有机化合物波谱分析

第六章 有机化合物的波谱分析（6学时）

6.1 结构式与波谱

? 有机化学是一门用结构式进行描述的学科，通过结构式就可以推测出该化合物的性质、化学

反应，化合物的合成方法也可用结构式来表达和描述。 ? 化学方法测定有机化合物的结构的特点： 所需样品量较多，手续麻烦，时间较长

? 波谱分析的特点：

? 所用样品微量、快速、准确等 ? 波谱分析方法与技术：

? 近30－40年已成为测定有机化合物结构的一种重要手段，极大地推动了有机化学以及分析

化学的迅速发展。

一、 电磁波的一般概念

? 光是电磁波，有波长和频率两个特征。电磁波包括了一个极广阔的区域，从波长只有千万分

之一纳米的宇宙线到波长用米，甚至千米计的无线电波都包括再内，每种波长的光的频率不一样，但光速都一样：即 3×1010cm/s 。

光的频率与波长

波长与频率的关系为： υ= c /λ υ=频率，单位：赫（HZ ）； λ=波长，单位：厘米（cm ） 表示波长的单位很多；

如：1nm=10-7cm=10-3μm λ=300nm 的光，它的频率为（1HZ=1S-1）

υ=

c λ

=

3 1010cm/s 300 10-7

cm ×

×

= 1015s -1

? 频率的另一种表示方法是用波数，即在1cm 长度内波的数目。 ? 如波长为300nm 的光的波数为 1/300×10-7=33333/cm-1 波长λ、频率ν与波数的关系：

λ

νν

-

=

1=

c

cm -1

波谱与电磁光谱

光的能量及分子吸收光谱

1. 光的能量

每一种波长的电磁辐射时都伴随着能量。

E = hυ= hc /λ

h-普郎克常数（6.626×10-34 J.S）

2. 分子吸收光谱

分子吸收幅射，就获得能量，分子获得能量后，可以增加原子的转动或振动，或激发电子到较高的能级。但它们是量子化的，因此只有光子的能量恰等于两个能级之间的能量差时（即ΔE ）才能被吸收。所以对于某一分子来说，只能吸收某一特定频率的辐射，从而引起分子转动或振动能级的变化，或使电子激发到较高的能级，产生特征的分子光谱。

分子吸收光谱可分为三类：

1）转动光谱

分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁，转动能级之间的能量差很小，位于远红外及微波区内，在有机化学中用处不大。

（2）振动光谱

分子所吸收的光能引起振动动能级的跃迁，吸收波长大多位于2.5~16μm内(中红外区内), 因此称为红外光谱。

3）电子光谱

分子所吸收的光能使电子激发到较高能级（电子能级的跃迁）吸收波长在100—400nm，为紫外光谱。

电磁波与光谱，参见p118 表 6.1

6.2 紫外和可见吸收光谱

6.2.1 、紫外光谱及其产生

1．紫外光谱的产生

物质分子吸收一定波长的紫外光时，电子发生跃迁所产生的吸收光谱称为紫外谱。

紫外光谱的波长范围为

:100~400nm 100~200nm（远紫外区）200~400nm（近紫外区）

可见光谱的波长范围为: 400~800nm

一般的紫外光谱仪是用来研究近紫外区吸收的。

2. 电子跃迁的类型

与电子吸收光谱（紫外光谱）有关的电子跃迁，在有机化合物中有三种类型，即ζ电子、π电子和未成键的n电子。

电子跃迁类型、吸收能量波长范围、与有机物关系如下

可以看出，电子跃迁前后两个能级的能量差值ΔE越大，跃迁所需要的能量也越大，吸收光波的波长就越短。

二、朗勃特—比尔定律和紫外光谱图

1．Lambert-Beer定律

当我们把一束单色光（I0）照射溶液时，一部分光（I）通过溶液，而另一部分光被溶液吸收了。这种吸收是与溶液中物质的浓度和液层的厚度成正比，这就是朗勃特—比尔定律。用数学式表式为：

A=EcL= log I

I o

A= log

I

I o

A 吸光度（吸收度）c：溶液的摩尔浓度（mol/L）

L：液层的厚度；E：吸收系数（消光系数）

若化合物的相对分子量已知，则用摩尔消光系数ε=E×M 来表示吸收强度，上式可写成：

A= cL = log I

o

ε

2．紫外光谱的表示方法

应用紫外光谱仪，使紫外光依次照射一定浓度的样品溶液，

分别测得消光系数E 或ε。

以摩尔消光系数ε或Iog ε为纵坐标。以波长（单位nm）为横坐标作图得紫外光谱吸收曲线，

即紫外光谱图。如下图：

ε

或

Iogε

λ/ nm

在紫外光谱图中常常见到有R、K、B、E等字样,这是表示不同的吸收带，分别称为R吸收带，K吸收带，B吸收带和E吸收带。

R吸收带为nπ*跃迁引起的吸收带，其特点是吸收强度弱。εmax < 100，吸收峰波长一般在270nm以上。

K吸收带为nπ*跃迁引起的吸收带，其特点为吸收峰很强，εmax > 10000。共轭双键增加，λmax向长波方向移动，εmax也随之增加。

B吸收带为苯的π*跃迁引起的特征吸收带，为一宽峰，其波长在230~270nm之间，中心再254nm，ε约为204左右。

E吸收带为把苯环看成乙烯键和共轭乙烯键π*跃迁引起的吸收带。

三、紫外光谱与有机化合物分子结构的关系

一般紫外光谱是指200~400nm的近紫外区，只有π—π*及nπ*跃迁才有实际意义，即紫外光谱适用于分子中具有不饱和结构，特别是共轭结构的化合物。

1．孤立重键的π—π* 跃迁发生在远紫外区

2．形成共轭结构或共轭链增长时，吸收向长波方向移动——即红移。

例如：

化合物λmax/ nmε max

乙烯

1，3-丁二烯己三烯

辛四烯16215000 217

258

296

20900

35000

52000

3．在π键上引入助色基（能与π键形成P- π共轭体系，使化合物颜色加深的基团）后，吸

收带向红移动。 例如：

化合物

λmax / nm

ε max

醇

NO 2

OH 255

280

27021514501000

四、 紫外光谱的应用 1. 杂质的检验

紫外光谱灵敏度很高，容易检验出化合物中所含的微量杂质。

例如，检查无醛乙醇中醛的限量，可在270~290nm 范围内测其吸光度，如无醛存在，则没有吸收。 2. 结构分析

? 根据化合物在近紫外区吸收带的位置，大致估计可能存在的官能团结构。 ? 1）如小于200nm 无吸收，则可能为饱和化物。

? 2）在200~400nm 无吸收峰，大致可判定分子中无共轭双键。 ? 3）在200~400nm 有吸收，则可能有苯环、共轭双键等。 ? 4）在250~300nm 有中强吸收是苯环的特征。

? 5）在260~300nm 有强吸收，表示有 3-5 个共轭双键，如果化合物有颜色，则含五个以上的

双键。

4. 分析确定或鉴定可能的结构 例（1）：

CH 2

CH 2

共轭体系

在近紫外区（ ）有强吸收

孤立烯烃在近紫外区内无吸收

232nm

例（2）：

CH 3

CH=CH-C-CH 3CH 3

CH=CH-C-CH 3

O

O

紫罗兰紫罗兰A B λmax λmax = 227= 299

两者结构十分

相似，用化学方法无法判断。

2）测定化合物的结构（辅助）

有一化合物的分子式为C4H6O ，其构造式可能有三十多种，如测得紫外光谱数据λmax =230nm （εmax > 5000），则可推测其结构必含有共轭体系，可把 异构体范围缩小到共轭醛或共轭酮：

CH 2=CH-C-CH 3

CH 3-CH=CH-C

CH 2=C-C

O O

O

CH 3

H

H

至于究竟是哪一种，需要进一步用红外和核磁共谱来测定。

三、几个概念

生色团：吸收紫外光，在200nm以上显示吸收峰的基团。

助色团：不吸收紫外光，但能使生色团的λ值位移的基团。例如：O-、NR2、NHR、NH2、OCH3、SH、OH、Br、Cl、

红移：最大吸收波长向长波方向移动。

兰移：最大吸收波长向短波方向移动。

增色效应：使吸收强度增大的效应。

减色效应：使吸收强度减小的效应。

紫外光谱用于预测共轭结构

?Woodward－Fieser规则：

?一个共轭多烯的紫外吸收波长具有加合性，并具有一定的规律；

?用途：预测有机化合物中共轭双键的多少、共轭双键C上的取代基、以及环的结构特征等：

?预测各种结构的紫外吸收的数据见表6.5

例1

?计算值: λmax = 214 + 5 + 3?5nm = 234nm

?试验值：λmax = 235

?因此，试验值与预测值相似

例2

R

计算值:

λmax = 253nm + 5 ?5nm + 3?5nm ＋30nm

= 323nm

试验值：λmax = 320 nm

试验值与预测值比较接近

例3：紫外光谱用于区分顺反异构体的构型通常反式异构体λ大于顺式异构体的：

C C C O

HO

H

C C

C O

H H

反式肉桂酸顺式肉桂酸

?反式异构体λmax ＝273nm（ε＝21000）

?顺式异构体λ max ＝264nm（ε＝1400）

6.3 红外光谱 ( I R )Infrared Spectroscopy

物质吸收的电磁辐射如果在红外光区域，用红外光谱仪把产生的红外谱带记录下来，就得到红外光谱图。

所有有机化合物在红外光谱区内都有吸收，因此，红外光谱的应用广泛，在有机化合物的结构鉴定与研究工作中，红外光谱是一种重要手段，用它可以确证两个化合物是否相同，也可以确定一个新化合物中某一特殊键或官能团是否存。

6.2.1 红外光谱图的表示方法

红外光谱图用波长（或波数）为横坐标，以表示吸收带的位置，用透射百分率（T%）为纵坐标表示吸收强度。

横坐标--- 波数（cm-1, 下方）, 波长(mm,上方）

纵坐标--- 吸光强度（A）或透过率（T，%）

谱区--- 4000 – 600 cm-1

分两个区

--- 官能团区（4000 – 1400 cm-1) --- 伸缩振动

--- 指纹区 （1400 – 600 cm-1) --- 弯曲振动

红外光谱图

6.2.2 红外光谱的产生原理

红外光谱是由于分子的振动能级的跃迁而产生的，当物质吸收一定波长的红外光的能量时，就发生振动能级的跃迁。研究在不同频率照射下样品吸收的情况就得到红外光谱图。 1．分子的振动类型

（1）伸缩振动——成键原子沿着键轴的伸长或缩短（键长发生改变，键角不变）。

不对称伸缩振动

对称伸缩振动

（2）弯曲振动——引起键角改变的振动

剪式振动平面摇摆非平面摇摆扭曲振动

面内弯曲面外弯曲

2．振动频率（振动能量）

对于分子的振动应该用量子力学来说明，但为了便于理解，也可用经典力学来说明。一般用不同质量的小球代表原子，以不同硬度的弹簧代表各种化学键。

K

双原子分子伸缩振动示意图

一个化学键的振动频率与化学键的强度（力常数K ）及振动原子的质量（m1和m2）有关，它们的关系式为：

υ=π

2

1

μ=

m 1m 2m 1+ m 2

折合质量

? Hook’ 定律 (伸缩振动)

? 1、振动频率与成键原子折合质量倒数的平方根成正比，即原子质量愈轻，振动频率愈高； ? 2、振动频率与键的力常数的平方根成反比，即键能愈大，键长愈短，键的力常数愈大，振

动频率愈高。

吸收频率也可用波数（ζ）表示，波数为波长的倒数， 即ζ= 1/λ=υ.C 则

=

π

21

c

ζλ=

C -光速×

3 1010

cm/s

从上述公式可以看出，吸收频率随键的强度的增加而增加，力常数越大即键越强，键振动所需要的能量就越大，振动频率就越高，吸收峰将出现在高波数区；相反，吸收峰则出现在低波数区。

? C ≡ C C=C -C-H =C-H

? 2100-2260 1600-1670 800-1200 2850-2960 3010-3100 ? ≡C-H C=O C-O -O-H ? ~3300 1660-1780 1000-1300 3580-3670 ? C=N C=N C-N -N-H

? 2210-2260 1630-1690 1250-1360 3310-3400 (s,or d peaks 化学键越强，原子越轻，IR 的波数越高

6.2.3 红外光谱与分子结构的关系

1．不同化合物中相同化学键或官能团的红外吸收频率 近似一致。 2．红外光谱的重要区段

红外光谱图往往是很复杂的，因其振动方式多（线形分子有3N-5种，非线形分子有（3N-6种振动方式），而每一种振动方式都需要一定的能量，并大都在红外光谱中产生吸收带。

研究大量有机化合物的红外光谱的结果，现已大体上可以肯定在一定频率范围内出现的谱带是由哪种键的振动所产生的，分为八个重要区段。 3．特征吸收峰和指纹区

在红外光谱上波数在3800~1400cm-1（2.50~7.00μm ）高频区域的吸收峰主要是由化学键和官能团的伸缩振动产生的,故称为特征吸收峰(或官能团区)。

在官能团区,吸收峰存在与否可用于确定某种键或官能团是否存在,是红外光谱的主要用途。 在红外光谱上波数在1400~650cm-1（7.00~15.75μm ）低区域吸收峰密集而复杂，像人的指纹一样，

所以叫指纹区。

在指纹区内，吸收峰位置和强度不很特征，很多峰无法解释。但分子结构的微小差异却都能在指纹区得到反映。

因此，在确认有机化合物时用处也很大。如果两个化合物有相同的光谱，即指纹区也相同，则它们是同一化合物。 4．相关峰

一种基团可以有数种振动形式，每种振动形式都产生一个相应的吸收峰，通常把这些互相依存而又互相可以佐证的吸收峰称为相关峰。

确定有机化合物中是否有某种基团，要先看特征峰，再看有无相关峰来确定。 5. 影响特征吸收频率（基团吸收位置）的因素 1） 外界因素，如，状态、溶剂极性等

例如

丙酮

的吸收

气态吸收频率液态溶液

1738cm

-1

1715cm -1

1703cm -1

2） 分子内部结构的影响 a ． 电子效应的影响

吸电子基使吸收峰向高频区域移动，供电子基使吸收峰向低频区域移动。

CH 3-C-H

O CH 3-C-CH 3

O ζC=O ζC=O

= 1730cm -1= 1715cm -1

CH 3

为供电子基

CH 3-C -O CH 3-C-CH 2Cl

O CH 3-C-Cl

O ζC=O

C=O ζC=O = 1680cm -1= 1750cm -1= 1780cm

-1

的供电性比甲基强

CH 2Cl 为吸电子基

Cl

的吸电子性比 强CH 2Cl ζ

b. 氢键缔合的影响

能形成氢键的基团吸收频率向低频方向移动，且谱带变宽。 例如：伯醇-OH 的伸缩振动吸收频率

ROH （气）

（二聚）（多聚）

ROH ROH 3640cm -13550~3450cm -13400~3200cm -1ζζζ

氢键对吸收峰频率影响举例：

氢键对吸收峰频率影响举例——分子内氢键 c ． 张力效应（张力越大，吸收频率高）。

ζC = O

O

O

O

1715cm -11745cm -11775cm -1

D 其他影响因素

—— 试样状态、测试条件、溶剂极性等 峰强度与键极性、对称性的关系 —— 极性越大，峰越强； 对称性越高，峰越弱。

6.2.4 应用举例

影响红外吸收频率的因素

— 电子效应与共振结构、氢键、空间效应 例如共振作用：

e.g. 1. C=O 2-戊酮 1720cm-1 而 2-环己烯酮 1680cm-1

O

O

O

解析： 2-环己烯酮 的羰基IR 吸收由于电子离域，具有部分单键的特性 e.g. 2.

C-O 键IR ：在乙醇 or 乙醚 ~1050cm-1 C-O 在 羧酸 or 乙酸乙酯中 ~1250cm-1

解释: 因为乙醇和乙醚中的 C-O 键是一个纯粹的单键；而在羧酸及其酯中具有部分双键的特性

e.g. 3. C=O ：醛 ~1720cm-1 酰卤 ~1800cm-1 酰胺 ~ 1650cm-1

各主要官能团红外光谱的特征吸收峰频率

3600-3200NH, OH d, br, s 3300

C C H

strong

3100-3010 =C-H middle

2960-2850 -C-H strong

2260-2100

2700-CHO double

C C

variable

1850-1690 C=O

Acids, esters Ketones Aldehydes very strong

1680-1620 or 1600-1500 C=C variable 1470-1350 bend C-H

1000-700 bend alkenes benzene substituted type

4000cm -1

650cm -1

1300-1030 bend C-O C-N

6.2.5 红外光谱图： 1 烷烃 2 烯烃 3 炔 4 芳烃

卞醇、脂肪胺、2-戊酮、脂肪酸、乙酸苯基酯、丙酰胺、 应用IR 鉴定化合物

6.4 核磁共振谱(NMR)

核磁共振氢谱和碳谱是

? 在化学领域应用极为广泛和重要的一种物理分析方法。

Nobel Prize:

1943 O. Stern --- 测定质子磁距

1944 I. I. Rabi --- 测定原子核磁距的共振方法 1952 F. Bloch and E. M. Pucell --- 核磁共振现象 1991 R. R. Ernst --- 傅立叶变换核磁共振

? 确定分子的 C-H 骨架及所处化学环境；

? 核磁共振技术是珀塞尔（Purcell ）和布洛齐（Bloch ）始创于1946年，现已成为测定有机化

合物结构不可缺少的重要手段。

?从原则上说，凡是自旋量子数不等于零的原子核，都可发生核磁共振。但到目前为止，最有实用价值的实际上只有H1，叫氢谱，常用1HNMR表示；13C叫碳谱，常用13CNMR 表示。在基础有机化学中，我们仅讨论氢谱和简单的碳谱。

6.4.1 核磁共振原理简介

原子核存在自旋运动，可用自旋量子数I 表征。

NMR: I = 1/2的核，如1H, 13C, 15N, 19F, 31P

一、基础知识

1.核的自旋与磁性

由于氢原子是带电体，当自旋时，可产生一个磁场，因此，我们可以把一个自旋的原子核看作一块小磁铁。

2．核磁共振现象

原子的磁矩在无外磁场影响下，取向是紊乱的，在外磁场中，它的取向是量子化的，只有两种可能的取向。

原子核的自旋运动无外磁场时外磁场的影响

低能级（低能态）

高能级（高能态）

ΔE 与磁场强度的关系图

? 当ms= +1/2时，如果取向方向与外磁场方向平行，为低能级（低能态） 。 ? 当ms= - 1/2 时，如果取向方向与外磁场方向相反，则为高能级（高能态）。 两个能级之差为ΔE ：

ΔE =r h

2πH o

Ho

低能态

氢原子在外加磁场中的取向

r 为旋核比，一个核常数，h 为Planck 常数，6.626×10-34J.S 。

ΔE 与磁场强度（Ho ）成正比。给处于外磁场的质子辐射一定频率的电磁波，当辐射所提供的能量恰好等于质子两种取向的能量差（ΔE ）时，质子就吸收电磁辐射的能量，从低能级跃迁至高能级，这种现象称为核磁共振。

3．核磁共振谱仪及核磁共振谱的表示方法 （1）核磁共振谱仪基本原理示意图

如上图，装有样品的玻璃管放在磁场强度很大的电磁铁的两极之间，用恒定频率的无线电波照射通过样品。在扫描发生器的线圈中通直流电流，产生一个微小磁场，使总磁场强度逐渐增加， 当磁场强度达到一定的值Ho 时，样品中某一类型的质子发生能级跃迁，这时产生吸收，接受器就会收到信号，由记录器记录下来，得到核磁共振谱。

核磁共振谱

2．核磁共振谱图的表示方法

磁场强度（ ）

Ho 若固定 ，改变 ，叫扫频固定 ，改变 ，叫扫场现多用扫场方法得到谱图

Ho Ho υυ

核磁共振氢谱和碳谱

左 右

屏蔽作用： 小 大 固定射频： 低场 高场 固定磁场： 高频

低频

6.4.2 屏蔽效应和化学位移

1．化学位移

氢质子（1H ）用扫场的方法产生的核磁共振，理论上都在同一磁场强度（Ho ）下吸收，只产生一个吸收信号。实际上，分子中各种不同环境下的氢，再不同Ho 下发生核磁共振，给出不同的吸收信号。

例如，对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号，在谱图上就是三个吸收峰。 如下图：

1HNMR图

乙醇的

这种由于氢原子在分子中的化学环境不同，因而在不同磁场强度下产生吸收峰,峰与峰之间的差距称为化学位移。

2．屏蔽效应——化学位移产生的原因

?有机物分子中不同类型质子的周围的电子云密度不一样，在加磁场作用下，引起电子环流，

电子环流围绕质子产生一个感应磁场（H’），这个感应磁场使质子所感受到的磁场强度减弱了，即实际上作用于质子的磁场强度比Ho要小。

?这种由于电子产生的感应磁场对外加磁场的抵消作用称为屏蔽效应。

Ho

H'

外加磁场

3．化学位移值

化学位移值的大小，可采用一个标准化合物为原点，测出峰与原点的距离，就是该峰的化学位移值，一般采用四甲基硅烷为标准物（代号为TMS）TMS (CH3)4Si作内标。

化学位移是依赖于磁场强度的。不同频率的仪器测出的化学位移值是不同的，为了使在不同频率的核磁共振仪上测得的化学位移值相同（不依赖于测定时的条件），通常用δ来表示，δ的定义为：

δ的定义为：

δ×106

标准化合物TMS的δ值为0

4．影响化学位移的因素

（1）诱导效应

1°δ值随着邻近原子或原子团的电负性的增加而增加。

2°δ值随着H原子与电负性基团距离的增大而减小。

3°烷烃中H的δ值按伯、仲、叔次序依次增加。

?影响化学位移的因素

诱导效应:

（2）、 去屏蔽作用与π体系各向异向性

:

烯烃、醛、芳环等中，π电子在外加磁场作用下产生环流，使氢原子周围产生感应磁场，其方向与外加磁场相同，即增加了外加磁场，所以在外加磁场还没有达到Ho 时，就发生能级的跃迁，因而它们的δ很大（δ= 4.5~12）

而： 乙炔也有π电子环流, 但炔氢的位置不同，处在屏蔽区（处在感应磁场与外加磁场对抗区），所以炔氢的δ值较小。

如下图，氢原子位于产生的感应磁场与外加磁场相同方向的去屏蔽区， 所以在外加磁场强度还未达到Ho 时，就发生能级的跃迁。故吸收峰移向低场，δ值增大。

屏蔽区

外部磁场

（2）、去 屏蔽作用与π体系各向异向性:

屏蔽区

π电子环流产生的H 处于感应磁场对抗外加磁场的区域，故质子受到了屏蔽，在较低的能级就能发生跃迁，吸收峰移

向高场，δ值减小。

（3）、氢键的影响:

—— 氢键使共振吸收移向低场，因为削弱了对氢键质子的屏蔽 —— 分子内氢键受环境影响较小，所以与样品浓度、温度变化不大

—— 分子间氢键受环境影响较大，当样品浓度、温度发生变化时，氢键质子的化学位移会发生变化。

5 有机化合物中质子化学位移基本规律：

1、饱和碳原子上的质子的 d 值：叔碳 > 仲碳 > 伯碳

2、d 值：芳氢 > 烯氢 > 烷氢

3、吸电子基团（N, O, X, NO2, CO 等）使 d 值变大。电负性越大，吸电子能力越强， d 值越大。

6 峰面积与氢原子数目

在核磁共振谱图中，每一组吸收峰都代表一种氢，每种共振峰所包含的面积是不同的，其面积之比恰好是各种氢原子数之比。 如乙醇中有三种氢其谱图为：

积分曲线示意图

6.4.3 峰的裂分和自旋偶合

1．峰的裂分

应用高分辨率的核磁共振仪时，得到等性质子的吸收峰不是一个单峰而是一组峰的信息。这种使吸收峰分裂增多的现象称为峰的裂分。 例如：乙醚的裂分图示如下。

CH 2

CH 3

TMS

TMS CH 3

CH 2

2．自旋偶合

裂分是因为相邻两个碳上质子之间的自旋偶合（自旋干扰）而产生的。我们把这种由于邻近不等性质子自旋的相互作用（干扰）而分裂成几重峰的现象称为自旋偶合。 （1）自旋偶合的产生（以溴乙烷为例）

H b

C C Br

H a

H b

H b H a

两个

为等价氢三个

为等价氢H a H b 我们讨论 、 的相互偶合情况H a H b

Ha 在外磁场中自旋，产生两种方向的感应小磁场H ′

Ha

H ′H ′

H ′作用于 周围时，使得 的实受两种情况：

H b H b 磁场有H b = Ho +Ho H ′

H ′

这样就使得

的信号分裂为二重峰H b

H b 的实受磁场

Ho + H ′

Ho - H ′

偶合时 的吸收信号Ha 一个 使

的信号分裂为二重峰Ha H b H b

当两个Ha 的自旋磁场作用于H b 时，其偶合情况为：

H b

的实受磁场为

Ho + H + H ′′= Ho + 2H ′H ′Ho + H H ′′= Ho Ho H = Ho ′H ′Ho H = Ho

′H ′

2

Ho+2H ′

Ho-2H ′

2 Ha 对H b 偶合作用，使

的信号分裂为三重峰，其面积比为H b 1 2 1：：

个

（2）偶合常数

偶合使得吸收信号裂分为多重峰，多重峰中相邻两个峰之间的距离称为偶合常数（J ），单位为赫（Hz ）。

J 的数值大小表示两个质子间相互偶合（干扰）的大小。

H

C

C

H b H

a H o

当Ha 和H b 化学位移之差（Δυ）与偶合常数（Jab ）之比大于6以上时，可用上述方法来分析自旋裂分的信号，当Δυ接近或小于Ja 时，则出现复杂的多重峰。等性氢之间不产生信号的自

旋裂分。

如以下的 H ， 将不发生裂分： （3）自旋偶合的限度（条件）

? 1°磁等性质子之间不发生偶合。

? 2°两个磁不等性质子相隔三个ζ键以上时，则不发生偶合。

H

C C H a H

O

R

H

H b H

C H b H

O

C H a H

R

与 可偶合裂分

H a H b 与 不能偶合裂分H a H b

3°同碳上的磁不等性质子可偶合裂分。

C

C

H H CH 3CH C

C

H a H b

Cl

CH 3不偶合裂分可偶合裂分磁等同质子磁不等同质子

3．裂分峰数的计算

裂分峰数用 n + 1 规则来计算（n ＝邻近等性质子个数；n + 1—裂分峰数） 例如：

CH 2C

C

O

CH 2

CH 3

H b H a H c

H a H b H c

单峰

6 + 1=71 + 1=重峰重峰

当邻近氢原子有几种磁不等性氢时，裂分峰数为（n + 1）（n ′+ 1）（n ″+ 1） 自旋裂分与偶合常数

●

裂分峰的强度比＝

(a + b)n 展开后各项的系数比 4、磁等价质子和磁不等价质子

化学位移不同的质子称为化学不等价质子，判断二个质子是否化学等价的方法是将它们分别用一个试验基团取代，如二个质子被取代后得到同一结构，它们是等价的。例：

如分子中二个质子分别用试验基团取代后得到二个对映体，它们在非手性溶剂中具有相同的化学位移。化学等价的质子，具有相同的化学位移值。

有机波谱分析知识点

名词解析 发色团(chromophoric groups)：分子结构中含有π电子的基团称为发色团，它们能产生π→π*和n→π*跃迁从而你呢个在紫外可见光范围内吸收。 助色团(auxochrome)：含有非成键n电子的杂原子饱和基团本身不吸收辐射，但当它们与生色团或饱和烃相连时能使该生色团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团，如羟基、胺基和卤素等。 红移(red shift)：由于化合物结构发生改变，如发生共轭作用引入助色团及溶剂改变等，使吸收峰向长波方向移动。 蓝移(blue shift)：化合物结构改变时，或受溶剂的影响使吸收峰向短波方向移动。 增色效应(hyperchromic effect)：使吸收强度增加的作用。 减色效应(hypochromic effect)：使吸收强度减弱的作用。 吸收带：跃迁类型相同的吸收峰。 指纹区（fingerprint region）：红外光谱上的低频区通常称指纹区。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征，反映化合物结构上的细微结构差异。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。但该区中各种官能团的特征频率不具有鲜明的特征性。 共轭效应 (conjugated effect)：又称离域效应，是指由于共轭π键的形成而引起分子性质的改变的效应。 诱导效应（Inductive Effects）：一些极性共价键，随着取代基电负性不同，电子云密度发生变化，引起键的振动谱带位移，称为诱导效应。 核磁共振：原子核的磁共振现象，只有当把原子核置于外加磁场中并满足一定外在条件时才能产生。 化学位移：将待测氢核共振峰所在位置与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较，其相对距离称为化学位移。 弛豫:通过无辐射的释放能量的途径核由高能态向低能态的过程。 分子离子：有机质谱分析中，化合物分子失去一个电子形成的离子。 基峰：质谱图中表现为最高丰度离子的峰。 自旋偶合：是磁性核与邻近磁性核之间的相互作用。是成键电子间接传递的，不影响磁性核的化学位移。 麦氏重排（McLafferty rearrangement）：具有不饱和官能团 C=X（X为O、S、N、C 等）及其γ-H原子结构的化合物，γ-H原子可以通过六元环空间排列的过渡态，向缺电子（C=X+ ）的部位转移，发生γ-H的断裂，同时伴随 C=X的β键断裂，这种断裂称为麦氏重排。 自旋偶合：是磁性核与邻近磁性核之间的相互作用。是成键电子间接传递的，不影响磁性核的化学位移。 自旋裂分：因自旋偶合而引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 1.紫外光谱的应用 (1).主要用于判断结构中的共轭系统、结构骨架（如香豆素、黄酮等） (2).确定未知化合物是否含有与某一已知化合物相同的共轭体系。 (3).可以确定未知结构中的共轭结构单元。 (4).确定构型或构象 (5).测定互变异构现象 2.分析紫外光谱的几个经验规律 (1).在200~800nm区间无吸收峰，结构无共轭双键。 (2).220~250nm，强吸收(max在104~2104之间)，有共轭不饱和键（共轭二烯，,-不饱和醛、酮）

有机波谱分析考试题库及答案

第二章：紫外吸收光谱法 一、选择 1. 频率（MHz）为4.47×108的辐射，其波长数值为 （1）670.7nm （2）670.7μ（3）670.7cm （4）670.7m 2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致，其能级差的大小决定了 （1）吸收峰的强度（2）吸收峰的数目（3）吸收峰的位置（4）吸收峰的形状 3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于 （1）紫外光能量大（2）波长短（3）电子能级差大 （4）电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 4. 化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高 （1）ζ→ζ*（2）π→π*（3）n→ζ*（4）n→π* 5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大 （1）水（2）甲醇（3）乙醇（4）正己烷 6. 下列化合物中，在近紫外区（200～400nm）无吸收的是 （1）（2）（3）（4） 值最大的是 7. 下列化合物，紫外吸收λ max （1）（2）（3）（4） 二、解答及解析题 1.吸收光谱是怎样产生的？吸收带波长与吸收强度主要由什么因素决定？ 2.紫外吸收光谱有哪些基本特征？ 3.为什么紫外吸收光谱是带状光谱？ 4.紫外吸收光谱能提供哪些分子结构信息？紫外光谱在结构分析中有什么用途又有何局限性？ 5.分子的价电子跃迁有哪些类型？哪几种类型的跃迁能在紫外吸收光谱中反映出来?

6.影响紫外光谱吸收带的主要因素有哪些？ 7.有机化合物的紫外吸收带有几种类型？它们与分子结构有什么关系？ 8.溶剂对紫外吸收光谱有什么影响？选择溶剂时应考虑哪些因素？ 9.什么是发色基团？什么是助色基团？它们具有什么样结构或特征？ 10.为什么助色基团取代基能使烯双键的n→π*跃迁波长红移？而使羰基n→π*跃迁波长蓝移？ 11.为什么共轭双键分子中双键数目愈多其π→π*跃迁吸收带波长愈长？请解释其因。 12.芳环化合物都有B吸收带，但当化合物处于气态或在极性溶剂、非极性溶剂中时，B吸收带的形状有明显的差别，解释其原因。 13.pH对某些化合物的吸收带有一定的影响，例如苯胺在酸性介质中它的K吸收带和B吸收带发生蓝移，而苯酚在碱性介质中其K吸收带和B吸收带发生红移,为什么？羟酸在碱性介质中它的吸收带和形状会发生什么变化？ 14.某些有机化合物，如稠环化合物大多数都呈棕色或棕黄色，许多天然有机化合物也具有颜色，为什么？ 15.六元杂环化合物与芳环化合物具有相似的紫外吸收光谱,请举几个例子比较之，并解释其原因。 16.紫外光谱定量分析方法主要有哪几种？各有什么特点？ 17.摩尔吸光系数有什么物理意义？其值的大小与哪些因素有关？试举出有机化合物各种吸收带的摩尔吸光系数的数值范围。 18.如果化合物在紫外光区有K吸收带、B吸收带和R吸收带，能否用同一浓度的溶液测量此三种吸收带？ 19.紫外分光光度计主要由哪几部分所组成？它是怎样工作的？ 20.计算波长为250nm、400nm的紫外光频率、波数及其所具有的能量(以eV和kJ·mol-1为单位表示）。 21.计算具有1.50eV和6.23eV能量光束的波长及波数。 22.已知丙酮的正己烷溶液有两吸收带，其波长分别为189nm 和280nm，分别属π→π*跃迁和n→π*跃迁，计算π，n，π* 轨道之间的能量差。 23.画出酮羰基的电子轨道（π，n，π*）能级图，如将酮溶于乙醇中，其能级和跃迁波长将发生什么变化？请在图上画出变化情况。 24.化合物A在紫外区有两个吸收带，用A的乙醇溶液测得吸收带波长λ 1=256nm，λ 2 =305nm，而用A的己烷 溶液测得吸收带波长为λ 1=248nm、λ 2 =323nm，这两吸收带分别是何种电子跃迁所产生？A属哪一类化合物？ 25.异丙叉丙酮可能存在两种异构体，它的紫外吸收光谱显示 (a)在λ=235nm有强吸收,ε=1.20×104,(b)在λ＞220nm区域无强吸收，请根据两吸收带数据写出异丙丙酮两种异构体的结构式。

有机波谱分析知识点

有机波谱分析知识点

名词解析 发色团(chromophoric groups)：分子结构中含有π电子的基团称为发色团，它们能产生π→π*和n→π*跃迁从而你呢个在紫外可见光范围内吸收。 助色团(auxochrome)：含有非成键n电子的杂原子饱和基团本身不吸收辐射，但当它们与生色团或饱和烃相连时能使该生色团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团，如羟基、胺基和卤素等。 红移(red shift)：由于化合物结构发生改变，如发生共轭作用引入助色团及溶剂改变等，使吸收峰向长波方向移动。 蓝移(blue shift)：化合物结构改变时，或受溶剂的影响使吸收峰向短波方向移动。 增色效应(hyperchromic effect)：使吸收强度增加的作用。 减色效应(hypochromic effect)：使吸收强度减弱的作用。 吸收带：跃迁类型相同的吸收峰。 指纹区（fingerprint region）：红外光谱上的低频区通常称指纹区。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征，反映化合物结构上的细微结构差异。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。但该区中各种官能团的特征频率不具有鲜明的特征性。 共轭效应 (conjugated effect)：又称离域效应，是指由于共轭π键的形成而引起分子性质的改变的效应。 诱导效应（Inductive Effects）：一些极性共价键，随着取代基电负性不同，电子云密度发生变化，引起键的振动谱带位移，称为诱导效应。 核磁共振：原子核的磁共振现象，只有当把原子核置于外加磁场中并满足一定外在条件时才能产生。 化学位移：将待测氢核共振峰所在位置与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较，其相对距离称为化学位移。 弛豫:通过无辐射的释放能量的途径核由高能态向低能态的过程。 分子离子：有机质谱分析中，化合物分子失去一个电子形成的离子。 基峰：质谱图中表现为最高丰度离子的峰。 自旋偶合：是磁性核与邻近磁性核之间的相互作用。是成键电子间接传递的，不影响磁性核的化学位移。 麦氏重排（McLafferty rearrangement）：具有不饱和官能团 C=X（X为O、S、N、C等）及其γ-H原子结构的化合物，γ-H原子可以通过六元环空间排列的过渡态，向缺电子（C=X+ ）的部位转移，发生γ-H的断裂，同时伴随 C=X的β键断裂，这种断裂称为麦氏重排。 自旋偶合：是磁性核与邻近磁性核之间的相互作用。是成键电子间接传递的，不影响磁性核的化学位移。 自旋裂分：因自旋偶合而引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 1.紫外光谱的应用 (1).主要用于判断结构中的共轭系统、结构骨架（如香豆素、黄酮等） (2).确定未知化合物是否含有与某一已知化合物相同的共轭体系。 (3).可以确定未知结构中的共轭结构单元。 (4).确定构型或构象 (5).测定互变异构现象 2.分析紫外光谱的几个经验规律 (1).在200~800nm区间无吸收峰，结构无共轭双键。

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，

有机化合物的波谱分析

第七章 有机化合物的波谱分析 (一) 概述 研究或鉴定一个有机化合物的结构，需对该化合物进行结构表征。其基本程序如下： 分离提纯→物理常数测定→元素分析→确定分子式→确定其可能的构造式(结构表征)。(参见P11-12) (1) 结构表征的方法 传统方法：(化学法) ①元素定性、定量分析及相对分子质量测定分子式； ②官能团试验及衍生物制备分子中所含官能团及部分结构片断； ③将部分结构片断拼凑完整结构； ④查阅文献，对照标准样，验证分析结果。 特点：需要较多试样（半微量分析，用样量为10－100mg ），大量的时间（吗啡碱，1805－ 1952年），熟练的实验技巧，高超的智慧和坚韧不拔的精神。 缺点：①分子有时重排，导致错误结论； ②＊ C 及－C ＝C －的构型确定困难。 波谱法： ①质谱（最好用元素分析仪验证）分子式； ②各种谱图（UV 、IR 、NMR 、MS ）官能团及部分结构片断； ③拼凑完整结构； ④标准谱图确认。 特点：样品用量少（<30mg ），不损坏样品（质谱除外），分析速度快，对*C 及－C ＝C －的 构型确定比较方便。 光谱法已成为有机结构分析的常规方法。但是化学方法仍不可少，它与光谱法相辅相成，相互补充，互为佐证。 (2) 波谱过程 波谱过程可表示为： 有机分子＋电磁波 光谱 分子运动：平动、振动、转动、核外电子运动等 量子化的 每个分子中只能存在一定数量的转? ? （能量变化不 连续） 动、振动、电子跃迁能级

电子跃迁电磁波波长越短，频率越快，能量越高。 200nm400nm 800nm 红外光 微波、 电视波 200－800nm:引起电子运动能级跃迁，得到紫外及可见光谱； 2.5-15μm:引起分子振、转能级跃迁，得到红外光谱； 60-600MHz:核在外加磁场中取向能级跃迁，得到核磁共振谱。 (3) 不饱和度（U） 不饱和度亦称为分子中的环加双键数、缺氢指数、 双键等价值等。其定义为：当一个化合物衍变为相应的烃后，与其同碳的饱和开链烃比较，每缺少2个氢为1个不饱和度。 所以：一个双键的不饱和度为1，一个叁键的不饱和度为2，一个环的不饱和度为1，一个苯环的不饱和度为4。例如： U＝2 CH2＝CH－COOH CH2＝CH－CN U＝3 CCH3 O U＝5U＝2 O－P－O－ 3 O U＝9 U的计算： -O--CH- -N- -CH2--X-H -S-相当于 、；相当于；相当于。 实际上，O、S并不影响化合物的不饱和度。 例：C8H14U＝2 C7H8 U＝4

有机波谱分析考试题库与答案

目录 第二章：紫外吸收光谱法....................................................................... ３第三章红外吸收光谱法.......................................................... ７第四章 NMR习题 .............................................................. １１第五章质谱.................................................................. １７波谱分析试卷A ............................................................................. ２７波谱分析试卷B ............................................................................. ３４波谱分析试卷C ............................................................................. ４４二......................................................................................... ５４第二章红外光谱............................................................................ ５５第三章核磁共振.......................................................................... ５７第三章核磁共振-碳谱...................................................................... ６１第四章质谱............................................................................... ６４第一节：紫外光谱(UV) ....................................................................... ６９

有机波谱分析考试题库及答案

目录 第二章：紫外吸收光谱法 .................................................................................................................................................... ３第三章红外吸收光谱法.............................................................................................................................................. ８第四章NMR习题 ................................................................................................................................................... １２第五章质谱............................................................................................................................................................... １９波谱分析试卷A ................................................................................................................................................................. ３０波谱分析试卷B .................................................................................................................................................................. ３８波谱分析试卷C ................................................................................................................................................................. ４７二.......................................................................................................................................................................................... ５６第二章红外光谱............................................................................................................................................................... ５７第三章核磁共振........................................................................................................................................................... ５９第三章核磁共振-碳谱................................................................................................................................................... ６４第四章质谱..................................................................................................................................................................... ６６第一节：紫外光谱(UV) .................................................................................................................................................... ７２

《有机化合物波谱解析》教学大纲

《有机化合物波谱解析》教学大纲 适用专业： 化学工程与工艺专业精细化工方向、药用高分子材料方向；药物制剂专业、药物制剂专业天然药物制剂方向； 药学专业、药学专业医院药学方向；制药工程专业。

一、课程性质、目的和任务 有机化合物波谱解析是化学工程与工艺专业精细化工方向、化学工程与工艺专业药用高分子材料方向、药物制剂专业、药物制剂专业天然药物制剂方向；药学专业、药学专业医院药学方向；制药工程专业的必修课和限选课。根据其培养目标和要求，本课程将在学生学习有机化学、分析化学、物理化学等课程的基础上系统讲授紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、核磁共振光谱（NMR）和质谱（MS）这四大光谱的基本原理、特征、规律，以及图谱解析技术，并且介绍这四大光谱解析技术的综合运用。波谱分析法由于其快速、灵敏、准确、重现在有机药物结构分析和鉴定研究中起着重要的作用，已成为新药研究和药物结构分析和鉴定常用的分析工具和重要的分析方法，是上述专业及及方向的学生必须掌握的基本技能。其主要任务就是在学习波谱解析的基本概念、基本理论和基本技能及各类化合物波谱特征的基础上，培养学生识谱、解谱的能力，最终达到确定化合物的结构的目的。 教材：姚新生.有机化合物波谱分析.中国医药科技出版社，2004 习题：以本教研室陈熔、吕华冲老师编写的《波谱解析习题集》为主，教科书里的习题为辅，在讲授完每章内容后布置习题。 二、课程基本要求 1、本课程应结合目前有机化合物和天然药物结构研究的方法和发展趋势使学生意识到：（1）UV、IR、NMR、MS是目前研究有机化合物和天然化物结构不可缺少的主要工具和方法。 （2）掌握有机化合物重要官能团的光谱特征和规律是解析图谱、推测结构的基础。 2、讲授UV、IR、NMR、MS的基本原理、知识和理论；介绍它们的测定方法、图谱的特征以及基本有机化合物重要官能团在四大光谱中的特征及规律；介绍综合解析图谱的一般方法和技巧，要求学生通过学习做到： （1）掌握UV、IR、NMR、MS的基本原理、知识，了解它们的测定方法； （2）熟悉基本有机化合物重要官能团在UV、IR、NMR、MS光谱中的特征及规律； （3）能够根据有机化合物的结构式，初步推测它们的波谱学主要特征（UV、IR、NMR、MS）； （4）掌握图谱解析的一般程序和方法； （5）了解标准图谱的应用。

有机波谱分析_孟令芝_第三版课后习题及答案

第二章 质谱习题及答案 解：A 、C 2H 3Cl ，B 、C 2H 6S 分子离子峰为偶数表明含有偶数个氮或不含氮。 C x H y N z O w S S 不含氮 含氮 2 2 RI(M+1) 100 1.10.370.8RI(M) RI(M+2)(1.1)1000.2 4.4RI(M)200x z s x w s ?=++?=++ 2 2 RI(M+1) 100 1.10.370.8RI(M) RI(M+2)(1.1) 1000.2 4.4RI(M)200x z s x w s ?=++?=++ A 、 RI(M+1) 4.8 100 1.10.37100RI(M)100 x z ?=+=?，设z=1，则x=4.02，C 4N 分子量＞62，不合理。所以无氮元素。 同理B ，设z=1，则x=3.11，C 3N 分子量＞62，不合理。所以无氮元素。 同位素相对丰度表，p26表2.3。 对于A ，RI 相对丰度，M ：(M+2)=3:1，则A 中有氯原子，推断其分子式为CH 2=CHCl 对于A ，RI 相对丰度，M ：(M+2)=25:1，则A 中有硫原子，推断其分子式CH 3CH 2 SH 解：C 2H 2Cl 2，ClCH=CHCl m/z=98分子离子峰，M ：(M+2)=6:1，有两个氯。同位素相对丰度表，p26表2.3。 M-35=98-Cl ，M-36=98-HCl ， M-37=98-HCl-H 解：m/z 142=M -43(?C 3H 7)，m/z 142=C 9H 20N ，(n-C 4H 9)3N, 分子离子峰为奇数表明含有奇数个氮。

有机化合物波谱解析

第一章 紫外光谱 一、简答 1．丙酮的羰基有几种类型的价电子。试绘出其能级图，并说明能产生何种电子跃迁？各种跃迁可在何区域波长处产生吸收？ 2．指出下述各对化合物中，哪一个化合物能吸收波长较长的光线（只考虑π→π*跃迁）。 (2) (1) 及 NHR 3 CH CH OCH 3 CH 及CH 3 CH CH 2 3．与化合物（A ）的电子光谱相比，解释化合物（B ）与（C ）的电子光谱发生变化的原因（在乙醇中）。 (C)(B) (A) 入max ＝420　εmax ＝18600 入max ＝438　εmax ＝22000 入max ＝475　εmax ＝320003 N N N NO HC 32(CH )2 N N N NO H C 32(CH )2 2 32(CH )(CH )23N N N NO 4．苯胺在λmax 处的εmax 为1430，现欲制备一苯胺水溶液，使其透光率为30%（1cm 比色池），试问制备100ml 该溶液需取多少克苯胺？ 二、分析比较 1．指出下列两个化合物在近紫外区中的区别： CH CH 3 2 (A)(B) 2．某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇中）时，溶剂对n →π* 跃迁及π→π* 跃迁有何影响？用能级图表示。 3．试述对二烷基苯甲酸在下面一些溶剂中的紫外光谱的区别： λ乙醚 max =277nm εmax ＝20600 λEtOH max =307nm εmax ＝19000 N R R COOH

λHCl max =307nm εmax ＝970 三、试回答下列各问题 1．某酮类化合物λhexane max ＝305nm ，其 λEtOH max =307nm,试问，该吸收是由n→π*跃迁还是π→π* 跃 迁引起的？ 2. 1,1二苯乙烯（A ）在环己烷中的UV 光谱与蒽（B ）的UV 光谱有相当大的区别。在浓硫酸中这两个化合物UV 光谱非常相似，见表1-5，而在稀硫酸中又与环己烷中的UV 光谱相同，试问在浓硫酸中这两个化合物发生了什么变化？ 表1-1 化合物（A ）和（B ）在不同溶剂中的λma 四.计算下述化合物的λmax ： 1. 计算下列化合物的λmax ： 2.计算全反式西红柿烯（结构如下）的λmax 及εmax ： 3.计算一叶萩碱在乙醇中的λmax ： N O O 4.计算下列化合物的λmax ：

最新有机波谱分析考试题库及答案

最新有机波谱分析考试题库及答案目录 第二章:紫外吸收光谱 法 ..................................................................... ........................................................ , 第三章红外吸收光谱法...................................................................... ................................................... , 第四章 NMR习 题 ..................................................................... ........................................................ ,, 第五章质 谱 ..................................................................... ................................................................. ,, 波谱分析试卷 A ...................................................................... ................................................................. ,, 波谱分析试卷 B ...................................................................... ................................................................. ,, 波谱分析试卷 C ...................................................................... ................................................................. ,, 二 ..................................................................... ........................................................................

有机波谱分析复习题

选择题 1. 光或电磁辐射的二象性是指（） A电磁辐射是由电矢量和磁矢量组成。B电磁辐射具有波动性和电磁性C电磁辐射具有微粒性和光电效应 D 电磁辐射具有波动性和微粒性 2. 光量子的能量与电磁辐射的的哪一个物理量成正比（） A 频率 B 波长 C 周期 D 强度 3. 可见光区、紫外光区、红外光区和无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域分别为（） A紫外光区和无线电波B紫外光区和红外光区 C可见光区和无线电波D可见光区和红外光区 4. 在质谱图中，CH2Cl2中M：（M+2）：（M+4）的比值约为：（） A 1：2：1 B 1：3：1 C 9：6：1 D 1：1：1 5. 下列化合物中，分子离子峰的质核比为偶数的是（） A C8H10N2O B C8H12N3 C C9H12NO D C4H4N 6. CI-MS表示（） A电子轰击质谱B化学电离质谱 C 电喷雾质谱 D 激光解析质谱 7. 红外光可引起物质的能级跃迁是（） A 分子的电子能级的跃迁，振动能级的跃迁，转动能级的跃迁 B 分子内层电子能级的跃迁 C 分子振动能级及转动能级的跃迁 D 分子转动能级的跃迁 8. 红外光谱解析分子结构的主要参数是（） A 质核比 B 波数 C 偶合常数 D 保留值 9. 某化合物在1500~2800cm-1无吸收，该化合物可能是（） A 烷烃 B 烯烃 C 芳烃D炔烃 10. 在偏共振去偶谱中，RCHO的偏共振多重性为（） A 四重峰 B 三重峰 C 二重峰 D 单峰 11. 化合物CH3-CH=CH-CH=O的紫外光谱中，λmax=320nm（εmax=30）的一个吸收带是（）

有机化合物波谱解析复习资料指导

有机化合物波谱解析 复习指导 广东药学院 天然药物化学教研室 ２００ 5年 5 月

目录 第一章紫外光谱… … … … …… … … … … …… 2~4 第二章红外光谱… … … … … … …… ………… 5~11 第三章核磁共振… … … … … … … …… … ……… 12~34 第四章质谱… … … … …… … … … … … … …35~41 第五章综合解析… … … …… … … … … … … …… 42~70

第一章紫外光谱 一、名词解释 1、助色团 2、发色团 3、红移 4、蓝移 5、增色作用 6、减色作用 7、吸收带 二、选择题 1、不是助色团的是： A、－OH B、－Cl C、－SH D、CH3CH2－ 2、所需电子能量最小的电子跃迁是： A、σ→σ* B、n →σ* C、π→π* D、n →π* 3、下列说法正确的是： A、饱和烃类在远紫外区有吸收 B、UV吸收无加和性 C、π→π*跃迁的吸收强度比n →σ*跃迁要强10－100倍 D、共轭双键数目越多，吸收峰越向蓝移 4、紫外光谱的峰强用εmax表示，当εmax＝5000～10000时，表示峰带： A、很强吸收 B、强吸收 C、中强吸收 D、弱吸收 5、近紫外区的波长为： A、4－200nm B、200－300nm C、200－400nm D、300－400nm 6、紫外光谱中，苯通常有3个吸收带，其中λmax在230～270之间，中心为254nm 的吸收带是： A、R带 B、B带 C、K带 D、E1带 7、紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致，其能级差的大小决定了： A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 8、紫外光谱是带状光谱的原因是由于： A、紫外光能量大 B、波长短 C、电子能级差大 D、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 9、π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大： A、水 B、乙醇 C、甲醇 D、正己烷 10、下列化合物中，在近紫外区（200～400nm）无吸收的是：

分析化学考研有机化合物波谱解析真题

分析化学考研有机化合物波谱解析真题

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第一章 紫外光谱 一、简答 1.丙酮的羰基有几种类型的价电子。试绘出其能级图，并说明能产生何种电子跃迁？各种跃迁可在何区域波长处产生吸收？ 2．指出下述各对化合物中，哪一个化合物能吸收波长较长的光线(只考虑π→π*跃迁)。 (2) (1) 及 NHR 3 CH CH OCH 3 CH 及CH 3 CH CH 2 ３．与化合物（Ａ)的电子光谱相比，解释化合物(Ｂ）与（C ）的电子光谱发生变化的原因(在乙醇中)。 (C)(B) (A)入max ＝420　εmax ＝18600 入max ＝438　εmax ＝22000 入max ＝475　εmax ＝320003 N N N NO HC 32(CH )2 N N N NO H C 32(CH )2 2 32(CH )(CH )23N N N NO 4．苯胺在λmax 处的εmax 为14３0,现欲制备一苯胺水溶液，使其透光率为３０%(1cm 比色池）,试问制备1０0ml 该溶液需取多少克苯胺？ 二、分析比较 １.指出下列两个化合物在近紫外区中的区别: CH CH 3 2 (A)(B) 2.某酮类化合物,当溶于极性溶剂中(如乙醇中）时,溶剂对n →π* 跃迁及π→π* 跃迁有何影响？用能级图表示。 ３.试述对二烷基苯甲酸在下面一些溶剂中的紫外光谱的区别： λ乙醚 ｍax ＝277ｎm εmax =2０６0０ λＥｔOH max ＝3０7nm εm ａx =19０00 N R R COOH

有机化合物的波谱分析方法

五、有机化合物的波谱分析方法 仪器分析技术的发展，特别是波谱技术的发展，能为鉴定有机化合物和确定其结构提供非常有价值的信息。波谱方法具有分析速度快，用量少等优点，已在国内外获得了广泛的应用。本部分简要介绍了紫外、红外、核磁、质谱这四大谱图的原理和应用。 实验二十一紫外-可见光光谱 一、实验目的 了解紫外-可见光光谱。 二、基本原理 1. 基本概念 有机化合物的紫外-可见光光谱是由于分子中价电子的跃迁所形成的。紫外-可见光是电磁波中波长为100～800nm范围的波段。 分子在入射光的作用下，其电子从一个能级（E′）跃迁到另一个能级（E″），就要吸收光子的能量，所吸收光的频率ν决定于两个能级间的能量差，即 E″-E′=hν h为普朗克常数（h = 6.626×10-34J·s）。可见，产生跃迁的两个能级间隔愈小，吸收光的频率愈小，波长愈长；反之，两个能级间的间隔愈大，吸收光的频率愈大，波长愈短。实际上，分子吸收能量是相当复杂的过程。分子的内部运动包括有转动、振动、和电子的运动。分子的能级近似地就由转动能级、振动能级和电子能级所构成。一般分子的转动能级间隔约在0.05eV以下，振动能级间隔约为0.05～1eV，电子能级间隔约为1～20eV。当电子能级改变时，转动能级和振动能级都要发生改变，也要吸收光子能量。所以，由于电子跃迁所形成的电子光谱是相当复杂的，如果仪器的分辨力不够，许多谱线密集在一起就形成谱带。电子光谱一般包括一系列谱带系；不同的谱带系相当于不同的电子跃迁，每个谱带是由于振动能级的改变所形成，谱带内所包含的谱线是由于转动能级的改变所形成的。 如果吸收光谱是以吸收曲线（以吸收强度对波长作图所得到的曲线）表示，吸收曲线将呈现一些峰和谷。每个峰峦相当于谱带，在某些情况下，这些谱带或多或少地表现出明显的齿状结构，这就是所谓振动结构。 关于吸收光谱的吸收强度，在实验上可用Lambet-Beer定律来描述。定律指出：被吸收的入射光的分数正比于光程中分子数目；对于溶液，如果溶剂不吸收，则被溶液所吸收光的分数正比于溶液的浓度。这个定律可用下式表示： D= log (I0 / I) =εcL D称为光密度(或A，吸光度)，L吸收层的厚度（cm），c是摩尔浓度，ε是摩尔消光系数，它用来描述分子吸收光的能力，通常以吸收峰位置的波长的消光系数ε或logεmax 来表示。 2. 典型有机化合物电子吸收光谱简介 前面已指出分子的紫外-可见光光谱是分子价电子的跃迁而产生的。 依据分子中化学键的特性和不同电子跃迁的类型，可以帮助我们了解有机化合物电子吸收光谱。有机化合物在远紫外都有强的吸收带。这大多是与分子中σ电子的跃迁有关；而紫外-可见区的吸收带，则几乎都是由于n→π*和π→π*跃迁所产生的。 (1) 若分子中只含有σ单键，则只能有σ→σ*跃迁，吸收带大多在200nm以下。 (2) 若分子中只含有单个的π键，则有π→π*跃迁。几乎所有含隔离双键的化合物，在190nm附近都有强吸收，ε≈10000，这是π键的特性。当分子中引入助色基后，吸收带移向长波，移动情况与取代基的特性有关。但由于有n→π*和π→π*跃迁，而产生两个吸收带。 (3) 若取代基的原子还含有孤对电子时，例如N=O,＞C=O,＞C=S,-N=N-，-N≡N-，NO2等，则呈现三个吸收带，分别是π→π*、n→π*和n→σ*跃迁。其中n→π*在较长的波长

有机波谱深刻复习试题

如何用紫外光谱鉴别下列化合物？ 第一个化合物含有三个共轭双键，最大吸收波长比第二种化合物要长，强度也较高． 2.化合物分子式C 8H 8O 2，试根据其红外光谱图，推测其结构。 解 : CH=CH CO CH 3 CH=CH CO CH 3

4 一个羰基化合物，经验式为C6H12O，其质谱见下图，判断该化合物是何物。 解：图中m/z = 100的峰可能为分子离子峰，那么它的分子量则为100。图中其它较强峰有：85，72，57，43等。85的峰是分子离子脱掉质量数为15的碎片所得，应为甲基。m/z = 43的碎片等于M-57，是分子去掉C4H9的碎片。m/z = 57的碎片是C4H9＋或者是M-Me-CO。根据酮的裂分规律可初步判断它为甲基丁基酮，裂分方式为： 图中有一m/z = 72的峰，它应该是M-28，即分子分裂为乙烯后生成的碎片离

子。只有C4H9为仲丁基，这个酮经麦氏重排后才能得到m/z = 72的碎片。若是正丁基也能进行麦氏重排，但此时得不到m/z = 72的碎片。 因此该化合物为3-甲基-2-戊酮。 5、某未知物的分子式为C9H10O2，紫外光谱数据表明：该物λmax在264、262、257、252nm(εmax101、158、147、194、153)；红外、核磁、质谱数据如图5-1，图5-2，图5-3所示，试推断其结构。 图5-1 未知物C9H10O2的红外光谱图 图5-2 化合物C9H10O2的核磁共振谱

图5-3 化合物C9H10O2的质谱图 答案： 3. 下图是辛烷的同分异构体（ⅰ），（ⅱ），（ⅲ），（ⅳ）中某一个的13C{1H}表示。请判断该图谱与哪个结构式相符？为什么？谱图中强度较大的峰是c峰还是b峰？它们分别代表分子中哪类碳？为什么？ 答：该谱图与（ⅲ）相符。因为（ⅲ）中有5种不等性碳，与谱图一致。谱图中c峰最强，它代表3个等同的甲基上的碳。b峰强度次之，它代表2个等同的甲基上的碳。a，d，e峰强度相等，各代表分子中其余的碳。

有机波谱分析谱图特征总结

峰区 波数(cm –1 ) 键的振动类型 区别醇、酚、酸： 1.酸（ ）：νO-H ，3000，宽谱带，散谱 νO-H ，≈3500，强、宽峰 νC-O ，≈1230 νC-H ，3100-2700，多谱带 芳环骨架振动，1600-1450,3、4条谱带 叔，νC-O ，1150-1200 仲，νC-O ，1125-1150 伯，νC-O ，1050 第一峰区：（4000-2500） X —H 的伸缩振动 O —H 、 N —H 、 C —H 。 3750～3000 νOH, 游离，≈3700 缔合，≈3500，特点：峰强而宽 νNH,3500-3150，特点：弱尖峰 区别胺： 伯，3500-3100,2/3条 仲，3400 1条 叔，无 3300～3000 不饱和：>3000 ν≡CH，3300,谱带尖锐 ν=CH ，3100-3000 νAr —H ，3100-3000，多谱带 极少数可到2900cm –1 3000～2700 饱和:<3000 νC —H,>2900 νC —H (-CHO),2850-2720,双谱带 νS —H ，2600-2500,谱带尖锐 —CH 3，2960-2870 —CH 2-，2920-2850 第二峰区：（2400-2100） 叄键、累积双键 2400～2100 νC≡N ，2250-2240 νC≡C ，2200-2100 ν—C≡C—C≡C — 苯环特征吸收 2. 酚 3.醇 区别酰胺： 伯，3300、3150,双峰 仲，3200 1条 叔，无

图2： 氢谱 常见类型结构的质子化学位移：其他振动： [CH 2]n : CH 2平面摇摆振动，800～700，弱吸收带。 N<4,向高波波数移动。 RR'CH ═C H 2（同碳），895～885,1条（890） R CH ═C H R'（顺）， 830～750，1条（800） 芳烃： ???见图2 单取代：740 ，690， 2条 邻二取代：740 ， 1条 间二取代：860 ,770，,700，3条 对二取代：810， 1条 -COOH 12～10 -CHO 10～9 ArOH 8～4