波谱学复习资料
应用波谱学复习资料
1. IR表明化合物C9H10O分别含有一个苯环、羰基、亚甲基、甲基，但无法确定羰基的位置。
UV显示有三个吸收带254nm(lgεmax=4.1); 280nm(lgεmax=3.1);320nm(lgεmax =1.9)。
化合物结构是……………………………………………………………………………………….2. 某化合物在200-400nm范围内没吸收，该化合物是芳香族；含共轭双键；醛；醇3. 某化合物分子式C5H8O，在UV图上有两个吸收带（224，9750；314，38），结构是CH3CH＝CHCOCH3；CH2＝CHCH2COCH3CH3CH＝CHCH2CHO；CH2＝CH(CH2)2CHO4. 某羰基化合物在近紫外和可见光区只产生一个204nm （60）的弱吸收带。
该化合物可能是酯；醛酮；α，β－不饱和醛酮；α，β－不饱和酯；5.6.7.8.9.11. 红外吸收光谱法测定的是样品对中红外区的光的吸收：吸收波长和强度。
12.试比较下列化合物在CCl 4中νC=O 的大小C>B>D>A13.14. C 14H 14，熔点为51.8～52℃，IR( cm －1)：3020, 2938，2918，2860，1600，1584，1493， 1452，756，702 答案：Ph-CH 2CH 2-Ph15. 分子式为C 3H 6O 的化合物，IR( )：3300(s,b)， 1830（w ）,1650，1430，1030，995，920 答案：、CH 2=CHCH 2OH 16.C 9H 10O ，IR （ ）：3040，3015，2940， 1685，2000-1650多峰，820 cm －1 答案：p －CH 3-Ph-COCH 317. C 8H 7N IR ：ν(cm -1)=3030(弱)，2920 (弱)， 2217 (中)， 1607 (强)， 1508 (强)， 1450 (弱)， 817 (强).U =1/2(2+2⨯8+1-7)=618. C 8H 8O IR ：ν(cm -1)=3010(弱)，1680 (强)，1600 (中)， 1580 (中)， 1450 (中)，1430 (弱)， 755(强)， 690 (中)。
波谱解析复习提纲
紫外-可见(kějiàn)光谱：➢电子光谱➢朗伯比尔定律(dìnglǜ) A= εcl➢发色团、助色团➢红移、蓝移是什么(shén me)？导致红移、蓝移的因素(yīn sù)？➢K、B、E、R带分别(fēnbié)对应哪种跃迁？根据波长以及摩尔吸光系数判断是哪个带？➢苯胺在酸性条件下E2和B带（均为π-π*跃迁）均发生蓝移，苯酚在碱性条件下发生红移原因？➢共轭烯烃的紫外吸收位置计算规则及应用➢紫外溶剂的选择红外光谱：➢分子光谱➢基本公式：➢红外的分区：近红外、中红外、远红外➢红外吸收波数的计算公式➢分子振动自由度的数目：线性分子3n-5，非线性分子3n-6➢红外活性➢影响红外吸收频率的因素（考虑折合质量以及双键性增强或减弱）：质量效应、电子效应（诱导效应、中介效应、共轭效应）、空间效应氢键对羰基和羟基吸收频率的影响➢各类化合物的特征吸收：烷烃：C-H：3000以下1460cm-1：CH2的变形振动（δ）和CH3的反对称变形振动（νas）1375cm-1：CH3的对称变形振动；异丙基和叔丁基此处吸收峰发生裂分，前者强度相似，后者低频峰比高频峰强度大很多烯烃：C-H：3050±50C=C：1650顺反式的判断（CH面外弯曲振动吸收峰不同）炔烃：C-H: 3300C≡C:2100（注：C≡N：2250）芳香烃：C-H：3050±50C-H：1650-1450（1-4个峰）C-H面外弯曲振动对应的苯环取代类型：苯：670；单取代：750，700；二取代：1,2-取代（750）、1,3-取代（800,700）、1,4-取代（820）醇酚醚：OH：3300宽峰醇酚的C-O伸缩振动：1200-1000；区分伯仲叔季醇（1050、1100、1150、1200）醚的C-O-C伸缩振动(zhèndòng)：反对称伸缩振动1275-1060，对称伸缩(shēn suō)振动弱甲氧基：C-H对称伸缩(shēn suō)振动2850-2815，较一般(yībān)甲基频率低，对称(duìchèn)变形振动从1370移到1460羰基化合物：1.醛酮：1715左右，醛C-H伸缩振动：2820-2720两个峰2.羧酸（二聚体）：3200-2500（OH伸缩）、1710（C=O）、920（二聚体OH非平面摇摆振动）3.酯：1730（C=O）、1200（C-O-C非对称伸缩）4.酸酐：两个羰基的对称和反对称伸缩1750、1800，开链酸酐两峰强度相似，环状低波数峰强5.酰胺：a)伯酰胺：1690-1650（C=O）、3350和3180（NH2的反对称和对称伸缩）b)仲酰胺：1680-1655（C=O）、1550-1530（C-N-H弯曲振动）、3470-3400（NH伸缩）胺：1.伯胺3490、3400（NH2反对称伸缩、对称伸缩）2.仲胺3500-3300（一个吸收峰）3.叔胺无NH峰➢解析顺序和原则：“先特征后指纹；先最强后次强；先粗查后细找；先否定后肯定；解析一组相关峰”核磁共振氢谱：➢核磁共振研究的对象：具有磁矩的原子核，即有自旋的核。
波谱解析复习题
波谱解析复习题波谱解析复习题波谱解析是一门重要的分析技术，广泛应用于化学、物理、天文学等领域。
在波谱解析中，我们通过观察和分析光谱图来获取物质的信息。
本文将带您回顾一些波谱解析的基础知识，并提供一些复习题，以帮助您巩固对这一主题的理解。
一、紫外-可见吸收光谱紫外-可见吸收光谱是一种常用的波谱技术，用于研究物质在紫外和可见光区的吸收行为。
它通过测量物质对不同波长光的吸收程度来确定物质的结构和浓度。
1. 什么是吸收光谱？如何表示吸收光谱图？吸收光谱是指物质对特定波长或一定范围内的光的能量吸收的图谱。
在吸收光谱图中，横轴表示波长或频率，纵轴表示吸收强度或吸光度。
吸收光谱图通常以峰的形式出现，峰的高度和形状与物质的吸收特性相关。
2. 为什么紫外-可见吸收光谱常用于分析有机化合物？紫外-可见吸收光谱对于分析有机化合物非常有用，因为有机化合物通常在紫外和可见光区域吸收较强。
通过测量有机化合物在不同波长的吸收情况，我们可以推断出它们的结构和浓度。
二、红外光谱红外光谱是一种用于研究物质分子振动和转动行为的波谱技术。
它通过测量物质对红外光的吸收来确定物质的化学成分和结构。
1. 什么是红外光谱？红外光谱图如何表示？红外光谱是指物质对红外辐射（通常是波长在2.5-25微米之间的光）的吸收行为。
红外光谱图通常以波数（cm-1）表示，横轴表示波数，纵轴表示吸收强度或吸收百分比。
2. 红外光谱在有机化学中的应用有哪些？红外光谱在有机化学中有广泛的应用。
通过红外光谱，我们可以确定有机化合物的官能团、分子结构和键的类型。
例如，羟基、羰基、胺基等官能团在红外光谱中有特征性的吸收峰，可以用于鉴定有机化合物的结构。
三、核磁共振光谱核磁共振光谱是一种用于研究物质中原子核的磁共振行为的波谱技术。
它通过测量原子核在外加磁场下的共振吸收来确定物质的结构和环境。
1. 什么是核磁共振光谱？核磁共振光谱图如何表示？核磁共振光谱是指物质中原子核在外加磁场下发生共振吸收的现象。
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第一章绪论1 •不饱和度的计算不饱和度计算公式：U=n4+l+（n3-nl）/2式中n4、n3、nl分别为4价、3价、1价原子的个数。
2. 波谱分析的一般程序?1 -实验样品的准备；在波谱测定前我们需要根据样品的不同性质、不同纯度及不同波谱测定忖的作样品的准备。
样品准备主要有三方面的工作:一是准备足够的量。
二是在很多情况下要求样品有足够的纯度，所以要作纯度检验。
三是样品在上机前作制样处理。
2.做必要的图谱及元素分析；先选择性做几个觅要、方便的，再根据情况做其他谱。
3.分子量或分子式的确定；（1）经典的分子量测定方法：可用沸点升高、凝固点降低法、蒸汽密度法、渗透压法。
有些样品可用紫外光谱根据Beer定律测定分子量。
误差大。
大分子可用排阻色谱测定。
（2）质谱法：高分辨质谱在测定精确分子量的同时，还能推岀分子式，这是有机质谱最大的贡献。
低分辨质谱由测得的同位素丰度比也可推出分子屮元素的组成，进而得到可能的分子式。
（3）结合核磁共振氢谱、碳谱推测简单坯类等分子的分子式。
(4)综合光谱材料与元素分析确定分子式。
4.计算不饱和度；分子式确定后，可方便的按下式计算出不饱和度来：U=n4+l+(n3-nl)/2式中n4、n3、nl分别为4价、3价、1价原子的个数。
5・各部分结构的确定；Q)不饱和类型红外光谱和核磁共振可用于判断20、C=N等不饱和类型。
UV可用于共辘体系的判断。
(b)官能团和结构单元鉴定可能存在的官能团和部分结构时，各种光谱要交替参照，相互论证，以增加判断的可靠性。
6.结构式的推定；总结所有的官能团和结构片段，并找出各结构单元的关系，提出一种或几种可能结构式。
7.用全部光谱材料核对推定的结构式；①用IR核对官能团。
②用13C-NMR核对碳的类型和对称性。
③用1H-NMR核对氢核的化学位移和它们相互偶合关系，必要时与计算值对④用UV核对分了中共辘体系和一些官能团的取代位置，或用经验规则计算入max值。
波谱学复习资料
n-π跃迁
π-π*跃迁
在环己烷中测定该化合物的紫外光谱时，得到两个数据（λmax）： 245nm 、308nm ，如果调PH值12左右时，又会在323nm处出现吸收峰，试解释产生 这种现象的原因。 由于烯醇互变现象：245nm 酮式结构的n-π跃迁
官能团区：4000~1300cm-1 4000-2500cm-1: X-H（X:C,N,O,S）单键的伸缩振动区。 2500-2000cm-1: 叁键和累积双键伸缩振动区 2000-1500cm-1: 双键伸缩振动区 1500-1300cm-1： 弯曲振动, 单键(除X-H）的伸缩振动 指纹区： 1300~600cm-1
异丙基1380 cm-1峰分裂成强度相差小的两个峰。叔丁基， 1380 cm-1峰分裂成强度不等的两个峰(由甲基间的振动偶合产 生)。
4、C-H面内摇摆振动：800-720cm-1，判断脂肪烷-(CH2)n-的碳链 长度有用: n=1:785-770cm-1; n=2:743-734cm-1 n=3:729-726; n>4:在720 cm-1
νC=O1715 cm-1 1690 cm-1
O C CH3
O CH2=CH-C-CH=CH2
1660 cm-1
O C
νC=O 1690 cm-1
1670 cm-1
共轭体系越大，νC=O降得越多。
32
B、
炔键C、 νC≡C振动吸收峰强度的大小比较为： D、
CH3—C≡C-CH2F > CH3—C≡C-CH2Cl > CH3—C≡C—CH2CH(CH3)2 CH3—C≡C-CH2Cl > CH3—C≡C—CH2CH(CH3)2 > CH3C≡CCH3
第13章波谱学基本知识
13
6
第6页，共94页。
第一节 紫外-可见光谱
一 、基本原理和基本概念
二、影响紫外光谱的因素 三、紫外光谱的应用
13
7
第7页，共94页。
（一）Lambert-Beer定律
A=εcl=lg1/T
13
8
第8页，共94页。
（二）UV谱图
横坐标:λ/nm 纵坐标: A
见P353图13-2
13
9
第9页，共94页。
γC-H
0
4000 3500 3000 2500 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400
1-辛炔
13
45
第45页，共94页。
4、芳烃
100
3100~3010
0
4000
νC-H
2960~2850
3500 3000 2500
1380
~
1600
βC-H
1460
n→π*跃迁(R带)
λ>250nm;ε<100.
π →π*跃迁(K带)
ε≈ 104 ,并随共轭双键的增多而增大. λ随共轭双键的增多而增长.
13
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第14页，共94页。
乙烯: λmax=162nm(ε≈ 104 )
1,3-丁二烯: λmax=217nm(ε=2.1× 104 )
苯:
E1 带 E2带
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400
辛烷
13
43
第43页，共94页。
2、烯烃
100
0 4000
3100~3010 νC=C-H
波谱解析复习——名词解析
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。
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。
紫外光谱1.助色团：通常把那些本身在紫外或可见光区域吸收带不产生吸收带但与生色团相连后，能使生色团的吸收带向长波方向移动的基团称为助色团（将含有未公用电子对的杂原子基团称为助色团）发色团：有机化合物分子结构中有能吸收紫外光或可见光的基团，此类基团称为发色团。
2.红移：由于化学环境的变化而导致吸收峰长波方向移动的现象叫做红移。
3.蓝移：导致吸收峰向短波方向移动的现象叫做蓝移。
4.增色效应：使紫外吸收强度增加的作用。
5.减色效应：使紫外吸收强度降低的作用。
红外光谱红外吸收：一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能等于振动基态的能级与第一振动激发态的能级之间的能量差时，则分子可吸收能量，由振动基态跃迁到第一振动激发态。
IR选律：在红外光的作用下，只有偶极矩(∆μ)发生变化的振动，即在振动过程中∆μ≠0时，才会产生红外吸收。
1.费米（Fermi）共振：由频率相近的倍频峰和基频峰相互作用产生，结果使倍频峰的强度增大或发生裂分。
2.伸缩振动：沿键轴方向发生周期性变化的振动称为伸缩振动。
3.弯曲振动：沿键角发生周期性变化的振动称为弯曲振动。
4.基频峰：从基态跃迁到第一激发态时将产生一个强的吸收峰，即基频峰。
5.倍频峰：从基态跃迁到第二激发态，第三激发时将产生相应弱的吸收峰，即倍频峰。
6.振动自由度：将多原子分子的复杂振动分解成若干个简单的基本振动，这些基本振动的数目称为分子的振动自由度。
7.指纹区：在红外光谱中，波数在1330~667cm-1 范围内称为指纹区。
8.振动偶合效应：当两个相同的基团在分子中靠得很近时，其相应的特征峰常发生分裂，形成两个峰，这种现象叫作振动偶合。
质谱：是化合物分子在真空条件下受电子流的“轰击”或强电场等其他方法的作用，电离成离子，同时发生某些化学键有规律的断裂，生成具有不同质量的带正电荷的离子，这些离子按质荷比的大小被收集记录的谱。
波谱学期末复习题答案
波谱学期末复习题答案一、选择题1. 波谱学中，波长最长的电磁波是：A. 无线电波B. 微波C. 红外线D. 可见光答案：A2. 以下哪种物质的拉曼散射强度最强？A. 气体B. 液体C. 固体D. 等离子体答案：C3. 在核磁共振波谱中，氢原子的化学位移主要受以下哪种因素影响？A. 电子云密度B. 原子核的自旋状态C. 磁场强度D. 温度答案：A二、填空题1. 波谱学是研究物质与______相互作用的科学。
答案：电磁波2. 拉曼散射是由于光子与分子发生非弹性碰撞而产生的，其散射光的频率与入射光的频率相差一个分子的______频率。
答案：振动3. 在红外光谱中，分子振动模式可以分为______振动和弯曲振动两大类。
答案：伸缩三、简答题1. 简述波谱学在化学分析中的应用。
答案：波谱学在化学分析中的应用主要包括：通过分析物质的光谱特性来确定物质的分子结构和化学组成；利用波谱技术进行定量分析，测定物质的浓度；以及在材料科学、环境监测和医学诊断等领域的应用。
2. 描述核磁共振波谱中化学位移的概念及其影响因素。
答案：核磁共振波谱中的化学位移是指原子核在磁场中受到周围电子云的影响，导致其共振频率发生偏移的现象。
化学位移的大小取决于原子核所处的化学环境，如电子云密度、分子内电荷分布以及分子间相互作用等因素。
四、计算题1. 已知某分子的振动频率为3000 cm^-1，试计算其对应的波长。
答案：波长λ = 1/(3000 cm^-1) = 0.333 μm2. 若某原子核的自旋量子数为1/2，试计算其在磁场强度为9.4 T的核磁共振波谱中的化学位移范围。
答案：化学位移范围Δδ = γB0/2π，其中γ为原子核的旋磁比，B0为磁场强度。
对于氢原子，γ约为267.52 MHz/T，因此化学位移范围Δδ = (267.52 MHz/T × 9.4 T) / (2π) ≈ 42.6 ppm。
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紫外光谱的特征谱带
R带是由n→π*跃迁引起 K带是由于双键的π →π *跃迁产生
例：K吸收带的λmax大小比较为：
＞
＞
10
4、影响紫外光谱λmax的主要因素
4.1 共轭效应
4.2立体效应
4.3 跨环效应 4.4 PH值（酸碱） 4.5 溶剂效应
11
4.1 共轭效应
π-π共轭 丁二烯分子轨道的能级
19
第二部分
红外光谱 (IR)
20
基础知识
1.1. 红外光的区域划分 红外光区分三个区段： a,近红外区：0.75-2.5 m ,13300-4000cm-1 IR的泛频区（用于研究单键的倍频、组频吸收） b,中红外区：2.5-25 m，4000-400cm-1 IR的基频振动区（各种基团基频振动吸收） c,远红外区：25 m以上 转动区（价键转动、晶格转动）
6
近紫外光中透明的化合物是 丁烷 丁二烯 丁酮
甲苯
近紫外光中有吸收的化合物是 正十二烷 乙醇 甲醇 乙酸乙酯
助色效应大小比较：
将基团-OH 、-CH3、-NO2、-O-分别引入苯环后，其助 色效应最大 将助色团-Cl 、-CH3、-NH2分别引入苯环后，其助色效应 最大 基团引入苯环后，引起紫外吸收红移的大小比较为 -NO2 ＞-COOH＞-OH＞-CH3
7
重点知识
电子跃迁的类型
在分子轨道中，有6种轨道： б*、π*、n、π、б，轨道 能量从高到低的排列为： б*﹥π*﹥n﹥π﹥б 有3种电子：
电子从基态（ n、π、δ ）向激发态(б*、π*)的跃迁方 式应有6种。
8
电子跃迁能级图
各种跃迁所所需能量(Δ E)的大小次序为：
CH3OCH3能量最低的电子跃迁类型是 n* 能量最大的跃迁是 *
化合物C4H6O，其紫外吸收光谱波长在230nm 左右， 下列结构中可能的结构C、E、 H
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从一种植物中分离得到一个化合物，其紫外吸收光谱 在乙醇中的λmax=241nm. 根据文献及其它光谱测定知道 可能为松香酸（A）或左旋海松酸(B). 试问从防风草分 离得到的该种化合物为何种结构？并说明理由。
16
例
化合物c 母体二烯烃 217 增加一个共轭双键 30 同环双键 36 四个取代烷基 4×5=20 一个环外双键 5 计算值 308nm 化合物d 母体二烯烃 217 四个取代烷基 4×5=20 两个环外双键 2×5 计算值 247nm
17
某化合物可能为以下结构，其UV实测值为λmax: 237nm， 其合理的结构应为 C
5
3.3 红移 由于助色基的引入或溶剂效应，使λ max向长波方向位移的 效应。 3.4 蓝移 由于共轭效应消失，或溶剂效应使λ max向短波方向位移的 效应。 3.5 增色效应 增加吸收强度的效应（ε max增大），一般红移会引起增色 效应。 3.6 减色效应 减少吸收强度的效应（ε max减小）,一般蓝移会引起减色效 应。
主要内容：
1，第一部分
2，第二部分 3，第三部分
紫外光谱 (UV)
红外光谱 (IR) 核磁共振谱（NMR） 质谱(MS) 综合解谱
1
4，第四部分 5，第五部分
第一部分
紫外光谱 （UV）
2
基础知识
1 、 紫外光谱 分子电子能级的跃迁 分子光谱 吸收光谱 带状光谱 2、紫外光谱的产生 分子吸收紫外光引起电子能级跃迁产生
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1.2 分子的振动能级和跃迁 1.2.1 弹簧谐振动（两端小球）
模型
势能： Ep=1/2 k(d1+d2)2 振动频率(cm-1）
1 k 2c
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μ是两者的折合质量。 化学键越强、两端所连原子折合质量越小、则振动频率越高
伸缩振动吸收的频率大小比较为：C—H ＞C=N ＞N—H C—H＞H—N ＞S—H
结论 由于共轭，电子π→π*跃迁能量更低，吸收波长红移， 且吸收强度随之增加.
12
例:共轭多烯
由于共轭，电子π→π*跃迁能量更低，吸收波长红移， 且吸收强度随之增加。
13
4.6 苯环上取代基的影响
NO2
NH2
OH λ max 210(6200)
λ max 268(7800)
λ max 230(8600)
下列化学键的伸缩振动吸收频率，一般波数最小的是 A．C≡N B．C=N C．C＝O D．C—O
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b、瞬间偶极矩变化(IR活性振动)
实验结果和量子力学理论都证明，当分子振动时，只有
偶极矩发生变化的振动，才有红外吸收，这种振动称为 红外活性振动。 一般来说，具有永久偶极矩的分子或化学键，如：NO 、HCl、C-O、C=O、H-O等都有红外吸收，能产生瞬
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5、不饱和有机化合物紫外吸收峰的计算方法
共轭烯（Woodward—Fieser规则）
15
应用Woodward规则注意：
a、计算的是烯类K带的λmax值，上表溶剂为正己烷， b、当有多个可供选择的双烯母体时，应优先选择较长波长 的母体，若同时存在同环双键和异环双键时，应选取同 环双键作为母体。 c、交叉共扼体系只能选取一个共轭体系．分叉上的双键不 算延长双键，其取代基也不计算在内。 d、共扼体系上的所有取代基及所有的环外双键均应考虑在 内。 e、共轭双键数超过4个不适用。 f、误差~5nm
3
波长比较：无线电波﹥微波﹥红外﹥可见﹥紫外
﹥X-射线 能量比较：无线电波<微波<红外<可见<紫外<X-射线 紫外光波：200~400 nm（波长表示） 可见光波：400~800 nm（波长表示） IR常用中红外光波：400~4000 cm-1（波数表示）
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3 常用名词术语
3.1 生色团（发色基） 在紫外和可见光区能产生吸收的基团 如C=C，C=O，COOH，N=N ，NO2等。它们的体系中均含 有π分子轨道的电子系统，或又含有非键轨道。 它们是能产生n→π*和π→π*跃迁的基团 3.2 助色团 本身不吸收紫外-可见光波，但与一定的发色团相连时，则 可引起吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加，这样 的原子或原子团称为助色团。如：-OH，-OR，-NHR，-SH， -SR，-Cl，-Br，-I等。 特点：含有n电子,由于p-π共轭效应，使吸收向长波方向移动。