波谱解析1 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
波谱解析1
一、名词解释
1. 助色团
2. 特征频率区
二、简答题
1．1H-1H COSY谱的主要特征和用途
2. 在质谱中，判断分子离子峰的原则有哪些
三、化合物可能是A或B，它的紫外吸收 max 为273nm （lg=），试计算并指出这个化合物是属于哪一种结构。
（A）（B）
四、下面为化合物A、B的红外光谱图，请指出图中其主要官能团的振动吸收峰。
化合物A
化合物B
五、归属下列化合物（乙醇）氢谱中的质子信号。
（乙醇结构式：CH3CH2OH）
六、综合解析：某化合物分子式为C3H6O2，下面为其UV、IR、MS、13C-NMR （包含OFR）、1H-NMR图谱，试推断该化合物的结构，并简要写明推导过程。（20分）
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。
《波谱原理及解析》（二版）习题参考答案 第2章 UV (1)有机分子常见的有σ→σ* 、n →σ*、 π→π*、n →π* 跃迁、还有电荷转移跃迁和配位体场微扰 的d →d *跃迁等。得到紫外-可见吸收光谱的主要是π→π*、n →π* 跃迁；含原子半径较大的杂原子的n→σ*跃迁造成；还有电荷转移跃迁和配位体场微扰的d →d *跃迁。 (2)a. 227; b.242; c.274; d.286; e.242; f.268; g.242; h.353; i.298; j.268。 (3)(1)可以，232，242；（2）可以，237，249；（3）可以257，222；（4）可以，259， 242。 (4)上式：蓝移，ε变小，参见书； 下式：蓝移，ε变小，参见书。 (5)2.65?104 (6)258nm （11000）为对硝基苯甲酸；255nm （3470）为邻硝基苯甲酸。后者有位阻，共轭差。 (7)乙酰乙酸乙酯有烯醇式和酮式，烯醇式有共轭体系，其π→π*在240nm 附近。可见溶剂极性小，烯 醇式多，ε大。 (8). (9).为B ，254nm (10).H 2C 3 CH 3 (11).样品在水中不溶，丙酮和苯的透明下限太大，水、丙酮和苯不能用。乙醇、环己烷、甲醇可用，乙 醇最好，无毒、便宜，且测定后与文献值对照不用做溶剂校正。 (12).A 大，因A 中的NH 2上的未共用电子对与苯环形成共轭，而B 上的NH 2上的未共用电子对与苯环不 形成共轭。 第3章 IR (1).不一定，只有有偶极距变化的振动产生红外吸收。 (2)υC=O 的大小：RCOOR ’>RCOR ’>RCONHR ’ (3)A 的υC=O 大，B 有二甲氨基给电子共轭效应。 (4)（a ）p-CH 3-Ph-COOH 与Ph-COOCH 3不同，前者有COOH 、对二取代；后者有酯基及单取代 苯。所以，在3200~2500、900~650cm -1处不一样。另外，后者有1330~1230 cm -1最强峰，无955~915 cm -1宽峰；前者有3200~2500特征峰、955~915 cm -1宽峰，最强峰为υC=O 。 （b ）苯酚有单取代苯环，3100~3000、1625~1450、900~650的相关吸收；环己醇在 3000~2800、~1465有相关吸收。δOH 和υC-O 的吸收位置也不一样。 （5）A 是环状酸酐，有两个υC=O ；B 是内酯，有1个υC=O 。 （6）为前者。 （7）Ph-COCH 3 ; （8）p-NO 2-Ph-CHO; （9）1-辛烯， （10）（a ）1738 cm -1、1650 cm -1、1717 cm -1 分别B 、C 、A 的υC=O ；(b) 当溶剂极性减小时烯醇式 增多，故C 增强，A 、B 减弱；(c) 此强吸收对应着烯醇式中αβ不饱和酯的UV 光谱，溶剂由乙醇 33C CH 3CH 23333 (242nm)
实用文档 波谱解析考试题库 一、紫外部分 1. C H 3 H 2 S O 4 C -O H B C H 3 B C 9 H 1 4 ,λ m ax 24 2 n m , B. 其可能的结构为： 解：其基本结构为异环二烯烃，基值为 217nm：所以，左边: 母体：217 取代烷基：+3×5 λmax=217+3×5=232 右边：母 体：217 取代烷基：+4×5 环外双键：1×5 λmax=217+4×5+1×5=242 故右式即为 B。 2. 某化合物有两种异构体： CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3 CH2=C(CH3)-CH-CO-CH3 一个在 235nm 有最大吸收，ε=1.2×104。另一个超过 220nm 没有明显的吸收。试鉴定这两种异构体。 解：CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3 有共轭结构，CH2=C(CH3)-CH-CO-CH3 无共轭结构。前者在 235nm 有最大吸收，ε=1.2×104。后者超过 220nm 没有明显的吸收。1． 3. 紫外题
实用文档 1 标
解：（1）符合朗伯比尔定律 （2）ε==1.4*103 （3）A=cεl c= = =2.67*10-4mol/l C=2.67*10-4*100=1.67*10-2 mol/l 4. 从防风草中分离得一化合物，其紫外光谱λmax=241nm，根据文献及其它光谱测定显示可能为松香酸（A）或左旋海松酸（B）。试问分得的化合物为何？ A、B结构式如下： COOH COOH （A）（B） 解： A：基值217nm B：基值217nm 烷基（5×4）+20nm 同环二烯+36nm 环外双键+5nm 烷基（5×4）+20nm λmax=242nm λmax=273nm 由以上计算可知：结构（A）松香酸的计算值（λ =242nm）与分得的化合 max =241nm）最相近，故分得的化合物可能为松香酸。 物实测值（λ max 5. 若分别在环己烷及水中测定丙酮的紫外吸收光谱，这两张紫外光谱的n→π*吸收带会有什么区别？ 解析：丙酮在环己烷中测定的n→π*吸收带为λ =279nm(κ=22)。而在水 max 中测定时，吸收峰会向短波方向移动，跃迁概率也将减小。 2
综合谱图解析 1.某未知物分子式为C5H12O,它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在200 nm以上没有吸收，试确定该化合物结构。并解释质谱中m/z 57和31的来源。
2?待鉴定的化合物（I ）和（II ）它们的分子式均为C 8H 12O 4。它们的质谱、红外 光谱和核磁共振谱见图。也测定了它们的紫外吸收光谱数据：（I ）入max 223nm , S 4100; （II ）入max 219nm 2300,试确定这两个化合物。 未之物（I ）的谱图 127 100-1 - 10 10 曲 凹 M 亠亲) ? 册 -J P 科 J S W
未之物（II）的谱图
3、某未知物的分子式为C 9H 10O 2，紫外光谱数据表明：该物入max 在26 4、262 I? 257、252nm （&maxIOI 、158、147、194、153）;红外、核磁数据如图所示，试 0 LOtMio. sopoiggg 翌g 嚴效 却31卿］卿丄电00 uyo iw mo 推断其结构，并说明理 由。 ! \ \ 「 1 CCh 1 I J —' 1 1 _■ ____ __ _ ,B . _ ，- T J.亠」亠亠」亠 | * --------------- U 5>0 4. 0 d/ppm
4.某未知物C ii H i6的UV 、IR 、中NMR 、MS 谱图及13C NMR 数据如下，推导 未知物结构。 序号 S c ( ppm ) 碳原子个数 序号 S c ( ppm ) 碳原子个数 1 143.0 1 6 32.0 1 2 128.5 2 7 31.5 1 3 128.0 2 8 22.5 1 4 125.5 1 9 10.0 1 5 36.0 1 MS(E[] 100 so 30D A/tnn 350 血 >0624*68<)2 4 內 OS n 2 2 98765^43211 0SU 'H bMRfCDCI^
紫外吸收光谱 1. 紫外吸收光谱系分子吸收紫外光能、发生价电子能级跃迁而产生的吸收光谱，亦称电子光谱。 2. 曲折或肩峰：当吸收曲线在下降或上长升处有停顿或吸收稍有增加的现象。这种现象常由主峰内藏有其它吸收峰造成。 3. 末端吸收：是指紫外吸收曲线的短波末端处吸收增强，但未成峰形。 4. 电子跃迁选律：P9 5. 紫外吸收光谱的有关术语：P12-13 6. Woodward-fieser规则： P21 7. Fieser-kuhns规则：P23 红外吸收光谱 1. 振动偶合：分子内有近似相同振动频率且位于相邻部位（两个振动共用一个原子，或振动基团间有一个公用键）的振动基团，常常彼此相互作用，产生二种以上基团参加的混合振动，称之为振动偶合。 2. 基频峰：本征跃迁产生的吸收带称为本征吸收带，又称基频峰。 3. 倍频峰：由于真实分子的振动公是近似的简谐振动，不严格遵守⊿V=±1的选律，也可产生⊿V=±2或±3等跃迁，在红外光谱中产生波数为基频峰二倍或三倍处的吸收峰（不严格等于基频峰的整数倍，略小）称为倍频峰。 4. 结合频峰：基频峰间的相互作用，形成频率等于两个基频峰之和或之差的峰，叫结合频峰。 5. 泛频峰：倍频峰和结合频峰统称为泛频峰。 6. 热峰：跃迁发生在激发态之间，这种跃迁产生的吸收峰称为热峰。 7. 红外非活性振动：不产生红外吸收的振动称红外非活性振动。 核磁共振光谱 1. 磁偶极子：任何带电物体的旋转运动都会产生磁场，因此可把自旋核看作一个小磁棒，称为磁偶极子。 2. 核磁距：核磁偶极的大小用核磁矩表示。核磁矩与核的自旋角动量（P）和e/2M的乘积成正比。 3. 进动：具有磁矩的原子核在外磁场中一方面自旋一方面以一定角度（θ）绕磁场做回旋运动，这种现象叫做进动。 4. 核磁共振：当射频磁场的能量（）等于核自旋跃迁能时（），即旋转磁场角频率（）与核磁矩进动角频率（）相等时，自旋核将吸收射频场能量，由α自旋态（低能态）跃迁至β自旋态（高能态）。即，核磁矩对的取向发生倒转，这种现象称之为核磁共振。 5. 饱和：在外加磁场中，低能级核吸收射频能量被激发至高能级产生核磁共振信号，结果使低能级核起来越少，结果是低高能级的核数目相等，体系净能量吸收为0，共振信号消失。 6.弛豫：高能态的核须通过其它适当的途径将其获得的能量释放到周围环境中去，使其回到低能态，这一过程称为弛豫。 7. 纵向弛豫：是高能态核释放能量（平动能、转动能）转移给周围分子骨架中的其它核回到平衡状态的过程。（气体和低黏度的液体中） 8. 横向弛豫：高能级核与低能级核相互通过自旋状态的交换而实现能量转移，每种自旋状态的总数并未改变，但使某些高能级核的寿命减短。（固体和高黏度液中） 9. 核磁共振波谱仪的组成：磁铁磁场扫描发生器---平行安放的线圈，用于有一个小范围内
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(εmax在104~2?104之间)，有共轭不饱和键（共轭二烯，α,β-不饱和醛、酮）
一、概述 元素分析：C.H.N.X.S.P ℅含量，经典分析：m.p ，b.p ，折光率 官能团特征反应：生成衍生物 缺点：繁琐，费时，不准确，有干扰 现代有机分析的两大支柱 1.色谱分析：GC, HPLC, TLC 裂解色谱成分分析2.波谱分析：UV,IR,NMR,MS （有机）结构分析 色谱分析:具有高效分离能力可以把复杂有机混合物分离成单一的纯组分。为有机结构分析服务 波谱分析：纯样品进行结构分析 微量化 测量快 结果准确 重复性好 除MS 之外，可回收样品 1.灵敏度：MS ＞UV ＞IR ＞1HNMR ＞13CNMR MS:微克级 UV: ppb 级 IR ：毫克级（可微克级，FTIR ）（ 1HNMR ：0.5mg 13CNMR ： 0.5mg ）可回收 质谱（MS ）—分子量及部分结构信息、红外光谱（IR ）—官能团种类、紫外—可见光谱（UV / Vis ）—共轭结构、核磁共振谱（NMR ）—C-H 骨架及所处化学环境 第二章 紫外-可见吸收光谱 有机化合物的UV 吸收位于200-400nm 之间（近紫外），V 吸收位于400-800nm 之间（可见），真空（远）U V :< 200 n m σ→ σ*跃迁吸收，石英器皿应用范围 ：2 0 0 – 3 0 0 n m 、玻璃器皿应用范围 ：> 3 0 0 n m 郎伯-比耳（Beer-Lambert)定理 A = l o g I 0 / I = l o g 1 / T = εc L 四种主要跃迁所需能量ΔΕ大小顺序:n →π＊<π→π＊< n →σ＊< σ→σ＊ π→π＊ K 带（跃迁允许）ε 10 4~5 n →σ＊ R 带（跃迁禁阻） ε≯2 0 0 0 溶剂效应 溶剂极性增大，π—π*跃迁向红移，ΔE = h ν=h/λ、n —π*跃迁向蓝移，精细结构消失 有机化合物的电子吸收光谱：饱和烃 仅有σ→σ＊ 跃迁 吸收光谱 λ<200nm 含杂原子饱和烃 含O 、S 、 N 和卤素等的 饱和烃衍生物则有σ→σ＊ 及n →σ＊ 跃迁需能量大。 150～250nm 发（生）色团：能吸收紫外或可见光而跃迁的基团，主要为含有π键的不饱和基团。如-C=C-、-C=O 、-NO 2、—N ＝N —、乙炔基、腈基等。 增（助）色团: 含杂原子的饱和基团。如-OH 、-OR 、-NH 2、-NHR 、-X 、-SH,本身无增色功能,不能吸收λ>200nm 光,但当它们与发色团相连时, 会发生n-π*共轭,E π→π＊降低，使发色团的吸收波长移向长波,吸收强度（ε）增加 不饱和烃：有σ→σ＊， π→π＊ 跃迁 单个双键,λ在远紫外,含两个双键，但不共轭，则与单个双键类似 共轭双键,λ红移,共轭体系越大红移越明显。当双键与杂原子相联则π→π＊ 红移，吸收增强 当双键上含杂原子又与杂原子相联，则 n →π＊ 蓝移 醛、酮、羧酸、酯有σ→σ＊，n →π＊,λmax =270~300nm,ε10~20, R 带,醛酮的特征 n →σ＊, λmax ~180nm,ε10~20, π→π＊ , λmax ~150nm,ε10~20 Woodward-Fieser 经验规律：（π-π* K 带） 5.α，β—不饱和醛、酮 C C C C C O αβγδ δC C C O αββ
光谱分析基本定律——Lambert-Beer定律： 电磁波的波粒二象性——Planck方程： 电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱（光波谱）。分区依次（短→长）为： γ射线区→X射线区→紫外光区（UV）→可见光区→红外光区（IR）→微波区→射频区（NMR）Franck-Condon原理：①电子跃迁时认为核间距r不变，发生垂直跃迁；②电子能级跃迁时必然同时伴有多种振动能级和转动能级的变化，同理振动能级跃迁时必然同时伴有多种转动能级的变化。 有机波谱的三要素：谱峰的①位臵（定性指标）、②强度（定量指标）和③形状。 【提请注意】对《天然药物化学成分波谱解析》（以下简称“教材”）P.5图1-8不理解的同学，应注意到轨道其中的“+”“-”表示的是波函数的位相，而不是电性！
E总=E0+E平+E转+E振+E电 电子跃迁类型： ①σ→σ*、②n→σ*、③π→π*、④n→π*，其中，后两者对紫外光谱有意义。此外，还包括主要存在于无机物的⑤电荷迁移跃迁和⑥配位场跃迁。 分子和原子与电磁波相互作用，从一个能级跃迁到另一个能级要遵循一定的规律，这些规律称为光谱选律。紫外光谱所遵循的选律包括：①自选旋律和②对称性选律。 影响紫外光谱最大吸收波长（λmax）的主要因素： ①电子跃迁类型； ②发色团（生色团）和助色团； ③π-π共轭、p-π共轭和σ-π超共轭（弱）； ④溶剂和介质； 〃规律：溶剂极性增大，n→π*跃迁发生篮移（紫移），π→π*跃迁发生红移。 〃总结：溶剂的选择原则即紫外透明、溶解度好、化学惰性。 〃例子：甲醇、95%乙醇、环己烷、1,4-二氧六环。 【相关概念】等色点：同一化合物在不同pH条件下测得的紫外光谱曲线相交于一点，此即~。 ⑤顺反异构、空间位阻和跨环效应。 影响紫外光谱吸收强度（εmax）的主要因素： εmax=0.87×1020×P(跃迁几率)×α(发色团的靶面积) 【提请注意】严格地说，跃迁的强度最好是用吸收峰下的面积来测量（如果是以ε对ν作图）！ 吸收带：跃迁类型相同的吸收峰称为~。包括：①R带（基团型谱带）、②K带（共轭型谱带）、③B带（苯型谱带）、④乙烯型谱带（E1带、E2带）。 【学习交流】不同文献对苯的吸收带命名不甚一致，有时也把E1带、E2带和B带分别叫做180带、200带和256带。为什么？ 紫外光谱中计算λmax的四大经验规则： 基 ①Woodward-Fieser规则Ⅰ（适用于共轭二烯、共轭三烯和共轭四烯）； ②Fieser-Kuhns规则（适用于共轭多烯）； λmax=114+5M+n(48-1.7n)-16.5R endo-10R exo ③Woodward-Fieser规则Ⅱ（适用于α , β不饱和羰基化合物）；
波谱分析(spectra analysis) 波谱分析的内涵与外延： 定义：利用特定的仪器，测试化合物的多种特征波谱图，通过分析推断化合物的分子结构。特定的仪器：紫外，红外，核磁，质谱，（X-射线，圆二色谱等） 特征波谱图: 四大谱；X-射线单晶衍射，圆二色谱等 化合物：一般为纯的有机化合物 分子结构：分子中原子的连接顺序、位置；构象，空间结构 仪器分析（定量），波谱分析（定性） 综合性、交叉科学（化学、物理、数学、自动化、计算机） 作用：波谱解析理论原理是物理学，主要应用于化学领域（天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等），在药物、化工，石油，食品及其它工业部门有着广泛的应用；分析的主要对象是有机化合物。 课程要求：本课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,培养学生掌握解析简单有机化合物波谱图的能力。为学习中药化学有效成分的结构鉴定打下基础。 第一章紫外光谱（ultraviolet spectra,UV) 一、电磁波的基本性质和分类 1、波粒二象性 光的三要素：波长（λ），速度（c），频率(v) 电磁波的波动性 光速c：c=3.0 x 1010 cm/s 波长λ ：电磁波相邻波峰间的距离。用nm,μm,cm,m 等表示 频率v：v=c/ λ，用Hz 表示。 电磁波的粒子性 光子具有能量，其能量大小由下式决定： E = hν = hc/λ(式中E为光子的能量，h为普朗克常数，其值为6.624× 10-34j.s ) 电磁波的分类
核磁共振波谱分析法习题 二、选择题 1．自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子，μLi=3.2560, μB=2.6880, μAs =1.4349 相同频率射频照射，所需的磁场强度H大小顺序为 ( ) A B Li>B B>B As B B As>B B>B Li C B B>B Li>B As D B Li>B As>B Li 2．在 O－H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) A 2 B 1 C 4 D 3 3．下列化合物的1H NMR谱，各组峰全是单峰的是 ( ) A CH3-OOC-CH2CH3 B (CH3)2CH-O-CH(CH3)2 C CH3-OOC-CH2-COO-CH3 D CH3CH2-OOC-CH2CH2-COO-CH2CH3 4．一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰, 其中一个是单峰, 一组是二重峰，一组是三重峰。该化合物是下列结构中的 ( ) 5．自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子，μLi=3.2560, μB=2.6880, μAs =1.4349 相同频率射频照射, 所需的磁场强度H大小顺序为( )
A B Li>B B>B As B B As>B B>B Li C B B>B Li>B As D B Li>B As>B Li 6．化合物CH3COCH2COOCH2CH3的1H NMR谱的特点是 ( ) A 4个单峰 B 3个单峰，1个三重峰 C 2个单峰 D 2个单峰，1个三重峰和1 个四重峰 7．核磁共振波谱法中乙烯、乙炔、苯分子中质子化学位移值序是 ( ) A 苯 > 乙烯 > 乙炔 B 乙炔 > 乙烯 > 苯 C 乙烯 > 苯 > 乙炔 D 三者相等 8．在下列因素中，不会使NMR谱线变宽的因素是 ( ) A 磁场不均匀 B 增大射频辐射的功率 C 试样的粘度增大 D 种种原因使自旋-自旋弛豫(横向弛豫)的速率显著增大 9．将（其自旋量子数I=3/2）放在外磁场中，它有几个能态 ( ) A 2 B 4 C 6 D 8 10．在下面四个结构式中 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常 数？（） 11．下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是( )
波谱解析试题1 一、名词解释： 1．发色团 2. 化学位移 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 三、化合物可能是A或B，它的紫外吸收λmax 为314nm （lgε=4.2），指出这个化合物是属于哪一种结构。 (A)(B) 四、下面为化合物A、B的红外光谱图，可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团？ A： B：
五、归属下列化合物碳谱中的碳信号。（15） 六、某化合物的分子式为C 14H 14 S，其氢谱如下图所示，试推断该化合物的结构式， 并写出推导过程。（15分）
七、某化合物分子式为C3H7ON, 结合下面给出的图谱，试推断其结构，并写出简单的推导过程。
波谱解析试题1答案 一、名词解释： 1．发色团：从广义上讲, 分子中能吸收紫外光和(或)可见光的结构系统叫做发色团。因常用的紫外光谱仪的测定范围是200～40Onm 的近紫外区, 故在紫外分析中,只有π－π* 和（或） n－π* 跃迁才有意义。故从狭义上讲,凡具有π键电子的基团称为发色团 2. 化学位移：不同类型氢核因所处化学环境不同, 共振峰将分别出现在磁 场的不同区域。实际工作中多将待测氢核共振峰所在位置 ( 以磁场强度或相 应的共振频率表示 ) 与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较, 求其相对距离, 称之为化学位移。 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ （1）鉴定是否为某已知成分 （2）鉴定未知结构的官能团 （3）其他方面的应用：几何构型的区别；立体构象的确定；分子互变异构与同分异构的确定。 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 当照射1H 核用的电磁辐射偏离所有l H 核的共振频率一定距离时, 测得的13C-NMR(OFR) 谱中将不能完全消除直接相连的氢的偶合影响。此时，13C 的信号将分别表现为q （CH3）, t （CH2），d（CH），s（C）。据此，可以判断谈的类型。 三、 A: 217（基值）+30（共轭双烯）＋5×2（环外双键）＋5×4（烷基）=277（nm）B: 217（基值）+30（共轭双烯）+36（同环二烯）＋5×1（环外双键）＋5×5 （烷基）=313（nm） 其中，化合物B的计算值与给出的紫外吸收λmax （314nm）接近，因此，该化合物为B。 四、 A：约3520 cm-1 为酚羟基（或酚OH）的伸缩振动，表明有酚羟基（或酚OH）；约1600，1580，1500，1450 cm-1 为苯环的骨架振动，表明有苯环。 B：约1750 cm-1 为酯羰基的振动吸收峰，表明有酯羰基。 五、 δ39.6（C-1），δ110.8（C-2），δ124.8（C-3），δ131.5（C-4），δ154.0（C-5），δ189.5（C-6） 六、 解析：C14H14S Ω=14＋1－(14/2) ＝8
波普解析试题 一、名词解释（5*4分=20分） 1.波谱学 2.屏蔽效应 3.电池辐射区域 4.重排反应 5.驰骋过程 二、选择题。（10*2分=20分） 1. 化合物中只有一个羰基，却在17731和17361处出现两 个吸收峰这是因为：（） A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 2. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 3. 预测H2S分子的基频峰数为：（） A、4 B、3 C、2 D、1 4. 若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的：（）
A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 5. 下列哪种核不适宜核磁共振测定：（） A、12C B、15N C、19F D、31P 6.在丁酮质谱中，质荷比质为29的碎片离子是发生了（） A、α-裂解 B、裂解 C、重排裂解 D、γ迁移 7. 在四谱综合解析过程中，确定苯环取代基的位置，最有效的方法是（） A、紫外和核磁 B、质谱和红外 C、红外和核磁 D、质谱和核磁 8. 下列化合物按1H化学位移值从大到小排列 ( ) 22 b. CH CH d. A、a、b、c、d B、a、c、b、d C、c、d、a、b D、d、 c、b、a 9.在碱性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化? ( ) A．红移 B. 蓝移 C. 不变 D. 不能确定 10. 芳烃(134), 质谱图上于91处显一强峰，试问其可能的结构是：( ) A． B. C. D. 三、问答题（5*5分=25分）
分析(2)波谱解析-答 案
第十三章红外分光光度法 一．填空题 1. △μ≠0，υ=ΔV?υ振动 2. 分子由基态跃迁至第一振动激发态所产生的吸收峰，简并，红外非活性 振动 3. 基频峰，倍频峰 4. 硅碳棒，真空热电偶 KBr压片法 5. 简并，3N-6 6. 1250-200 cm-1，4000-1250 cm-1 7. 不能吸收红外线而发生能级跃迁的振动 二．选择（修订：11题选项B为：19F、12C） B B C B B A D 三、解谱题 1、C 6H 5 -CH 2 -CH 2 -OH（苯乙醇） 2、HCO-C 6H 4 -CH(CH 3 ) 2 （对位取代） 3、C 6H 5 -CO-CH 3 （苯乙酮） 4、C 6H 5 -COOH（苯甲酸） 5、C 6H 5 -CH(CH 3 ) 2 6、2-丁醇（仲醇）或1-丁醇（伯醇） 7、CN-C 6H 4 -CH 3 （对位取代） 8、（酰胺类，不要求） 第十四章核磁共振波谱法 一、填空题 1、ν 照 = ν进△m= + 1 2、一级；高级；△ν/J > 10 3、化学位移，偶合常数
4、局部抗磁屏蔽 ； 磁各相异性 5、自旋－自旋偶合； 偶合常数 6、2 7、3 8、无线电波、核自旋能级分裂、1/2 9、7.17 10、中心位置， 峰裂距 11、屏蔽效应，各向异性效应，氢键 12、2 13、氢分布； 质子类型； 核间关系 二、选择题 ACCCD DBCBC D 三、简答题 1、所谓磁全同质子是指这些质子化学位移、与组外任何一核的偶合强弱相同，它们在核磁共振谱上不产生分裂 ，例如： 2、烯烃处于C=C 双链的负屏蔽区，δ增大。炔烃处于C ≡C 地正屏蔽区，δ减小 3、（1） 12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰； （2）屏蔽强烈，共振频率最小，吸收峰在磁场强度高场，与有机化合物中的质子峰不重迭； （3）化学惰性；易溶于有机溶剂；沸点低，易回收。 C C C H H H H O (1)(2)(3)(4)(5)(6)
波谱解析重中重 1.UV产生原理?电子跃迁类型(σ→σ*,n→σ*,π→π*,n→π*)、能级大小和相对应的吸收波段P6? 2.什么叫发色团（生色）（π→π*,n→π*）和助色团（n→σ*）P8？ 3.什么是K带（π→π*，210-250，ε=104）R带（n→π*，250-500，ε小于100）P9？ 3．什么是特征区、指纹区和相关峰和其波数范围？IR谱的9个重要区段？ 4. 不饱和度的计算: = 1+1/2N数+C数-1/2H数? 5.氢谱影响化学位移的因素（诱导效应、化学键的各向异性、活泼氢核交换、氢键）P123？ 6.偶合常数大小（J aaˊ8-12、J aeˊ2-4、J eeˊ1-3 ,双键顺式偶合常数（8-12）、反式偶合常数（12-18）、同碳（2），苯环邻H偶合常数（6-10）、间H（1-3）、对H（0-1）偶合常数）？ 7. 什么是NOE效应和NOE差谱P148？什么是去偶试验？ 8.DEPT和OFR谱如何区别碳的级数？氢核磁不等价情况（6点）？P134-135 9.13C的化学位移及其三个重要区段（0-55，55-100，70-90，90-160，160-190， 大于200）？C的裂分数与级数关系（s,d,t,q）? 10.记住一些见常H-NMR基团化学位移数据基础值：甲基（0.8）、亚甲基（1.25）、 次甲基H（1.5）的基础值？羰甲基、甲氧基H-NMR值（2.1，3.8），双键H 基础值（5.25）、苯环H基础值（7.25）。 11.EI-MS谱判断分子离子峰的原则P205？含一个Cl和和一个Br的M+2峰的比 例？ 12.什么是α、I、RDA裂解、麦氏重排P220？ 13. 各类化合物质谱特点（烷系：29、43、57、71、85….芳系：39、51、65、77、91、92、93。氧系：31、45、59、73（醚、酮）。氮系：30、44、58。）？ 15.常见的碎片离子？（P206） 一、单项选择题（每小题4个备选答案中只有一个最佳答案，每小题1分，共20小题，共计20分）二、填空题（每空1分，共20空，共计20分）三、名词解释（每小题4分，5小题，共计20分）四、简答题（每小题5分，4小题，共计20分）五、谱图解析（每小题5分，共4小题，共计20分）
波谱解析试题及答案 一、选择题：每题1分，共20分 1、波长为670.7nm的辐射，其频率（MHz）数值为（） A、4.47×108 B、4.47×107 C、1.49×106 D、1.49×1010 2、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致，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 3、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、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 D、电子能级差大 4、化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高？（） A、σ→σ﹡ B、π→π﹡ C、n→σ﹡ D、n→π﹡ 5、n→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、甲醇 C、乙醇 D、正已烷 6、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性 的（） A、νC-C B、νC-H C、δas CH D、δs CH 7、化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为：（） A、诱导效应 B、共轭效应
C、费米共振 D、空间位阻 8、一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物结体 9、预测H2S分子的基频峰数为：（） A、4 B、3 C、2 D、1 10、若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁 到高能态所需的能量是如何变化的？（） A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 11、下列哪种核不适宜核磁共振测定（） A、12C B、15N C、19F D、31P 12、苯环上哪种取代基存在时，其芳环质子化学位值最大（） A、–CH2CH3 B、–OCH3 C、–CH=CH2 D、 -CHO 13、质子的化学位移有如下顺序：苯（7.27）>乙烯(5.25) >乙炔(1.80) > 乙烷(0.80)，其原因为：（） A、诱导效应所致 B、杂化效应所致 C、各向异性效应所致 D、杂化效应和各向异性效应协同作用的结果
波谱解析试题、答案(完整终极版) 一、名词解释：（每题4分，共40分） 1、发色团 2、非红外活性振动 3、费米共振 4、相关锋 5、饱和 6、屏蔽效应 7、磁等同核 8、化学位移 9、相对丰度10、麦氏重排 二、单选题（每题1分，共20分） 1、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 2、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 3、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致，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 4、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、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 D、电子能级差大 5、化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高？（） A、ζ→ζ﹡ B、π→π﹡ C、n→ζ﹡ D、n→π﹡ 6、n→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、甲醇 C、乙醇
D、正已烷 7.下列化合物，紫外吸收λmax值最大的是（） A、B、C、D、 8、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性的（） A、νC-C B、νC-H C、δas CH D、δs CH 9、化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为：（） A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 10、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 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（） A K带 B R带
下载可编辑 波谱解析考试题库一、 紫外部分 1. C H 3 H 2 S O 4 C -O H B C H 3 B C 9 H 1 4 , λ m ax 24 2 n m , B . 其可能的结构为： 解：其基本结构为异环二烯烃，基值为 217nm ：所以，左边: 母体：217 取代烷基：+3×5 λmax=217+3×5=23 2 右边：母体：217 取代烷基：+4×5 环外双键：1×5 λmax=217+4×5+1×5=24 2 故右式即为 B 。 2. 某化合物有两种异构体： CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3 CH2=C(CH3)-CH-CO-CH3 一个在 235nm 有最大吸收，ε=1.2×104。另一个超过 220nm 没有明显的吸收。
试鉴定这两种异构体。 解：CH3-C(CH3)=CH-CO-CH3 有共轭结构，CH2=C(CH3)-CH-CO-CH3 无共轭结构。 前者在 235nm 有最大吸收，ε=1.2×104。后者超过 220nm 没有明显的吸收。1． 3. 紫外题 1
解：（1）符合朗伯比尔定律 （2）ε==1.4*103 （3）A=cεl c= = =2.67*10-4mol/l C=2.67*10-4*100=1.67*10-2 mol/l 4. 从防风草中分离得一化合物，其紫外光谱λmax=241nm，根据文献及其它光谱测定显示可能为松香酸（A）或左旋海松酸（B）。试问分得的化合物为何？ A、B结构式如下： COOH COOH （A）（B） 解： A：基值217nm B：基值217nm 烷基（5×4）+20nm 同环二烯+36n m 环外双键+5nm 烷基（5×4）+20n m λmax=242nm λmax=273n m 由以上计算可知：结构（A）松香酸的计算值（λmax=242nm）与分得的化合物实测值（λmax=241nm）最相近，故分得的化合物可能为松香酸。
波谱分析复习题库答案 一、名词解释 1、化学位移：将待测氢核共振峰所在位置与某基准氢核共振峰所在位置进行比较，求其相对距离，称之为化学位移。 2、屏蔽效应：核外电子在与外加磁场垂直的平面上绕核旋转同时将产生一个与外加磁场相对抗的第二磁场，对于氢核来讲，等于增加了一个免受外磁场影响的防御措施，这种作用叫做电子的屏蔽效应。 3、相对丰度：首先选择一个强度最大的离子峰，把它的强度作为100％，并把这个峰作为基峰。将其它离子峰的强度与基峰作比较，求出它们的相对强度，称为相对丰度。 4、氮律：分子中含偶数个氮原子，或不含氮原子，则它的分子量就一定是偶数。如分子中含奇数个氮原子，则分子量就一定是奇数。 5、分子离子：分子失去一个电子而生成带正电荷的自由基为分子离子。 6、助色团：含有非成键n电子的杂原子饱和基团，本身在紫外可见光范围内不产生吸收，但当与生色团相连时，可使其吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加的基团。 7、特征峰：红外光谱中4000-1333cm-1区域为特征谱带区，该区的吸收峰为特征峰。 8、质荷比：质量与电荷的比值为质荷比。 9、磁等同氢核化学环境相同、化学位移相同、对组外氢核表现相同偶合作用强度的氢核。 10、发色团：分子结构中含有π电子的基团称为发色团。 11、磁等同H核：化学环境相同，化学位移相同，且对组外氢核表现出相同耦合作用强度，想互之间虽有自旋耦合却不裂分的氢核。 12、质谱：就是把化合物分子用一定方式裂解后生成的各种离子，按其质量大小排列而成的图谱。 13、i-裂解：正电荷引发的裂解过程，涉及两个电子的转移，从而导致正电荷位置的迁移。 14、α-裂解：自由基引发的裂解过程，由自由基重新组成新键而在α位断裂，正电荷保持在原位。 15、红移吸收峰向长波方向移动 16. 能级跃迁分子由较低的能级状态（基态）跃迁到较高的能级状态（激发态）称为能级跃迁。 17. 摩尔吸光系数浓度为1mol/L，光程为1cm时的吸光度 二、选择题 1、波长为670.7nm的辐射，其频率（MHz）数值为（A） A、4.47×108 B、4.47×107 C、1.49×106 D、1.49×1010 2、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致，能级差的大小决定了（C） 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 3、紫外光谱是带状光谱的原因是由于（C ）