天津科技大学有机波谱分析综合解析
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第五章 四种波谱的综合解析
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和sp3碳原子相对数目；
有关其对称元素及其官能团性质； MS：分子量及分子式等。
四大光谱分析方法的原理及结构信息
分析方法
分析原理
结构信息
UV IR NMR MS
吸收紫外辐射能量，引起分子 中电子能级跃迁
吸收红外辐射的能量，引起偶 极矩净变化产生分子振动和转 动能级跃迁
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
分子在离子源中被电离，形成 各种离子，通过质量分析器按 不同m/z分离
吸收峰位置、强度和形状，提供 分子中不同电子结构信息
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
2. 分子式确定 高分辨质谱法或同位素丰度法； 元素分析法求最简式；最简式，分子量→分子式
3. 据分子式计算U
4. 识别活泼氢 OH、NH2、NH、COOH等活泼氢：IR谱、1H-NMR谱 1H-NMR谱重水交换证实； H数目减去与C相连的H数目(偏共振去偶13C-NMR) 5. 推定结构式 四谱数据：总结所有可能官能团及结构片段； 已确定各个结构单元相加，与分子式比较； 各结构单元“相邻”部分构思较大的结构单元，
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；
νC=C 1594cm-1，1494 cm-1；δC-H 1355 cm-1； νC-O-C 1199 cm-1，1146 cm-1； γ=C-H 754 cm-1，692 cm-1，单取代； 1H-NMR：δH 1.2，3H，三重峰，CH3CH2-；
δH 2.6，2H，四重峰，CH3CH2CO； δH 6.9～7.5，5H，多重峰；
断裂反应
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
解：nC=154×70.13%/12=9；nH=154×7.14%/1=11； nCl=154×22.72%/35=1
分子式C9H11Cl U=1+9+(0-12)/2=4
IR：ν=C-H 3028cm-1；νC-H 2958cm-1； νC=C 1604cm-1，1497cm-1；δC-H 1454 cm-1； γ=C-H 745 cm-1，700 cm-1，单取代；
谱峰位置、强度和形状，提供官 能团或化学键的特征振动频率
谱峰的化学位移、强度、耦合裂 分和耦合常数，提供H核和C核 的数目、所处化学环境、连接方 式和几何构型的信息
分子离子及碎片离子的质量数及 相对丰度，提供分子量、元素组 成及结构的信息
一．四谱综合解析的一般程序
1. 分子量确定 MS谱中分子离子峰m/z值确定分子量；
拟出可能一个或几个结构式。
实Leabharlann Baidu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、
低温凝结及各种色谱分离技术等)； 样品纯度：熔点、沸点、折射率及各种色谱法；
纯化步骤中IR不变认为是纯净物质。
二. 实例
例1 某化合物（M=154）元素分析数据如下：C=70.13%， H=7.14%，Cl=22.72%；其紫外吸收光谱λmax = 258nm， 试根据如下谱图推测其结构。
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和sp3碳原子相对数目；
有关其对称元素及其官能团性质； MS：分子量及分子式等。
四大光谱分析方法的原理及结构信息
分析方法
分析原理
结构信息
UV IR NMR MS
吸收紫外辐射能量，引起分子 中电子能级跃迁
吸收红外辐射的能量，引起偶 极矩净变化产生分子振动和转 动能级跃迁
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
分子在离子源中被电离，形成 各种离子，通过质量分析器按 不同m/z分离
吸收峰位置、强度和形状，提供 分子中不同电子结构信息
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
2. 分子式确定 高分辨质谱法或同位素丰度法； 元素分析法求最简式；最简式，分子量→分子式
3. 据分子式计算U
4. 识别活泼氢 OH、NH2、NH、COOH等活泼氢：IR谱、1H-NMR谱 1H-NMR谱重水交换证实； H数目减去与C相连的H数目(偏共振去偶13C-NMR) 5. 推定结构式 四谱数据：总结所有可能官能团及结构片段； 已确定各个结构单元相加，与分子式比较； 各结构单元“相邻”部分构思较大的结构单元，
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；
νC=C 1594cm-1，1494 cm-1；δC-H 1355 cm-1； νC-O-C 1199 cm-1，1146 cm-1； γ=C-H 754 cm-1，692 cm-1，单取代； 1H-NMR：δH 1.2，3H，三重峰，CH3CH2-；
δH 2.6，2H，四重峰，CH3CH2CO； δH 6.9～7.5，5H，多重峰；
断裂反应
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
解：nC=154×70.13%/12=9；nH=154×7.14%/1=11； nCl=154×22.72%/35=1
分子式C9H11Cl U=1+9+(0-12)/2=4
IR：ν=C-H 3028cm-1；νC-H 2958cm-1； νC=C 1604cm-1，1497cm-1；δC-H 1454 cm-1； γ=C-H 745 cm-1，700 cm-1，单取代；
谱峰位置、强度和形状，提供官 能团或化学键的特征振动频率
谱峰的化学位移、强度、耦合裂 分和耦合常数，提供H核和C核 的数目、所处化学环境、连接方 式和几何构型的信息
分子离子及碎片离子的质量数及 相对丰度，提供分子量、元素组 成及结构的信息
一．四谱综合解析的一般程序
1. 分子量确定 MS谱中分子离子峰m/z值确定分子量；
拟出可能一个或几个结构式。
实Leabharlann Baidu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、
低温凝结及各种色谱分离技术等)； 样品纯度：熔点、沸点、折射率及各种色谱法；
纯化步骤中IR不变认为是纯净物质。
二. 实例
例1 某化合物（M=154）元素分析数据如下：C=70.13%， H=7.14%，Cl=22.72%；其紫外吸收光谱λmax = 258nm， 试根据如下谱图推测其结构。