特殊的图案用UV荧光物质成形，一般光照的情况下，是没有任何图像呈现，但在UV的照射下，就可以看到这种荧光的图案。
主要应用于纸币，护照，火车票，医药包装，瓶盖等等。
4，UV背景光，有些物质再UV光下比可见光下更加清晰，这个特性就可以去检测一些不通常情况下不容易发现的物质，比如工厂净化间内的灰尘检测，产品表面清洁度检查，公安侦查提取指纹等等。
5，UV医疗，UV光不一定照到人体就是有害的，有些波段的UV再临床上还可以去除因患者的病毒，如白癜风，在涂完药物后，接受一些uv的照射，可以生成黑色素，达到治疗的效果。
6，UV光催化，化学反应在不同的条件下会有不同的结果，人类发现了这个现象后，就想方设法的去让化学反应向人们想要的方向发展。
这样科学家就会利用uv这个条件研究反应的方向，找到好的方向，解决人类面临的问题。
如生物医药，UV保鲜技术，像日本的家电商推出的LED保鲜就是采用UV LED发出的uv对蔬菜进行处理保鲜。
利用物质的分子对红外辐射的吸收，得到与分子结构相应的红外光谱图，从而来鉴别分子结构的方法，称为红外吸收光谱法。
核磁共振波谱法详细解析
递给邻近低能态同类磁性核的过程
.
21
*2. 共振吸收条件
1)h0 Eh2 H 0h ν0＝ν
➢ 即照射的无线电波的频率必须等于核进动频率， 才能发生核自旋能级跃迁。
➢ 实现核磁共振就是改变照射频率或磁场强度。
例：氢(1H)核：H0=1.4092T, ν=60MHz，吸收
ν0=60MHz无线电波，核磁矩由顺磁场 (m=1/2)跃
TMS 60MHz
10 9.0
（低场）
8.0 7.0
6.0 5.0
ν0 固定
4.0 3.0 2.0
1.0 0ppm (δ)
（高场）
✓ 左端为低场高频，右端为高场低频
.
26
二、化学位移
1. 定义：由于屏蔽效应的存在，不同化学环境 H
核共振频率不同
2. 表示方法
样 标 16 0 16,0＝ H 样 H 标 160
（二）原子核的共振吸收
1. 进动
z
Larmor 方程：
2
H0
θ
0 陀螺的进动
➢ ①外加磁场H0↑, ↑
➢ ② ↑, ↑
.
原子核
原子核的进动
17
共振吸收与弛豫
.
18
②m=1, 跃迁只能发生在两个相邻能级间
I1核 I 1核 mI mI12m12（低能12核 12,12 核 m,m=+m=-1对0m与m于212I1,之m（高能1的对 m间核发12、生12m，于 112,不20,12能I1,跃发,迁生1m与只在-11能之的 在1间与0 核12 、m1,0,1,跃迁只能在 1 对对于于 态I ）I11的 1的 态0核 与 ）核、m、 1之 m1间,10,,0发 ,1,生 1跃 ,跃， 迁迁不 只只能 能能发 在 1与 在 1与 生 10与0在-1之 0与 0与1之 1之间间发发生生，，不不能能发发生 1与 生 1与 在-在 1-之1之间间
代谢物的结构测定
代谢物的结构测定代谢物是生物体内产生的一类化合物，其结构测定是指通过一系列技术手段来确定代谢物的分子结构。
代谢物的结构测定对于了解生物体内代谢过程的机制和功能具有重要意义。
以下将介绍代谢物结构测定的常用方法和技术，包括核磁共振（NMR）、质谱（MS）、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、X射线晶体结构分析和质子电子共振（EPR）等。
首先，核磁共振（NMR）是一种常用的结构测定方法。
NMR可以提供代谢物的分子结构、化学位移、耦合常数等信息。
通过与数据库对比，可以鉴定出代谢物的分子结构。
常用的NMR技术有1HNMR、13CNMR等。
其次，质谱（MS）是一种可靠的结构测定方法。
通过质谱仪分析代谢物的分子量和离子峰图，结合质谱数据库可以确定代谢物的分子结构。
质谱技术有很多种，包括电喷雾质谱（ESI-MS）、飞行时间质谱（TOF-MS）等。
此外，红外光谱（IR）在代谢物结构测定中也具有重要作用。
红外光谱可以提供代谢物的功能基团信息，通过与数据库对比可以确定代谢物的分子结构。
红外光谱分为近红外光谱和远红外光谱，常用的方法有红外光谱光谱（FTIR）和偏振红外光谱等。
紫外光谱（UV）是一种测定代谢物结构的常用方法之一、紫外光谱可以提供代谢物的电子转移信息，结合比色法可以确定代谢物的功能基团和化合物结构。
常见的紫外光谱仪有单波长分光光度计和分光光度计等。
而X射线晶体结构分析是一种高精度的结构测定方法，适用于代谢物结构的测定。
通过通过测定代谢物晶体的X射线衍射图像，可以确定代谢物的原子排列和结构。
然而，这种方法需要得到代谢物的晶体，因此在实际应用中存在一定的限制。
质子电子共振（EPR）是一种测定代谢物结构的特殊方法，适用于代谢物中具有未成对电子的结构。
通过测定代谢物中未成对电子的磁场吸收性质，可以确定代谢物的结构和自由基的性质。
常用的EPR技术有CW-EPR和ESEEM等。
综上所述，代谢物的结构测定是通过核磁共振、质谱、红外光谱、紫外光谱、X射线晶体结构分析和质子电子共振等一系列技术手段来确定代谢物的分子结构。
环境监测管理知识点-四大名谱光谱、质谱、色谱、波谱高级科普
四大名谱光谱、质谱、色谱、波谱高级科普四大名谱简介：质谱：分析分子、原子、或原子团的质量的，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：是一种兼顾分离与定量分析的手段，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（UV）。
1.光谱分析法光谱法的优缺点：（1）分析速度较快：原子发射光谱用于炼钢炉前的分析，可在l～2分钟内，同时给出二十多种元素的分析结果。
（2）操作简便：有些样品不经任何化学处理，即可直接进行光谱分析，采用计算机技术，有时只需按一下键盘即可自动进行分析、数据处理和打印出分析结果。
在毒剂报警、大气污染检测等方面，采用分子光谱法遥测，不需采集样品，在数秒钟内，便可发出警报或检测出污染程度。
（3）不需纯样品：只需利用已知谱图，即可进行光谱定性分析。
这是光谱分析一个十分突出的优点。
（4）可同时测定多种元素或化合物省去复杂的分离操作。
（5）选择性好：可测定化学性质相近的元素和化合物。
如测定铌、钽、锆、铪和混合稀土氧化物，它们的谱线可分开而不受干扰，成为分析这些化合物的得力工具。
（6）灵敏度高：可利用光谱法进行痕量分析。
目前，相对灵敏度可达到千万分之一至十亿分之一，绝对灵敏度可达10-8g~10-9g。
（7）样品损坏少：可用于古物以及刑事侦察等领域。
随着新技术的采用（如应用等离子体光源），定量分析的线性范围变宽，使高低含量不同的元素可同时测定。
还可以进行微区分析。
局限性：光谱定量分析建立在相对比较的基础上，必须有一套标准样品作为基准，而且要求标准样品的组成和结构状态应与被分析的样品基本一致，这常常比较困难。
2.质谱分析法质谱仪种类非常多，工作原理和应用范围也有很大的不同。
现代仪器分析[4]MS
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§4. 质谱的应用
一.质量的测定
1.同位素丰度和原子量
大多数元素都是一定自然丰度的不同同位素的混合物。 例：氙 9种同位素，通过氙同位素的质谱可知。 定义C12=12.00000。 化学上所用原子量正是所有同位素的权重平均值。 原子量大部分都是由质谱法精确测定出来的。
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（最大对为100，其它的为相对值）。
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。
3.质量分析器(离子分离器) 分析器的功能是将经过电 离和加速的不同质荷比的离 子分离.常用的质量分析器有 磁场分析器,飞行时间分析器, 四极分析器,回旋共振和离子 阱分析器. 各种质谱仪主要区别就在 于质量分析器的不同。
4.检测系统 离子源产生的离子经质量分析器分离之后到达 检测系统。检测器主要是使用电子倍增器记录不同 离子的电信号，即用金属电极接受并用电学方法记 录离子流。离子流的强弱与该离子数目成正比。 5.真空系统
特点:
当试样极微量时，质谱是唯一能够确定其结构的方 法---没有任何技术象质谱那样可以从很少的样品中获 得很多的信息。 每一个有机分子，在相同的实验条件下，可以重复 地得到一张特定形状的质谱图，即每个分子都有其特定 形状的质谱图。由于质谱图与所测分子的结构一一对应， 因此，质谱可以作为鉴定分子的指纹。 在有机结构分析中，质谱以其灵敏度高(比红外高2个 数量级，比核磁共振高1个数量级)，分析速度快等特点 使其在有机结构四大分析中具有特别重要的地位。
有机结构分析紫外
光子旳能量
E hv hc
式中： E 为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 × 10-34 J s-1
光旳波长越短（频率越高），其能量越大。 白光(太阳光)：由多种单色光构成旳复合光。 单色光：单波长旳光 (由具有相同能量旳光子构成) 可见光区：400-750 nm 紫外光区：近紫外区200 - 400 nm
•助色团：
有某些具有n电子旳基团(如—OH、—OR
、—NH２、—NHR、—X等)，它们本身没有
生色功能(不能吸收λ>200 nm旳光)，当它们 与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，
增强生色团旳生色能力(吸收波长向长波方向 移动，且吸收强度增长)，这么旳基团称为助 色团。
N CHO
N
N CHO
外区。
远紫外区（10~200nm）：此波长范围内大气有吸收，必须 在真空条件下操作，一般仪器观察不到，对仪器要求高，远 紫外也叫真空紫外区，所以远紫外区在一般有机化合物机构 分析上没有应用。
近紫外区（200~400nm）：此波长范围内玻璃有吸收，一 般用石英比色器，所以称近紫外区为石英紫外区，近紫外区 最为有用，一般所谓旳紫外光谱就是指近紫外区旳光谱。
C2H5 C2H5 N
C2H5
O
N C2H5
O CO
C2H5
H C2H5 N
C2H5
O
N C2H5
COOH
讨论
（1）吸收光谱旳波长分布是由产生谱带旳跃迁能级间旳 能量差所决定，反应了分子内部能级分布情况，是物质定性 旳根据。 （2）吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关， 也提供分子构造旳信息。一般将在最大吸收波优点测得旳摩 尔吸光系数εmax也作为定性旳根据。不同物质旳λmax有时可能 相同，但εmax不一定相同； （3）吸收谱带强度与该物质分子吸收旳光子数成正比， 定量分析旳根据。
有机波谱解析技巧
有机波谱解析技巧在化学领域中，有机波谱解析是一项至关重要的技能。
它能够帮助我们确定有机化合物的结构，从而深入理解其性质和反应。
对于化学专业的学生、科研工作者以及相关行业的从业者来说，掌握有机波谱解析技巧是必不可少的。
接下来，让我们一起深入探讨一下有机波谱解析的各种技巧。
首先，我们来了解一下有机波谱的主要类型，包括红外光谱（IR）、核磁共振谱（NMR）、质谱（MS）和紫外可见光谱（UVVis）。
每种波谱都提供了关于有机化合物的独特信息。
红外光谱主要用于检测有机化合物中的官能团。
不同的官能团会在特定的波数范围内产生吸收峰。
比如，羰基（C=O）通常在 1700 1750 cm⁻¹有强吸收峰，羟基（OH）在 3200 3600 cm⁻¹有宽吸收峰。
在解析红外光谱时，我们要注意峰的位置、强度和形状。
峰的位置能直接反映官能团的种类，强度则与官能团的含量有关，而形状可能暗示官能团所处的化学环境。
核磁共振谱是有机波谱解析中最为强大的工具之一。
其中，氢核磁共振谱（¹H NMR）和碳核磁共振谱（¹³C NMR）应用广泛。
在 ¹HNMR 中，化学位移反映了氢原子所处的化学环境。
例如，与电负性较强的原子相连的氢，其化学位移会向低场移动。
通过观察峰的分裂情况，我们可以判断相邻氢原子的个数和耦合常数，进而推断出分子的结构。
而 ¹³C NMR 能提供碳原子的信息，其化学位移范围较宽，更有助于区分不同类型的碳原子。
质谱则通过测量有机分子的质荷比来确定分子量和分子结构。
分子离子峰通常反映了化合物的分子量。
碎片离子峰则可以帮助我们推断分子中的化学键断裂方式，从而了解分子的结构特征。
紫外可见光谱主要用于研究具有共轭体系的有机化合物。
吸收峰的位置和强度与共轭程度、取代基的性质等密切相关。
在实际的波谱解析过程中，我们不能仅仅依赖单一的波谱技术，而需要综合运用多种波谱手段。
化学技术中的光谱分析方法介绍
化学技术中的光谱分析方法介绍光谱分析是一种用光学手段研究物质性质和结构的分析方法，广泛应用于化学、生物学、材料科学等领域。
在化学技术中，光谱分析方法帮助我们了解和认识物质的组成、结构和反应机制，为新材料的合成与应用，药物研发以及环境污染物的检测等提供了重要的工具和手段。
在本文中，我们将介绍几种常见的光谱分析方法。
一、紫外可见吸收光谱（UV-Vis）紫外可见吸收光谱是研究物质分子电子能级的重要手段，也是分析某些有机、无机化合物含量和反应动力学的有效方法。
紫外可见光谱分析主要利用物质吸收紫外和可见光时引起的电子能级跃迁现象。
吸收光谱的峰位和强度可以提供物质的浓度和结构信息。
二、红外光谱（IR）红外光谱分析是研究物质分子振动能级的重要手段。
物质的化学键振动会吸收红外辐射，产生特征的红外光谱图。
通过红外光谱分析，可以确定物质的功能基团和结构，从而推测其可能的性质和化学反应途径。
三、核磁共振光谱（NMR）核磁共振光谱分析是一种能够提供物质分子结构和反应动力学信息的无损分析技术。
核磁共振光谱利用物质中的核自旋性质来研究其结构和性质。
核磁共振光谱主要包括质子核磁共振（^1H NMR）和碳-13核磁共振（^13C NMR）等，通过对峰位的解析和峰形的分析，可以确定物质的组成、构象和化学环境。
四、质谱（MS）质谱是将化学物质分子的电离质量分析与光谱分析相结合的方法。
质谱技术能够通过分子的质量-电荷比（m/z）比较准确地确定其分子量和结构。
质谱还可用于鉴定分子中的同位素、功能基团以及碳骨架等信息。
五、拉曼光谱（Raman）拉曼光谱分析是一种用于研究分子振动、转动和形变的分析方法。
拉曼光谱是当分子受到激发光时，分子的振动和转动会导致入射光发生频率的改变，由此产生的散射光谱即为拉曼光谱。
通过对拉曼光谱的解析，可以了解物质的结构、构象、氢键和分子间力等信息。
总结：光谱分析是化学技术中的重要分析手段之一，其在材料科学、药物研发、环境保护等方面的应用越来越广泛。
动图解析16种实验室仪器（UV、IR、MS、NMR、SEM等）工作原理
动图解析16种实验室仪器（UV、IR、MS、NMR、SEM等）工作原理文章导读目录1.紫外分光光谱UV2.红外吸收光谱法IR3.核磁共振波谱法NMR4.质谱分析法MS5.气相色谱法GC6.凝胶色谱法GPC7.热重法TG 8.静态热-力分析TMA9.透射电子显微技术TEM 10.扫描电子显微技术SEM11.原子力显微镜AFM 12.扫描隧道显微镜STM13.原子吸收光谱AAS 14.电感耦合高频等离子体ICP15.X射线衍射XRD 16.纳米颗粒追踪表征1.紫外分光光谱UV分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息物质分子吸收一定的波长的紫外光时，分子中的价电子从低能级跃迁到高能级而产生的吸收光谱较紫外光谱。
紫光吸收光谱主要用于测定共轭分子、组分及平衡常数。
光线传输光衍射探测数据输出2.红外吸收光谱法IR分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率红外光谱测试红外光谱的特征吸收峰对应分子基团，因此可以根据红外光谱推断出分子结构式。
以下是甲醇红外光谱分析过程：甲醇红外光谱结构分析过程3.核磁共振波谱法NMR分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息NMR结构进样样品在磁场中当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同时，射频场的能量才能被有效地吸收，因此对于给定的原子核，在给定的外加磁场中，只能吸收特定频率射频场提供的能量，由此形成核磁共振信号。
核磁共振及数据输出4.质谱分析法MS分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e的变化提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息FT-ICR质谱仪工作过程：离子产生离子收集离子传输FT-ICR质谱的分析器是一个具有均匀(超导)磁场的空腔，离子在垂直于磁场的圆形轨道上作回旋运动，回旋频率仅与磁场强度和离子的质荷比有关，因此可以分离不同质荷比的离子，并得到质荷比相关的图谱。
四谱的应用
四谱的应用
四谱分析，即核磁共振波谱（NMR）、紫外吸收光谱（UV）、红外吸收光谱（IR）和质谱（MS），是现代化学分析中常用的四种技术。
这四种技术在化学领域，尤其是在有机化学和生物化学领域，具有广泛的应用。
首先，核磁共振波谱（NMR）是一种通过测量原子核在外加的电磁场中的共振频率来确定分子结构的分析方法。
NMR可以提供分子的详细结构信息，对于解析分子的化学位移、偶合常数、分子对称性等有很高的分辨率。
因此，NMR被广泛应用于有机化合物的结构鉴定，特别是在药物化学、有机合成等领域。
其次，紫外吸收光谱（UV）是利用化合物在紫外区域内的吸收特性，通过测量吸收光的强度来推断化合物的分子结构。
UV可以提供关于分子中π电子系统的信息，如共轭系统的大小、电子迁移性等，对于鉴定分子中的芳香环、双键等具有很高的灵敏度。
UV在药物分析、食品分析等领域有广泛的应用。
再次，红外吸收光谱（IR）是通过测量化合物在特定波长红外光下的吸收强度，来推断化合物的分子结构和化学环境的一种技术。
IR可以提供关于分子中化学键的振动信息，对于鉴定分子中的功能团、化学键类型等具有很高的准确性。
因此，IR在化学、石油、材料等领域有广泛的应用。
最后，质谱（MS）是通过对分子进行质量分析，来推断分子的
结构和化学组成的一种技术。
MS可以提供关于分子的分子量、分子式、结构信息等，对于鉴定未知化合物、分析复杂样品等具有很高的效能。
因此，MS在药物分析、环境科学、生物化学等领域有广泛的应用。
总的来说，四谱分析是现代化学分析的重要手段，它们各有其独特的分析能力和应用领域，但又相互补充，共同为化学研究提供了强大的工具。
第九章 NMR.IR.MS
3. 化学位移 原子核由于化学环境所引起的核磁共振信号位置的变化 称为化学位移 化学位移（ 称为化学位移（chemical shift, δ）。 ）。
5
1) 屏蔽效应 有机化合物中的质子，不可能单独存在， 有机化合物中的质子，不可能单独存在，在原子的周围总有 电子运动。在外磁场作用下这些电子可产生诱导电子流， 电子运动。在外磁场作用下这些电子可产生诱导电子流，从 而产生一个诱导磁场；该磁场方向和外加磁场方向恰好相反。 而产生一个诱导磁场；该磁场方向和外加磁场方向恰好相反。 这样使氢核受到外加磁场的影响要比实际外加磁场强 度小，这种效应叫屏蔽效应。 度小，这种效应叫屏蔽效应。
如：CH3–CH2Cl，CH3CH2CH2Br， (CH3)3C–CH3，C6H5–CH(CH3)3 ， ，
三 四 三 六 三 单 单 七 二
核磁共振谱中的单峰、二重峰、三重峰、四重峰和多重峰， 核磁共振谱中的单峰、二重峰、三重峰、四重峰和多重峰， 可分别用s、 、 、 表示。 可分别用 、d、t、q 和 m表示。 表示 注意: 化学位移相同的质子之间不产生自旋裂分. 注意 化学位移相同的质子之间不产生自旋裂分 谱图中只有一个单峰。 如1,2–二氯乙烷或环丙烷的1H NMR谱图中只有一个单峰。 二氯乙烷或环丙烷的 谱图中只有一个单峰
第九章
核磁共振谱、 核磁共振谱、红外光谱和质谱
（NMR 、IR and MS） ）
自20世纪50年代以来，有机物的结构鉴定方法发生了重大 20世纪50年代以来， 世纪50年代以来 变化。利用红外光谱、 变化。利用红外光谱、核磁共振谱和质谱等方法只需微量 的样品（毫克级）就能快速、准确地测定有机物的结构。 的样品（毫克级）就能快速、准确地测定有机物的结构。
有机波谱分析入门
有机波谱分析入门在化学领域中，有机波谱分析是一项极其重要的技术手段，它就像是一把神奇的钥匙，能够帮助我们打开有机化合物结构的神秘大门。
对于初学者来说，理解和掌握有机波谱分析可能会感到有些困难，但别担心，让我们一起来揭开它的神秘面纱，轻松入门。
有机波谱分析主要包括紫外可见光谱（UVVis）、红外光谱（IR）、核磁共振谱（NMR）和质谱（MS）等。
这些技术各有特点，相互补充，为我们提供了丰富的关于有机化合物结构的信息。
先来说说紫外可见光谱。
它主要用于研究分子中价电子的跃迁。
当分子吸收了特定波长的紫外或可见光后，电子会从低能级跃迁到高能级，从而产生吸收峰。
通过测量这些吸收峰的位置、强度和形状，我们可以推断分子中是否存在共轭体系、芳香环等结构。
比如说，如果一个化合物在 200 400 nm 范围内有较强的吸收峰，很可能就存在共轭双键。
接下来是红外光谱。
这就像是分子的“指纹”，不同的官能团在红外光谱中会有特定的吸收峰位置。
比如，羟基（OH）在 3200 3600 cm⁻¹有吸收峰，羰基（C=O）在 1650 1750 cm⁻¹左右有吸收峰。
通过分析红外光谱图，我们可以确定化合物中存在哪些官能团，从而对其结构有初步的了解。
核磁共振谱则是有机波谱分析中的“明星”技术。
它分为氢谱（¹H NMR）和碳谱（¹³C NMR）。
氢谱能够告诉我们分子中氢原子的种类、数量和它们所处的化学环境。
比如说，苯环上的氢原子化学位移通常在 7 8 ppm 左右。
碳谱则提供了碳原子的信息。
通过分析核磁共振谱图中的化学位移、耦合常数等数据，我们可以清晰地了解分子的骨架结构。
质谱相对来说稍微复杂一些，但它的作用也不可小觑。
质谱能够测量分子的质荷比，从而确定分子的相对分子量和分子结构。
通过对质谱图中碎片离子的分析，我们可以推断分子的断裂方式，进一步了解分子的结构。
那么，如何进行有机波谱分析呢？首先，我们需要获取高质量的波谱数据。
天津科技大学有机波谱分析综合解析
UV：λmax 判断芳香或共轭体系； IR：分子中官能团； 1H-NMR：氢的类别、数目、相邻氢之间的关系 13C-NMR：分子中碳原子数及sp2分子式等。
四大光谱分析方法的原理及结构信息
分析方法
结构式
CH2 CH2 CH2 Cl
例2 根据如下谱图确定化合物（M=150）结构，并说明依据。
解：折算后M：M+1：M+2 = 100：9.96：0.84
查Beynon表（M=150），分子式C9H10O2 U= 1+9+(0-10)/2=5 IR：ν=C-H 3044cm-1；νC-H 2985cm-1；νC =O 1763cm-1；
1H-NMR：δH2.05，2H，多重峰，-CH2CH2CH2-； δH2.74，2H，三重峰， ArCH2CH2； δH3.48，2H，三重峰， CH2CH2Cl； δH7.20，5H，单峰，（烷基单取代）；
13C-NMR： δC 32（t），C-CH2-C， δC 34（t），ArCH2CH2 δC 44（t），C-CH2-Cl； δC 126，128（d），CH，苯环上未被取代的碳 δC 141（s），C，苯环上被取代的碳
13C-NMR： δC 9（q），CH3， δC 28（t），CH2-C=O δC 121～130（d），CH，苯环上5个未被取代的碳 δC 151（s），C，苯环上1个被取代的碳 δC 173（s），C=O
剩余分子量=150-CH3CH2-CO-C6H5=16（O） 结构式
O
O C CH2 CH3
断裂反应
拟出可能一个或几个结构式。
实际工作中不一定按照这种程序；不必四谱都用； 结构复杂有机化合物：除四谱外，与化学法配合； 不纯样品：分离和纯化(如蒸馏、重结晶、溶剂萃取、
红外光谱
A、双原子分子：分子的振动只产生键长的变化
B、多原子分子：分子的振动分为伸缩振动和弯曲振动 1）伸缩振动（υ） ：改变瞬间化学键键长
H C
对称伸缩振动
H
H C
H
不对称伸缩振动
2）弯曲振动：改变瞬间化学键的键角
H C
H
H C
H
剪式弯曲
平面摇摆
+
+
+
-
H C
H
H C
H
非平面摇摆
面外扭曲
注 每种分子可能有几种不同的振动方式，当入 射光的频率与分子的振动频率一致，且分子的 振动能引起分子的瞬间偶极矩变化时，分子即 吸收红外光，在红外光谱上有反映。
5、醛和酮
C=O伸缩振动 1720cm-1 醛基的C-H伸缩振动 戊醛的红外光谱图 -C-H伸缩振动 2820cm-1 2720cm-1
6、羧酸
戊酸的红外光谱图 缔合O-H伸缩振动 3300~2500cm-1 C=O伸缩振动
7、酯
丁酸乙酯的红外光谱
C=O伸缩振动 C-O伸缩振动
-C-H伸缩振动
2、化学键 的振动频率
虎克定律：
1 2
k (m1 m2 ) m1 m2
1 k (m1 m2 ) υ 2c m1 m2
m 为成键原子的质量
k 为化学键的力常数
说明：1）化学键的振动频率或波数与其力常数k的 平方根成正比，k愈大，振动频率亦愈大。而化学键 的键能越大，键长越短，其力常数越大。如：
例如：丙酮的羰基伸缩振动吸收，气态时 1738cm-1
液态时 1715cm-1
2）分子的内部结构也有影响。
O RCH O RCCl O RCNH2
NMR,VU,IR,MS四大图谱解析解析
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。
波谱分析法课件
三、取代基的影响
1、如果在发色团的一端连有含有孤对电子的助色团时，由于 n→共轭使→*跃迁产生的吸收带红移，吸收强度增加。
例 取代烯烃
X = SR2
C
C X
45nm
NR2 λ在原有的基础上增加 40nm
OR
Cl
30nm
5 nm
2、苯环上的H被助色团取代时，苯的E带（204nm）、B带 （255nm）均红移。
邓芹英等,<<波谱分析教程>>,科学出版社.
2、参考书
苏克曼, <<波谱解析法>>, 华东理工大学出版社. 于世林, <<波谱分析法>>, 重庆大学出版社. 李润卿, <<有机结构波谱分析>>, 天津大学出版社. 常建华, <<波谱原理及解析>>, 科学出版社. 张华, <<现代有机波谱分析>>, 化学工业出版社.
例如
饱和烃 只有→* 跃迁 烯烃有 →* 、→* 跃迁 脂肪醚 →* 、n→* 跃迁 醛、酮存在 →* 、n→*、 →*、n→* 四种跃迁
18:40:32
练习
下列化合物能产生什么类型的电子跃迁？
CH3 O CH3
C2H5
3
N
CH2 CH O CH3
18:40:32
三、UV的几个术语
2、按成键方式分：ζ、π、 n 轨道
（二）电子跃迁类型
分子中的价电子有: 成键电子： 电子、电子（轨道上能量低） 未成键电子: n 电子 （轨道上能量较低）
18:40:32
H
C H
O
n
形成单键的电子-ζ 键电子； 形成双键的电子- π 键电子； 氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电子-n键电子。
紫外光谱
当C=O与杂原子共轭n →π＊蓝移
共轭系统的能级示意图
π *
E
E
π
共轭多烯的紫外吸收
四. Woodward-Fieser经验规律：（π-π* K带）
：计算下述化合物的λmax
解：基值 共轭双键 同环二烯 烷基 酰氧基 环外双键 λmax估算 实测值λmax 214nm ＋30 ＋39 ＋35 0 ＋5 303nm 304nm
计算下述化合物的λmax
解： 基值 同环二烯 烷基 环外双键 λmax估算 实测值λmax 214nm ＋39 ＋45 ＋25 283nm 280nm
1、分子轨道理论回顾
根据分子轨道理论，分子轨道可近似地用
2Px 2Py 2Pz π2Py π2Pz σ2Px σ*2S 2S σ2S σ*2Px π*2Py π*2Pz 2Px 2Py 2Pz
原子轨道的线性组合表示，组成分子轨道的原子 轨道应满足能量相近、对称性匹配和最大重叠条 件。
n
2S
按照能级大小，从小到大的排列为： σ1S σ*
1）电子跃迁类型
四种主要跃迁所需能量ΔΕ大小顺序: n→π ＊<π →π ＊< n→σ ＊< σ →σ
＊
π →π ＊ K带（跃迁 允许）ε 10 5
n→σ
R带（跃迁 禁阻） ε ≯2 0 0 0
＊
σ→σ*跃迁的能量较高，位于远紫外区（λmax小 于150 nm）。 含有孤对电子（N,O,S,X)的饱和有机化合物， 由于孤对电子所处的非键分子轨道能级较高，因此 n→σ*能量差较小，所产生的吸收一般在200 nm 左 右。 含卤素原子的饱和有机化合物，由于其电负性
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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。
表4一6给出各种取代基的位移参数表3烷烃取代基Y的位移参数直链烷烃的Qc值表4计算实例:3一戊醇的Qcr B a B rCH3-CH2-CH-CH2-CH3OH由表查出直烷烃Qc的基数，再加上表Y取代基参数。
C a: 34.7+41=75.7(实测73.8)C B: 22.8+8=30.3(实测30.0)C r: 13.9-5=8.9(实测10.0)对于比较复杂的烃取代物的Qc值，将表与表结合起来计算。
即按表计算烃的Qc值，加上表的取代基参数。
饱和环状化物的Qc（ppm）表42.不饱和烃的化学位移烯烃不含杂原子的烯烃的sp2碳Qc 范围大约为90-160ppm sp2碳的化学位移与取代基的性质和立体因素有关，可按Roberts 公式计式：∑∑∑+++=St ntAt nlAl Qk 3.123式中:123.3为乙烯碳的化学位移Qc 值，当计算Ck(sp2)的Qc 时，双键一边是a,B,r...另边则是a,B,r... AL 为计算同侧碳的增值,At 是计算异侧碳的增值。
有关各种取代基和立体因素(St)的增值列于表 5k(2)炔烃SP3杂化碳的化学位移范围大约为60- 90ppm。
与相应的烷烃比较，叁键a-位的扩碳的化学位移向高场移5 --15ppm，末端叁键碳比分子内部叁键碳处于较高场。
叁键与极性基团相连时，2个sp碳的化学位移差距可拉宽到20 --95ppm.3.芳香化合物的化学位移苯的化学位移Qc为128.5ppm，取代基可使直接相连的芳环碳位35ppm之多，对其他位置的影响相对小得多。
对于多取代苯的占c值，可利用取代基影响的加和原则，按Savitsky法则近似求得∑128R t ZQc=)(+5.单取代苯环13C的化学位移增位取代基Z t Z o Z m Z pH 0 0 0 0 CH2 8.9 0.7 -0.1 -0.29 CH3CH2 15.6 -0.5 0 -2.6 CH（CH3）2 20.1 -2.0 0 -2.5 C（CH3）3 22.2 -3.4 -0.4 -3.1 CH=CH2 9.5 -2.0 2.0 -0.5 -C≡CH -6.1 3.8 0.4 -0.2 C6H6 13.1 -1.1 0.4 -0.2 CH2OH 12.3 -1.4 -1.4 -1.4 CH2OOOCH3 7.7 0 0 0 OH 26.9 -12.7 1.4 -7.3CF3 -0.9 -2.2 0.3 3.2 SH 2.3 1.1 1.1 -3.1 SCH3 10.2 -1.8 0.4 -3.6 SO3H15-2.21.33.8芳杂环中碳的化学位移取代基对毗陡环上碳的化学位移影响可由下式做近似计算Zei Z ei Q ++=15.128式中:128.5为苯的化学位移Qc 值;Z1为杂原子对杂环碳i 化学位移相对苯环的增值;Zei 为在碳e 上的取代基对碳i 的增值(表4一11). 4.羰基的化学位移醛、酮拨基碳的吸收在低场200ppm 左右，丙酮碳基碳的化学位移为205.8，乙醛为199.30，烷基a-取代可使拨基碳的化学位移向低场移2 - 3PPm。
芳基与拨基共扼时，拨基碳的Qc向高场位移，同样a,B不饱和键也有这种作用。
1H谱图解析谱图解析的一般程序(1）对全未知的有机化合物结构鉴定，应首先测定相对分子质量，元素组成，得到分子式，计算其不饱和数。
(2）根据化合物性质，提出绘图要求溶剂、扫描宽度、积分、放大部分等，得到谱图应该检查质量，如标准物信号位置、信噪比、基线和样品纯度情况。
若遇峰很钝、裂分不显、基线不平衡情况应采取措施(处理样品，调试仪器等)加以改善。
(3）根据积分曲线表示的各组峰面积积分比，并以孤立的甲基或亚甲基峰为标准，计算各组峰所代表的相对氢核数目。
（4)由化学位移识别各组峰所代表氢核的性质，如芳氢、烯氢、饱和碳一氢等，对活泼氢可用重水交换给以证实，结合积分比，估计可能存在的官能团，对有些简单化合物的结构甚至可作初步判断。
(5)根据化学位移，自旋分裂和偶合常数，详细分析分子中各结构单元的关系，用一级近似，解析一级类型图谱。
解析时要注意有无以下情况，以免出错:虚假远程偶合、假象简单图谱、分子的对称性、动力学现象;个别峰重叠严重，应作加宽、放大图;怀疑可能有假象简单图谱或化学位移巧合者，可以改变溶剂或改变浓度重新画图。
研究自旋分裂和偶合常数，有助于了解分子内的键合情况和空间关系，为氢谱解析的主要内容。
( 6)一张谱图经常有一级类型部分和高级图谱部分，可以由易到难，逐步解析。
对高级图谱。
应根据图谱特点识别自旋系统，测量和计算化学位移和偶合常数，画出图解。
多重峰解析有困难时，可借助于溶剂效应、双照射或添加位移试剂等，以简化谱图。
(7)由上述程序得到的结构信息，画出合理的结构式(有时不止一个)—工作结构(8)用经验公式或类比方法考查工作结构的全部H 的Q J 值，证明判断正确，或由几种可能的结构式中挑选最合理的一个。
实际解析步骤: (1)分子式确定可以由MS 单独测定，也可以MS 结合PC （元素分析仪）测定 (2)不饱和度计算122++-=zy n UN式中:n 为分子中四价原子的数目;y 为分子中一价原子的数目;z 为分子中三价原子的数目。
对有机碱的盐和季按盐类的不饱和数的计算，应将其相应的酸或卤代烷减去再行计算。
(3)1H 化学位移和结构的关系核磁共振信号移向高场的称为屏蔽作用(shielding effect),引起信号移向低场的称为去屏蔽作用(deshielding effect)。
A.影响化学位移的结构因索a.电子效应:甲基的化学位移σ值随着卤素电负性的增加而增大b.临近基团的磁各向异性芳环芳环氢的数值都比较大，苯环氢，这是因为苯环的抗磁环流所引起的各向异性的结果。
(2)羧基的屏蔽作用一与芳环相仿，其平面的上下各有一个锥形的屏蔽区，其他方向为去屏蔽区。
由以下例子可见拨基所在平面下锥形区内的氢核因屏蔽作用移向高场，处于这种锥形区以外的氢核则移向低场.距碳基近的这种位移更为明显。
(3)碳一碳双键双键的各向异性也与芳环相似。
(4)叁键炔氢有一定的酸性，其化学位移与烯质子相比似应处于较低场但事实上与估计的相反，这是由于叁键的2个X-轨道组成以σ-键为轴的圆筒形状使炔氢处于叁键的屏蔽区。
c. vander Waals效应当两个氢原子在空间相距很近时，由于原子外电子的相互排斥，使这些氢核周围的电子云密度相对降低，其化学位移向低场移动，称为van der Waals效应.B.氢键和溶剂效应形成氢键的羟基质子，由于氧的顺磁性屏蔽比没有形成氢健时易在较低场发生共振，分子内形成氢键，浓度对σ值影响较小，分子间形成氢键则σ值与浓度有关。
羰基形成氢键的能力很强，所以羰酸羟基的化学位移都出现在低场。
同一种样品，所用溶剂不同，其化学位移亦有一定的差异，这是由于溶剂与溶质之间有不同作用的结果，称为溶剂效应。
C.各类氢核的化学位移及其经验计算参数各类1H的σH值范围如下表：a.饱和碳-氢的化学位移烷基〔单取代烷烃)中甲基、亚甲基和次甲基的化学位移列于下表：Y CH3Y CH3CH2Y CH3CH2CH2Y (CH3)CHY (CH3)3CY CH3 CH2 CH3 αCH2 βCH2 CH3 CH CH3 CH3H 0.23 0.86 0.86 0.91 1.33 0.91 1.33 0.91 0.89-CH=CH2 1.71 2.00 1.00 1.73 1.02-C≡CH 1.80 2.16 1.15 2.10 1.5 0.97 2.59 1.15 1.22-C6H5 2.35 2.63 1.21 2.59 1.65 0.95 2.89 1.25 1.32-F 4.27 4.36 1.24-Cl 3.06 3.47 1.33 3.47 1.81 1.06 4.14 1.55 1.60-Br 2.69 3.37 1.66 3.35 1.89 1.06 4.21 1.73 1.76-I 2.16 3.16 1.88 3.16 1.88 1.03 4.24 1.89 1.96-OH 3.39 3.59 1.18 3.49 1.53 0.93 3.94 1.16 1.22-O- 3.24 3.37 1.15 3.27 1.55 0.93 3.55 1.08 1.24非单取代烃的亚甲基和次甲基的化学位移可用经验公式—Shoolery公式进行计算。
以甲烷的σ值为基数，有σ=0.23+Ʃσi2.不饱和碳一氢的化学位移Q C=C=5.25+Z同+Z顺+Z反式中，Z是同碳取代基及顺式与反式取代基对于烯氢化学位移(以5.25为基数)的影响因子。
其值列于下表：甲酰衍生物，如醛、甲酰及其酯、甲酰胺等，甲酰基的氢均处于羰基去屏蔽区，其化学都在较低场，醛氢σ9.3-10.3，甲酸酯和甲酰胺σ7.5-8.5醛氢的化学位移变化不大，很难根据占值区别脂肪醛和芳香醛。