四种谱图的综合解析

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四大谱图详解

四大谱图详解

远红外
50~1000μm
微波
0.1~100cm
无线电波
1~100m
核磁共振(核自旋跃迁)
电磁波谱
四种仪器的概述及相应的谱图解析
紫外光谱分析
概述 影响紫外吸收的因素 紫外吸收与分子结构关系 应用
紫外吸收光谱的产生
分子的三种运动状态: (1)电子相对于原子核的运动 (2)核间相对位移引起的振动 (3)………………….. …..转动。这三种运动能量是量子化的,并对应有一定能级。
四大谱图详解
波谱产生原理
的跃迁
γ射线
10-3~0.1nm
核跃迁
X射线
0.1~10nm
内层电子跃迁
远紫外
10~200nm
中层电子跃迁
紫外
200~400nm
外层(价)电子跃迁
可见
400~800nm
红外
0.8~50μm
分子转动和振动
n
σ
电子跃迁的类型
1.N-V跃迁 1) 定义:分子中的电子由成键轨道向反键轨道的跃迁。 2) 分类 (1)σ→σ* 跃迁:电子由σ成键轨道向σ*轨道的跃迁。存在于饱和碳氢化合物中。 (2)π→π* 跃迁:由π成键轨道向π* 轨道的跃迁。存在于含有不饱和键的化合物中
电子跃迁的类型
影响紫外吸收的因素-溶剂效应
1. 在极性溶剂和非极性溶剂中测试,非极性化合物λmax无明显差异。 2.在极性溶剂和非极性溶剂中测试,极性化合物λmax一般有变化.
溶剂效应:在不同的溶剂中谱带产生的位移称为溶剂效应。是由于不同极性的溶剂对基态和激发态样品分子的生色团作用不同或稳定化程度不同所致。
2. K带 由共轭体系中π→π* 产生的吸收带。例: >C=C—C=C—C=C< 。 特点:a. 吸收峰出现区域:210~250nm,即在近紫外区。 b. ε >104 。

四大谱图综合解析5

四大谱图综合解析5

9 某未知物为无色液体,沸点156.9997℃,它的红外光谱,核磁共振谱以及质谱如图,它的紫外光谱在210nm以上无吸收。

试确定未知物的结构。

[解] 从未知物的质谱数据得知,分子离子峰m/e164,其丰度不大,估计未知物不是芳香族化合物。

已知[M + 2 ]/[M] = 95.7:100,又知道Br81/Br79=98:100,由此得知未知物分子含有1个溴原子。

通常在卤化物的质谱中,由于失去电负性较大的卤原子(X)而出现1个强的[M-X]峰R—X R+ + X-在未知物的质谱中确有1个m/e85(l64-79=85)的峰,从而进一步证明未知物分子含有1个溴原子。

显然,R部分的质量为85。

此外,质谱中还存在m/e29, 43, 53等(C n H2n+1 )或(C n H2n+1CO)系列的峰,这暗示R部分可能是CH3(CH2)5-或CH3(CH2)3CO-。

但根据m/e93和95(—CH2Br+),107和109(—CH2CH2Br+)以及135和137(—(CH2 )4Br+)等峰,估计R部分应是烷基。

因此未知物的分子式可能是C6H13Br。

含有6个或6个以上碳原子的正烷基溴化物,通常容易形成1个5元环的溴鎓离子,未知物的质谱在m/e135和137处有1强峰,可指定为溴鎓离子,从而推测未知物为正溴己烷。

CH3CH2CH2CH2CH2CH2Br上述鉴定也得到其它光谱的证实。

未知物的紫外吸收光谱在210nm以上无吸收,这说明不存在羰基、芳环以及卤素与双键共轭等。

未知物的红外光谱甚为简单,没有羰基、羟基、芳环或烯烃的特征吸收。

在未知物的核磁共振谱中δ3.32处的三重峰,积分值相当2个质子,这分明是与1个次甲基相连的次甲基的峰。

由于它的化学位移偏低场,故该亚甲基应与溴原子相连,即一CH 2-CH 2-Br 。

高场δ0. 89处的1个畸变的3重峰,积分面积相当3个质子,故应为1个甲基。

δ2. 1~1.1之间的1组峰,积分面积相当8个质子,正好是4个亚甲基。

波谱四种谱图的综合解析

波谱四种谱图的综合解析

A: CH3 - CH (COOH) - O-Ph-Cl
最后对其推导的结构再进一步确认
• 推导成功!你将得到鲜花和掌声!
从估计分子式:C9H9ClO3中减去—Cl、—C6H4-、 >CH-CH3、—COOH基团,只剩下—O—基团, 因此,可拼出以下结构:
H3CHC
O
Cl
H3CHC Cl
OCOOHຫໍສະໝຸດ COOHAB
检查 MS 谱, m/e=155 、 128 、 111 均含有 C1 原子, 说明 C1 原子与苯环直接相连,因此 C1 原子上的 孤对电子与苯环发生 p-π 共轭,所以不易被丢失, 上述三个离子的裂解可有下图得到合理的解释, 所以未知物的结构应是A:
• 由 IR 谱在 32002500 cm-1 的宽 峰 和 接 近 1700 cm-1 的 强 峰 可 推测分子中可 能含有 -COOH , 在 1200-1250 附 近的强峰可推 测分子中可能 含 有 醚 键 (C-O-C);
• 从 1H-NMR 谱的高场到低场各峰的积分曲线高度比 为3:1:2:2:1,估计分子中可能是9个H,再估计 C 数 为 ( 200-9-16×3-35 ) /12=9 , 估 计 分 子 式 : C9H9ClO3 • 不饱和度=1+n4+1/2×(n3-n1) =1+9+1/2×(0-9-1)=5;
四种谱图的综合解析
• 其它辅助参考: • 物理常数的测定:熔点、沸点、比重、 折射率… … • 元素分析:C、H、N、S、O、P、F、Cl、 Br、I … … • 物理状态的观察:液、固、气味、灼烧--特证火焰颜色… …
四种谱图的综合解析
例1:由如下四种谱图解析C5H10O的结构

四大谱图解析

四大谱图解析

位于真空紫外区,助色基团的存在可以使波长红移
当烯烃双键上引入助色基团时,π→π* 吸收将发生红移, 甚至移到近紫外光区。原因是助色基团中的n电子可以产 生p-π共轭,使π→π* 跃迁能量降低,烷基可产生超共轭效 应,也可使吸收红移,不过这种助色作用很弱
于氧、氮、硫、氯、溴、碘原子上(统称杂原子)。
这些电子统称──价电子
2021/6/16
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电子跃迁的类型
• 电子从基态(成键轨道) 向激发态(反键轨道)的 σn 电子 跃迁(*, →*跃 迁)
• 杂原子(末成键电子) 被激发向反键轨道的跃 迁 ( n *, n*跃 迁)
O π 电子
C
σn电子
2021/6/16
量红移
• 空间效应:空间位阻,构型 外部因素:溶剂效应 ,温度,pH值影响
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影响紫外吸收的因素-共轭效应
π*
E
E
π
共轭系统的能级示意图 及共轭多烯的紫外吸收
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影响紫外吸收的因素-助色基的影响
使最大吸收向长波红移,颜色加深(助色效应)。
体 系 XC = C XC = CC = O
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影响紫外吸收的因素-溶剂效应
(2) * 跃迁,溶剂极性增加,吸收红移。
因为在多数π→π*跃迁中,激发态的极性要强于基态,极性大的 π*轨道与溶剂作用强,能量下降较大,而π轨道极性小,与极 性溶剂作用较弱,故能量降低较小,致使π及π*间能量差值变 小。因此,π→π*跃迁在极性溶剂中的跃迁能△Ep小于在非极 性溶剂中的跃迁能△En。所以在极性溶剂中,π→π*跃迁产生 的吸收峰向长波长方向移动。
-F<-CH3<-Br<-OH<-OCH3<-NH2<-NHCH3<NH(CH3)2<-NHC6H5<-O-

四大谱图解析

四大谱图解析
增色效应与减色效应 吸收峰吸收强度增加的现象叫增 色效应。 吸收峰吸收强度减小的现象叫减 色效应。
常用术语
吸收带:由相同的电子跃迁产生的吸收峰,叫.. R带:由化合物n→π* 跃迁产生的吸收带,它具有杂 原子和双键的共轭基团(醛、酮)。例:>C=O, —N=N—。 特点:a. 吸收峰出现区域在250nm~500nm。 b.摩尔吸光系数小,吸收强度在10 ~100,属 于禁阻跃迁。
影响紫外吸收的因素-溶剂效应
(2) * 跃迁,溶剂极性增加,吸收红移。
因为在多数π→π*跃迁中,激发态的极性要强于基态,极性大的 π*轨道与溶剂作用强,能量下降较大,而π轨道极性小,与极 性溶剂作用较弱,故能量降低较小,致使π及π*间能量差值变 小。因此,π→π*跃迁在极性溶剂中的跃迁能△Ep小于在非极 性溶剂中的跃迁能△En。所以在极性溶剂中,π→π*跃迁产生 的吸收峰向长波长方向移动。
影响紫外吸收的因素-溶剂效应
1. 在极性溶剂和非极性溶剂中测试,非极性化合物λ max无 明显差异。 2.在极性溶剂和非极性溶剂中测试,极性化合物λmax一般有变 化. 溶剂效应:在不同的溶剂中谱带产生的位移称为溶剂效应。 是由于不同极性的溶剂对基态和激发态样品分子的生色团 作用不同或稳定化程度不同所致。 极性溶剂使R带(250~500nm)蓝移,使K带(210~250)红移。
紫外吸收与分子结构关系 • (2)、简单的不饱和化合物:
• 简单烯烃、炔烃 • 简单醛酮 • n—π*跃迁在紫外区,为弱吸收
紫外吸收与分子结构关系
简单烯烃、炔烃 孤立的 * 跃迁在近紫外区无吸收。 例:CH2=CH2 max= 165nm HC≡CH max= 173nm
位于真空紫外区,助色基团的存在可以使波长红移 当烯烃双键上引入助色基团时,π→π* 吸收将发生红移, 甚至移到近紫外光区。原因是助色基团中的n电子可以产 生p-π共轭,使π→π* 跃迁能量降低,烷基可产生超共轭效 应,也可使吸收红移,不过这种助色作用很弱

谱图的综合解析

谱图的综合解析

等离子体物理
等离子体物理中的谱图主要用于研究 等离子体的离子和电子成分、能量分 布以及与电磁场的相互作用等。
例如,通过微波干涉仪可以测量等离 子体的电磁波传播特性,通过质谱仪 可以分析等离子体的成分和化学性质 。
天体物理
天体物理中的谱图主要用于研究天体的化学组成、温度、 密度和运动状态等。通过分析天体发出的光谱,可以深入 了解天体的演化历程和宇宙的起源与演化。
谱图综合解析
contents
目录
• 谱图基础知识 • 谱图解析方法 • 谱图在信号处理中的应用 • 谱图在化学领域的应用 • 谱图在物理领域的应用 • 谱图解析的未来发展
01 谱图基础知识
谱图定义
谱图是一种用于表示数据点在多维空间中分布情况的图形表示方法。它将多维数 据点映射到二维平面上,通过颜色、形状、大小等视觉元素来表示数据的特征和 差异。
医学影像处理
利用谱图技术可以对医学影像进行增强和分析, 用于医学影像诊断和治疗。
04 谱图在化学领域的应用
分子光谱学
红外光谱
用于检测分子中的振动和转动能级跃迁,从而推断分子的结构和 化学键信息。
拉曼光谱
通过散射光的频率变化分析分子振动和转动信息,常用于研究分 子结构和化学反应过程。
紫外可见光谱
通过测量物质对紫外和可见光的吸收来分析分子中的电子跃迁, 用于研究分子结构和电子性质。
谱图应用领域
01
谱图在数据挖掘、机器学习 、生物信息学、社交网络分 析等领域有着广泛的应用。
02
03
04
在数据挖掘和机器学习中, 谱图可用于数据降维、聚类 分析、异常检测等任务。
在生物信息学中,谱图可 用于基因表达分析、蛋白 质相互作用分析等。

四大谱图综合解析6

四大谱图综合解析6

11 某一未知化合物的质谱、红外光谱和核磁共振谱见图2-16. 2-1'l和2 18。

也测定了它的紫外光谱数据:在200nm以上没有吸收。

试确定该化合物的结构。

质谱数据[解] 根据M+1=7.8, M+2=0.5,从Beynon表找出有关式子,然后排除含有奇数个氮原子的式子(因为未知物的分子量为偶数),剩余的列出:C5H14N272和C 6H 14O 也较为接近。

考虑到未知物的紫外光谱在200 nm 以上没有吸收,核磁共振谱在芳环特征吸收区域中也没有吸收峰等事实,说明未知物是脂肪族化合物。

根据这一点,上述三个式子只有C 6H 14O 可以作为未知物的分子式。

从分子式可知该化合物不饱和度为零。

在未知物的红外光谱中,没有羰基或羟基的特征吸收,但分子式中又含有氧原子,故未知物为醚的可能性很大。

在1130cm -1~ 1110 cm -1之间有一个带有裂分的吸收带,可以认为是C —O —C 的伸缩振动吸收。

另一方面,核磁共振谱中除了在δ1. 15处的双峰和δ3.75处的对称七重峰(它们的积分比为6:1)以外没有其它峰,这非常明确地指出了未知物存在着2个对称的异丙基。

对于这一点,红外光谱中的1380 cm -1和1370 cm -1处的双峰,提供了另一个证据。

根据上述分析得到的信息,未知物的结构式可立即确定为:CHH 3CH 3C O CHCH 3CH 3按照这个结构式,未知物质谱中的主要碎片离子可以得到满意的解释:CHH 3CH 3C OCH3CH3+·C H H 3CCH 3O CHCH 3++基峰 m/z 45CHH 3CH 3C CH H 3CH 3C O H CCH 3+++OCHCH 3CH 3·m/z 43m/z 87+·CH 3CH 3CH=OH12 某一未知化合物,其分子式为C 10H10O 。

已测定它的紫外吸收光谱、红外光谱(KBr 压片)以及核磁共振谱,见图确定该化合物结构。

有机化学的四谱综合解析PPT课件

有机化学的四谱综合解析PPT课件
17
活泼氢反应
重水交换 分子中如果有活泼氢: —OH、—NH2、—COOH等 本身化学位移较大,易辨认 加入重水(D2O)后,信号减弱或消失 酰胺质子交换速度慢,不易消失 易形成分子内氢键的活泼氢也难消失
18
核磁共振碳谱
19
核磁共振发展初期,大家更多关注13C NMR 大部分有机化合物都具有碳骨架或碳原子 但是这些碳原子以12C为主,它不是磁性核 13C的天然丰度只有12C的1.1% 13C在核磁共振上的灵敏度只有1H的1.6% 13C的整个灵敏度只有1H的1/5700
——The Nobel Prize in Chemistry 1991
40
COSY谱图
堆积图
平面等值线图
41
1-氯-2-丙醇 1H-1H COSY图
42
1-氯-2-丙醇的 1H-13C COSY图
43
波谱综合解析
波谱解析的基本知识 波谱解析的基本步骤 波谱解析的技巧策略 实例 习题
44
波谱解析的基本步骤
1、鉴别谱图中真实谱峰 2、计算不饱和度 3、掌握影响化学位移的因素
34
4、分子对称性分析:
若谱线数目等于元素组成式中碳原子数目, 说明分子无对称性;若谱线数目小于元素组 成中的碳原子数目,说明分子有一定的对称 性,这在推测结构时应予以重视。如果化合 物中碳原子数目较多时,应考虑到不同碳原 子的值可能偶合重合。
20世纪70年代开始,由于傅立叶变换仪器的 使用,可同时激发所有的13C核而使得13C NMR迅速得到广泛应用 其发展地位已经接近1H NMR
20
核磁共振碳谱
选用核磁共振碳谱的优点在于: ①每种有机化合物必定含有碳元素; ②化学位移分布在很宽的范围内; ③能够区别分子中有微小差异的碳原子,还 能观察到不与氢核相连的碳原子; ④能提供碳骨架信息。
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• 从1H-NMR谱的高场到低场各峰的积分曲线高度比 为3:1:2:2:1,估计分子中可能是9个H,再估计 C 数 为 ( 200-9-16×3-35 ) /12=9 , 估 计 分 子 式 : C9H9ClO3 • 不饱和度=1+n4+1/2×(n3-n1) =1+9+1/2×(0-9-1)=5;
四种谱图的综合解析
• 目的: • 鉴定有机化合物、 新合成的有机化合 物、中间体、天然 产物的提取物、违 禁药物的鉴定、精 细化工产品配方的 剖析
四种谱图的综合解析
•有机化合物结构分析的一般程序: 1. 纯度检查;2. 测定分子量;3. 确定分子 式;4. 计算不饱和度;5. 推测结构单元、 计算剩余基团、拼出结构式;6. 验证。 • 混合物的分离方法:萃取、蒸馏、制备色谱、 薄层色谱…… • • 四种谱图从那一步入手?看着瞧!
• 推导成功!你已经初步掌握了解谱方法,要多练!
例2:由MS、IR、1H-NMR谱 图推测化合物的结构
解:
• 由MS可看出该化 合物的分子量为 200,并且由M和 M+2 离 子 峰 的 相 对 丰 度 近 似 为 3:1 可知分子中含有 一个氯原子;
• 由IR谱在32002500 cm-1 的宽 峰 和 接 近 1700 cm-1 的 强 峰 可 推测分子中可 能含有-COOH, 在 1200-1250 附 近的强峰可推 测分子中可能 含 有 醚 键 (C-O-C);
• (CH3)2CH+的存在由中等 强 度 的 m/e=41 与 m/e=39.2 亚 稳 峰 的 存 在 而确认: • (CH3)2CH+ → C3H5+ m/e=43 m/e=41
• m*=m22/m1=412/43= • =39.1≈39.2
最后对其推导的结构再进一步确认。
(CH3)2CHCOCH3
13C-NMR中: 213ppm为C=O, 41.5ppm为CH, 26.5ppm为CH3, 18.9ppm为(CH3)2
从IR谱中的1385和1375 cm-1 的双峰也可证明其是 (CH3)2-CH- 基团的CH3的1380 cm-1裂分的双峰;
从 MS 谱 m/e=71 、 m/e=43 峰 可 以 认 为是由下述裂解所 致:
A: CH3 - CH (COOH) - O-Ph-Cl
最后对其推导的结构再进一步确认ຫໍສະໝຸດ • 推导成功!你将得到鲜花和掌声!
• IR谱在3100-3000 cm-1 、接近1600 cm-1 处和低于900 cm-1处无明显吸收峰,故为脂肪族化合物,1717 cm-1处 的强峰和3435 cm-1 处的倍频峰表明是典型的醛、酮、 或酸的羰基吸收,但从NMR谱看不出醛或酸的官能团, 所以C5H10O必是酮:C4H10 C= O;
IR谱图
NMR谱图
13C-NMR谱图
解:=A/(C*l)= =0.77/(0.31*1000/86/100*1)=21.4
• UN=1+n4+1/2(n3-n1)=1+5+1/2* *(0-10)=1 • 一个双键(或一个环),分子 量86, • 由 UV 谱 max=285nm max=21.4,表明为一饱和羰基 化合物,与丙酮的max=270nm ≈15相比,此化合物的max红 移15nm,表明羰基相邻碳原子 上带有烷基;
从1H-NMR谱可直接看到 烷基联在羰基碳上, δ=2.4ppm处有一个质子 多重峰,2.05ppm处为三 个质子的单峰,中心为 δ=1.08ppm处有6个质子 的双峰(J=7Hz),
• 2.05ppm处三个质子的单峰为CH3-(C=O)-, 2.4ppm处一质子多重峰与1.08ppm 处6个质子 的双峰偶合,是(CH3)2-CH- 基团的典型共 振吸收峰,从而得出该化合物可能为(CH3) 2-CH-(C=O)-CH3 。
四种谱图的综合解析
• 其它辅助参考: • 物理常数的测定:熔点、沸点、比重、 折射率… … • 元素分析:C、H、N、S、O、P、F、Cl、 Br、I … … • 物理状态的观察:液、固、气味、灼烧--特证火焰颜色… …
四种谱图的综合解析
例1:由如下四种谱图解析C5H10O的结 构 (UV谱的浓度为0.31克/100毫升)
从估计分子式:C9H9ClO3中减去—Cl、—C6H4-、 >CH-CH3、—COOH基团,只剩下—O—基团, 因此,可拼出以下结构:
H 3 CHC
O
Cl
H 3 CHC Cl
O
COOH
COOH
A
B
检查MS谱,m/e=155、128、111均含有C1原子, 说明C1原子与苯环直接相连,因此C1原子上的 孤对电子与苯环发生p-π共轭,所以不易被丢失, 上述三个离子的裂解可有下图得到合理的解释, 所以未知物的结构应是A:
三张谱图中都有苯环存在的证据,加上-COOH基 团,不饱和度与计算相附; 由1H-NMR谱看出:δ=1.7ppm处的二重峰与 δ=4.7ppm处的四重峰组合应是>CH-CH3基团, δ=7ppm附近的两个变形的二重峰为苯环的对位二取 代, δ=11ppm附近处的峰为-COOH上的H;
从IR谱中的1600和1500 cm-1 处后者比前者强的双 峰是苯环的骨架伸缩振动,1380cm-1 处是-CHCH3的弯曲振动,860-800 cm-1 处强峰是苯环对 位二取代的特征峰;
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