有机化合物波谱解析教案

有机化合物波谱解析教案
有机化合物波谱解析教案

《有机化合物波谱解析》教案

一、前言

《有机化合物波谱解析》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。

本课程要求学生掌握四种谱学的基本操作技能,应用提供的信息与化合物结构的对应关系进行相应的结构解析和信号归属。熟悉化合物结构解析的一般方法和程序。了解光谱学发展的最新动态和技术。

理论课授课36学时。

教材选用常建华主编《有机化合物波谱分析》(第三版),科学出版社2011年出版教学目的

1.掌握四种谱学的基本操作技能,应用提供的信息与化合物结构的对应关系进行相应的结构解析和信号归属。

2.熟悉化合物结构解析的一般方法和程序。

3.了解光谱学发展的最新动态和技术。

三、教学重点和难点

1.教学重点

(1).红外、紫外光谱的解析方法。

(2).质谱的解析方法。

(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

采用多媒体、幻灯、实物投影、分子模型模拟等辅助教学手段。

五、教学内容与要求

第一章紫外光谱(第1-2节)课时安排:2学时

[基本内容]

介绍课程性质,阐述波谱分析课程,了解其功能和作用,介绍波谱中各种技术在有机化合物监测分析中的角色,充分阐述多谱技术的联合应用的功能和价值。

[基本要求]

熟悉:波谱技术在有机化合物结构检测与分析,尤其是立体结构鉴定中的主要应用。

了解:常规化学检测技术的特点,波谱技术的优缺点。

第二章紫外光谱(第3-6节)课时安排:4学时

[基本内容]

吸收光谱的基础知识。紫外光谱的基本知识,与分子结构的关系,以及在结构研究中的应用。

[基本要求]

掌握:紫外-可见光谱与化合物结构间的相互关系,以及为结构鉴定提供的信息。

熟悉:紫外光谱在解析中尤其是立体结构鉴定中的主要应用。

了解:紫外-可见光谱分类和最新发展技术。

(一)、概述

1.化合物光谱解析的目的和意义

①.是药物化学的基本研究方法

②.是中药研究实现现代化的需要

③.我国原创新药发展的需要

④.学科交叉共同发展的需要

2.学习结构解析的方法和注意事项

①.熟悉结构解析的方法和原理

②.注意各光谱学方法的特点及注意事项

③.掌握各种常见化合物的光谱规律

④.学会总结和归纳不同类型化合物的光谱规律

⑤.学会模拟各类化合物的光谱图

⑥.勤学多练

(二)紫外光谱(ultraviolet spectra)

1.紫外光谱的定义

2.对结构解析提供的信息;

2.1.电子跃迁的类型及能量

(1).σ→σ*跃迁:σ轨道上的电子由基态到激发态属于σ→σ*跃迁。需要较高的能量,所以能吸收短波长的紫外线,一般其吸收发生在低于150nm的远紫外区。

(2).π→π*跃迁:双键或叁键中π轨道的电子跃迁到π* 。能量较σ→σ*跃迁的小,孤立双键或叁键吸收一般在小于200nm的紫外区。例如,乙烯在165nm处有吸收。

(3). n→π*跃迁:在-CO-、-CHO、-COOH、-CONH2、-CN等基团中,不饱和键一端直接与具有未用电子对的杂原子相连,将产生n→π*跃迁。所需能量最小,吸收强度弱,但对有机化合物结构分析很有用,例如饱和酮在280 nm出现的吸收就是n→π*跃迁。

(4). n→σ*跃迁:含有未共用电子对的基团,如-OH、-NH2、-SH、-Cl、-Br、-I等,未共用电子对将产生n→σ*跃迁,吸收多小于200 nm的紫外区。

2.2不同类型化合物产生的电子跃迁类型

(1).饱和烃类化合物

(2).不饱和烃类化合物

(3).含有杂原子的有机化合物

3.紫外吸收光谱常用术语

(1).允许跃迁/禁阻缺欠

(2).发色团

(3).助色团

(4).红移(长移)

(5).蓝(紫)移

(6).增色效应和减色效应

4.影响紫外吸收光谱的主要因素

(1).共轭效应——延长共轭系统(π-π 、p-π 、超共轭),红移。

①.π-π共轭:使π→π*、n→π*跃迁峰红移,共轭双键数目越多,吸收峰红移越显著。

②. p-π共轭:体系越大,助色基团的助色效应越强,吸收带越向长波方向移动

③.超共轭效应(δ-π超共轭):烷基取代双键碳上的氢以后,通过烷基的C—H键和π体系电子云重叠引起的共轭作用,使π→π*跃迁红移,但影响较小。

(2).立体效应

①.生色团之间、生色团与助色团之间空间过于拥挤,则导致共轭程度降低, 吸收峰位紫移。

②.顺反异构:因反式异构体空间位阻较小,能有效地共轭,则峰位位于长波端,吸收强度也较大。

③.跨环效应:在环状体系,分子中两个非共轭生色团处于一定的空间位置,产生的光谱,既非两个生色团的加合,亦不同于二者共轭的光谱。

(3).溶剂效应

①.溶剂极性的改变对吸收峰位置和强度都有影响。π→π*跃迁:溶剂极性的增大,长移。n→π*跃迁:溶剂极性的增大,短移。

②.酸性、碱性或两性物质时,溶剂的pH值对光谱的影响很大,

(4).含杂原子的双键化合物

①.羰基化合物

②.硫羰基化合物

5.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

6.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)

(3).250~290nm,中等强度吸收(εmax 1000~10000) ,通常有芳香结构。

(4).250~350nm,中低强度吸收(ε10~ 100),且200 nm以上无其他吸收,则含有带孤对电子的未共轭的发色团。(羰基或共轭羰基)

(5).有多个吸收峰,有的在可见区,则结构中可能有长链共轭体系或稠环芳香发色团。如有颜色,则至少有4~5个共轭的发色团。

(6).利用溶剂效应、pH影响:增加溶剂极性:K带红移、R带紫移,εmax变化大时,有互变异构体存在。pH变化:碱化后谱带红移,酸化后又恢复,则有酚羟基、烯醇存在;酸化后谱带紫移,有芳胺存在。

第三章红外光谱(第7-14节)课时安排:8学时

[基本内容]

红外光谱的基础知识、重要吸收区段和在结构解析中的应用。红外光谱应用技术进展和拉曼光谱。

[基本要求]

掌握:红外光谱提供的信息与化合物结构间的相互关系以及重要吸收区段。

熟悉:红外光谱在化合物结构平面解析和立体结构解析中的应用。

了解:拉曼光谱和普通红外光谱的区别,红外光谱的最新发展技术。 (一)红外光谱(ultraviolet spectra ) 1. 基础知识

(1).红外光谱:引起分子振动能级和转动能级的跃迁, 所以又称振-转光谱。 ①.近红外区:0.8nm~2.5μm ,分子O-H 、N-H 、C-H 键的振动倍频与组频。 ②.中红外区:4000~400cm -1(2.5~25μm),大部分有机化合物的振动基频。

③.远红外区:400~25cm -1(25~1000μm),分子的转动光谱以及重原子成键的振动等。 (2).红外光谱原理

分子中键的振动频率:分子的固有性质,它随着化学键力常数(K)的增大而增加,同时也随着原子折合质量(μ)的增加而降低。 2. 多原子分子的振动图示 (1).分子振动自由度 (2).振动类型

①.伸缩振动(stretching vibration),以ν表示

②.弯曲振动(bending vibration),也叫变角振动,以δ表示 (3).振动图示

(4).影响(减少)峰数的因素——峰数往往少于基本振动数目(振动自由度) ①.振动过程中分子无偶极矩变化,不引起红外吸收。 ②.频率完全相同的振动彼此发生简并。

③.强宽峰往往覆盖与其频率相近的弱而窄的吸收峰。 ④.吸收峰有时落在中红外区域(4000~400cm -1)以外。 ⑤.吸收强度太弱,以致无法测定。 3.影响IR 吸收的因素

(1).电子效应(electronic effect ) ①.诱导效应(inductive effect )

②.共轭效应(conjugative effect)

(2).空间效应(steric effect)

①.场效应(field effect)

②.空间障碍

③.跨环效应(transannular effect)

④.环张力

(3).氢键效应(hydrogen bond effect)

(4).互变异构:峰位移

(5).振动偶合效应(vibrational coupling effect)

(6).费米共振(Fermi resonance)

(7).样品的物理状态的影响

(8).溶剂等外部因素的影响

4.红外光谱的测定

样品的制备:(1).KBr压片(2).Nujol法

6.红外光谱在结构解析中的应用

(1).确定官能团

(2).确定立体化学结构的构型

(3).区分构象异构体

(4).区分互变异构体与同分异构体

7.拉曼光谱(Raman spectra)

红外光谱和拉曼光谱都是研究分子振动和转动能级跃迁的分子光谱。红外光谱为吸收光谱,拉曼光谱为散射光谱。红外吸收谱带强度正比于偶极矩的变化,而拉曼谱带强度取决于极化率变化。极化率可以认为是分子中电子云形状受原子核影响的难易程度,因此拉曼谱带强度取决于平衡前后电子云形状差别的大小。对于具有对称中心的分子,若振动与对称中心有关,则红外光谱不可见,拉曼光谱可见;若振动与对称中心无关则红外光谱可见,拉曼光谱不可见,二者可以互补。红外光谱和Raman光谱是相互搭配的工具,在有机化学中的应用日益广泛。

第四章核磁共振(第15-22节)课时安排8学时

[基本内容]

核磁共振(NMR)基础知识。氢核核磁共振和结构解析的程序。碳核核磁共振和结构解析的程序。1H-NMR和13C-NMR图谱的特征。1H- 1H COSY、HMQC、HMBC、NOESY和DEPT 等二维谱的解析方法等。

[基本要求]

掌握:氢核核磁共振和碳核核磁共振在结构解析的一般程序和应用;简单化合物的信号归属。

熟悉:原子基团在1H-NMR和13C-NMR谱的大致峰位;13C-NMR谱的类型以及在结构测定中的意义。

了解:1H-NMR和13C-NMR在谱图测定中的注意事项以及最新发展测试技术;1H- 1H COSY、HMQC、HMBC、NOESY等其它二维谱的测定技术和解析程序。

1.基本原理

核的自旋与核磁矩

核的自旋量子数(I)与质量数(A)及原子序数(Z)的关系

屏蔽效应

2.1H-NMR(氢核磁共振)

(1).化学位移的定义

(2).常见结构类型的质子化学位移

Ar-H C=CH ≡CH RH CH CH2CH3

7.28 5.28 2.88 ~1 1.55 1.20 0.87

-COOH -CHO ArOH ROH (RNH2)

10~12 9~10 4 ~8 0.5 ~5

(3).化学位移的影响因素

①.电负性

②.磁各向异性

(4).1H-NMR谱的解析程序

①.检查信号是否正常,如TMS、溶剂峰、积分比例。

②.根据积分计算各氢信号对应的H数。

③.计算各信号的化学位移、偶合常数。

④.按化学位移大小顺序列表,δ (nH, m, J=?Hz)

⑤.根据化学位移判断氢核的类型; 根据J值判断偶合关系。

⑥.加D2O,判断是否为活泼氢信号。

3.核磁共振(NMR spectroscopy)—碳谱(13C-NMR)

(1).为结构解析提供的信息

化学位移(1~250);分辨率高,谱线简单,可观察到不含质子基团;驰豫时间对碳谱是重要参数,可识别季碳,可给出化合物骨架信息。缺点:测定需要样品量多,测定时间长,而吸收强度一般不代表碳原子个数,与种类有关。

(2).常见一些基团的化学位移δ值

①.脂肪C: δ<50

②.连杂原子C: C-O, C-N, C-S δ:50-100

③.C-OCH3: δ 55;

④.糖端基C : δ 95-105

⑤.芳香碳,烯碳: δ 98-160

⑥.连氧芳碳: δ 140-165

⑦.C=O: δ 168-220

(3).影响化学位移因素

①.碳的杂化方式:δsp3 < δ sp < δ sp2

②.碳核的电子云密度:电子云密度↑,↓δ高场位移

③.取代基的诱导效应和数目:取代基数目↑, 影响↑,↑δ,诱导效应随相隔键的数目增加而减弱; 随取代基电负性↑,δ↑

④.γ效应(γ-旁式,γ-gauch)效应:较大基团对γ-位碳上的氢通过空间有一种挤压作用,使电子云偏向碳原子,使碳化学位移向高场移动,这种效应称为γ-效应。其中γ-顺效应更强。

⑤.共轭效应:与双键共轭,原双键端基C2 ↓δ,内侧C1 ↑δ,与羰基共轭, C=O的↓δ

⑥.分子内部作用:分子内氢键使C=O的↑δ

(4).取代基位移规律

①.甲基取代位移(C-methylation shift)

②.羟基取代位移(hydroxylation shift

③.甲氧基取代位移(O-methylation shift)

④.乙酰化位移(acetylation shift)

(5).常见的13C-NMR谱的类型及二维谱

①.全氢去偶谱(COM)或噪音去偶谱(PND)或质子宽带去偶谱(BBD)

特点: 图谱简化, 所有信号均呈单峰.

②.偏共振去偶谱(OFR)

特点: 由于部分保留1H的偶合影响,可识别伯、仲、叔、季碳。

③.DEPT谱

特点:不同类型13C信号呈单峰分别朝上或向下,可识别CH3,CH2,CH,C.脉冲宽度θ=135°CH3, CH ↑, CH2(常用)θ=90°CH ↑, θ=45°CH3, CH2 , CH ↑, 季碳不出现

④.选择氢去偶谱(SPD)

选择性照射特定氢核,分别消除相关碳信号,使峰简化,增高。

⑤.1H-1H COSY(相互偶合的氢核给出交叉峰)

⑥.NOESY(空间相近的氢核的关系)

⑦.HMQC(13C-1H COSY) 13C,1H 直接相关谱1J CH

⑧.HMBC(远程13C-1H COSY) 13C,1H 远程相关谱2J CH, 3J CH

第五章碳谱及二维图谱简介(第23-24节)课时安排2学时

[基本内容]

核磁共振(NMR)基础知识。氢核核磁共振和结构解析的程序。碳核核磁共振和结构解析的程序。13C-NMR图谱的特征。1H- 1H COSY、HMQC、HMBC、NOESY和DEPT等二维谱的解析方法等。

[基本要求]

掌握:氢核核磁共振和碳核核磁共振在结构解析的一般程序和应用;简单化合物的信号归属。

1. 基本原理

2. 去耦方式与图谱解析

3. 碳谱解析

4. 二维图谱简介

第六章质谱(第25-30节)课时安排6学时

[基本内容]

质谱的基本知识、类型和电离过程。基本有机化合物的质谱。质谱解析的一般程序等。[基本要求]

熟悉:质谱的电离过程,基本有机化合物的质谱特征;质谱解析的一般程序。

了解:质谱的质量分析器种类和场解析法、快原子轰击法和电喷雾电离法等的原理;最新的质谱分析和测试技术。

1.质谱在有机化合物结构测定中的应用

(1).测定正确的分子量

(2).推断分子式

(3).已知化合物的结构鉴定

(4).未知化合物的结构鉴定

2.电子轰击质谱(EI-MS)

(1).基本原理

利用具有一定能量的电子束使气态的样品分子或原子电离的离子源称为电子轰击离子源(Electron Impact Ion Source,简称EI)。电子轰击离子源能电离气体、挥发性化合物和金属蒸气。因其结构简单、电离效率高、通用性强、性能稳定、操作方便,是质谱仪器中广泛采用的电离源。

(2).开裂方式及开裂类型

开裂方式

①.均裂:两个电子构成的σ键开裂后,每个碎片各留一个电子。

②.异裂:两个电子构成的σ键开裂后,两个电子都留在其中一个碎片上。

③.半异裂:已失掉一个电子的σ键开裂时,电子转向其中一个碎片。

开裂类型

①.α开裂

②.β开裂

③.逆狄尔斯-阿尔德反应(Retro-Diels-Alder reaction, RDA)

④.复杂开裂

⑤.双重重排

(3).基本有机化合物质谱及开裂规律

3.原子轰击质谱(FAB-MS)

(1).基本原理

与离子轰击型离子源相似,原子轰击型离子源也是利用溅射使样品电离的,所不同的是用于轰击的粒子是快速的中性原子,因此一般称为快速原子轰击电离法(Fast Atom Bombardment,FAB-MS)

(2).特点

①.灵敏度高

②.样品制备容易(FD-MS较难,费时费力)

③.常温下电离样品,排除了强极性物质难挥发,热不稳定等困难(FD-MS有时对极性很强的化合物,难于测出M+)

④.配有阴粒子捕获器, 还可给出相应的阴离子质谱(需要特别说明,一般只给出阳离子质谱)与阳离子质谱相互补充,大大增加了信息来源及可信程度。

⑤.给出的碎片峰比FD-MS多,不只限于测定分子量。

⑥.当所用溶剂含有不稳定的H原子时(例如甘油),在谱中常可看到[M+H]+, [2M+H]+, [2M+H]+ -H2O, [M-H]-, [M+S+H]+, [M+S+H]+ -H2O , [M+Na]+,[M+Li]+,[M+K]+,同时一些核苷在甘油中产生[M+2H]+, [M+3H]+等,碎片也同样,所以解析时要注意用了什么溶剂。间硝基苄醇受粒子轰击可被氧化为醛,若样品中有氨基可继续反应形成Schiff碱,出现[M+133+H]+碎片。

⑦.可用TLC的斑点直接用FAB-MS, 测[M+H]+。

FAB探针用双面屏蔽带包上,并放在斑点上,加1~2ul甘油润湿吸附剂,使它能粘附在探针上,然后按常规方法测定。

4.场致电离和场解析电离质谱

(1).基本原理

①.场致电离法(Field Ionization, FI)

阳极,阴极近1mm, 两极之间施加几千伏—上万伏直流电压,阳极尖端附近产生107V/cm 强电场,强电场可把尖端附近不到1mm处样品分子中的电子拉走,形成M+,然后加速聚焦成粒子束, M+离子太少

②.场解析电离法(Field Desorption Ionization, FD)

1969年Beckey 发明的(原理同FI,样品引入不同),将样品稀溶液直接涂在阳极上,加10KV 高电压使样品电离M+比FI还大。

(2).特点

场致电离是一种温和的离子化方法,谱图以分子离子或准分子离子强、碎片离子少为特征。FI主要用于测定有机化合物的分子量,对于那些在电子轰击条件下不生成或只生成很弱的分子离子峰的样品,FI是一个极有用的补充。由于大部分场致电离质谱相当简单,这种方法也被用于混合物的分析。

5.电喷雾电离质谱

(1).基本原理

电喷雾电离质谱(Electro Spray Ionization,ESI),是一种使用静电场的电离技术,内衬弹性石英管的不锈钢毛细管被加以3~5KV的正电压,与相距约1cm接地的反电极形成强静电场。被分析的样品溶液从毛细管流出时在电场作用下形成高度荷电的雾状小液滴;在向质量分析器移动的过程中,液滴因溶剂的挥发逐渐缩小,其表面上的电荷密度不断增大。当电荷的排斥力足以克服表面张力时,液滴发生裂分;经过这样反复的溶剂挥发-液滴裂分过程,最后产生单个多电荷离子。

(2).特点

ESI在大气压力和环境温度下进行,被分析物的分子在电离过程中通常产生多重质子化的离子。电喷雾通常要选择合适的溶剂。除了考虑对样品的溶解能力外,溶剂的急性也需考虑。一般来说,极性溶剂(如甲醇、乙腈、丙酮等)更适合于电喷雾。ESI-MS既可分析大分子也可分析小分子。对于分子量在1000Da以下的小分子。会产生[M+H]+或[M-H]-离子,选择相应的正离子或负离子形式进行检测,就可得到物质的分子量。而分子量高达20,000Da 的大分子在ESI-MS中生成一系列多电荷离子,通过数据处理系统能够得到样品的分子量。

6.基质辅助激光解吸离子化质谱

(1).基本原理

60年代后期,激光技术开始应用于质谱分析中,这主要包括两个方面:一是多光子技术,包括多光子电离和光致解离,通过激光光子与气相中的分子或离子的作用使其电离或解离;所研究的是相对较小的分子。另一方面是激光解吸技术,通过激光束与固相样品的作用使其产生分子离子和具有结构信息的碎片;所研究的是结构较为复杂、不易气化的大分子。(2).特点

①.使一些难电离试样电离,且有较少碎片,易获得分子电离产物。对高分子化合物的测定十分有利。

②.因使用的是脉冲式激光,适与飞行时间质谱(TOF-MS)联用

7.化学电离源质谱

(1).正离子化学电离质谱

在EI-MS中,样品分子直接与具有一定能量的电子作用(70ev),产生M+,M+具有较高的热力学能,从而进一步发生碎裂,使有些样品M+峰低或难于得到M+。

(2).负离子化学电离质谱

70年代后期是NCI-MS发展盛期,人们研究了一系列反应气,测试这些反应气对样品分子的M+或伪分子离子的产生率,进行环境、生物或医药中痕量物质测定,从混合物中得到特征离子。测试未知物结构,特别是在食品、草药中农药残留量的测定等进行了广泛的应用。

8.其它质谱

(1).大气压化学电离质谱

大气压电离(Atmospheric Pressure Ionization, API),主要是应用于高效液相色谱(HPLC)和质谱计联机时的电离方法。试样的离子化在处于大气压下的离子化室中进行。它包括电喷雾电离(Electrospray Ionization, ESI)和大气压化学电离(Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI)。

(2).二次离子质谱

快原子轰击(Fast Atom Bombardment,FAB)

液体二次离子质谱(Liquid Secondary Ion Mass Spectrometry,LSI-MS)

FAB-MS使用中性原子束

LSI-MS使用离子束

第七章综合解析(第31-34节)课时安排4学时

[基本内容]

图谱解析应注意的问题和一般过程。解析实例分析。

[基本要求]

熟悉:图谱解析的一般过程。

了解:图谱解析应注意的问题。

1.概述

(1).图谱解析过程中应注意的问题

①.注意待测试样的纯度

②.注意试样谱图以外的相关信息

(2).综合解析中常用的谱学方法

①.13C-NMR

a.判定碳原子个数及其杂化方式

b.根据DEPT谱判定碳原子的类型

c.根据化学位移值判定羰基的存在与否及其种类

d.根据化学位移值判定芳香族或烯烃取代基的数目并推测取代基的种类

②.1H-NMR

a.根据积分曲线的数值推算结构中质子个数

b.根据化学位移值判定结构中是否存在羧酸、醛、芳香族、烯烃和炔烃质子

c.根据化学位移值判定结构中与杂原子、不饱和键相连的甲基、亚甲基和次甲基的存在与否

d.根据自旋-自旋偶合裂分判定集团的连接情况

e.根据峰形判定结构中活泼质子的存在与否

③.IR

a.判定结构中含氧官能团的存在与否

b.判定结构中含氮官能团的存在与否

c.判定结构中芳香环的存在与否

d.判定结构中烯烃、炔烃的存在与否和双键的类型

④.MS

a.根据准分子离子峰判定分子量

b.判定结构中氯、溴原子的存在与否

c.判定结构中氮原子的存在与否

d.简单的碎片离子可与其他图谱所获得的结构片段进行比较

2.结构解析的过程

(1).分子式的推断

①.碳原子个数的推断

②.质子个数的推断

③.氧原子个数的推断

④.氮原子个数的推断

⑤.卤素存在与否的判定

⑥.硫、磷存在与否的判定

⑦.不饱和度的计算

(2).结构片段的确定和连接

以某些熟知的官能团或结构片段为出发点,扩大未知的结构片段。用该方法可推测出若干个结构片段,最后把这些结构片段组合在一起就可以推断整个化合物的结构。这一推导过程没有固定的程序,可根据待测试样的实际情况,利用自己最擅长和最简明的仪器分析方法获得尽可能多的信息,来推断化合物的结构。

3.解析举例

4、课后思考题或作业 (1).基本概念。

(2).如何判断化合物的化学位移?

(3).如何判断核磁共振谱中各峰的归属?

5.如何根据核磁共振谱图判断常见简单有机化合物的结构?

习题课(第35-36节)课时安排2学时

简介四大波谱主要内容以及章节重点和难点,提高分析问题和解决问题的能力。

六、教学参考资料

[1] 李发美主编.分析化学(下册).人民卫生出版社,2003.

[2] 宁永成编著.有机化合物结构鉴定与有机波谱学.科学出版社,2000. [3]

陈耀祖,凃亚平编著.有机质谱原理及应用.科学出版社,2001.

七 备注

《有机化合物波谱解析》作为专业基础课,应强调应用而不是纯理论记忆,应注意多锻炼和提高学生分析问题和解决问题的能力,要求学生能结合四种谱学对简单结构进行推断。

COOH

OCH 3

OH

57.3 114.7

116.6 123.9 126.1 149.5 153.5 170.8

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(max在104~2104之间),有共轭不饱和键(共轭二烯,,-不饱和醛、酮)

波谱分析习题解析

核磁共振波谱分析法习题 二、选择题 1.自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子,μLi=3.2560, μB=2.6880, μAs =1.4349 相同频率射频照射,所需的磁场强度H大小顺序为 ( ) A B Li>B B>B As B B As>B B>B Li C B B>B Li>B As D B Li>B As>B Li 2.在 O-H 体系中,质子受氧核自旋-自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) A 2 B 1 C 4 D 3 3.下列化合物的1H NMR谱,各组峰全是单峰的是 ( ) A CH3-OOC-CH2CH3 B (CH3)2CH-O-CH(CH3)2 C CH3-OOC-CH2-COO-CH3 D CH3CH2-OOC-CH2CH2-COO-CH2CH3 4.一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰, 其中一个是单峰, 一组是二重峰,一组是三重峰。该化合物是下列结构中的 ( ) 5.自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子,μLi=3.2560, μB=2.6880, μAs =1.4349 相同频率射频照射, 所需的磁场强度H大小顺序为( )

A B Li>B B>B As B B As>B B>B Li C B B>B Li>B As D B Li>B As>B Li 6.化合物CH3COCH2COOCH2CH3的1H NMR谱的特点是 ( ) A 4个单峰 B 3个单峰,1个三重峰 C 2个单峰 D 2个单峰,1个三重峰和1 个四重峰 7.核磁共振波谱法中乙烯、乙炔、苯分子中质子化学位移值序是 ( ) A 苯 > 乙烯 > 乙炔 B 乙炔 > 乙烯 > 苯 C 乙烯 > 苯 > 乙炔 D 三者相等 8.在下列因素中,不会使NMR谱线变宽的因素是 ( ) A 磁场不均匀 B 增大射频辐射的功率 C 试样的粘度增大 D 种种原因使自旋-自旋弛豫(横向弛豫)的速率显著增大 9.将(其自旋量子数I=3/2)放在外磁场中,它有几个能态 ( ) A 2 B 4 C 6 D 8 10.在下面四个结构式中 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常 数?() 11.下图四种分子中,带圈质子受的屏蔽作用最大的是( )

有机波谱分析知识点

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。

波谱解析习题

第一节:紫外光谱(UV) 一、简答 (p36 1-3) 1.丙酮的羰基有几种类型的价电子。并说明能产生何种电子跃迁各种跃迁可在何区域波长处产生吸收 答:有n 电子和π电子。能够发生n →π*跃迁。从n 轨道向π反键轨道跃迁。能产生R 带。跃迁波长在250—500nm 之内。 2.指出下述各对化合物中,哪一个化合物能吸收波长较长的光线(只考虑π→π* 跃迁) (2) (1) 及 NHR 3 CH CH OCH 3 CH 及CH 3 CH CH 2 答:(1)的后者能发生n →π*跃迁,吸收较长。(2)后者的氮原子能与苯环发生P →π共轭,所以或者吸收较长。 3.与化合物(A )的电子光谱相比,解释化合物(B )与(C )的电子光谱发生变化的原因(在乙醇中)。 (C)(B) (A)入max =420 εmax =18600 入max =438 εmax =22000 入max =475 εmax =320003 N N N NO HC 32(CH )2 N N N NO H C 32(CH )2 2 32(CH )(CH )23N N N NO 答:B 、C 发生了明显的蓝移,主要原因是空间位阻效应。 二、分析比较(书里5-6) 1.指出下列两个化合物在近紫外区中的区别: CH CH 3 2 (A)(B)

答:(A)和(B)中各有两个双键。(A)的两个双键中间隔了一个单键,这两个双键就能发生π→π共轭。而(B)这两个双键中隔了两个单键,则不能产生共轭。所以(A)的紫外波长比较长,(B)则比较短。 2.某酮类化合物,当溶于极性溶剂中(如乙醇中)时,溶剂对n→π*跃迁及π→π*跃迁有何影响答:对n→π*跃迁来讲,随着溶剂极性的增大,它的最大吸收波长会发生紫移。而π→π*跃迁中,成键轨道下,π反键轨道跃迁,随着溶剂极性的增大,它会发生红移。 三、试回答下列各问题 *跃迁还是π→π* 1.某酮类化合物λhexane max=305nm,其λEtOH max=307nm,试问,该吸收是由n→π 跃迁引起的(p37-7) 答:乙醇比正己烷的极性要强的多,随着溶剂极性的增大,最大吸收波长从305nm变动到307nm,随着溶剂极性增大,它发生了红移。化合物当中应当是π→π反键轨道的跃迁。 四.计算下述化合物的λ : max 1. 计算下列化合物的λmax:(p37 -11) 五、结构判定 1. 一化合物初步推断其结构不是A就是B,经测定UV λEtOH max=352nm,试问其结构为何 O O (A)(B)

有机物波普分析习题及解析

第一章质谱习题 1、有机质谱图的表示方法有哪些是否谱图中质量数最大的峰就是分子离子峰,为什么 2、以单聚焦质谱仪为例,说明质谱仪的组成,各主要部件的作用及原理。 3、有机质谱的分析原理及其能提供的信息是什么 4、有机化合物在离子源中有可能形成哪些类型的离子从这些离子的质谱峰中可以得到一些什么信息 5、同位素峰的特点是什么如何在谱图中识别同位素峰 6、谱图解析的一般原则是什么 7.初步推断某一酯类(M=116)的结构可能为A或B或C,质谱图上m/z 87、m/z 59、m/z 57、m/z29处均有离子峰,试问该化合物的结构为何 (A)(B) (C) 8.下列化合物哪些能发生McLafferty重排 9.下列化合物哪些能发生RDA重排 10.某化合物的紫外光谱:262nm(15);红外光谱:3330~2500cm-1间有强宽吸收,1715 cm-1处有强宽吸收;核磁共振氢谱:δ处为单质子单峰,δ处为四质子宽单峰,δ处为三质子单峰,质谱如

图所示。参照同位素峰强比及元素分析结果,分子式为C5H8O3,试推测其结构式。 部分习题参考答案 1、表示方法有质谱图和质谱表格。质量分析器出来的离子流经过计算机处理,给出质谱图和质谱数据,纵坐标为离子流的相对强度(相对丰度),通常最强的峰称为基峰,其强度定为100%,其余的峰以基峰为基础确定其相对强度;横坐标为质荷比,一条直线代表一个峰。也可以质谱表格的形式给出质谱数据。 最大的质荷比很可能是分子离子峰。但是分子离子如果不稳定,在质谱上就不出现分子离子峰。根据氮规则和分子离子峰与邻近峰的质量差是否合理来判断。 2、质谱仪的组成:进样系统,离子源,质量分析器,检测器,数据处理系统和真空系统。 进样系统:在不破坏真空度的情况下,使样品进入离子源。气体可通过储气器进入离子源;易挥发的液体,

有机化合物的波谱分析

第七章 有机化合物的波谱分析 (一) 概述 研究或鉴定一个有机化合物的结构,需对该化合物进行结构表征。其基本程序如下: 分离提纯→物理常数测定→元素分析→确定分子式→确定其可能的构造式(结构表征)。(参见P11-12) (1) 结构表征的方法 传统方法:(化学法) ①元素定性、定量分析及相对分子质量测定分子式; ②官能团试验及衍生物制备分子中所含官能团及部分结构片断; ③将部分结构片断拼凑完整结构; ④查阅文献,对照标准样,验证分析结果。 特点:需要较多试样(半微量分析,用样量为10-100mg ),大量的时间(吗啡碱,1805- 1952年),熟练的实验技巧,高超的智慧和坚韧不拔的精神。 缺点:①分子有时重排,导致错误结论; ②* C 及-C =C -的构型确定困难。 波谱法: ①质谱(最好用元素分析仪验证)分子式; ②各种谱图(UV 、IR 、NMR 、MS )官能团及部分结构片断; ③拼凑完整结构; ④标准谱图确认。 特点:样品用量少(<30mg ),不损坏样品(质谱除外),分析速度快,对*C 及-C =C -的 构型确定比较方便。 光谱法已成为有机结构分析的常规方法。但是化学方法仍不可少,它与光谱法相辅相成,相互补充,互为佐证。 (2) 波谱过程 波谱过程可表示为: 有机分子+电磁波 光谱 分子运动:平动、振动、转动、核外电子运动等 量子化的 每个分子中只能存在一定数量的转? ? (能量变化不 连续) 动、振动、电子跃迁能级

电子跃迁电磁波波长越短,频率越快,能量越高。 200nm400nm 800nm 红外光 微波、 电视波 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。 (3) 不饱和度(U) 不饱和度亦称为分子中的环加双键数、缺氢指数、 双键等价值等。其定义为:当一个化合物衍变为相应的烃后,与其同碳的饱和开链烃比较,每缺少2个氢为1个不饱和度。 所以:一个双键的不饱和度为1,一个叁键的不饱和度为2,一个环的不饱和度为1,一个苯环的不饱和度为4。例如: U=2 CH2=CH-COOH CH2=CH-CN U=3 CCH3 O U=5U=2 O-P-O- 3 O U=9 U的计算: -O--CH- -N- -CH2--X-H -S-相当于 、;相当于;相当于。 实际上,O、S并不影响化合物的不饱和度。 例:C8H14U=2 C7H8 U=4

波谱解析习题 适合波谱考试及练习用

波谱分析试题(C) 一、解释下列名词(每题2分,共10分) 1、摩尔吸光系数; 2、非红外活性振动; 3、弛豫时间; 4、碳谱的γ-效应; 5、麦氏重排 二、选择题:每题1分,共20分 1、频率(MHz)为4.47×108的辐射,其波长数值为() A、670.7nm B、670.7m C、670.7cm D、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() A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 3、紫外光谱是带状光谱的原因是由于() A、紫外光能量大 B、波长短 C、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 D、电子能级差大 4、化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高?() A、ζ→ζ﹡ B、π→π﹡ C、n→ζ﹡ D、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() A、水 B、甲醇 C、乙醇 D、正已烷 6、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性的()

A、νC-C B、νC-H C、δasCH D、δsCH 7、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 8、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 9、预测H2S分子的基频峰数为:() A、4 B、3 C、2 D、1 10、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 11、下列哪种核不适宜核磁共振测定() A、12C B、15N C、19F D、31P 12、苯环上哪种取代基存在时,其芳环质子化学位移值最大() A、–CH2CH3 B、–OCH3 C、–CH=CH2 D、-CHO 13、质子的化学位移有如下顺序:苯(7.27)>乙烯(5.25) >乙炔(1.80) >乙烷(0.80),其原因为:() A.导效应所致 B. 杂化效应和各向异性效应协同作用的结果 C. 各向异性效应所致 D. 杂化效应所致 14、确定碳的相对数目时,应测定() A、全去偶谱 B、偏共振去偶谱 C、门控去偶谱 D、反门控去偶谱

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^

波谱解析试题及答案

波谱解析试题及答案 【篇一:波谱分析期末试卷】 >班级:姓名:学号:得分: 一、判断题(1*10=10 分) 1、分子离子可以是奇电子离子,也可以是偶电子离子。 ?????????() 2、在紫外光谱分析谱图中,溶剂效应会影响谱带位置,增加溶剂极性将导致k 带紫移,r 带红 移。... ??. ???????????????????????() 4、指纹区吸收峰多而复杂,没有强的特征峰,分子结构的微小变化不会引起这一区域吸 收峰的变化。........................................... . ?(.. ) 5、离子带有的正电荷或不成对电子是它发生碎裂的原因和动力之 一。....... () 7、当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时,分子就要释放能量,从 原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。 ??????????.?() 8、红外吸收光谱的条件之一是红外光与分子之间有偶合作用,即分子振动时,其偶极 矩必须发生变 化。??????????????.. ??????????.() 9、在核磁共振中,凡是自旋量子数不为零的原子核都没有核磁共振现象。() 10、核的旋磁比越大,核的磁性越强,在核磁共振中越容易被发现。???() 二、选择题(2*14=28 分) 2.a.小 b. 大c.100nm 左右 d. 300nm 左右 2、在下列化合物中,分子离子峰的质荷比为偶数的是 ??????????() a.c9h12n2 b.c9h12no c.c9h10o2 d.c10h12o

3 、质谱中分子离子能被进一步裂解成多种碎片离子,其原因是????????.. () a. 加速电场的作用。 b. 电子流的能量大。 c. 分子之间相互碰撞。 d.碎片离子均比分子离子稳定。 a .苯环上有助色团 b. 苯环上有生色团 c .助色团与共轭体系中的芳环相连 d. 助色团与共轭体系中的烯相连 5、用紫外可见光谱法可用来测定化合物构型,在几何构型中, 顺式异构体的波长一般都比反式的对应值短,并且强度也较小,造成此现象最 主要的原因是... ? ....... (.). a.溶剂效应 b. 立体障碍c.共轭效应 d. 都不对 6 ????????.(. ) a .屏蔽效应增强,化学位移值大,峰 在高场出现; b. 屏蔽效应增强,化学位移值大,峰在低场出现; c .屏蔽效应减弱,化学位移值大,峰在低场出现; d. 屏蔽效应减弱,化学位移值大,峰在高场出现; 7 、下面化合物中质子化学位移最大的 是??????... ??????????. ?.(. )a.ch3cl b. 乙烯c.苯 d. ch3br 8、某化合物在220 —400nm 范围内没有紫外吸收,该化合物可能属于以下化合物中的哪一 类????????????????????????????? ??.. () a.芳香族类化合物 b. 含双键化合物c.醛类 d.醇类 9、核磁共振在解析分子结构的主要参数 是..... a .化学位移 b. 质荷比 ..).. c.保留值 d. 波数 10、红外光谱给出的分子结构信息 是?????????????????.. () a.骨架结构 b.连接方式 c .官能团 d.相对分子质量 11、在红外吸收光谱图中,2000-1650cm-1 和900-650 cm-1 两谱带是什么化合物的特征谱 带...... ???????????????????????

波谱分析考题

一、判断题 1. 质谱图中质荷比最大的峰不一定是分子离子峰,但分子离子峰一定是质谱图中质荷比最大的峰。(√) 2. 分子离子峰的强度与化合物的类型有关,一般含有芳环的化合物分子离子峰的强度较大。(√) 3. 分子离子可以是奇电子离子也可以是偶电子离子。(×) 4.当分子离子峰的稳定性较低时,可以通过增加轰击电压,使分离离子峰的强度增强。(×) 5. 双聚焦质谱仪实现了能量和方向的双聚焦,所以分辨率较高。(√) 6. 在目前的各种分析器中,傅立叶变换离子回旋共振质量分析器具有最高的分辨率。(√) 7. 由于产生了多电荷离子,使质荷比下降,所以可以用常规的质谱检测器来分析大分子质量的化合物。(√) 8. 根据“氮律”,由C、H、O、N组成的化合物,N为奇数,分子离子峰为奇数,N为偶数,分子离子峰也为偶数。(√) 9. 当化合物分子中含有C=O基团,而且与这个基团相连的键上有γ-氢原子,该化合物的质谱出现麦氏重排离子峰。(√) 10. 化学电离源属于软电离技术,因此在CI-MS中最强峰通常是准分子离子峰。(√) 11. 由于不能生成带正电荷的卤素离子,所以在质谱仪分析中是无法确定分子结构中是否有卤素元素存在的。(×) 12. 在标准质谱图中,醇类化合物的分子离子峰很小或不出现。(√) 13. 大气压化学电离源(ACPI)适合分析中等极性的化合物,而且产生的碎片离子很少,主要是准分子离子。(√) 14.通过研究亚稳离子峰,可以找到某些离子之间的相互关系。(√) 15.在(EI-MS)中,产生的碎片离子很少,分子离子峰通常是基峰。(×) 16. 含奇数个电子的离子重排断裂后产生的离子不一定含有奇数个电子;而含偶数个电子的离子重排断裂后产生的离子一定含有偶数个电子。(√) 17. 奇电子离子断裂后可以产生的奇电子离子,也可以产生偶电子离子;偶电子离子断裂后只能产生偶电子离子。(√) 18. 简单断裂仅有一个键发生开裂,并脱去一个自由基;而重排断裂同时发生几个键的断裂,通常脱去一个中性分子同时发生重排。(√) 19. 在质谱中,一般来说碳链越长和存在支链有利于分子离子断裂,所以分子离子越强。(×) 20. 在质谱中离子在断裂中若产生H2O、C2H4、CO、CH2=C=O、CO2等中性小分子产物,将有利于这种断裂途径的进行,一般产生比较强的碎片离子峰。(√) 1. 判断分子离子峰的正确方法是(D) A. 增加进样量,分子离子峰强度增加; B.谱图中强度最大的峰; C. 质荷比最大的峰; D. 降低电子轰击电压,分子离子峰强度增加; 2. 某碳氢化合物的质谱图中若(M+1)和M峰的强度比为24:100,预计该化合物中存在碳原子的个数为(C) A. 2; B. 8; C. 22; D. 46 3.在质谱图中,CH2Cl2的M:(M+2):(M+4)的比值约为(C) A. 1:2:1; B. 1:3:1; C. 9:6:1; D. 3:1:3 4.在下列化合物中,分子离子峰的质荷比为奇数的是(B) A. C8H6N4; B. C6H5NO2; C. C9H10O2; D. C9H10O

《有机化合物波谱解析》教学大纲

《有机化合物波谱解析》教学大纲 适用专业: 化学工程与工艺专业精细化工方向、药用高分子材料方向;药物制剂专业、药物制剂专业天然药物制剂方向; 药学专业、药学专业医院药学方向;制药工程专业。

一、课程性质、目的和任务 有机化合物波谱解析是化学工程与工艺专业精细化工方向、化学工程与工艺专业药用高分子材料方向、药物制剂专业、药物制剂专业天然药物制剂方向;药学专业、药学专业医院药学方向;制药工程专业的必修课和限选课。根据其培养目标和要求,本课程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,以及图谱解析技术,并且介绍这四大光谱解析技术的综合运用。波谱分析法由于其快速、灵敏、准确、重现在有机药物结构分析和鉴定研究中起着重要的作用,已成为新药研究和药物结构分析和鉴定常用的分析工具和重要的分析方法,是上述专业及及方向的学生必须掌握的基本技能。其主要任务就是在学习波谱解析的基本概念、基本理论和基本技能及各类化合物波谱特征的基础上,培养学生识谱、解谱的能力,最终达到确定化合物的结构的目的。 教材:姚新生.有机化合物波谱分析.中国医药科技出版社,2004 习题:以本教研室陈熔、吕华冲老师编写的《波谱解析习题集》为主,教科书里的习题为辅,在讲授完每章内容后布置习题。 二、课程基本要求 1、本课程应结合目前有机化合物和天然药物结构研究的方法和发展趋势使学生意识到:(1)UV、IR、NMR、MS是目前研究有机化合物和天然化物结构不可缺少的主要工具和方法。 (2)掌握有机化合物重要官能团的光谱特征和规律是解析图谱、推测结构的基础。 2、讲授UV、IR、NMR、MS的基本原理、知识和理论;介绍它们的测定方法、图谱的特征以及基本有机化合物重要官能团在四大光谱中的特征及规律;介绍综合解析图谱的一般方法和技巧,要求学生通过学习做到: (1)掌握UV、IR、NMR、MS的基本原理、知识,了解它们的测定方法; (2)熟悉基本有机化合物重要官能团在UV、IR、NMR、MS光谱中的特征及规律; (3)能够根据有机化合物的结构式,初步推测它们的波谱学主要特征(UV、IR、NMR、MS); (4)掌握图谱解析的一般程序和方法; (5)了解标准图谱的应用。

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17731和17361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、裂解 C、重排裂解 D、γ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 ( ) 22 b. CH CH 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(134), 质谱图上于91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)

有机化合物波谱解析

第一章 紫外光谱 一、简答 1.丙酮的羰基有几种类型的价电子。试绘出其能级图,并说明能产生何种电子跃迁?各种跃迁可在何区域波长处产生吸收? 2.指出下述各对化合物中,哪一个化合物能吸收波长较长的光线(只考虑π→π*跃迁)。 (2) (1) 及 NHR 3 CH CH OCH 3 CH 及CH 3 CH CH 2 3.与化合物(A )的电子光谱相比,解释化合物(B )与(C )的电子光谱发生变化的原因(在乙醇中)。 (C)(B) (A) 入max =420 εmax =18600 入max =438 εmax =22000 入max =475 εmax =320003 N N N NO HC 32(CH )2 N N N NO H C 32(CH )2 2 32(CH )(CH )23N N N NO 4.苯胺在λmax 处的εmax 为1430,现欲制备一苯胺水溶液,使其透光率为30%(1cm 比色池),试问制备100ml 该溶液需取多少克苯胺? 二、分析比较 1.指出下列两个化合物在近紫外区中的区别: CH CH 3 2 (A)(B) 2.某酮类化合物,当溶于极性溶剂中(如乙醇中)时,溶剂对n →π* 跃迁及π→π* 跃迁有何影响?用能级图表示。 3.试述对二烷基苯甲酸在下面一些溶剂中的紫外光谱的区别: λ乙醚 max =277nm εmax =20600 λEtOH max =307nm εmax =19000 N R R COOH

λHCl max =307nm εmax =970 三、试回答下列各问题 1.某酮类化合物λhexane max =305nm ,其 λEtOH max =307nm,试问,该吸收是由n→π*跃迁还是π→π* 跃 迁引起的? 2. 1,1二苯乙烯(A )在环己烷中的UV 光谱与蒽(B )的UV 光谱有相当大的区别。在浓硫酸中这两个化合物UV 光谱非常相似,见表1-5,而在稀硫酸中又与环己烷中的UV 光谱相同,试问在浓硫酸中这两个化合物发生了什么变化? 表1-1 化合物(A )和(B )在不同溶剂中的λma 四.计算下述化合物的λmax : 1. 计算下列化合物的λmax : 2.计算全反式西红柿烯(结构如下)的λmax 及εmax : 3.计算一叶萩碱在乙醇中的λmax : N O O 4.计算下列化合物的λmax :

波谱解析试题及答案大全

波谱解析试题及答案 一、选择题:每题1分,共20分 1、波长为670.7nm的辐射,其频率(MHz)数值为() A、4.47×108 B、4.47×107 C、1.49×106 D、1.49×1010 2、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致,能级差的大小决定了() A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 3、紫外光谱是带状光谱的原因是由于() A、紫外光能量大 B、波长短 C、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 D、电子能级差大 4、化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高?() A、σ→σ﹡ B、π→π﹡ C、n→σ﹡ D、n→π﹡ 5、n→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() A、水 B、甲醇 C、乙醇 D、正已烷 6、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性 的() A、νC-C B、νC-H C、δas CH D、δs CH 7、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 8、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、卤化物结体 9、预测H2S分子的基频峰数为:() A、4 B、3 C、2 D、1 10、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 11、下列哪种核不适宜核磁共振测定() A、12C B、15N C、19F D、31P 12、苯环上哪种取代基存在时,其芳环质子化学位值最大() A、–CH2CH3 B、–OCH3 C、–CH=CH2 D、 -CHO 13、质子的化学位移有如下顺序:苯(7.27)>乙烯(5.25) >乙炔(1.80) > 乙烷(0.80),其原因为:() A、诱导效应所致 B、杂化效应所致 C、各向异性效应所致 D、杂化效应和各向异性效应协同作用的结果

波谱解析试题

波谱解析试题A 一、名词解释(5*4分=20分) 1.波谱学:波谱学是涉及电池辐射与物质量子化的能态间的相互作用,其理论基础是量子化的能量从辐射场向物质转移。 2.屏蔽效应:感生磁场对外磁场的屏蔽作用称为电子屏蔽效应 3.电池辐射区域:γ射线区,X射线区,远紫外,紫外,可见光区,近红外,红外,远红外区,微波区和射频区 4.重排反应;在质谱裂解反应中,生成的某些离子的原子排列并不保持原来分子结构的关系,发生了原子或基团重排,产生这些重排离子的反应叫做重排反应 5.驰骋过程:要想维持NMR信号的检测,必须要有某种过程,这个过程就是驰骋过程,即高能态的核以非辐射的形式放出能量回到低能态,重建Boltzmann分布的过程。 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:( C ) 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:(D ) 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:( B) 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:( B )

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 ) 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( B ) 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(C ) 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( C) 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) 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: ( B ) 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? 答:一是红外辐射的能量应与振动能级差相匹配,即E光=△Eν,二是分子在振动过程中偶极矩的变化必须不为零 2.影响物质红外光谱中峰位的因素有哪些? 答:(1)诱导效应,(2)共轭效应,(3)氢键效应,4)振动偶合效应,(5)空间效应,(6)外部因素。 3.色散型光谱仪主要有哪些部分组成?

有机化合物波谱解析复习资料指导

有机化合物波谱解析 复习指导 广东药学院 天然药物化学教研室 200 5年 5 月

目录 第一章紫外光谱… … … … …… … … … … …… 2~4 第二章红外光谱… … … … … … …… ………… 5~11 第三章核磁共振… … … … … … … …… … ……… 12~34 第四章质谱… … … … …… … … … … … … …35~41 第五章综合解析… … … …… … … … … … … …… 42~70

第一章紫外光谱 一、名词解释 1、助色团 2、发色团 3、红移 4、蓝移 5、增色作用 6、减色作用 7、吸收带 二、选择题 1、不是助色团的是: A、-OH B、-Cl C、-SH D、CH3CH2- 2、所需电子能量最小的电子跃迁是: A、σ→σ* B、n →σ* C、π→π* D、n →π* 3、下列说法正确的是: A、饱和烃类在远紫外区有吸收 B、UV吸收无加和性 C、π→π*跃迁的吸收强度比n →σ*跃迁要强10-100倍 D、共轭双键数目越多,吸收峰越向蓝移 4、紫外光谱的峰强用εmax表示,当εmax=5000~10000时,表示峰带: A、很强吸收 B、强吸收 C、中强吸收 D、弱吸收 5、近紫外区的波长为: A、4-200nm B、200-300nm C、200-400nm D、300-400nm 6、紫外光谱中,苯通常有3个吸收带,其中λmax在230~270之间,中心为254nm 的吸收带是: A、R带 B、B带 C、K带 D、E1带 7、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: A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 8、紫外光谱是带状光谱的原因是由于: A、紫外光能量大 B、波长短 C、电子能级差大 D、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 9、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: A、水 B、乙醇 C、甲醇 D、正己烷 10、下列化合物中,在近紫外区(200~400nm)无吸收的是:

波谱解析试题、答案(完整终极版)

波谱解析试题、答案(完整终极版) 一、名词解释:(每题4分,共40分) 1、发色团 2、非红外活性振动 3、费米共振 4、相关锋 5、饱和 6、屏蔽效应 7、磁等同核 8、化学位移 9、相对丰度10、麦氏重排 二、单选题(每题1分,共20分) 1、光量子的能量与电磁辐射的的哪一个物理量成正比() A频率 B波长 C周期 D强度 2、可见光区、紫外光区、红外光区和无线电波四个电磁波区域中,能量最大和最小的区域 分别为() A紫外光区和无线电波B紫外光区和红外光区

C可见光区和无线电波D可见光区和红外光区 3、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致,能级差的大小决定了() A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 4、紫外光谱是带状光谱的原因是由于() A、紫外光能量大 B、波长短 C、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 D、电子能级差大 5、化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高?() A、ζ→ζ﹡ B、π→π﹡ C、n→ζ﹡ D、n→π﹡ 6、n→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() A、水 B、甲醇 C、乙醇

D、正已烷 7.下列化合物,紫外吸收λmax值最大的是() A、B、C、D、 8、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性的() A、νC-C B、νC-H C、δas CH D、δs CH 9、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 10、某化合物在1500~2800cm-1无吸收,该化合物可能是()A烷烃 B烯烃 C芳烃D炔烃 11、化合物CH3-CH=CH-CH=O的紫外光谱中,λmax=320nm(εmax=30)的一个吸收带是() A K带 B R带

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