波谱分析
有机化学课程教案编写日期：2008年 4月28日-5月15日章、节（或课题、单元）名称第八章有机化合物的波谱分析
授课学时 6
目的要求
1、了解波长、频率、波数、电磁辐射等概念的涵义，根据波长的不同所划分的电磁波谱区域。掌握波长与波数的相互换算。
2、了解红外、核磁共振的基本原理和表示方法。
3、掌握有机分子重要官能团、苯环及某些化学键的红外特征吸收，掌握NMR中化学位移的概念和n+1规律。
4、能识别简单典型有机化合物的红外和核磁共振图谱。
重点：
1、红外光谱与有机分子结构的关系，有机化合物基团的特征吸收频率(P299表8-2)，红外光谱的解析；
2、核磁共振谱与有机分子结构的关系，化学位移及n+1规律，P305表8-3，核磁共振谱的解析。
难点：
1、红外光谱的基本原理，红外光谱与有机分子结构的关系，红外光谱的解析；
2、核磁共振谱的基本原理，核磁共振谱与有机分子结构的关系，核磁共振谱的解析。
教学组织
教学方法：课堂教学及习题课均采用多媒体教学，以ppt为主。
作业：P315 二(1、3、4)、三、四(1、3)、五、六(1、2、6、7)；
参考书目文献：
1、徐寿昌编，有机化学(第二版) ，北京：高等教育出版社，1993 , 86~95，294~303
2、邢其毅等，基础有机化学上册. 第2版. 北京：高等教育出版社，1993. 322~374
3、陈德恒著，有机结构分析，.北京：科学出版社，1985 .
4、张友杰著，有机波谱学教程，.武汉：华中师范大学出版社，1990.
5、沈淑娟编著. 波谱分析法. 上海：华东化工学院出版社，1992
6、Dudley H.Williams，Ian Fleming著，有机化学中的光谱方法，王剑波施卫峰译，北京：北京大学出版社，2001
7、高鸿宾主编，有机化学(第三版) ，北京：高等教育出版社，1999. 153~175 ,
授课小结
1、授课情况基本正常。
2、对于积分高度的讲解要仔细、耐心，必要时还应给出更多具体实例。
第八章有机化合物的波谱分析
有机化合物的结构测定，是有机化学的重要组成部分。
过去，主要依靠传统的化学方法来测定有机物的结构，样品用量大，费时、费力，且对＊C及－C＝C－的构型确定困难，有时还会发生分子重排，导致错误结论。
现在，主要利用现代波谱分析手段，能够使用微量样品，快速、准确地测定有机物的结构。同时，波谱法不破坏样品（质谱除外），对＊C及－C＝C－的构型确定也比较方便，甚至能获得某些分子聚集状态及分子间相互作用的信息。
波谱法包括紫外(UV)、红外(IR)、核磁共振(NMR)和质谱(MS)，号称“四大谱”。其中UV、IR、NMR属于分子吸收光谱，MS则是根据带电离子的质量进行分析的方法，但MS法中也有聚焦、散射等术语。所以，将这四种分析方法统称为波谱法。
8.1 分子吸收光谱和分子结构
一定波长的光与分子相互作用并被吸收，用特写仪器记录下来就是分子吸收光谱：
ó￡?μ?′?2¨?à?×
óDoú·
?×
除平动外，振动、转动、核外电子运动等分子运动的形式都是量子化的，分子中存在着各种运动能级。当有机分子与电磁波作用时，分子可吸收电磁波从较低能级激发到较高能级，发生跃迁。
μ?×ó???¨
电磁波波长越短，频率越快，能量越高。
200nm
400nm
800nm
1ìíà?à
?￠2¨?￠
μ?êó2¨
200－800nm:引起电子运动能级跃迁，得到紫外及可见光谱； 2.5-15μm:引起分子振、转能级跃迁，得到红外光谱；
60-600MHz:核在外加磁场中取向能级跃迁，得到核磁共振谱。
8.2 ）
红外光谱就是当红外光照射有机物时，用仪器记录下来的吸收情况（被吸收光的波长及强度等）。
红外线可分为三个区域：
l /m m 0.8 2.550100012500
4000
200
10
n /cm -1可见光微波
近
中远
分子跃迁类型分子振动和转动
晶格振动和纯转动
泛频、倍频
适用范围
有机官能团定量分析
有机分子结构分析和样品成分分析无机矿物和
金属有机物
红外光谱法主要讨论有机物对中红区的吸收。
8.2.1 分子的振动和红外光谱 (1) 振动方程式
分子是由各种原子以化学键互相连结而生成的。可以用不同质量的小球代表原子，以不同硬度的弹簧代表各种化学键。它们以一定的次序互相连结，就成为分子的近似机械模型。
振动分子的振动可用Hooke ’s rule 来描述：
)11(
21
2
1m m k +=
π
n (1) 红外光谱中，频率常用波数表示。 波数每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。
4101
1
-?=
-m
cm m l σ (1cm=104μm)
若将频率采用波数表示，Hooke ’s rule 则可表示为：
)1
1(212
1m m k c +=
πσ (2) 讨论：
①键能↑，k ↑，则ν或ζ↑。例如： 键的类型 C ≡C C=C C ―C
K/1010N ?cm -1 12～18 8～12
4～6 ζ/ cm -1
2100～2260 1620～1680
700～1200
②成键原子的质量m 1或m 2↓，则ν或ζ↑。例如：
化学键 H ―N H ―O H ―C ζ/ cm -1 3590～3650 3300～3500 2853～2960 化学键 C ―N C ―O C ―C ζ/ cm -1 1180～1360 1080～1300 600～1500
(2) 分子振动模式
分子的振动类型有两大类： 伸缩振动（ν）：只改变键长，不改变键角；波数较高。 弯曲振动（δ）：只改变键角，不改变键长；波数较低。
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n n s
as (s)
(w)
(t)
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(d)
(3) 红外光谱产生的条件
必要条件：辐射光的频率与分子振动的频率相当。 充分条件：振动过程中能够改变分子偶极矩！
所以，分子对称性高者，其IR 谱图简单；分子对称性低者，其IR 谱图复杂。
例：
O C O ?T1ìíà?üê?óD1ìíà?üê?
CH 3 C C CH 3CH 3-CH 2-C C-H
-C C-
n ó
D?Tn -C C-
(4) 红外光谱的一般特征
横坐标：波长/λ或波数/cm -1。
4101
1-?=-m
cm m l σ (1cm=104μm )
红外谱图有等波长及等波数两种，对照标准谱图时应注意。
纵坐标：吸光度A 或透光率T 。)1
log(T
A =
A 越大或T 越小，吸收峰强度越大。 一张IR 谱图一般有5～30个谱带。
4000～1300cm -1：官能团区，用于官能团鉴定；
1300～400cm -1：指纹区，用于鉴别两化合物是否相同。 官能团区吸收峰大多由成键原子的伸缩振动而产生，与整个分子的关系不大，不同化合物中的相同官能团的出峰位置相对固定，可用于确定分子中含有哪些官能团。 指纹区吸收峰大多与整个分子的结构密切相关，不同分子的指纹区吸收不同，就象不同的人有不同的指纹，可鉴别两个化合物是否相同。指纹区内的吸收峰不可能一一指认。例：1-辛醇和环己醇的红外光谱。(张P44、P227)
8.2.2 红外图谱的解析
(1) 有机官能团的特征频率
对初学者，要牢记P299表8-2所列出的有机官能团的特征频率。
⑴3700~3200cm-1:νN-H、νO-H、（νN-H波数高于νO-H，氢键缔合波数
低于游离波数）
例：正丁胺、苄醇、2-甲基-1-戊醇、对乙基苯酚的IR谱图(汪P312、313、
唐P138)
⑵3100~2800 cm-1：νC-H（以3000 cm-1为界，高于3000 cm-1
为νC-H（不饱和），低于3000 cm-1为νC-H饱和））例：十二烷、1-癸烯、1-己炔、甲苯的IR谱图(汪P312-315)
⑶ ~2200 cm-1：νC≡N、νC≡C（中等强度，尖峰）
例：1-辛炔、2-辛炔、环戊基腈的IR谱图(徐P93、94、唐P135)
⑷1900~1650 cm-1：νC＝O（干扰少，吸收强，重要！酮羰基在~1715
cm-1出峰）
⑸1650~1600 cm-1：νC＝C(越不对称，吸收越强)
例：1-癸烯、二氢吡喃的IR谱图。(汪P312、张P52)
⑹1600、1500、1580、1460 ：ν苯环（苯环呼吸振动）
例：甲苯、苯酚、苯甲酸异戊酯的IR谱图。(汪P312、253、唐P150)
⑺1500 cm-1以下：单键区。~1450 cm-1：δCH2、δCH3；
~1380 cm-1：δCH3（诊断价值高）例：CH3CH2CH(CH3)CH2CH3的IR谱图。(高P159，图7-2)
⑻1000 cm-1以下，苯环及双键上C－H面外弯曲振动：
苯环上五氢相连（单取代）：700、750 cm-1例：苯酚的IR(徐)
四氢相连（邻二取代）：750 cm -1 例：邻二甲苯的IR(徐) 三氢相连（间二取代）：700、780cm -1 例：间二甲苯的IR 二氢相连（对二取代）：830cm -1 例：对二甲苯的IR 孤立氢：880 cm -1
－CH＝CH 2
990，910cm -1690970910820键上：双C＝CH 2H
H H H H
-1
cm -1cm -1
cm -1cm C＝C
C＝C C＝C
例：1-辛烯的IR 谱图 (徐P92、)
讨论：羰基吸收峰的位置对官能团鉴定有特别重要的意义!
②－I
(2) 解析IR 谱图的原则
解析IR 谱图时，要重点解析强度大的、特征性强的峰，同时应考虑相关峰原则。
相关峰由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存、相互佐证的吸收峰。
例1：若分子中存在－C ≡CH ，则其IR 谱图中应出现下列一组相关峰：
~3300cm -1(n )C H ~2150cm -1(n )C C C H ~630cm -1(d )
有
C
CH (P301图8-5，1-己炔的IR 谱图)
例2：若分子中存在－COOH ，则其IR 谱图中应出现下列一组相关峰：
~1700cm -1( )
n C=O 3335-2500cm -1胖峰( )O-H n ~1250cm
-1
( )
n C-O ~930cm -1d ( )
O-H O
(例：庚酸的IR 图)汪P314
(3) 一般步骤
①计算不饱和度。样品中有无双键、脂环、苯环？
②官能团区：峰的位置？强度？样品中有哪些官能团？ ③指纹区：有无诊断价值高的特征吸收？如：1380cm -1有峰？
1000 cm -1以下有峰？形状如何？双键的取代情况及构型？苯环上的取代情况？
④其他信息：来源？合成方法？化学特征反应？物理常数？ NMR 、MS 、UV 谱
图特征？掌握的信息越多，越有利于给出结构式。
⑤查阅、对照标准谱图，确定分子结构。
(4) 解析实例
例1：正十二烷的红外光谱
例2：3-甲基戊烷的红外光谱
例3：1-辛烯的红外光谱
例4：1-己炔的红外光谱
例5：C 4H 8O 的IR 谱图。(袁P70)丁醛
例6：C 3H 7NO 的IR 谱图。(汪P314)丙酰胺 例7：C 7H 8的IR 谱图。(汪P312)甲苯
例8：C 8H 8O 的IR 谱图。(汪P315)乙酸苯酯 例9：C 5H 10O 的IR 谱图。(汪P315)2-戊酮 例10：C 7H 8O 的IR 谱图。(汪P313)苄醇
8.3 核磁共振
NMR 是由磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。研究最多、应用最广的是1H 核的NMR ，可用PMR 或1H NMR 表示。
8.3.1 核磁共振的产生 (1) 原子核的自旋与核磁共振
1
H 核带一个正电荷，它可以像电子那样自旋而产生磁矩（就像极小的磁铁）。
在外加磁场（B 0）中，质子自旋所产生的磁矩有两种取向：
与H O 同向或反向，对应于21+=m 或21
-=m 两个自旋态。
E
与外加磁场B 0反向，高能级
与外加磁场B 0同向，低能级
1
H 核自旋能级分裂及其与B 0的关系
两个能级的能级差为ΔE ，ΔE 与外加磁场强度(B 0)成正比，其关系式如下：
02B h
E π
γ=? ①
γ磁旋比；h 普朗克常数；B 0外加磁场强度。 如果用一个电磁波照射处于B 0中的1H ，当电磁波的频率ν射恰好满足
n h E =? ②
时，处于低能级态的1H 就会吸收电磁波的能量，跃迁到高能级态，发生核磁共振。
发生核磁共振时，必须满足下式：
02B π
γ
n =
③ ③式称为核磁共振基本关系式。可见，固定H 0，改变ν
射
或固定ν
射
，改变
H 0都可满足③式，发生核磁共振。但为了便于操作，通常采用后一种方法。
(2) 核磁共振仪与核磁共振谱图
a. 连续波核磁共振仪
根据02B RF π
γ
n =
，连续改变νRF 或B 0，使观测核一一被激发。
(高P302图8-7、图8-8)
扫频：固定B 0，改变νRF ；
√扫场：固定νRF ，改变B 0（操作更为方便）。
连续波仪器的缺点是工作效率低，因而有被PFT 仪器取代的趋势。 b. 脉冲付里叶变换（PFT ）核磁共振谱仪
采用射频脉冲激发在一定范围内所有的欲观测的核，通过付里叶变换得到NMR 谱图。大大提高了仪器的工作效率。 c. c. NMR 给出的信息(高P303图8-9)：
√①化学位移：各种结构的1H 、13C 有不同的化学位移，对结构敏感。（有点像
IR 中的特征吸收）
√②磁性核附近的取代情况及空间排列：通过偶合常数J 和自旋－自旋裂分来判
断。（IR 谱中没有）
核磁共振谱中的每一个峰都有归属！ √③峰面积（积分高度）：
a. 用于结构分析：各种化学环境相同的核（1H ）的个数；
b. 用于成分分析：由特征峰定量。
8.3.2 化学位移
化学位移(Chemical shift)由于化学环境不同所引起的NMR 信号位置的变化。化学位移常用δ表示。
例如： 乙酸苄酯的NMR 谱图。(汪P320)
其分子中共有三种不同化学环境的氢核，会在NMR 谱图中出现三个峰。
(1) 化学位移的产生
有机化合物分子中的氢核与裸露的质子不同，其周围还有电子！各种化学环境不同的氢核，其周围的电子云密度也不同。
在B 0作用下，核外电子的环流运动会产生一感应磁场B 感应。而B 感应的方向总是与B 0相反，用化学的语言来说，就是核外电子的存在使1H 核受到了屏蔽作用。1H 核真正感受到的磁场强度B 实为：
)1(000σσ-=-=B B B B 实
在真实分子中，发生核磁共振的条件是：
)1(20σπ
γ
n -=
B RF 这里ζ是屏蔽常数。
不同化学环境的质子，因其周围电子云密度不同，裸露程度不同，其ζ值也不同，从而发生核磁共振的H 0不同。这就是化学位移的来源。
所以，化学位移也可定义为由于屏蔽程度不同而引起的NMR 吸收峰位置的变化。
(2) 化学位移的表示方法
在实际测量中，化学位移不是以裸露的1H 为标准，而是以某一标准物为标准，测得样品共振峰与标准样共振峰的距离。以δ表示：
60
10-?=n n n d 标样样品
ν样品样品的共振频率；ν标样标准样的共振频率；ν0仪器的工作频率；乘106是为了读数方便。
标样TMS （(CH 3)4Si ）。其分子中只有一种1H ，且屏蔽作用特大，在高场出峰。
一般有机物的δ＞0，在TMS 的低场（左边）出峰。
1
*随浓度、温度及溶剂变化较大。
(3) 影响化学位移的因素
(a) 电负性
Y－H中Y的电负性越大，1H周围电子云密度越低，屏蔽效应越小，δ值越大，越靠近低场出峰。
例1：
化合物CH3I CH3Br CH3Cl CH3F
电负性I：2.5 Br：2.8 Cl：3.0 F：4.0
δ/ppm 2.16 2.68 3.05 4.26
例2：
化合物C-CH3N-CH3O-CH3
电负性C：2.5 N：3.0 O：3.5
δ/ppm0.7-1.9 2.1-3.1 3.2-4.2
(b) 磁各向异性效应
实验数据：
1H C H
3C H3C H2=C H2H
H
H
H
H
(C H3)2C=C(C H3)
2
CH3
H3C
CH3
H3C
CH3
H3C
δ/ppm 0.96 5.34 7.2 1.7 2.2 以上现象产生的原因：
H 0
H
感
H 0
C C +-+
-
8.3.3 1H-NMR 的自旋偶合与自旋裂分 (1) 自旋偶合的起因
以1,1,2－三溴乙烷为例。(汪P321)
CHBr 2CH 2Br
a
b
èù?×·???·?￡¨1H￡?
￡¨2H￡?
·?μ?á?·?
峰的裂分是由于质子自旋偶合而引起的。
相邻碳原子上氢核间的相互作用称为自旋偶合。
11121￡o￡
o￡o·????è
H
(2) 偶合常数
偶合常数
反映两核之间自旋偶合作用大小的量度，用J 表示。J 常常等于两裂分峰之间的裂距，一般在20Hz 以下。
偶合常数也是重要的结构信息。例如：
C C
H a H b
C C
H a
b
C C
H a
H b
J ab =0-3.5Hz J ab =5-14Hz J ab =12-18Hz
偶合常数的特点：
①J 与H 0无关。不同H 0作用下或不同场强的仪器测得的J 值相同。 ②两组相互干扰的核J 值相同。
例如，CH 2ClCHCl 2中三重峰间裂距等于二重峰间裂距。
③在复杂体系中，J ≠裂距！解析图谱时，需进行繁杂的计算以求得δ和J 。
(3) 化学等同核和磁等同核
化学等同核：化学位移相同的核。
磁等同核：δ值相同，而且组内任一核对组外某一磁性核的偶合常数也相同。 磁不等同核：化学等同，但对组外磁性核的偶合常数不同。
例：
Br
CH
3ClCH 2CH 2Cl
化学等价磁等价
ClCH CHCl 2磁等价
化学等价化学不等价磁不等价C=C
Ha H b F F
C=C
Ha H b
化学等价磁不等价
可见：化学不等同的核，磁不等同；
化学等同的核，可能磁等同，也可能磁不等同！ (4) 一级谱图和(n+1)规律
一级谱图：满足（(△ν/J)＞6）条件的谱图。 △ν化学位移之差； J 偶合常数。 (n+1)规律一个信号被裂分的数目取决于相邻碳上1H 的数目，如果相邻碳上有n 个氢，则该信号被裂分为(n+1)重峰。裂分峰强度比符合二项式展开系数比，可由巴斯卡三角形求得。
111121
1331
14641μ¤·??ú?×·?èù?×·????×·????×·?
例1． CH3CH2CH2NO2的NMR 谱。(汪P324)
·?3?3?(2+1)?×·?×
?D?￡?d 3?(5+1)?×·??
ó?D￡?d d ×
?′ó￡?μí3?3?(2+1)?×·
?CH 3-CH 2-CH 2-NO 2
a
b
通常，只有相邻碳上1H 才相互偶合。
注意：①相互偶合的两组峰的外形特点是“中间高，两边低”；
②等价质子间不发生峰的裂分。
例如：CH 3CH 3和ClCH 2CH 2Cl 的NMR 分别只有一个单峰。 ③ (n+1)规律只适用于一级谱（(△ν/J)＞6）。
(4) 积分曲线与质子的数目
积分曲线的高度与其相对应的一组吸收峰的峰面积成正比，而峰面积与一组磁等价质子的数目成正比。
以乙醇的NMR 为例。
《波谱分析》教案
《波谱分析》教案 一、前言 《波谱分析》是应用四种谱学方法（紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱）研究和鉴定有机化合物结构相关知识的一门课 程。 1. (3).1H-NMR、13C-NMR的解析方法。 2.教学难点 (1).四种谱学的原理和规律。 (2).四种光谱学的综合解析。 四、教学方法与手段
1.教学方法 能采用启发式，谈话式、讨论式等一些先进教学方法。并能采取灵活多样的方式教学，注重创新能力培养。全部课程实现了多媒 体教学。 2.教学手段 一. （1 概念 （2 二. 紫外-可见光谱是一种电子吸收光谱，它测量的是分子中电子从基态向激发态跃迁的能量和概率。一般有机药物分子中典型的电子跃迁都是从最高占用轨道或非键轨道向最低未占轨道的跃迁，尤其对一些共轭体系，可获得相关的结构信息。
红外光谱源于分子内基团的振动吸收，可以提供有机分子结构以及对称性的大量信息。一些功能基的振动吸收总在确定的波数区间出现其特征吸收，而不会因含该功能基的分子变化而变化（如：羰基红外吸收总在1715cm-1左右出现）。所以红外光谱特别适用于 分子中功能基的鉴定。 分辨质谱则可免做元素分析）方法外，还要有目前国内外普遍使用的红外、紫外、核磁和质谱，必要时还应增加其他方法，如圆二色散（CD）、X光衍射（粉末、单晶）、热分析等。 3.《波谱解析》课程基本要求？ 了解波谱分析与经典有机结构分析的区别；
了解四大波谱的基本原理，会初步应用四大谱学技术解析典型有 机化合物的分子结构； 熟悉常见基团的特征频率和不同环境下氢和碳的化学位移与偶合 规律等； 熟悉常见有机化合物的质谱裂解规律； 第二章紫外光谱(4学时) 原子或分子的能量组成与分子轨道、紫外光谱与电子跃迁、紫外光谱的λmax及其主要影响因素以及芳香化合物的紫外光谱特征、推测不饱和化合物λmax峰位的经验规则、共轭系统的λmax
有机波谱分析知识点
名词解析 发色团(chromophoric groups)：分子结构中含有π电子的基团称为发色团，它们能产生π→π*和n→π*跃迁从而你呢个在紫外可见光范围内吸收。 助色团(auxochrome)：含有非成键n电子的杂原子饱和基团本身不吸收辐射，但当它们与生色团或饱和烃相连时能使该生色团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团，如羟基、胺基和卤素等。 红移(red shift)：由于化合物结构发生改变，如发生共轭作用引入助色团及溶剂改变等，使吸收峰向长波方向移动。 蓝移(blue shift)：化合物结构改变时，或受溶剂的影响使吸收峰向短波方向移动。 增色效应(hyperchromic effect)：使吸收强度增加的作用。 减色效应(hypochromic effect)：使吸收强度减弱的作用。 吸收带：跃迁类型相同的吸收峰。 指纹区（fingerprint region）：红外光谱上的低频区通常称指纹区。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征，反映化合物结构上的细微结构差异。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。但该区中各种官能团的特征频率不具有鲜明的特征性。 共轭效应 (conjugated effect)：又称离域效应，是指由于共轭π键的形成而引起分子性质的改变的效应。 诱导效应（Inductive Effects）：一些极性共价键，随着取代基电负性不同，电子云密度发生变化，引起键的振动谱带位移，称为诱导效应。 核磁共振：原子核的磁共振现象，只有当把原子核置于外加磁场中并满足一定外在条件时才能产生。 化学位移：将待测氢核共振峰所在位置与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较，其相对距离称为化学位移。 弛豫:通过无辐射的释放能量的途径核由高能态向低能态的过程。 分子离子：有机质谱分析中，化合物分子失去一个电子形成的离子。 基峰：质谱图中表现为最高丰度离子的峰。 自旋偶合：是磁性核与邻近磁性核之间的相互作用。是成键电子间接传递的，不影响磁性核的化学位移。 麦氏重排（McLafferty rearrangement）：具有不饱和官能团 C=X（X为O、S、N、C 等）及其γ-H原子结构的化合物，γ-H原子可以通过六元环空间排列的过渡态，向缺电子（C=X+ ）的部位转移，发生γ-H的断裂，同时伴随 C=X的β键断裂，这种断裂称为麦氏重排。 自旋偶合：是磁性核与邻近磁性核之间的相互作用。是成键电子间接传递的，不影响磁性核的化学位移。 自旋裂分：因自旋偶合而引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 1.紫外光谱的应用 (1).主要用于判断结构中的共轭系统、结构骨架（如香豆素、黄酮等） (2).确定未知化合物是否含有与某一已知化合物相同的共轭体系。 (3).可以确定未知结构中的共轭结构单元。 (4).确定构型或构象 (5).测定互变异构现象 2.分析紫外光谱的几个经验规律 (1).在200~800nm区间无吸收峰，结构无共轭双键。 (2).220~250nm，强吸收(εmax在104~2?104之间)，有共轭不饱和键（共轭二烯，α,β-不饱和醛、酮）
波谱分析
一、概述 元素分析：C.H.N.X.S.P ℅含量，经典分析：m.p ，b.p ，折光率 官能团特征反应：生成衍生物 缺点：繁琐，费时，不准确，有干扰 现代有机分析的两大支柱 1.色谱分析：GC, HPLC, TLC 裂解色谱成分分析2.波谱分析：UV,IR,NMR,MS （有机）结构分析 色谱分析:具有高效分离能力可以把复杂有机混合物分离成单一的纯组分。为有机结构分析服务 波谱分析：纯样品进行结构分析 微量化 测量快 结果准确 重复性好 除MS 之外，可回收样品 1.灵敏度：MS ＞UV ＞IR ＞1HNMR ＞13CNMR MS:微克级 UV: ppb 级 IR ：毫克级（可微克级，FTIR ）（ 1HNMR ：0.5mg 13CNMR ： 0.5mg ）可回收 质谱（MS ）—分子量及部分结构信息、红外光谱（IR ）—官能团种类、紫外—可见光谱（UV / Vis ）—共轭结构、核磁共振谱（NMR ）—C-H 骨架及所处化学环境 第二章 紫外-可见吸收光谱 有机化合物的UV 吸收位于200-400nm 之间（近紫外），V 吸收位于400-800nm 之间（可见），真空（远）U V :< 200 n m σ→ σ*跃迁吸收，石英器皿应用范围 ：2 0 0 – 3 0 0 n m 、玻璃器皿应用范围 ：> 3 0 0 n m 郎伯-比耳（Beer-Lambert)定理 A = l o g I 0 / I = l o g 1 / T = εc L 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 4~5 n →σ＊ R 带（跃迁禁阻） ε≯2 0 0 0 溶剂效应 溶剂极性增大，π—π*跃迁向红移，ΔE = h ν=h/λ、n —π*跃迁向蓝移，精细结构消失 有机化合物的电子吸收光谱：饱和烃 仅有σ→σ＊ 跃迁 吸收光谱 λ<200nm 含杂原子饱和烃 含O 、S 、 N 和卤素等的 饱和烃衍生物则有σ→σ＊ 及n →σ＊ 跃迁需能量大。 150～250nm 发（生）色团：能吸收紫外或可见光而跃迁的基团，主要为含有π键的不饱和基团。如-C=C-、-C=O 、-NO 2、—N ＝N —、乙炔基、腈基等。 增（助）色团: 含杂原子的饱和基团。如-OH 、-OR 、-NH 2、-NHR 、-X 、-SH,本身无增色功能,不能吸收λ>200nm 光,但当它们与发色团相连时, 会发生n-π*共轭,E π→π＊降低，使发色团的吸收波长移向长波,吸收强度（ε）增加 不饱和烃：有σ→σ＊， π→π＊ 跃迁 单个双键,λ在远紫外,含两个双键，但不共轭，则与单个双键类似 共轭双键,λ红移,共轭体系越大红移越明显。当双键与杂原子相联则π→π＊ 红移，吸收增强 当双键上含杂原子又与杂原子相联，则 n →π＊ 蓝移 醛、酮、羧酸、酯有σ→σ＊，n →π＊,λmax =270~300nm,ε10~20, R 带,醛酮的特征 n →σ＊, λmax ~180nm,ε10~20, π→π＊ , λmax ~150nm,ε10~20 Woodward-Fieser 经验规律：（π-π* K 带） 5.α，β—不饱和醛、酮 C C C C C O αβγδ δC C C O αββ
波谱分析教学大纲
教学大纲 课程名称现代波谱分析课程负责人刘博静 开课系部化学与化工学院教研室第一基础教研室 二0一五年九月一日
《现代波谱分析》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号： 中文名称：现代波谱分析 英文名称：Modern Spectrum Analysis 适用专业：应用化学专业 课程性质：专业方向选修课 总学时：36 (其中理论教学28学时，实验教学8学时) 总学分：2 二、课程简介 《现代波谱分析》是应用本科专业学生在掌握《无机化学》、《分析化学》和仪器分析》等课程知识后开设的一门专业选修课，该课程内容主要包括：有机质谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外和拉曼光谱、紫外和荧光光谱的基本原理、仪器简介与实验技术、基本规律与影响因素、谱图解析的基本程序与应用，以及谱图的综合解析。通过本课程的学习使学生了解波谱分析法的概念、作用以及各波谱之间的互相联系；掌握各分析法的基本原理和谱图特征；掌握应用四大波谱进行结构解析的基本程序；了解有关的实验技术；培养并提高学生的识谱能力、综合运用所学波谱知识解决有机化合物结构表征问题的能力，为学生后续课程学习、毕业论文（设计）和研发工作奠定良好的理论基础。 三、相关课程的衔接 已修课程：有机化学、仪器分析、分析化学 并修课程：工业分析食品分析 四、教学的目的、要求与方法 （一）教学目的 本课程的教学环节包括课题讲授，学生自学，习题讲解和期末考试，通过以上学习，要求学生掌握和了解四大谱图的基本理论及分析方法，培养并提高学生
的识谱能力、综合运用所学波谱知识解决有机化合物结构表征问题的能力，为学生今后毕业论文和工作奠定良好的理论基础。 （二）教学要求 通过本课程的学习，使学生了解有机化合物结构鉴定的现代波谱分析手段、方法；掌握结构解析的原理、规律和过程；掌握波谱的特征数据和化合物结构的关系以及在有机化合物结构鉴定中的应用；培养学生单独或综合利用波谱学技术解决实际问题的能力。 （三）教学方法 以讲授式为主，其它教学方法为辅。 五、教学内容（实验内容）及学时分配 第一章紫外光谱（4学时） 教学内容： 1、紫外光谱基本原理 2、紫外光谱仪 3、各类化合物紫外吸收光谱 4、紫外光谱的应用 本章重点：紫外光谱在结构解析中的应用 本章难点：紫外吸收与分子结构的关系、影响因素；紫外光谱在结构解析中的应用 第二章红外光谱（6学时） 教学内容： 1、红外光谱的基本原理 2、影响红外吸收频率的因素 3、红外光谱仪及样品制备技术 4、各类化合物的红外特征光谱 5、红外图谱解析 6、拉曼光谱简介 7、红外光谱技术的进期及应用 本章重点：利用红外光谱判断常见简单化合物的官能团及结构。
波谱分析考试复习总结.doc
波谱分析(spectra analysis) 波谱分析的内涵与外延： 定义：利用特定的仪器，测试化合物的多种特征波谱图，通过分析推断化合物的分子结构。特定的仪器：紫外，红外，核磁，质谱，（X-射线，圆二色谱等） 特征波谱图: 四大谱；X-射线单晶衍射，圆二色谱等 化合物：一般为纯的有机化合物 分子结构：分子中原子的连接顺序、位置；构象，空间结构 仪器分析（定量），波谱分析（定性） 综合性、交叉科学（化学、物理、数学、自动化、计算机） 作用：波谱解析理论原理是物理学，主要应用于化学领域（天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等），在药物、化工，石油，食品及其它工业部门有着广泛的应用；分析的主要对象是有机化合物。 课程要求：本课将在学生学习有机化学、分析化学、物理化学等课程的基础上，系统讲授紫外光谱(UV)、红外光谱(IR)、核磁共振光谱(NMR)和质谱(MS)这四大光谱的基本原理、特征、规律及图谱解析技术,并且介绍这四大光谱解析技术的综合运用,培养学生掌握解析简单有机化合物波谱图的能力。为学习中药化学有效成分的结构鉴定打下基础。 第一章紫外光谱（ultraviolet spectra,UV) 一、电磁波的基本性质和分类 1、波粒二象性 光的三要素：波长（λ），速度（c），频率(v) 电磁波的波动性 光速c：c=3.0 x 1010 cm/s 波长λ ：电磁波相邻波峰间的距离。用nm,μm,cm,m 等表示 频率v：v=c/ λ，用Hz 表示。 电磁波的粒子性 光子具有能量，其能量大小由下式决定： E = hν = hc/λ(式中E为光子的能量，h为普朗克常数，其值为6.624× 10-34j.s ) 电磁波的分类
有机波谱综合谱图解析
综合谱图解析 1.某未知物分子式为C5H12O,它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在200 nm以上没有吸收，试确定该化合物结构。并解释质谱中m/z 57和31的来源。
2?待鉴定的化合物（I ）和（II ）它们的分子式均为C 8H 12O 4。它们的质谱、红外 光谱和核磁共振谱见图。也测定了它们的紫外吸收光谱数据：（I ）入max 223nm , S 4100; （II ）入max 219nm 2300,试确定这两个化合物。 未之物（I ）的谱图 127 100-1 - 10 10 曲 凹 M 亠亲) ? 册 -J P 科 J S W
未之物（II）的谱图
3、某未知物的分子式为C 9H 10O 2，紫外光谱数据表明：该物入max 在26 4、262 I? 257、252nm （&maxIOI 、158、147、194、153）;红外、核磁数据如图所示，试 0 LOtMio. sopoiggg 翌g 嚴效 却31卿］卿丄电00 uyo iw mo 推断其结构，并说明理 由。 ! \ \ 「 1 CCh 1 I J —' 1 1 _■ ____ __ _ ,B . _ ，- T J.亠」亠亠」亠 | * --------------- U 5>0 4. 0 d/ppm
4.某未知物C ii H i6的UV 、IR 、中NMR 、MS 谱图及13C NMR 数据如下，推导 未知物结构。 序号 S c ( ppm ) 碳原子个数 序号 S c ( ppm ) 碳原子个数 1 143.0 1 6 32.0 1 2 128.5 2 7 31.5 1 3 128.0 2 8 22.5 1 4 125.5 1 9 10.0 1 5 36.0 1 MS(E[] 100 so 30D A/tnn 350 血 >0624*68<)2 4 內 OS n 2 2 98765^43211 0SU 'H bMRfCDCI^
波谱图的分析原理,方法和典型实例分析
波谱图的分析原理，方法和典型实例分析 （荆州市神舟纺织有限公司）欧怀林 一·波谱图分析的基本原理与方法： 1.机械波和牵伸波的概念与计算方法： ⑴．机械波在波谱图中，呈现“烟囱”柱形状，在一个或多个频道上出现。当宽度占据二个频道时称为双柱机械波；超过二个频道以上时称为多柱机械波。 ⑵．机械波长计算公式： a.牵伸倍数法：λ＝πDxE。λ-产生机械波的回转部件的波长；Dx-产生机械波的回转部件的直径；E-输出罗拉（前罗拉）到产生机械波的回转部件的牵伸倍数。 b.传动比法：λ＝πD1i。λ-产生机械波的回转部件的波长；D1-输出罗拉（前罗拉）的直径；i-产生机械波的回转部件到输出罗拉（前罗拉）之间的传动比。 c.速度法：λ＝V/n。λ-产生机械波的回转部件的波长；V-出条速度；n-产生机械波的回转部件的转速。 下图为典型的机械波波谱图： 下面几张图例为前道工序产生的机械波，随后道工序牵伸后其波长变化情况： 上图为并条胶辊产生的机械波波谱图。
上图为对应的粗纱波谱图。 上图为对应的细纱波谱图。 ⑶．机械波危害程度的评价：当基本波谱上的峰高超过该峰所在波长处基本波谱高度的50%时，会对织物造成不良影响。对于连续两个或者多个机械波，其波峰必须叠加后来评价。机械波产生的疵点绝大多数呈现为规律性，机械波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面体现越明显。 ⑷．牵伸波在波谱图中，跨越三个或三个以上频道，形成像小山形隆起状的波形。 ⑸．牵伸波计算公式：λ＝KEL W。E-输出罗拉到产生牵伸波部位的牵伸倍数；L W-纤维的平均长度；K-常数，细纱2.75；粗纱3.5；并条4.0；精梳条4.0；气流纺5.0。 ⑹．牵伸波危害程度的评价：牵伸波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面的体现越明显。牵伸波波长不像机械波波长那样基本固定，而在一定范围内波动，故触发多个频道，形成小山包状的波形。典型的牵伸波波谱图如下： 2.波谱仪及各种波形分解的基本原理及特点： 基于经济性的考虑，波谱仪对波谱的识别分析是建立在正弦波的基础上的。而纺纱过程中产生的机械波大多数是不完全遵循正弦规律波动的。遵照“傅里叶”公式，任何一个非正弦波都可以分解为多个正弦波，因此，波谱仪可以对这些非
孟令芝-有机波谱分析-第三版课后习题及答案
孟令芝-有机波谱分析-第三版课后习题及答案
第二章 质谱习题及答案 解：A 、C 2H 3Cl ，B 、C 2H 6S 分子离子峰为偶数表明含有偶数个氮或不含氮。 C x H y N z O w S S 不含氮 含氮 2 2 RI(M+1) 100 1.10.370.8RI(M) RI(M+2)(1.1 ) 1000.2 4.4RI(M)200 x z s x w s ?=++?=++ 2 2 RI(M+1) 100 1.10.370.8RI(M) RI(M+2)(1.1) 1000.2 4.4RI(M)200 x z s x w s ?=++?=++ A 、RI(M+1) 4.8 100 1.10.37100RI(M)100 x z ?=+=?，设z=1，则x=4.02，C 4N 分子量＞62，不合理。所以无氮元素。 同理B ，设z=1，则x=3.11，C 3N 分子量＞62，不合理。所以无氮元素。 同位素相对丰度表，p26表2.3。 对于A ，RI 相对丰度，M ：(M+2)=3:1，则A 中有氯原子，推断其分子式为CH 2=CHCl 对于A ，RI 相对丰度，M ：(M+2)=25:1，则A 中有硫原子，推断其分子式CH 3CH 2SH 解：C 2H 2Cl 2，ClCH=CHCl
m/z=98分子离子峰，M ：(M+2)=6:1，有两个氯。同位素相对丰度表，p26表2.3。 M-35=98-Cl ，M-36=98-HCl ，M-37=98-HCl-H 解：m/z 142=M -43(?C 3H 7)，m/z 142=C 9H 20N ，(n-C 4H 9)3N, 分子离子峰为奇数表明含有奇数个氮。 C x H y N z O w S S RI(M+1)10 100 1.10.37100RI(M)100x z ?=+=?，设z=1，则x=8.75，若z=3，则x=8.08，不合理。M ：(M+1)=10:1，表明不含有卤素和氧硫。 m/z 44=CH 2=N +HCH 3，m/z 100=142-42(C 3H 6) m/z 57=M -43(?C 3H 7)， m/z 44=57-13(CH 3)，CH 2=N +HCH 3， 第四章 红外课后习题及答案
四大波谱基本概念以及解析综述
四大谱图基本原理及图谱解析 一.质谱 1.基本原理： 用来测量质谱的仪器称为质谱仪，可以分成三个部分：离子化器、质量分析器与侦测器。其基本原理是使试样中的成分在离子化器中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，再利用电场或磁场使不同质荷比的离子在空间上或时间上分离，或是透过过滤的方式，将它们分别聚焦到侦测器而得到质谱图，从而获得质量与浓度(或分压)相关的图谱。 在质谱计的离子源中有机化合物的分子被离子化。丢失一个电子形成带一个正电荷的奇电子离子(M+·)叫分子离子。它还会发生一些化学键的断裂生成各种 碎片离子。带正电荷离子的运动轨迹：经整理可写成： 式中：m／e为质荷比是离子质量与所带电荷数之比；近年来常用m／z表示质荷比；z表示带一个至多个电荷。由于大多数离子只带一个电荷，故m／z就可以看作离子的质量数。 质谱的基本公式表明： （1）当磁场强度(H)和加速电压(V)一定时，离子的质荷比与其在磁场中运动半径的平方成正比(m／z ∝r2m)，质荷比(m／z)越大的离子在磁场中运动的轨道半径(rm)也越大。这就是磁场的重要作用，即对不同质荷比离子的色散作用。 （2）当加速电压(V)一定以及离子运动的轨道半径(即收集器的位置)一定时，离子的质荷比(m／z)与磁场强度的平方成正比(m／z∝H2)改变H即所谓的磁场扫描，磁场由小到大改变，则由小质荷比到大质荷比的离子依次通过收集狭缝，分别被收集、检出和记录下来。 （3）若磁场强度(H)和离子的轨道半径(rm)一定时，离子的质荷比(m／z)与加速电压(V)成反比(m／z∝1／V)，表明加速电压越高，仪器所能测量的质量范
波谱解析试题及答案
波普解析试题 一、名词解释（5*4分=20分） 1.波谱学 2.屏蔽效应 3.电池辐射区域 4.重排反应 5.驰骋过程 二、选择题。（ 10*2分=20分） 1.化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰 这是因为：（） A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 2.一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 3.预测H2S分子的基频峰数为：（） A、4 B、3 C、2 D、1 4.若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的：（） A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 5.下列哪种核不适宜核磁共振测定：（） A、12C B、15N C、19F D、31P 6.在丁酮质谱中，质荷比质为29的碎片离子是发生了（） A、α-裂解 B、I-裂解 C、重排裂解 D、γ-H迁移 7.在四谱综合解析过程中，确定苯环取代基的位置，最有效的方法是（） A、紫外和核磁 B、质谱和红外 C、红外和核磁 D、质谱和核磁 8.下列化合物按1H化学位移值从大到小排列( ) a.CH2=CH2 b.CH CH c.HCHO d. A、a、b、c、d B、a、c、b、d C、c、d、a、b D、d、c、b、a 9.在碱性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化? ( ) A．红移 B. 蓝移 C. 不变 D. 不能确定
10.芳烃(M=134), 质谱图上于m/e91处显一强峰，试问其可能的结构是：( ) A． B. C. D. 三、问答题（5*5分=25分） 1．红外光谱产生必须具备的两个条件是什么？ 2.影响物质红外光谱中峰位的因素有哪些？ 3.色散型光谱仪主要有哪些部分组成？ 4.核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式？ 5.紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么？ 四、计算和推断题（9+9+17=35分） 1.某化合物（不含N元素）分子离子区质谱数据为M（72），相对丰度100%； M+1（73），相对丰度3.5%；M+2（74），相对丰度0.5%。 （1）分子中是否含有Br Cl? 。 (2) 分子中是否含有S? 。 (3)试确定其分子式为。 2.分子式为C8H8O的化合物，IR（cm－1）：3050，2950,1695，1600，1590，1460,1370,1260,760，690等处有吸收， （1）分子中有没有羟基（—O H）？。 （2）有没有苯环。 （3）其结构为。 3.某未知物的分子式为C3H6O，质谱数据和核磁共振谱如图1、2所示，试推断其结构。 图1 、C3H6O 的质谱
波谱分析(完成)
一、名词解释（每小题5分，共30分） 1.化学位移：化学位移是用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在谱图上出现的位置也不同，各类氢原子的这种差异被称为化学位移。 2.屏蔽效应：由于其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷对该电子的吸引力，从而引起有效核电荷的降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。 3.相对丰度：相对丰度又称同位素丰度比，指气体中轻组分的丰度C与其余组分丰度之和的比值。在生态中相对丰度：群落内物种数目的多少。不同的群落中物种丰度是不同的，从赤道到南北极，群落的物种丰度逐渐减少。 4.氮律：氮律是质谱分析中判断分子离子峰质量数的规律。 5.分子离子：分子失去一个电子所形成的正离子称为分子离子，它的质荷比值即代表了试样分子所对应的分子量数值。 6.助色团：本身在200 nm以上不产生吸收，但其存在能增强生色团的生色能力（改变分子的吸收位置和增加吸收强度）的一类基团。
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二、简答题（每小题8分，共40分） 1.色散型光谱仪主要有几部分组成及其作用； 答：由光源、分光系统、检测器三部分组成。光源产生的光分为两路：一路通过样品，一路通过参比溶液。切光器控制使参比光束和样品光束交替进入单色 器。检测器在样品吸收后破坏两束光的平衡下产生信号，该信号被放大后被记录。 2.紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献； 答：在有机结构鉴定中，紫外光谱在确定有机化合物的共轭体系、生色团和芳香性等方面有独到之处。 3.在质谱中亚稳离子是如何产生的？以及在碎片离子解析过程中的作用是什么？ 答：离子m1在离子源主缝至分离器电场边界之间发生裂解，丢失中性碎片，得到新的离子m2。这个m2与在电离室中产生的m2具有相同的质量，但受到同m1一样的加速电压，运动速度与m1相同，在分离器中按m2偏转，因而质谱中记录的位置在m*处，m*是亚稳离子的表观质量，这样就产生了亚稳离子。 由于m*＝m2/m1，用m*来确定m1与m2间的关系，是确定开裂途经最直接有效的方法。 4.下列化合物OH 的氢核,何者处于较低场?为什么? 答：（Ⅰ）中—OH 质子处于较低场，因为—HC=O 具有诱导效应。而（Ⅱ）中甲基则具有电子效应。 5.在CH3-CH2-COOH 的氢核磁共振谱图中可观察到其中有四重峰及三重峰各一组．(1)说明这些峰的产生原因;(2)哪一组峰处于较低场为什么？ 答：（1）由于α, β 位质子之间的自旋偶合现象，根据 规律， （n+1)规律，CH3-质子核磁共振峰被亚甲基质子裂分为三重 规律 质子核磁共振峰被亚甲基质子裂分为三重 同样，亚甲基质子被邻近的甲基质子裂分为四重峰． 峰，同样，亚甲基质子被邻近的甲基质子裂分为四重峰． 位质子受到羧基的诱导作用比β 质子强。 （2）由于α-位质子受到羧基的诱导作用比β-质子强，所以亚 由于α 位质子受到羧基的诱导作用比 质子强 甲基质子峰在低场出峰（四重峰）． 甲基质子峰在低场出峰（四重峰）． 三、解析题（共30分） C H OH O C OH H 3 ( I ) ( I I )
波谱解析-解谱步骤
波谱解析 （一）紫外光谱 解析UV应用时顾及吸收带的位置，强度和形状三个方面。从吸收带（K带）位置可估计产生该吸收共轭体系的大小；从吸收带的强度有助于K带，B带和R 带的识别；从吸收带的形状可帮助判断产生紫外吸收的基团，如某些芳香化合物，在峰形上可显示一定程度的精细结构。一般紫外吸收光谱都比较简单，大多数化合物只有一、两个吸收带，因此解析较为容易。可粗略归纳为以下几点： ①如果化合物在220～800nm区间无吸收，表明该化合物是脂肪烃、脂环烃或它们的简单衍生物。 ②如果在220～250nm间显示强吸收（ε近10000或更大），表明有R带吸收，即分子结构存在共轭双烯或α，β—不饱和醛、酮。 ③如果在250～290nm间显示中等强度（ε为200～1000）的吸收带，且常显示不同程度精细结构，表明结构中有苯环或某些杂芳环的存在。 ④如果在290nm附近有弱吸收带（ε<100），则表明分子结构中非共轭羰基。 ⑤如果在300nm上有***度吸收，说明该化合物有较大的共轭体系；若***度吸收具有明显的精细结构，说明为稠环芳、稠环杂芳烃或其衍生物。 （二）红外光谱 1. 解析红外光谱的三要素（位置、强度和峰形） 在解析红外光谱时，要同时注意红外吸收峰的位置，强度和峰形。吸收位置是红外吸收最重要的特点，但在鉴定化合物分子结构时，应将吸收峰的位置辅以吸收峰强度和峰形综合分析。每种有机化合物均显示若干吸收峰，对大量红外图谱中各吸收峰强度相互比较，归纳出各种官能团红外吸收强度的变化范围。只有熟悉各官能团红外吸收的位置和强度处于一定范围时，才能准确推断出官能团的存在2 .确定官能团的方法 对于任何有机化合物的红外光谱，均存在红外吸收的伸缩振动和多种弯曲振动。因此，每一个化合物的官能团的红外光谱图在不同区域显示一组相关吸收峰。只有当几处相关吸收峰得到确认时，才能确定该官能团的存在。例1. 甲基（CH3）：2960cm-1和2870cm-1为伸缩振动，1460cm-1和1380cm-1为其弯曲振动。 例2. 亚甲基（CH2）：2920cm-1和2850cm-1为其伸缩振动，1470cm-1和720cm-1
波谱解析1_4答案
波谱解析试题1 一、名词解释： 1．发色团 2. 化学位移 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 三、化合物可能是A或B，它的紫外吸收λmax 为314nm （lgε=4.2），指出这个化合物是属于哪一种结构。 (A)(B) 四、下面为化合物A、B的红外光谱图，可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团？ A：
B： 五、归属下列化合物碳谱中的碳信号。（15）
六、某化合物的分子式为C14H14S，其氢谱如下图所示，试推断该化合物的结构式，并写出推导过程。（15分） 七、某化合物分子式为C3H7ON, 结合下面给出的图谱，试推断其结构，并写出简单的推导过程。
波谱解析试题1答案 一、名词解释： 1．发色团：从广义上讲, 分子中能吸收紫外光和(或)可见光的结构系统叫做发色团。因常用的紫外光谱仪的测定围是200～40Onm 的近紫外区, 故在紫外分析中,只有π－π* 和（或）n－π* 跃迁才有意义。故从狭义上讲,凡具有π键电子的基团称为发色团 2. 化学位移：不同类型氢核因所处化学环境不同, 共振峰将分别出现在磁场的不同区域。实际工作中多将待测氢核共振峰所在位置( 以磁场强度或相应的共振频率表示) 与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较, 求其相对距离, 称之为化学位移。 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ （1）鉴定是否为某已知成分 （2）鉴定未知结构的官能团 （3）其他方面的应用：几何构型的区别；立体构象的确定；分子互变异构与同分异构的确定。 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 当照射1H 核用的电磁辐射偏离所有l H 核的共振频率一定距离时, 测得的13C-NMR(OFR) 谱中将不能完全消除直接相连的氢的偶合影响。此时，13C的信号将分别表现为q （CH3）, t （CH2），d（CH），s（C）。据此，可以判断谈的类型。 三、 A: 217（基值）+30（共轭双烯）＋5×2（环外双键）＋5×4（烷基）=277（nm）
《波谱分析》课后练习
第一章绪论 1、指出下列电磁辐射所在的光谱区（光速3.0×1010cm/s） （1）波长588.9nm（2）波数400cm-1 （3）频率2.5×1013Hz（4）波长300nm 2、阐述波谱的产生 第二章：紫外吸收光谱法 一、选择 1. 频率（MHz）为4.47×108的辐射，其波长数值为 （1）670.7nm （2）670.7μ（3）670.7cm （4）670.7m 2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致，其能级差的大小决定了 （1）吸收峰的强度（2）吸收峰的数目 （3）吸收峰的位置（4）吸收峰的形状 3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于 （1）紫外光能量大（2）波长短（3）电子能级差大 （4）电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 4. 化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高 （1）σ→σ*（2）π→π*（3）n→σ*（4）n→π* 5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大 （1）水（2）甲醇（3）乙醇（4）正己烷 6. 下列化合物中，在近紫外区（200～400nm）无吸收的是 （1）（2）（3）（4） 7. 下列化合物，紫外吸收λmax值最大的是 （1）（2）（3）（4）
二、解答及解析题 1.吸收光谱是怎样产生的？吸收带波长与吸收强度主要由什么因素决定？ 2.紫外吸收光谱有哪些基本特征？ 3.为什么紫外吸收光谱是带状光谱？ 4.紫外吸收光谱能提供哪些分子结构信息？紫外光谱在结构分析中有什么用途又有何局限性？ 5.分子的价电子跃迁有哪些类型？哪几种类型的跃迁能在紫外吸收光谱中反映出来? 6.影响紫外光谱吸收带的主要因素有哪些？ 7.有机化合物的紫外吸收带有几种类型？它们与分子结构有什么关系？ 8.溶剂对紫外吸收光谱有什么影响？选择溶剂时应考虑哪些因素？ 9.什么是发色基团？什么是助色基团？它们具有什么样结构或特征？ 10.为什么助色基团取代基能使烯双键的n→π*跃迁波长红移？而使羰基n→π*跃迁波长蓝移？ 11.为什么共轭双键分子中双键数目愈多其π→π*跃迁吸收带波长愈长？请解释其因。 12.芳环化合物都有B吸收带，但当化合物处于气态或在极性溶剂、非极性溶剂中时，B吸收带的形状有明显的差别，解释其原因。文档收集自网络，仅用于个人学习 13.pH对某些化合物的吸收带有一定的影响，例如苯胺在酸性介质中它的K吸收带和B吸收带发生蓝移，而苯酚在碱性介质中其K吸收带和B吸收带发生红移,为什么？羟酸在碱性介质中它的吸收带和形状会发生什么变化？文档收集自网络，仅用于个人学习 14.某些有机化合物，如稠环化合物大多数都呈棕色或棕黄色，许多天然有机化合物也具有颜色，为什么？文档收集自网络，仅用于个人学习 15.六元杂环化合物与芳环化合物具有相似的紫外吸收光谱，请举几个例子比较之，并解释其原因。 16.紫外光谱定量分析方法主要有哪几种？各有什么特点？ 17.摩尔吸光系数有什么物理意义？其值的大小与哪些因素有关？试举出有机化合物各种吸收带的摩尔吸光系数的数值范围。文档收集自网络，仅用于个人学习 18.如果化合物在紫外光区有K吸收带、B吸收带和R吸收带，能否用同一浓度的溶液测量此三种吸收带？文档收集自网络，仅用于个人学习 19.紫外分光光度计主要由哪几部分所组成？它是怎样工作的？
波谱图的分析原理
. 波谱图的分析原理，方法和典型实例分析 （荆州市神舟纺织有限公司）欧怀林 一·波谱图分析的基本原理与方法： 1.机械波和牵伸波的概念与计算方法： ⑴．机械波在波谱图中，呈现“烟囱”柱形状，在一个或多个频道上出现。当宽度占据二个频道时称为双柱机械波；超过二个频道以上时称为多柱机械波。 ⑵．机械波长计算公式： a.牵伸倍数法：λ＝πDxE。λ-产生机械波的回转部件的波长；Dx-产生机械波的回转部件的直径；E-输出罗拉（前罗拉）到产生机械波的回转部件的牵伸倍数。 b.传动比法：λ＝πDi。λ-产生机械波的回转部件的波长；D-输出罗拉11（前罗拉）的直径；i-产生机械波的回转部件到输出罗拉（前罗拉）之间的传动比。 c.速度法：λ＝V/n。λ-产生机械波的回转部件的波长；V-出条速度；n-产生机械波的回转部件的转速。 下图为典型的机械波波谱图： 下面几张图例为前道工序产生的机械波，随后道工序牵伸后其波长变化情况： 上图为并条胶辊产生的机械波波谱图。 1 / 14 .
上图为对应的粗纱波谱图。 上图为对应的细纱波谱图。 ⑶．机械波危害程度的评价：当基本波谱上的峰高超过该峰所在波长处基本波谱高度的50%时，会对织物造成不良影响。对于连续两个或者多个机械波，其波峰必须叠加后来评价。机械波产生的疵点绝大多数呈现为规律性，机械波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面体现越明显。 ⑷．牵伸波在波谱图中，跨越三个或三个以上频道，形成像小山形隆起状的波形。 ⑸．牵伸波计算公式：λ＝KEL。E-输出罗拉到产生牵伸波部位的牵伸倍数；W L-纤维的平均长度；K-常数，细纱2.75；粗纱3.5；并条4.0；精梳条4.0；气W 流纺5.0。 ⑹．牵伸波危害程度的评价：牵伸波波峰越高，曲线图上的振幅就越大，疵点在布面的体现越明显。牵伸波波长不像机械波波长那样基本固定，而在一定范围内波动，故触发多个频道，形成小山包状的波形。典型的牵伸波波谱图如下： 2.波谱仪及各种波形分解的基本原理及特点：
波谱图分析
分析纱条波谱时应注意的几个问题 李友仁 （教授级高级工程师，国家级专家） 1. 波谱图统计上的可信性 为保证测试结果统计上可信，被测波长必须达到25个，否则要延长测试时间以增加试样长度。 例如，当取测试速度400米/分、测试时间一分钟，试样长度为400米，则波谱图上在以内冒出的“烟囱”或“小山”统计上是可信的。当将测试时间延长到五分钟，试样长度达2000m，则在以内是可信的。波谱图中的可信区用黑白相间的竖条状线表示，而部分未加黑条的区域则可信度降低，不可信的频道在波谱图上不予显示。随着试样长度增加，波谱图上出现的可供分析的频道(台阶)数目也自动增多。 再须注意的是，不宜以一张波谱图上出现异常现象即急于分析，而应重复试验3～4次当波谱图上出现同样现象才认为是可信的。 2. “姆指准则” 纱线中出现周期或近周期性不匀，反映在波谱图上“烟囱”或“小山”凸出的高度将不同程度地对织物外观造成不良影响。可根据“姆指准则”进行判断，即当P＞则可预料其对织物外观的影响将会是严重的，见“姆指准则”示意图。 “姆指准则”示意图 从图中看出，不是关注“烟囱”或“小山”凸出的绝对高度，而是与相应的正常波谱图幅度 做相对比较。也就是说，将周期性不匀和与之相应的随机不匀分量进行比较。须注意的是，如“烟囱”占据2～3个频道则应累加后取总高度P值比较。 3. 波长的计算值与实测值两者只需“基本相符”，允许差异可在±15%以内。 这是因为纺纱设备在实际牵伸过程中存在滑移使牵伸倍数较设定值为小，也即实测波长偏小；而纺纱过程中的意外牵伸又会使实测波长偏大。 特别强调的是，分析计算只是手段不是目的，测试分析必须与实际结合，最终结论只能是在分析的基础上经现场排故证实后才予确认。 4. 为保证有效地进行纺纱质量控制，防止坏锭“漏网”，日常测试宜进行规律性取样，即对纺纱设备的每一加工部位（每锭、每眼）在规定时间内至少巡回检测一次。 要科学地设计取样计划，确定每台设备整体检测一遍的周期，起码要保重点，如重点品种、重点设备、重点工序。 5. 分析故障时要理清思路 注意区分个性、共性；静态、动态；负荷轻、负荷重；稳定出现还是时有时无；以及谐波分布等因素赋予故障表现出的不同特点。勿被表面现象所困惑，既然事出有因就一定能查得实据。 例如，是一台车的个别锭（眼），还是整台车共性问题?同一台车的前排锭子还是后排锭子问题?由此可区分故障发生的不同部位，寻找与其相关的部件。又因故障都是在动态运转
波谱分析知识点培训资料
波谱分析知识点
波谱分析(spectra analysis) 波谱分析的内涵与外延： 定义：利用特定的仪器，测试化合物的多种特征波谱图，通过分析推断化合物的分子结构。 特定的仪器：紫外，红外，核磁，质谱，（X-射线，圆二色谱等） 特征波谱图: 四大谱；X-射线单晶衍射，圆二色谱等 化合物：一般为纯的有机化合物 分子结构：分子中原子的连接顺序、位置；构象，空间结构 仪器分析（定量），波谱分析（定性） 综合性、交叉科学（化学、物理、数学、自动化、计算机） 作用：波谱解析理论原理是物理学，主要应用于化学领域（天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等），在药物、化工，石油，食品及其它工业部门有着广泛的应用；分析的主要对象是有机化合物。 第一章紫外光谱（ultraviolet spectra,UV) 一、电磁波的基本性质和分类 1、波粒二象性光的三要素：波长（λ），速度（c），频率 (v) 电磁波的波动性电磁波的粒子性 光速 c：c=3.0×10^10 cm/s 波长λ ：电磁波相邻波峰间的距离。用nm,μm,cm,m 等表示频率v：v=c/ λ，用 Hz 表示。 光子具有能量，其能量大小由下式决定： E = hν = hc/λ (式中E为光子的能量，h为普朗克常数，其值为6.624× 10-34j.s ) 2、分子的能量组成（能级图） E 分子= E平＋ E转＋ E振＋E电子 能量大小： E转< E振< E电子 X-射线 衍射 紫外－可见光谱红外光谱 微波吸收 谱 核磁共振谱 内层电子 能级跃迁 外层电子分子振动与转动分子转动 电子 自旋 核自旋 X-射线远紫外近紫外 可 见 近红外中红外远红外微波无线电波0.1~1nm 4~200n m 200~400nm 400~800 nm 0.8~2.5 um 25~400um 0.04~25 cm 25~1000cm 紫外光谱 远紫外（4～200nm）：又叫真空紫外区 近紫外（200～400nm）：又叫石英紫外区，最为常用。 电子跃迁类型的影响 σ→σ*跃迁：150nm左右，真空紫外区 n→σ*跃迁：一般小于200nm 弱吸收，ε约100 π→π*跃迁：160～180nm（孤立双键），>200nm (共轭双键）强吸收，ε约104 n→π*跃迁：200～400nm 弱吸收，ε约100 2.3.表示方法和常用术语 发色团： 广义上讲，是分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统。 狭义上讲，凡具有π电子的基团。 如：c=c, c=o,苯环等芳香族化合物。 助色团：基团本身不能吸收大于200nm的紫外光，但它与一定的发色团相连时，则可使发色团所产生的吸收峰向长波方向移动，同时吸收强度也增加，这些基团称助色团，即有助于光波的吸收。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
波谱分析教学大纲
教学大纲 课程名称现代波谱分析 课程负责人刘博静 开课系部化学与化工学院 教研室第一基础教研室 二0一五年九月一日 《现代波谱分析》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号： 中文名称：现代波谱分析 英文名称：Modern Spectrum Analysis 适用专业：应用化学专业 课程性质：专业方向选修课 总学时：36 (其中理论教学28学时，实验教学8学时) 总学分：2 二、课程简介 《现代波谱分析》是应用本科专业学生在掌握《无机化学》、《分析化学》和仪器分析》等课程知识后开设的一门专业选修课，该课程内容主要包括：有机质谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外和拉曼光谱、紫外和荧光光谱的基本原理、仪器简介与实验技术、基本规律与影响因素、谱图解析的基本程序与应用，以及谱图的综合解析。通过本课程的学习使学生了解波谱分析法的概念、作用以及各波谱之间的互相联系；掌握各分析法的基本原理和谱图特征；掌握应用四大波谱进行结构解析的基本程序；了解有关的实验技术；培养并提高学生的识谱能力、综合运用所学波谱知识解决有机化合物结构表征问题的能力，为学生后续课
程学习、毕业论文（设计）和研发工作奠定良好的理论基础。 三、相关课程的衔接 已修课程：有机化学、仪器分析、分析化学 并修课程：工业分析食品分析 四、教学的目的、要求与方法 （一）教学目的 本课程的教学环节包括课题讲授，学生自学，习题讲解和期末考试，通过以上学习，要求学生掌握和了解四大谱图的基本理论及分析方法，培养并提高学生的识谱能力、综合运用所学波谱知识解决有机化合物结构表征问题的能力，为学生今后毕业论文和工作奠定良好的理论基础。 （二）教学要求 通过本课程的学习，使学生了解有机化合物结构鉴定的现代波谱分析手段、方法；掌握结构解析的原理、规律和过程；掌握波谱的特征数据和化合物结构的关系以及在有机化合物结构鉴定中的应用；培养学生单独或综合利用波谱学技术解决实际问题的能力。 （三）教学方法 以讲授式为主，其它教学方法为辅。 五、教学内容（实验内容）及学时分配 第一章紫外光谱（4学时） 教学内容： 1、紫外光谱基本原理 2、紫外光谱仪 3、各类化合物紫外吸收光谱 4、紫外光谱的应用 本章重点：紫外光谱在结构解析中的应用 本章难点：紫外吸收与分子结构的关系、影响因素；紫外光谱在结构解析中的应用 第二章红外光谱（6学时） 教学内容：