红外光谱、核磁共振谱
红外光谱、核磁共振谱.
红外光谱、核磁共振谱都是吸收光谱。
红外光谱可用来判断分子中有什么样的官能团。
核磁共振谱可用来判断分子中有哪几类氢原子，每类氢原子有多少个。
第一节红外光谱(IR)一.基本原理分子是由原子组成的。
组成有机分子的原子之间主要是通过极性键和非极性键结合在一起的。
成键原子间的运动形式可分为两大类：1.伸缩振动，用υ表示。
2.弯曲振动(变形振动)，用δ表示。
具有极性的键在振动过程中出现偶极矩的变化，在键的周围产生稳定的交变电场，与频率相同的辐射电磁波相互作用，从而吸收相应的能量使振动跃迁到激发态，得到振动光谱，即红外光谱。
这种振动称为红外活性振动。
原子间的振动主要吸收波数为4000-400 cm-1的红外光。
红外光谱的横坐标为波长(2.5~25μm)或波数(4000~400cm-1)，纵坐标为透过率(0-100%)。
92页123页182页223页237页253页278页310页330页362页374页图4-16 正辛烷图4-17 1-辛烯图4-181-辛炔图4-192-辛炔图6-4 邻二甲苯图6-5 间二甲苯图6-6 对二甲苯图9-1 1-氯己烷图10-3 10-4 乙醇图10-5 乙醚图10-6 正丁醚图11-1 苯酚图10-3对甲苯酚图12-4 乙醛图12-5 苯乙酮图13-4 乙酸图13-7 乙酸乙酯图15-1 硝基乙烷图15-2 硝基苯图15-6 苯胺第二节核磁共振谱(NMR)一.基本原理自旋量子数不为零的原子核由于自旋会产生磁场，形成磁矩。
磁矩在外磁场中出现不同取向的现象称为能级分裂。
与外磁场同向的为低能级，反向的为高能级。
当电磁波的能量等于高低能级间的能量差时，原子核吸收能量，产生核磁共振。
用得最多的是氢原子核谱，简称氢谱(NMR-1H)。
核磁共振谱中只有横坐标，代表化学位移。
二. 化学位移原子核外有电子，电子的运动产生了对抗外磁场的感应磁场，使核实际感受到的有效磁场强度比外磁场强度低。
核外电子产生的这种作用称为屏蔽效应，它的值用屏蔽常数σ表示。
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别
核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的区别核磁共振波谱与紫外可见光谱及红外光谱的主要不同有两点：①原理不同紫外可见吸收光谱是分子吸收200～700nm的电磁波，吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁，主要是引起最外层电子能级发生跃迁。
红外光谱是分子吸收2.5～50um（2500～50000nm）的电磁波，吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁。
核磁共振波谱则是在外磁场下，吸收60cm～300m 的电磁波，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。
②测定方法不同。
紫外和红外等一般光谱是通过测定不同波长下的透光率（T%=出射光强/入射光强）来获得物质的吸收光谱。
这种方法只适用于透过光强度变化较大的能级跃迁。
60cm～300m的电磁波穿透力很弱，故核磁共振无法通过测定透光率来获得核磁共振光谱，它是通过“共振吸收法”来测定核磁共振信号的。
共振吸收法是指：在一定磁场强度下，原子核在一定频率的电磁波照射下发生自旋能级跃迁时引起核磁矩方向改变进而产生感应电流，通过放大、记录此感应电流便得到核磁共振信号。
依次改变磁场强度（或电磁波的照射频率）使满足不同化学环境核的共振条件，收集共振引起的磁感应信号，经过数学处理，就获得核磁共振波谱图。
③谱图的表示方法不同：紫外谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化。
红外谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化。
核磁谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化。
④提供的信息不同：紫外提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息。
红外提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率。
核磁提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息。
核磁共振谱的优缺点：优点：(仪器的灵敏度和分辨率非常高，较容易解析NMR图(随着计算机技术的应用，多脉冲激发的方法的采用及由此产生的二维谱图、多维谱图等许多新技术，是许多复杂化合物的结构测定引刃而解，NMR可以说是化学研究中最有力的武器之一。
[理学]红外与核磁
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•苯酚的红外光谱
• 对甲苯酚的红外光谱
醛酮的红外光谱 • 羰基化合物在 1680~1850cm-1 处有一个强的羰基伸 缩振动吸收峰。醛基C-H在 2720cm-1处有尖锐的特征 吸收峰。 例1:乙醛的红外光谱
1
2
• 羰基若与邻近基团发生共轭,则吸收频率降低:
例2:苯乙酮的红外光谱
• 羧基中C=O伸缩振动与直链酮相同:1725~1700cm-1; • 它的缔和 O-H 伸缩振动在 2500-3000cm-1 范围内有一个 羧酸特征强的宽谱带; • 羧 酸 盐 含 有 两 个 C—O- 的 伸 缩 振 动 :1610~1550cm-1; 1420~1300cm-1
低场• 乙醇的核磁 共振来自 • 化学位移•以四甲基硅烷(TMS)作为标准物,以它的质子峰作 为零点,其他化合物的质子峰化学位移都是相对的:
• 越小,对应的磁场强度高.
0为核磁共振仪的频率。
(3) 吸收峰的裂分 例1: 乙醇的核磁共振谱
c c b a
•积分曲线 高度比（峰 面积）可得 质子比。
•在外场作用下，自旋能级的裂分：
E=h0
核磁共振 • 只有当电磁波的辐射能等于H1的能级差时，才能发生 H1的核磁共振： E射 = h射 = E = h0 所以要使H1发生核磁共振的条件必须是使电磁波的辐射 频率等于H1的进动频率：射 = 0= H0/2 (1) 固定H0，逐渐改变辐射频率射，进行扫描；
a
b
例2: 1,1,2-三氯乙烷的核磁共振谱
H Cl-CH2-C-Cl Cl 1,1,2-三氯乙烷
自旋偶合 （spin coupling) •CH的吸收峰分析:
Ⅲ
Ⅰ Ⅱ
• 自旋偶合通常只在两个相邻碳上的质子之间发生； 一般说来,当质子相邻碳上有 n个同类质子时,吸收峰裂 分为n+1个（不同类质子分裂成(n+1)(n’+1)个）。
红外光谱、核磁和质谱解析方法
红外光谱解析方法1、分子式不饱和度的计算:Ω不饱和度就是分子结构中达到饱和所缺的一价原子的“对”数，N4、N3、N1分别为分子式中四价、三价及一价元素的数目 2、例4：计算黄酮化合物（C16H10O2）的不饱和度分子结构因为双键为9个。
环数为3，所以不饱和度为12。
例1 某无色或淡黄色液体，具有刺激味，沸点为145.5℃，分子式为C8H8，其红外光谱如图14-29，试判断其结构解：（1）Ω=（2+2×8-8）/2=5，可能有苯环（2）特征区第一强峰1500cm-1粗查：1500~1675cm-1，为νC=C振动区1500cm-1可能为苯环的骨架振动特征峰。
细找：按基团查附录、芳香烃类栏，根据该表所提供的数据找到未知的光谱上取代苯的五种相关峰。
①νФ-H3090、3060及3030cm-1②泛频峰2000-1667cm-1的峰形为单取代峰形③νC=C苯环骨架振动1600、1575、1500及1450cm-1共振环④δф-H1250-1000cm-1出现弱峰⑤γф-H 780及690cm-1（双峰）单取代苯（3）特征区第二强峰1630cm-1粗查：该峰可能起源于νC=C，因苯环已确定，故初步指认为烯烃。
细查：查附录一：（二）烯烃类栏，同样找到烯烃的四种相关峰。
①ν=CH3090、3060及3030cm-1②νC=C1630m-1③δ=CH1430-1290cm-1，出现中强峰④γ=CH990及905cm-1（双峰）落在单取代范围内第二强峰归属：乙烯基单取代。
未知物可能结构，苯乙烯。
4、查标准光谱与Sadtler光谱的81K苯乙烯的光谱完全一致。
结论：未知物为苯乙烯。
核磁共振氢谱的解析核磁共振谱能提供的参数主要是化学位移,原子核的裂分峰数,偶合常数以及各组峰的峰面积积分高度等.一、峰面积与氢核数目的关系（一）峰面积1.概念：在1H-NMR，各吸收峰覆盖的面积。
2.决定因素：峰面积与引起该吸收的氢核数目成正比。
各种光谱的区别
各种光谱的区别
不同种类的光谱在物理和化学领域中具有多种应用。
以下是一些常见光谱的区别：
1.可见光谱：可见光谱是指可见光的波长范围，大约从380
到750纳米。
它是人眼可以感知到的光谱范围，对于研究
物体的颜色和光的吸收、反射和透射具有重要意义。
2.紫外-可见光谱（UV-Vis光谱）：紫外-可见光谱涵盖了紫外
和可见光波长范围。
它用于研究物质的电子能级、光吸收、光散射等。
通过分析样品对特定波长光的吸收或透射，可
以获取关于样品的分子结构、浓度、化学性质等信息。
3.红外光谱：红外光谱涵盖了超过可见光波长的范围，通常
从780纳米到1毫米。
通过观察物质在红外光波段的吸收
和散射，可以推测物质的化学组成、分子键振动和结构等。
红外光谱广泛应用于光谱学、有机化学和材料科学等领域。
4.核磁共振谱（NMR谱）：核磁共振谱是通过测量原子核在
外加磁场中的共振现象来研究样品的结构和化学环境。
核
磁共振技术基于原子核的自旋和核磁矩，广泛用于化学、
生物学和医学等领域。
5.质谱：质谱是通过测量离子的质量和相对丰度，分析样品
中的化学组成和分子结构。
质谱通常涉及样品原子或分子
的离子化和分离，并在质谱仪中进行检测和分析，广泛应
用于有机化学、生物医学和环境科学等领域。
这些是常见光谱的一些区别，每种光谱都有其特定的应用领域和分析目的。
选取适当的光谱和技术取决于研究或分析的具体需求和样品性质。
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱质谱分析
化学反应的核磁共振质谱红外光谱紫外光谱质谱分析化学反应的核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析导论：在化学领域，为了深入了解物质的性质和化学反应的机理，科学家们经常使用各种仪器和技术进行分析和表征。
本文将介绍四种常用的分析技术，即核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析。
这些技术在现代化学研究中起着重要的作用，可以提供关于化合物结构、功能群、分子质量等方面的信息。
核磁共振质谱：核磁共振（NMR）是一种基于原子核的分析技术，它利用原子核在外加磁场中的行为来研究物质的结构和化学环境。
NMR谱图可以提供关于化合物分子结构、官能团和立体异构体的信息。
通过测定样品中不同核的共振频率和相对强度，可以确定分子中原子的类型和数量。
红外光谱：红外光谱（IR）是一种将样品中分子振动状态转化为光谱图形的技术。
通过测量分子在红外线波长范围内的吸收峰位和强度，可以确定分子中存在的不同官能团和键。
红外光谱可以用于研究化合物的结构、官能团的存在形式以及有机反应的进程。
紫外光谱：紫外光谱（UV）是一种利用分子吸收紫外线的技术。
物质的分子结构和化学键的种类和环境可以通过测量它们吸收紫外线的波长和强度来确定。
紫外光谱通常用于研究物质的电子结构、共轭体系和染料的性质。
质谱分析：质谱（MS）是一种通过将样品中的分子离子化并在质谱仪中进行分离和检测来研究分子的化学和物理性质的技术。
质谱图提供了关于化合物分子离子的质量、分子式和结构的信息。
质谱分析可用于确定化合物的分子质量、分子离子峰的相对强度和质谱碎片的结构。
应用：这四种分析技术在化学领域中具有广泛的应用。
例如，在有机合成中，核磁共振质谱可以用来确定所得产物的结构和纯度；红外光谱可以用来鉴定化合物中的官能团和化学键；紫外光谱可用于研究分子的共轭体系和电子结构；质谱可以用于研究新颖分子的合成和分析。
结论：核磁共振质谱、红外光谱、紫外光谱和质谱分析是现代化学研究中常用的分析技术。
它们能够提供关于化合物结构、官能团、分子质量等方面的信息，为科学家们解决化学问题和研究化学反应机理提供了重要工具。
质谱仪红外光谱核磁共振氢谱
质谱仪红外光谱核磁共振氢谱
质谱仪红外光谱核磁共振氢谱(IR/NMR/HRMS)是一种先进的分析技术，可以提供准确的信息，用于识别、确定和谱系统分析有机化合物和其他大分子物质。
它主要由三大领域的技术组成，分别是红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)和高分辨率质谱(HRMS)。
红外光谱(IR)可以用来识别有机分子中的结构信息，即探测不同类型氢键的存在。
它通过将红外线通过样品，然后探测其吸收或发射的信号来确定吸收光谱的特征信息，用来识别、确定和谱系统分析有机分子。
核磁共振(NMR)可以用来探测有机物质中不同原子的存在，从而确定其结构信息。
它通过研究样品中各个原子在磁场中的行为，来推断和确定有机物质的构型。
高分辨率质谱(HRMS)可用于鉴定和确定有机物质的结构和分子量。
它可以通过将分子离子化，然后记录其分子和离子离子的质量(m/z)来确定有机物质的结构信息。
质谱仪红外光谱核磁共振氢谱(IR/NMR/HRMS)的利用可以提高有机物质的分析精度，更有效地鉴定其结构和分子量。
这种技术可以用于多种应用，比如分析药物和食品中的化学成分，研究新化合物的结构和性质等。
综上所述，质谱仪红外光谱核磁共振氢谱(IR/NMR/HRMS)能够提供准确的信息，用于分析有机物质的结构和分子量，可以应用于多种领域。
第八章红外光谱和核磁共振氢谱IRandHNMR
4 、红外光谱仪和红外光谱图
红外光谱仪组成：光源、单色器、检测器、放大器和记录器 横坐标： 数（） 纵坐标： 度（ A ） 吸收图谱： cm-1 ） 透
过 率 %
上线：波长（） 右側：透过率（ T% ）
波长 λ/μm -1 指纹区（ 1400-400cm ）
下线：波 左侧：吸光 官能团区（ 4000-1400
－ 1
， RCOCl/~1800 cm － 1 ，因氯有强的吸电子诱导效应。
③ 减弱键强度的共轭效应能使吸收向低频移动。如： CH3COCH =CH2 中 C=O 的吸收峰 1720 cm － 1 移至 ~1685 cm － 1 ， C=C 的吸 收峰由 1647 cm － 1 移至 1623 cm － 1 。
波数 /cm-1
二、有机基团的特3000c m－1 O-H 3600~3200 N-H 3500~3100 C-H 3300~2700 三键或累积 双键吸收区 2400 ～ 1950 cm － 1 C=C 2260~2100 C=N 2400~2100 C=Y=Z ~1950 C=X 双键振动 区 1800 ～ 1300 cm － 1 C=O 1800~1650 C=C 1690~1600 芳环 1600 ～ 1 450 C=N 1960~1460 δN-H 1650~150 0 δC-H 1475~130 0 指纹区 C － X 伸缩或弯曲振动 区 1300 ～ 600 c m－1 C-O 1300~1000 C-N 1360~1030 C-C 1200~600 δ=C-H 1000~650
影响化学键和基团特征吸收频率的因素 ① 键的力常数 k 越大，红外吸收频率越大。如：炔键 /2150 cm －
1
， C=C /1650 cm － 1 ， C － C /1200cm － 1 。
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红外光谱、核磁共振谱都是吸收光谱。
红外光谱可用来判断分子中有什么样的官能团。
核磁共振谱可用来判断分子中有哪几类氢原子，每类氢原子有多少个。
第一节红外光谱(IR)
一.基本原理
分子是由原子组成的。
组成有机分子的原子之间主要是通过极性键和非极性键结合在一起的。
成键原子间的运动形式可分为两大类：1.伸缩振动，用υ表示。
2.弯曲振动(变形振动)，用δ表示。
具有极性的键在振动过程中出现偶极矩的变化，在键的周围产生稳定的交变电场，与频率相同的辐射电磁波相互作用，从而吸收相应的能量使振动跃迁到激发态，得到振动光谱，即红外光谱。
这种振动称为红外活性振动。
原子间的振动主要吸收波数为4000-400 cm-1的红外光。
红外光谱的横坐标为波长(2.5~25μm)或波数(4000~400cm-1)，纵坐标为透过率(0-100%)。
92页图4-16 正辛烷图4-17 1-辛烯
图4-181-辛炔图4-192-辛炔
123页图6-4 邻二甲苯图6-5 间二甲苯图6-6 对二甲苯182页图9-1 1-氯己烷
223页图10-3 10-4 乙醇
237页图10-5 乙醚图10-6 正丁醚
253页图11-1 苯酚图10-3对甲苯酚
278页图12-4 乙醛图12-5 苯乙酮
310页图13-4 乙酸
330页图13-7 乙酸乙酯
362页图15-1 硝基乙烷图15-2 硝基苯
374页图15-6 苯胺第二节核磁共振谱(NMR)
一.基本原理
自旋量子数不为零的原子核由于自旋会产生磁场，形成磁矩。
磁矩在外磁场中出现不同取向的现象称为能级分裂。
与外磁场同向的为低能级，反向的为高能级。
当电磁波的能量等于高低能级间的能量差时，原子核吸收能量，产生核磁共振。
用得最多的是氢原子核谱，简称氢谱(NMR-1H)。
核磁共振谱中只有横坐标，代表化学位移。
二. 化学位移
原子核外有电子，电子的运动产生了对抗外磁场的感应磁场，使核实际感受到的有效磁场强度比外磁场强度低。
核外电子产生的这种作用称为屏蔽效应，它的值用屏蔽常数σ表示。
分子中不同化学环境的氢核，受到不同的屏蔽作用，在一定外磁场的作用下，产生核磁共振所需要的照射频率也不同，即在谱图的不同位置出现吸收峰。
如CH
3
CH2OH中有三类氢原子。
裂分数=(n
1+1)(n2+1)(n3+1)
s d t q m b 单峰双峰三重峰四重峰多重峰宽峰五.积分曲线与峰面积
峰面积与质子数成正比。
六. 谱图解析化合物A（C
5
H
10
O）：IR：1730 cm－1
NMR：δ
H
9.7(s,1H), 1.2(s,9H)
化合物B（C
5
H
10
O）：IR：1720 cm－1
NMR：δ
H
2.4(m,1H), 2.1(s,3H),1.2(d,6H)试推测A、B的结构。
化合物A（C
9H
10
O）碘仿反应显阴性，IR谱中在1690cm－1处
有强吸收峰。
NMR谱中δ＝1.2(3H)三重峰，δ＝3.0(2H)四重峰，δ＝7.7(5H)多重峰。
A是什么结构？A的异构体B，碘仿反应显阳性，IR谱中在1705cm－1处有强吸收峰。
NMR谱中δ＝2.0(3H)单峰，δ＝3.5(2H)单峰，δ＝7.1(5H)多重峰。
B是什么结构？295页图12-8 1,2,2-三氯丙烷图12-9 图12-10 乙醇图12-11 1,1,2-三氯乙烷
298页图12-12 3-戊酮图12-13 3-甲基-2-丁酮311页图13-5 正丙酸
330页图13-8 乙酸乙酯
375页图15-7 二乙胺。