有机化合物解析波普
有机化合物结构解析—波谱分析课件
B带和E带：芳香族及杂芳香族化合物的特征吸收带。苯有三个吸收 谱 带 ： E1 带 184 nm(ε60 000) 、 E2 带 204 nm(ε7900) 和 B 带 256 nm(ε200)，这些谱带都是由π→π*跃迁造成的。前二者是由一个允 许跃迁引起的，后者是由高度对称的苯分子中禁止跃迁所引起。 B 带常有相当多的重峰的精细结构。并非所有芳香族化合物都有B带， B带在极性溶剂中，常常看不到其精细结构。助色团使E2向长波方 向移动，但一般不超过210nm。
nm；对确定化合物的结构有一定的用途。
X
X
C
2003-09
有机化合物波谱解析
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§2.3 Types of absorption band and its characteristics
R带： n→π*引起的吸收，εmax<100。是由CO或NO2等单一发色团 引起的，溶剂的极性增加会导致紫移，其他带出现时，有时产生红 移，有时被强吸收带掩盖，浓溶液才会产生此吸收。
mass spectrometry (MS)
Determination of molecular weight and
molecu) spectroscopy
Analyses of function groups
-nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR)
Comprehensive analysis of MS, IR, NMR and UV
Verification of the structure by chemical
有机化合物光谱和波谱分析-2.2
1．价电子类型
有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果： σ键电子(单键)
有机分子 价电子类型
π键电子(不饱和键)
未成键n电子(或称非键电子, 如氧,氮,硫,卤素等)
s
H
C H
O
p
n
2．电子跃迁类型
分子轨道理论：成键轨道—反键轨道。
s*
E
K E,B
R
p*
n
p
s
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反 键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量Δ Ε 大小顺序为：
溶剂极性↑ π→π*跃迁的吸 收谱带发生红移
基发态 基态
例如: 环己烷改
乙极性对n→π*跃迁谱带的影响
溶剂极性↑ n→π*跃迁的吸收 谱带发生蓝移 例如: 环己烷改 乙醇: 蓝移7nm, 水: 蓝移8nm
异亚丙基丙酮CH3COCH=C(CH3)2吸收带与溶剂极性的关系
(1) 远紫外光区: 100-200nm
(2) 近紫外光区: 200-400nm
(3)可见光区:400-800nm 可用于结构鉴定和定量分析。 电子跃迁的同时，伴随着振动转 动能级的跃迁;带状光谱。
4. 电磁波与辐射能
光: 是一种电磁波, 具有波动性和粒子性.
波动性 – 传播运动过程中突出, 表现在光的偏振, 干涉, 衍射 粒子性 – 与物质相互作用时突出, 表现在光电效 应, 光的吸收和散射
c ν= λ
ν : Hz c 8 c : 光速 (3×10 m/s) E = hν =h λ λ : m
= hcν
※ 频率与波长成反比, 即波长越长, 频率越低, 波数越小 ※ 光量子的能量(E)与波长成反比, 而与频率及波数成正比.
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，在进样系统内汽化后进入离子源；难挥发的液体或固体样品，通过探针直接插入离子源。
真空系统：质谱仪需要在高真空下工作：离子源（10-3~10-5Pa ）；质量分析器（10 -6 Pa ）。
波普解析实验报告
实验模块：有机化合物波普解析实验实验标题：有机化合物结构鉴定——波普解析法实验日期：2023年11月15日实验操作者：张三（学生）实验指导者：李四（教师）一、实验目的1. 掌握波普解析法的基本原理和方法。
2. 学习运用紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱和质谱等波普解析技术对有机化合物进行结构鉴定。
3. 提高对有机化合物结构的分析和判断能力。
二、实验原理波普解析法是利用紫外光谱、红外光谱、核磁共振氢谱和质谱等波普技术对有机化合物进行结构鉴定的一种方法。
通过分析这些波普数据，可以确定有机化合物的分子结构、官能团、分子量等信息。
三、实验步骤1. 准备实验仪器：紫外光谱仪、红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪等。
2. 样品制备：取一定量的待测有机化合物，用适当的溶剂溶解，配制成一定浓度的溶液。
3. 紫外光谱分析：将溶液倒入紫外光谱仪样品池中，进行紫外光谱扫描，记录光谱图。
4. 红外光谱分析：将溶液倒入红外光谱仪样品池中，进行红外光谱扫描，记录光谱图。
5. 核磁共振氢谱分析：将溶液倒入核磁共振仪样品池中，进行核磁共振氢谱扫描，记录氢谱图。
6. 质谱分析：将溶液倒入质谱仪样品池中，进行质谱扫描，记录质谱图。
7. 数据处理与分析：根据波普数据，对有机化合物的结构进行推断和分析。
四、实验结果与分析1. 紫外光谱分析：根据紫外光谱图，可以看出有机化合物在特定波长下的吸收峰，有助于确定其分子结构中的共轭体系。
2. 红外光谱分析：根据红外光谱图，可以看出有机化合物中的官能团和化学键，有助于确定其分子结构中的官能团。
3. 核磁共振氢谱分析：根据核磁共振氢谱图，可以看出有机化合物中不同化学环境下的氢原子，有助于确定其分子结构中的碳骨架和官能团。
4. 质谱分析：根据质谱图，可以看出有机化合物的分子量、碎片离子等信息，有助于确定其分子结构。
通过以上波普解析技术，我们可以得出以下结论：1. 有机化合物的分子式为C5H8O3。
2. 根据紫外光谱图，有机化合物中含有共轭体系。
波谱数据表—有机化合物的结构解析
波谱数据表—有机化合物的结构解析
波谱数据表用于有机化合物的结构解析，其中包括以下波谱数据：
1. 红外光谱（IR）：提供有关化合物中功能团的信息，如官能团的位置和类型。
2. 质子核磁共振谱（^1H NMR）：提供有关化合物分子中氢原子的位置和数量的信息。
3. 碳13核磁共振谱（^13C NMR）：提供有关化合物中碳原子的位置和数量的信息。
4. 质子-质子相互作用谱（COSY）：显示质子之间的相互作用。
5. 核磁共振旋转相准谱（NOESY）：显示溶液中的分子之间的核磁共振相互作用。
6. 质子取代实验（HSQC和HMBC）：用于确定化合物中异位质子和相邻碳原子的连接关系。
7. 致命作用产物谱（CID）：使用质谱仪对化合物进行离解和质量分析，以确定其分子量和碎片信息。
综合使用这些波谱数据，可以确定有机化合物的分子结构，并提供有关化合物的一些基本特性，如官能团和键合情况。
有机波普分析(1)
第一章紫外自旋选律：分子中的电子在跃迁过程中自旋方向不能改变。
对称性选律：允许跃迁：σ→σ* 跃迁π→π* 跃迁禁阻跃迁：σ→π* 跃迁π→σ* 跃迁n →π* 跃迁n →σ* 跃迁紫外吸收光谱中常用术语：吸收曲线：吸收光谱称为吸收曲线。
是以波长为横坐标，以吸光度（或吸收系数）为纵坐标所描绘的曲线。
吸收峰：吸收最大的地方。
对应的波长称为最大吸收波长λmax。
吸收谷：峰与峰之间吸收最小的地方。
对应的波长称为最小吸收波长。
肩峰：吸收曲线在下降或上升处吸收稍有增加的情况末端吸收：在图谱短波端只呈现强吸收而不成峰形的部分。
发色团：在分子结构中含有π电子的基团，在紫外可见光范围内产生吸收。
助色团：在分子结构中含有非成键n电子的杂原子饱和基团，能使吸收峰向长波方向移动，吸收强度增加。
环外双键：A环：无B环：1个C环：无D环：无(2) 共轭多烯λmax的计算（Fieser-Kuhn公式）超过四烯以上的共轭多烯烃，λmax的计算用Fieser-Kuhn公式λmax = 114 + 5M + n( 48-1.7n ) - 16.5 Rendo – 10 Rexoε max (己烷) = 1.74×104n式中：M --- 烷基数n --- 共轭双键数Rendo --- 具有环内双键的环数Rexo ---具有环外双键的环数思考题在紫外光谱中,电子跃迁有哪几种类型? 分布在什么波长范围？电子跃迁类型对λmax 的强度有何影响?1.σ→ σ*跃迁：饱和烃（甲烷，乙烷），E很高，λmax<150nm（远紫外区）2. n → σ*跃迁：含杂原子饱和基团（—OH，—NH2），E较大，λmax 150~200nm（远紫外区）3. π→ π*跃迁：不饱和基团（—C＝C—，—C ＝O ），E较小，λmax ~ 200nm（近紫外区）4. n→ π*跃迁：含杂原子不饱和基团(—C ≡N ，C＝O)，E最小，λmax 200~400nm（近紫外区）1.在紫外光谱中, 影响λmax的因素有哪些？（一）共轭体系对λmax的影响：π-π共轭体系的形成使λmax向长波方向移动（π→π*），红移且出现多条谱带共轭体系越长，共轭双键数目越多，其最大吸收峰越移往长波方向，红移越显著。
有机化合物波谱分析 综合解析
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2.计算分子的不饱和度
U ＝（2＋2*n4＋n3－n1)/2 ＝(2＋2*5＋0－10)/2＝1
分子中有一个双键或环
3．确定结构单元
1720cm-1 附 近 强 吸 收 峰 可 知 含 羰 基 。 靠 近 3000cm-1强吸收峰 ；含-CH2-或-CH3；
1720cm-1
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光谱？非光谱？
• 质谱虽非光谱，因其与光谱的密切关系，
且确定未知物的分子量与分子式是进行综
合光谱解析时，首先要知道的问题。加之 质谱仪的质量色散与光谱仪的复光色散有 某些类似之处，因此习惯上也把它视为一 种光谱。
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一、各种光谱的在综合光谱解 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。 质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后，验证 所推测的未知物结构的正确性。
四大光谱综合波谱解析
• 一般情况，由 IR 、 1H-NMR 及 MS 三种光谱提供的数 据，即可确定未知物的化学结构。特殊情况，还可以 辅助以其它光谱
• 在进行综合光谱解析时，不可以一种光谱“包打天 下”，各有所长，取长补短，相互配合、相互补充。
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二、综合光谱解析的顺序与重点
1．了解样品 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 物理化学性质与物品理化学参数： 物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极
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5．红外吸收光谱 用未知物的红外吸收光谱主要推测其 类别及可能具有的官能团等。 解析重点： 羰基峰是红外吸收光谱上最重要的吸收峰(在1700cm-1左 右的强吸收峰)，易辨认。其重要性在于含羰基的化合 物较多，其次是羰基在1H-NMR上无其信号。 氰基(2240cm－l左右)等不含氢的官能团，在1H-NMR上也 无信号； 此时IR是1H-NMR的补充。