综合波谱解析法
综合波谱解析法
由DEPT谱确认CH3、CH2及CH； 具有复杂化学结构的未知物，还需测定
碳—氢相关谱或称碳－氢化学位移相关谱， 它是二维核磁共振谱(2D-NMR )的一种,提 供化合物氢核与碳核之间的相关关系,测定 细微结构。
12.11.2020
综合波谱解析法
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碳谱与氢谱之间关不系能测--定-互不 相补充
立体异构体比较灵敏，能给出细微结构信息。
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核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
在碳谱中:
质 子 噪 音 去 偶 或 称 全 去 偶 谱 (proton noise deeoupling或proton complete deeoupling，缩
写COM，其作用是完全除去氢核干扰)可提供 各类碳核的准确化学位移
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一、各种光谱的在
综合光谱解析中的作用
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综合波谱解析法
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质谱在综合光谱解析中的作用
质谱(MS) 主要用于确定化合物的分子量、分 子式。
质谱图上的碎片峰可以提供一级结构信息。对 于一些特征性很强的碎片离子，如烷基取代苯 的m／z 91的苯甲离子及含γ氢的酮、酸、酯的 麦氏重排离子等，由质谱即可认定某些结构的 存在。
含氢的官能
氢谱不足
团
碳谱补充
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
给出各种含碳官能团 的信息，几乎可分辨 每一个碳核，
光谱简单易辨认
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碳谱与氢谱可互相补充
碳谱不足
COM谱的峰高， 常不与碳数成 比例
波谱解析
第一章绪论1.波谱分析法研究的内容应用UV，IR，NMR，MS进行结构分析UV：分子最外层价电子在不同能级跃迁产生的，取决于分子中含有双键数目，共轭的情况和几何排列。
IR:分子振动-转动光谱，反应出特定的官能团和相关的化学键。
NMR：主要有1H NMR、13C NMR，1H NMR：通过化学位移，偶合常数和共振峰面积积分，表达不同的氢核。
13C NMR：提供碳原子的信息。
MS：由分子离子峰和碎片峰，推断分子的结构，构成元素的种类和分子式。
2.波谱分析的发展GC-MS-COM；HPLC-MS-COM；GC-FTIR-COM；3. 时间安排第一章绪论第二章紫外吸收光谱法3节第三章红外吸收光谱法7节第四章核磁共振波谱法8节第五章质谱法4节第六章四种图谱的综合解析2节第二章紫外光谱第一节概述紫外可见光谱是电子光谱，研究分子中电子能级的跃迁。
其中:10～190 nm：远紫外区(真空紫外区)；190～400 nm：近紫外区，(紫外区)；400～800 nm：可见光区。
有机分子电子能级跃迁与此190～800 nm的紫外-可见光区密切相关。
用紫外光测得的电子光谱称紫外光谱(简称UV)。
第二节紫外光谱基本原理一、紫外吸收光谱的产生在紫外-可见光照射下，引起分子中电子能级的跃迁，产生电子吸收光谱。
在无外界干扰时，分子处于基态的零位振动能级(V o)的几率最大，由电子的基态到激发态的许多振动(或转动)能级都可发生电子能级跃迁，产生一系列波长间隔对应于振动(或转动) 能级间隔的谱线。
电子能级跃迁的同时伴有振动能级和转动能级的跃迁。
由于分子间的相互作用，通常只能看到宽带。
有机分子中的电子吸收光谱为宽带。
不同的跃迁方式，对键强度的影响不同，因而吸收谱带宽度及谱带的对称性也有不同。
二、分子轨道与电子跃迁的类型（一）分子轨道最长见的有σ轨道与π轨道。
（二）电子跃迁的类型以乙醛(CH3CHO)为例，分子中有成键的σ轨道及C=O的π轨道，非键的n轨道，π*、σ*为反键轨道，轨道能级的能量依次为σ*>π*>n>π>σ．有机化合物的价电子包括成键的σ电子、π-电子和非键的n电子。
波谱学综合解析
基本相同。
A中1380cm-1峰裂分为等强度双峰，是异丙基的特征， n=3，因而A的结构为2-甲基己烷。
1170和1155cm-1来自异丙基的骨架振动，ρCH2728cm-1，
•
B中1380cm-1峰裂分为1:2的双峰，是叔丁基的特征， 其骨架振动在1250cm-1,ρCH2740cm-1，n=2，因此B结构 为2,2-二甲基戊烷。 C中1380cm-1为单峰，ρCH2723cm-1，n=4，结构为 正庚烷。利用1380cm-1峰的裂分判断烷烃异构体时，需 注意分子中其他端甲基的干扰，有时裂分峰的形状不容 易判断。 NMR谱可以准确地判断烷烃异构体，往往比红外 光谱更直观可靠。图是三种辛烷异构体的 1H NMR谱。 A为正辛烷，－CH3,δ0.90,与CH2 相连，裂分为三重 峰；(CH2)6, δ1.1～1.6。甲基与乙基的积分面积之比为 1:2。
1H
•
• 2．核磁共振波谱 • •
•
( B) 为2-甲基庚烷，异丙基中的两个甲基与CH相连，裂分为
双重峰。7－CH3 的化学位移仍为0.90，与异丙基中甲基双重峰
重叠。
CH (CH2)4
吸收在δ1.0～1.8、δ0.6～1.0与δ1.0～1.8
两个区域积分面积之比为1.0：1.0。 • (C) 2，2-二甲基己烷，叔丁基中3个CH3为单峰，端甲基仍 为三重峰，化学位移均为δ0.90。3个CH2δ1.20。甲基与(CH2)3积 分面积比为2:1。
综合解析
• 紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱法均在 食品、化工、环保、医药等科研、生产中有广泛 应用，但各有其缺点和局限性。 • 紫外光谱可用于含有发色团的有机物分析，如 芳烃、共轭烯烃、酮和醛等，尤其在定量分析中 具有灵敏度高、准确和快速方便的优点。其应用 的局限性也很明显，如分子不含有发色团，就不 能用紫外光谱检测；通常紫外光谱吸收带少，谱 带宽，难于进行未知物的结构鉴定。 • 红外光谱能够明显地揭示未知物的结构特征， 未知物含有什么或不含有什么官能团和化学键， • 从谱带位置和强度可以进行判断。
波谱解析
光谱分析基本定律——Lambert-Beer定律：电磁波的波粒二象性——Planck方程：电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱（光波谱）。
分区依次（短→长）为：γ射线区→X射线区→紫外光区（UV）→可见光区→红外光区（IR）→微波区→射频区（NMR）Franck-Condon原理：①电子跃迁时认为核间距r不变，发生垂直跃迁；②电子能级跃迁时必然同时伴有多种振动能级和转动能级的变化，同理振动能级跃迁时必然同时伴有多种转动能级的变化。
有机波谱的三要素：谱峰的①位臵（定性指标）、②强度（定量指标）和③形状。
【提请注意】对《天然药物化学成分波谱解析》（以下简称“教材”）P.5图1-8不理解的同学，应注意到轨道其中的“+”“-”表示的是波函数的位相，而不是电性！E总=E0+E平+E转+E振+E电电子跃迁类型：①σ→σ*、②n→σ*、③π→π*、④n→π*，其中，后两者对紫外光谱有意义。
此外，还包括主要存在于无机物的⑤电荷迁移跃迁和⑥配位场跃迁。
分子和原子与电磁波相互作用，从一个能级跃迁到另一个能级要遵循一定的规律，这些规律称为光谱选律。
紫外光谱所遵循的选律包括：①自选旋律和②对称性选律。
影响紫外光谱最大吸收波长（λmax）的主要因素：①电子跃迁类型；②发色团（生色团）和助色团；③π-π共轭、p-π共轭和σ-π超共轭（弱）；④溶剂和介质；〃规律：溶剂极性增大，n→π*跃迁发生篮移（紫移），π→π*跃迁发生红移。
〃总结：溶剂的选择原则即紫外透明、溶解度好、化学惰性。
〃例子：甲醇、95%乙醇、环己烷、1,4-二氧六环。
【相关概念】等色点：同一化合物在不同pH条件下测得的紫外光谱曲线相交于一点，此即~。
⑤顺反异构、空间位阻和跨环效应。
影响紫外光谱吸收强度（εmax）的主要因素：εmax=0.87×1020×P(跃迁几率)×α(发色团的靶面积)【提请注意】严格地说，跃迁的强度最好是用吸收峰下的面积来测量（如果是以ε对ν作图）！吸收带：跃迁类型相同的吸收峰称为~。
波谱解析知识点总结
波谱解析知识点总结一、波谱解析的基本原理1. 光谱学基础知识光谱学涉及到物质对光的吸收、发射、散射等现象，它是物质分析的重要手段之一。
常见的光谱包括紫外光谱、可见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
每种光谱方法都有其独特的应用领域和分析特点。
2. 原子光谱原子光谱是指研究原子吸收、发射光谱的一门学科，主要包括原子吸收光谱和原子发射光谱。
原子光谱可以用于分析金属元素和非金属元素的含量，它是分析化学中的重要手段。
3. 分子光谱分子光谱是指研究分子在光的作用下吸收、发射、散射等现象的一门学科，主要包括紫外光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
分子光谱可以用于研究分子的结构和性质，对于有机化合物的分析具有重要意义。
4. 核磁共振波谱核磁共振波谱是指研究核磁共振现象的一门学科，它可以用于研究原子核的磁共振现象，得到有关物质结构和性质的信息。
核磁共振波谱在有机化学、生物化学等领域有着广泛的应用。
二、波谱解析的仪器和设备1. 分光光度计分光光度计是用于测量物质吸收、发射光谱的仪器，它可以测量紫外、可见、红外等波段的光谱，是分析化学中常用的仪器之一。
2. 核磁共振仪核磁共振仪是用于测量核磁共振波谱的仪器，它可以测量氢、碳等核的共振信号，得到物质的结构和性质信息。
3. 质谱仪质谱仪是用于测量物质离子的质量和荷质比的仪器，它可以得到物质的分子量、结构等信息，是很多化学分析的重要手段。
4. 激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪是用于测量拉曼光谱的专用仪器，它可以用激光光源激发样品，得到与分子振动信息有关的拉曼光谱。
三、波谱解析的应用领域1. 化学分析波谱解析技术在化学分析中有着广泛的应用，它可以用于定量分析、质量分析、结构分析等多个方面，对于复杂的化合物和材料有很高的分析能力。
2. 药物研发波谱解析技术在药物研发中有着重要的应用，它可以用于研究药物的成分、结构和性质，对于新药物的研究和开发有很大帮助。
3. 生物医学波谱解析技术在生物医学领域有着广泛的应用，它可以用于研究生物分子的结构和功能，对于临床诊断和治疗有着重要意义。
《波谱解析》课程教学方法实践论文
《波谱解析》课程教学方法研究与实践摘要:简述了《波谱解析》课程教学方法存在的主要问题,结合自身课堂教学,阐述了《波谱解析》课程教学方法的改革措施,如提高兴趣点,突出形象性,强调重难点,慎选考核方式,提高自学能力等,通过以上措施,提高了本门课程的教学效果。
关键词:波谱解析教学方法实践《波谱解析》课程是化学教育、应用化学、有机化学等化学类专业本科生及研究生的专业必修课程,也是制药、药学、中药等药学类专业及相关专业本科生及研究生的专业基础课,主要讲授紫外光谱(uv)、红外光谱(ir)、核磁共振光谱(nmr)和质谱(ms)的基本原理、特征、规律及图谱解析技术,并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[1]。
在近几年的教学中。
我们发现一个较为普遍的问题:学生普遍反映《波谱解析》中各大光谱学的基本原理及基本内容过于抽象,难以理解,更不用说让他们运用所学的相关知识去识图、解图,最终推测出未知化合物的结构,因此学习波谱的热情不高,上课疲于应付,坐等下课,学习效果非常不理想。
鉴于该门课的对专业课的重要性和未来考研、工作的实用性,根据本门课程的教学内容特点,我们大胆地对课程的教学方法进行了一系列改革,并进行了课程实践活动,有力地扭转了课程枯燥难懂、空洞抽象的印象,学生对该门课程的学习热情的提高有了质的飞跃。
现将教学中的体会总结如下:一、寻找课程兴趣点,突出实用性教学本身是一门艺术。
启发兴趣,调动学生学习积极性,使学习成为学生自觉的行动,是教师教学成功的关键。
兴趣是最好的老师,激发学生学习《波谱解析》的兴趣,是解决学生学习问题的关键。
因此,在教学中寻找兴趣点,用兴趣点带动学生学习的热情,是较为有效的方法。
如第一节课介绍《波谱解析》在新药合成鉴定方面的应用,《波谱解析》的发展历史和通过波谱研究获得诺贝尔奖的化学家[2],如 1951年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚斯坦福大学的布洛赫和美国马萨诸塞州坎伯利基哈佛大学的珀塞尔,以表彰他们发现了核磁精密测量的新方法及由此所作的发现;1966年诺贝尔物理学奖授予法国巴黎大学,高等师范学校的卡斯特勒,以表彰其发现和发展了研究原子中赫兹共振的光学方法;2003年10月6日,瑞典卡罗林斯卡医学院宣布74岁的美国科学家保罗·劳特布尔和70岁的英国科学家彼得·曼斯菲尔德为本届诺贝尔医学奖的得主,为核磁共振成像仪奠定了基础。
波谱解析的原理及应用
波谱解析的原理及应用1. 引言波谱解析是一种重要的分析技术，广泛应用于物理、化学、生物等领域。
本文将介绍波谱解析的基本原理以及其在不同领域中的应用。
2. 波谱解析的原理波谱解析是指通过测量光谱中的波长或频率分布来分析物质的成分、结构和性质。
它基于不同物质对辐射能的吸收、发射或散射的不同特性进行分析。
波谱解析的基本原理包括以下几个方面：2.1 原子和分子的能级结构原子和分子具有不同的能级结构，当光或其他辐射能与原子或分子相互作用时，会引起能级的变化。
这种能级变化会伴随着能量的吸收、发射或散射，从而产生特定的光谱现象。
2.2 光谱的测量方法波谱解析中常用的测量方法包括吸收光谱、发射光谱和散射光谱。
吸收光谱是通过测量样品对入射光的吸收程度来分析样品的成分和浓度。
发射光谱是通过测量样品发射的光的强度和波长来分析样品的性质。
散射光谱则是通过测量样品对入射光的散射程度来分析样品的形态和结构。
2.3 光谱的解析方法波谱解析方法包括光谱峰识别、波长/频率计算、能级分析等。
光谱峰识别是通过分析光谱中的峰值来确定物质的成分，每个峰对应特定的波长或频率。
波长/频率计算是通过已知的能级结构和物理常数来计算光谱中峰值的波长或频率。
能级分析是通过比较实验测得的波谱与理论模型进行对比，进而推导出物质的能级结构和特性。
3. 波谱解析的应用波谱解析在不同领域中有着广泛的应用。
以下列举了几个常见领域的应用案例。
3.1 化学分析波谱解析在化学分析中起着重要作用。
例如，红外光谱被广泛用于确定分子的结构和功能团；紫外可见光谱可用于分析溶液中的物质浓度以及化学反应的动力学过程；质谱则能够确定物质的分子量和化学结构。
3.2 材料科学波谱解析在材料科学中也有广泛应用。
例如，X射线衍射可以用于确定晶体的结构和定量分析晶体中的杂质；核磁共振波谱可用于确定物质的结构和分析样品的纯度。
3.3 生物科学在生物科学领域，波谱解析被用于分析生物分子的结构和功能。
波 谱 综 合 解 析12
。
O CH3CH2CH2C CH 2CH2CH3
例3：某化合物的分子式为 5H10O2，红外光谱在1750、1250 -1 某化合物的分子式为C 红外光谱在1750 1250cm 1750、
处有强吸收峰；核磁共振谱在 =1.2 ppm(双重峰,6H),δ=1.9 双重峰,6H), 处有强吸收峰；核磁共振谱在δ=1.2 ppm(双重峰,6H), =1.9 ppm(单峰,3H),δ=5.0 ppm(七重峰,1H)处有吸收峰 七重峰,1H)处有吸收峰。 ppm(单峰,3H), =5.0 ppm(七重峰,1H)处有吸收峰。试确定该化合 单峰,3H), 物的构造式。 物的构造式。 解：
2.根据以下信息根据以下信息确定结构 A. C4H10O2, 1H NMR: 两个单峰( 2:3) B. C6H10O2, 1H NMR: 两个单峰( 2:3) C. C8H6O2, 1H NMR: 两个单峰( 1:2)
例6： 某分子式为C5H12O的化合物，含有五组不等性质子，
从NMR谱图 中见到： a 在δ= 0.9处有一个二重峰(6H) b 在δ=1.6处有一个多重峰(1H) (6+1) (1+1) = 14重峰 c 在δ=2.6处有一个八重峰(1H) (3+1) (1+1) = 8重峰 d 在δ=3.6处有一个单峰(1H) e 在δ=1.1处有一个三重峰(3H)
例1：某化合物含C：66.7%，H：11.1%，其 谱图如下，求其分子结构。并具体说明解析四 个谱图
O CH3CH2C CH3 CCH
例2： MS：M+ 114（15%），Base peak m/z 43（100%），
主要碎片离子峰71（75%），27（40%），58（8%）； 1H NMR(δ,ppm)：0.90(t), 1.60(m), 2.36(t), 三者的面积 比为3：2：2；红外光谱图如下，请推导其结构