波谱分析考试复习总结.doc
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波谱总复习一.名词解释:1.饱和:低能态与高能态核数趋于相等,吸收信号完全消失。
2. 驰豫:高能态的原子核不发射原来所吸收的能量由高能态回到低能态的过程。
(非辐射)3. 自旋一晶格驰豫(纵向驰豫):高能态的核自旋体系与其周围的环境之间的能量交换过程。
4. 自旋-自旋驰豫(横向驰豫):一些高能态的自旋核把能量转移给同类的低能态核,同时一些低能态的核获得能量跃迁到高能态,因而各种取向的核的总数并没有改变,全体核的总能量也不改变。
5. 屏蔽效应(Shielding effect)核外电子在与外加磁场垂直的平面上绕核旋转时将产生一个与外加磁场相对抗的第二磁场,使原子核实际所受磁场减弱,这种作用叫做电子的屏蔽效应。
hv(频率)=△E=2μ(磁矩)H0(1-σ)6. 屏蔽常数σ( shielding constant)电子屏蔽作用大小,取决于核外电子云密度,即化学环境。
7.化学位移δ:IUPAC规定:把TMS共振峰的位置规定为零,待测氢核的共振峰位置按照"左正右负”表示。
没有单位(ppm与δ不能共存)。
常见δ范围0-10。
化学位移-总结化学环境不同的质子共振频率不同;核外电子云密度高,屏蔽作用强,共振所需的频率低;共振峰的位置用化学位移δ( ppm)表示,δTMS= 0;不同频率的NMR仪测定同一-组质子δ值相同,△v不同。
8. 峰面积的大小与产生该峰的质子数目成比例。
9. 自旋耦合(自旋干扰):相邻两个(组)磁性核之间的相互干扰作用。
10. 自旋裂分:自旋耦合引起的谱线增多的现象。
11. 自旋-自旋耦合常数(耦合常数):相互耦合的氢核产生信号裂分,裂分峰间的距离,用J表示,单位Hz (或c/s),反映相互耦合的两个(组)核间的干扰作用强度。
J越大,干扰越小,离得越远。
12. 同核耦合( homee-coupling):氢核之间相互也可以发生自旋耦合的作用。
13.化学等同:分子中处于相同的化学环境,具有相同的δ值的氢核称为化学等同(价)氢核。
波谱解析知识点总结一、波谱解析的基本原理1. 光谱学基础知识光谱学涉及到物质对光的吸收、发射、散射等现象,它是物质分析的重要手段之一。
常见的光谱包括紫外光谱、可见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
每种光谱方法都有其独特的应用领域和分析特点。
2. 原子光谱原子光谱是指研究原子吸收、发射光谱的一门学科,主要包括原子吸收光谱和原子发射光谱。
原子光谱可以用于分析金属元素和非金属元素的含量,它是分析化学中的重要手段。
3. 分子光谱分子光谱是指研究分子在光的作用下吸收、发射、散射等现象的一门学科,主要包括紫外光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
分子光谱可以用于研究分子的结构和性质,对于有机化合物的分析具有重要意义。
4. 核磁共振波谱核磁共振波谱是指研究核磁共振现象的一门学科,它可以用于研究原子核的磁共振现象,得到有关物质结构和性质的信息。
核磁共振波谱在有机化学、生物化学等领域有着广泛的应用。
二、波谱解析的仪器和设备1. 分光光度计分光光度计是用于测量物质吸收、发射光谱的仪器,它可以测量紫外、可见、红外等波段的光谱,是分析化学中常用的仪器之一。
2. 核磁共振仪核磁共振仪是用于测量核磁共振波谱的仪器,它可以测量氢、碳等核的共振信号,得到物质的结构和性质信息。
3. 质谱仪质谱仪是用于测量物质离子的质量和荷质比的仪器,它可以得到物质的分子量、结构等信息,是很多化学分析的重要手段。
4. 激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪是用于测量拉曼光谱的专用仪器,它可以用激光光源激发样品,得到与分子振动信息有关的拉曼光谱。
三、波谱解析的应用领域1. 化学分析波谱解析技术在化学分析中有着广泛的应用,它可以用于定量分析、质量分析、结构分析等多个方面,对于复杂的化合物和材料有很高的分析能力。
2. 药物研发波谱解析技术在药物研发中有着重要的应用,它可以用于研究药物的成分、结构和性质,对于新药物的研究和开发有很大帮助。
3. 生物医学波谱解析技术在生物医学领域有着广泛的应用,它可以用于研究生物分子的结构和功能,对于临床诊断和治疗有着重要意义。
波谱解析复习总结(一)常用解谱数据总结关于数据,是一定要记的···大家想怎么记爱怎么记就怎么记吧,建议自己总结,这样记的好一些。
下面是鄙人的,嘻嘻。
(老师PPT上有很多总结的)一、氢谱化学位移值δ(ppm)影响化学位移值的因素:只有空间效应和共轭效应是屏蔽效应增大,向高场位移,即ζ↑,δ↓.(一)0.4~4.0为饱和C上的H① 0.4~1.8 连饱和C的饱和C上的H② 1.8~2.5 连不饱和C的饱和C上的HI. 1.8~2.1 连C=C、C≡C的饱和C上的HII. 2.1~2.5 连C=O、N、S、苯环的饱和C上的H③ 3.0~4.6 连-O-的饱和C上的H其中,4.1左右可能有酯基④例外的:2.3~3.0是叁键上的H(二)4.6~8.0为不饱和C上的H① 4.6~6.0 C=C上的H② 6.0~8.0 苯环上的H(三)4.0~5.5为脂肪醇-OH的H若有0.5~1.0,为稀溶液(四)3.5~7.7为酚的-OH的H若有10~16,为分子内氢键(五)9.0~10.0为H-C=0的H(六)10.5~13为-COOH的H(七)胺类①~1.0 脂肪胺②4~5(气泡峰)芳香胺③6~7(气泡峰)酰胺,仲胺类其它:J值:①任何情况下J顺<j反< p="">②总体情况:J苯环H<j邻(烯h)<j邻(烷h)<j偕h< p="">③苯环H:J对<j间<="">④烯烃H:J邻(顺)<j邻(反)(j邻(顺)6~14hz;j邻(反)11~18hz)< p="">⑤烷烃H:J邻6~8Hz⑥同碳上的H:J偕10~16Hz要求掌握给图能测量算得J值,再推化合物种类。
二、碳谱碳谱的DEPT值:季碳消失!θ=45°,季C消失;θ=90°,季C消失,只有CH向上;θ=135°,季C消失,只有CH2向下。
有机波谱分析期末复习总结名词解析发⾊团(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。
一、紫外光谱1.郎伯-比耳定理A = log(I0/I1 ) = log(1/T ) = €*c*I2.溶剂极性作用极性增大使π—π*红移,n—π*跃迁蓝移,精细结构消失3.作用:推测化合物分子骨架1)200-800nm 没有吸收,说明分子中不存在共轭结构(-C=C-C=C-,-C=C-C=O,苯环等),可能为饱和化合物。
2)200-250nm有强吸收峰,为发色团的K带,说明分子中存在上述共轭结构单元。
3)250-300nm 有中等强度的吸收峰,为苯环的B带,说明为芳香族化合物。
4)270-350nm有弱吸收峰,为R带,可能为羰基化合物、烯醇等。
5)样品有颜色,说明分子中含较大的共轭体系,或为含N化合物。
二、红外光谱1.分子的振动造成偶极矩的改变产生红外吸收分子的振动的频率与化学键的强度和原子的质量相关红外光谱通过测定分子中化学键的振动频率来确定官能团下面式子中力常数k:与键长、键能有关:键能↑(大),键长↓(短),k↑。
2.红外活性1)必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱2)极性键通常有红外活性3)对称分子中的非极性键通常没有红外活性或吸收很弱3.振动中偶极矩变化越大,吸收强度越大4.特征吸收频率具有同一类型化学键或官能团的不同化合物,其红外吸收频率总是出现在一定的频率范围内,我们把这种能代表某基团,并有较高强度的吸收峰,称为该基团的特征吸收峰(又称官能团吸收峰)。
5.各种官能团的红外吸收位置6.影响红外光谱吸收强度的因素1)极性大的基团,吸收强度大,C=O比C=C强,C=N比C=C强2)使基团极性降低的诱导效应使吸收强度减小,使基团极性增大的诱导效应使吸收强度增加3)共轭效应使π电子离域程度增大,极化程度增大,吸收强度增加4)振动耦合使吸收增大,费米共振使倍频或组频的吸收强度显著增加5)形成氢键使振动吸收峰变强变宽6)能级跃迁的几率,v=0→v=2比v=0→v=1能阶大,但几率小,吸收峰弱诱导效应、共轭效应、中介效应(共振效应)、环的张力、空间障碍、氢键、质量效应7.官能团特征吸收位置1)烷烃特征吸收位置2)烯烃特征吸收位置3)烯烃=C-H的面外弯曲振动——判断双键的取代类型4)炔烃特征吸收位置a)炔键C-H伸缩振动:3340-3300厘米-1,波数高于烯烃和芳香烃,峰形尖锐b)CC叁键伸缩振动:2100厘米-1 ,峰形尖锐,强度中到弱。
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、4B、3C、2D、14. 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、12CB、15NC、19FD、31P6.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、dB、a、c、b、dC、c、d、a、bD、d、c、b、a9.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)1.红外光谱产生必须具备的两个条件是什么?2. 影响物质红外光谱中峰位的因素有哪些?3. 色散型光谱仪主要有哪些部分组成?4. 核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式?5. 紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么?四、计算和推断题(9+9+17=35分)1.某化合物(不含N元素)分子离子区质谱数据为M(72),相对丰度100%;1(73),相对丰度3.5%;2(74),相对丰度0.5%。
波谱分析——复习1. 普朗克公式的意义,波长、能量、频率及波数的相互换算。
答:(1)意义:每一条所发射的谱线的波长,取决于前后两个能级之差;对于特定元素的原子会产生一系列不同波长的特征谱线。
(2)公式:ΔE= E2-E1= hυ=(h:普朗克常量6.624×10-34 J•s υ:频率λ:波长c:光速2.998×1010cm/s)2.朗伯—比尔定律的表达式说明什么?吸光度,透光度的定义是什么?什么叫摩尔吸收系数?影响摩尔吸光系数的因素有哪些?如何测定摩尔吸光系数?答:(1)A =﹣lgT = abc说明:光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目;(2)物质对光的吸收程度称为吸光度A,透射溶液介质的光的强度称为透光度I;(3)当c的单位为mol/L,b的单位为cm时,则A = εbc,比例系数ε称为摩尔吸收系数,单位为L/mol•m,数值上ε等于a与吸光物质的摩尔质量的乘积。
(4)它的物理意义是:当吸光物质的浓度为1 mol/L,吸收池厚为1cm,以一定波长的光通过时,所引起的吸光度值A。
ε值取决于入射光的波长和吸光物质的吸光特性,显然,显色反应产物的ε值愈大,基于该显色反应的光度测定法的灵敏度就愈高。
(5)配制已知浓度C的标准液,在不同波长处测定吸收值A,用公式(b为吸收池厚度)。
3.紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱及核磁共振谱各自产生的原因是什么?答: 由于电子能级跃迁而产生的吸收光谱主要处于紫外可见光区(200—780nm),这种分子光谱称为电子光谱或紫外可见光谱;由于分子振动能级的跃迁(同时伴随转动能级跃迁)而产生的称为红外光谱;位于外磁场中的原子核吸收电磁波后从一个自旋能级跃迁到另一个自旋能级而产生的吸收波谱称为核磁共振谱图。
4.有机化合物的电子跃迁有哪几种类型?各类型跃迁需要的能量所对应的吸收波长范围是多少?答:(1)ζ→ζ*、π→π*、n→ζ*、n→π*;(2)所需能量:E(ζ→ζ*) > E(n→ζ*)≧E(π→π*) > E(n→π*);波长最长n→π*(200—400nm),近紫外和可见光区;ζ→ζ*:真空紫外区;π→π*:近紫外光区;n→ζ*:远紫外光区。
有机波谱分析要点例题和知识点总结一、有机波谱分析简介有机波谱分析是有机化学中非常重要的分析手段,它能够帮助我们确定有机化合物的结构。
常见的有机波谱分析方法包括红外光谱(IR)、紫外可见光谱(UVVis)、核磁共振谱(NMR,包括氢谱 1H NMR 和碳谱 13C NMR)以及质谱(MS)。
二、红外光谱(IR)(一)原理分子中的化学键在不同频率的红外光照射下会发生振动和转动,从而产生吸收峰。
不同的官能团具有特定的吸收频率范围。
(二)要点1、官能团的特征吸收峰例如,羰基(C=O)在 1700 1750 cm⁻¹有强吸收峰;羟基(OH)在 3200 3600 cm⁻¹有宽而强的吸收峰。
2、影响吸收峰位置的因素包括诱导效应、共轭效应、氢键等。
(三)例题例 1:某化合物的红外光谱在 1720 cm⁻¹处有强吸收峰,可能含有什么官能团?答:可能含有羰基(C=O)。
三、紫外可见光谱(UVVis)(一)原理基于分子中的电子在不同能级之间跃迁产生吸收。
(二)要点1、生色团和助色团生色团如羰基、双键等能产生紫外吸收;助色团如羟基、氨基等能增强生色团的吸收。
2、影响吸收波长的因素包括共轭体系的大小、取代基的种类等。
(三)例题例 2:某化合物在 250 nm 处有强吸收,可能的结构是什么?答:可能具有共轭双键结构。
四、核磁共振谱(NMR)(一)氢谱(1H NMR)1、原理氢原子核在磁场中的自旋能级跃迁产生信号。
2、化学位移不同环境的氢原子具有不同的化学位移值。
例如,甲基上的氢通常在 08 12 ppm 处出峰。
3、峰的裂分相邻氢原子的个数会导致峰的裂分,遵循 n + 1 规律。
例题 3:一个化合物的氢谱在 12 ppm 处有一个三重峰,在 36 ppm 处有一个单峰,可能的结构是什么?答:可能是 CH₃CH₂OH。
(二)碳谱(13C NMR)1、化学位移不同类型的碳原子具有不同的化学位移范围。
波谱解析复习题及答案波谱解析是化学分析中的一个重要领域,主要应用于有机化合物的结构鉴定。
以下是一些波谱解析的复习题及答案:一、选择题1. 核磁共振氢谱(^1H NMR)中,化学位移的单位是什么?A. 赫兹(Hz)B. 特斯拉(T)C. 波数(cm^-1)D. 部分磁化率(ppm)答案: D2. 质谱法中,分子离子峰通常表示什么?A. 分子的分子量B. 分子的化学式C. 分子的化学位移D. 分子的振动频率答案: A3. 红外光谱中,羰基(C=O)的吸收峰通常出现在哪个区域?A. 4000-2500 cm^-1B. 2500-2000 cm^-1C. 2000-1500 cm^-1D. 1500-600 cm^-1答案: B二、简答题1. 描述^1H NMR中耦合常数(J)的概念及其对化合物结构分析的意义。
答案:耦合常数(J)是核磁共振氢谱中相邻氢原子之间相互作用的量度,以赫兹(Hz)为单位。
耦合常数的大小和分裂模式可以提供有关分子中氢原子之间相对位置和连接方式的信息,有助于确定化合物的结构。
2. 解释红外光谱中,不同官能团的吸收峰如何帮助识别分子结构。
答案:红外光谱中,不同的官能团会在特定的波数范围内产生吸收峰。
例如,羰基(C=O)通常在1700-1650 cm^-1有强吸收,而羟基(OH)则在3200-3600 cm^-1有宽吸收峰。
通过识别这些特征吸收峰,可以推断分子中存在的官能团类型,从而辅助结构鉴定。
三、计算题1. 假设一个化合物的^1H NMR谱图显示了一个单峰,化学位移为3.5 ppm,耦合常数为7.0 Hz。
请解释这可能代表的氢原子环境。
答案:单峰表明只有一个类型的氢原子,化学位移在3.5 ppm表明这些氢原子可能位于一个相对屏蔽的环境中,如靠近氧原子。
耦合常数7.0 Hz表明这些氢原子可能与另一个氢原子相邻,形成一种典型的AB系统,常见于如醇或醚中的质子。
四、案例分析题1. 给定一个未知化合物的质谱图,其分子离子峰为72 Da,并且有一系列碎片离子峰,如58 Da, 44 Da等。
精品文档波谱分析复习资料绪论从而吸收或散射某种【波谱分析的定义】物质在电磁波的照射下,引起分子内部某些运动,(波数、波长的光,将入射光强度变化或散射光的信号记录下来,得到的信号强度与光的波长频率)散射角度的关系图,用于物质的结构、组成及化学变化的分析,称为波普分析。
紫外光谱第一章产生原理?电子跃迁类型、能级大小和相对应的吸收波段、UV1分子中电子的分布及相紫外光发生价电子能级跃迁而产生的吸收光谱。
【原理】分子吸收应的能级,决定了分子紫外吸收光谱特征。
跃迁需要的能量最σ成键和反键轨道间的跃迁。
是单键中的σ电子在*【类型】σ→σ跃迁范围内。
在150~160nm大,相应的激发光波长最短,σ反键轨道跃迁。
跃迁N、S和卤素等杂原子的未成键电子向→n σ*跃迁是O、附近。
半径较大需要的能量较小,相应的吸收带的波长较长,一般出现在200nmIS或),其n轨道的能级较高,此跃迁所需能量较低,故含的杂原子(如S、I的220~250nm附近可能产生这种跃迁。
饱和有机化合物在* π轨道。
孤立双键π→是不饱和键中的π电子吸收能量跃迁到π* π→π*跃迁,但在共轭双键体系中,吸收带向长波方向移跃迁产生的吸收带位于160~180nm跃迁产生的吸收带波长愈大。
π* 动(红移)。
共轭体系愈大,π→n电子C=O当不饱和键上连有杂原子(如、—NO2)时,杂原子上的n→π*跃迁270~300nm *跃迁所需要的能量最小,所对应的吸收带位于n→ππ跃迁到*轨道。
的近紫外区。
* πn→→≥ππ*﹥→各电子跃迁的能级差ΔE存在以下次序:σσ*>n→σ*2、什么叫发色团(生色)和助色团?红移,长移,增色效应,短移,蓝移?【发色团】分子中含有π电子的基团(如C=C、C=O、—N=N—、—C≡N、—NO2、—C6H5)成为发色团。
他们能产生π→π*和(或)n→π*跃迁从而能在紫外—可见光范围能产生吸收。
【助色团】含有未成键n电子的杂原子饱和基团(如—OH、—NH2、—SR、—Cl、—Br、—I),他们本身在紫外—可见光范围内不产生吸收,但当他们与发色团相连时,能使该发色团的吸收峰向长波方向移动,并使吸收峰强度增加,被称为助色团。
《波谱分析》期末复习一、判断题正确填‘’,错误的填‘’1.电磁辐射的波长越长,能量越大。
()2. 当分子受到红外激发,其振动能级发生跃迁时,化学键越强吸收的光子数目越多。
()3. 核磁共振波谱法与红外光谱法一样,都是基于吸收电磁辐射的分析法。
()4. (CH3)4Si 分子中1H核共振频率处于高场,比所有有机化合物中的1H核都高。
()5. 根据N规律,由C,H,O,N组成的有机化合物,N为奇数,M一定是奇数;N为偶数,M也为偶数。
()二、选择题1、光或电磁辐射的二象性是指(D )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 )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 )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、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5、紫外光谱是带状光谱的原因是由于( C )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6、化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高?( A )A、σ→σ﹡B、π→π﹡C、n→σ﹡D、n→π﹡7、红外光可引起物质的能级跃迁是(C )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(B )A、质核比B、波数C、偶合常数D、保留值9、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性的( A )A、νC-CB、νC-HC、δasCHD、δsCH10、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:( C )A、诱导效应B、共轭效应C、费米共振D、空间位阻11、一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为:(D)A、玻璃B、石英C、红宝石D、卤化物结体12、预测H2S分子的基频峰数为:( B )A、4B、3C、2D、113. 在偏共振去偶谱中,RCHO的偏共振多重性为(C )A、四重峰B、三重峰C、二重峰D、单峰14、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(B )A K带B R带C B带D E2带15、质谱图中强度最大的峰,规定其相对强度为100%,称为(B )A、分子离子峰B、基峰C、亚稳离子峰D、准分子离子峰16、分子式为C5H10O的化合物,其1H-NMR谱上只出现两个单峰,最有可能的结构式为(B )A、(CH3)2CHCOCH3B、(CH3)3C-CHOC 、CH3CH2CH2COCH3D、CH3CH2COCH2CH317、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?( B )A、不变B、逐渐变大C、逐渐变小D、随原核而变18、下列哪种核不适宜核磁共振测定(A)A、12CB、15NC、19FD、31P19、苯环上哪种取代基存在时,其芳环质子化学位值最大( D )A、–CH2CH3B、–OCH3C、–CH=CH2D、-CHO20、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:(D)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21、确定碳的相对数目时,应测定( D )A、全去偶谱B、偏共振去偶谱C、门控去偶谱D、反门控去偶谱22、1J C-H的大小与该碳杂化轨道中S成分( B )A、成反比B、成正比C、变化无规律D、无关23、在质谱仪中当收集正离子的狭缝位置和加速电压固定时,若逐渐增加磁场强度H,对具有不同质荷比的正离子,其通过狭缝的顺序如何变化?(B)A、从大到小B、从小到大C、无规律D、不变24、含奇数个氮原子有机化合物,其分子离子的质荷比值为:( B )A、偶数B、奇数C、不一定D、决定于电子数25、二溴乙烷质谱的分子离子峰(M)与M+2、M+4的相对强度为:( C )A、1:1:1B、2:1:1C、1:2:1D、1:1:2三、问答题1、摩尔吸光系数;答:浓度为1mol/L,光程为1cm时的吸光度2、非红外活性振动;答:分子在振动过程中不发生瞬间偶极矩的改变。
CZC 二 I 二J L3UP —4H —S —4 X ^-2 — 101 •不饱和度的计算不饱和度计算公式:U=n4+l+(n3-nl)/2式中n4、n3. nl 分别为4价、3价、1价原子的个数。
U —叫一FX 叫■+&+ (O4<J=1 +$♦ (OXJ=■十N 十环出白勺不住包和脸不册堆小教” E 毘 SI 三枣运袤—2. 波谱分析的一般程序?1. 实验样品的准备;在波谱测定前我们需要根拯样品的不同性质、不同纯度及不同波谱测定冃的 作样品的准备。
样品准备主耍有三方面的工作:一是准备足够的量。
二是在很多 情况下耍求样品有足够的纯度,所以耍作纯度检验。
三是样品在上机前作制样处 理。
2•做必要的图谱及元素分析;先选择性做儿个重要、方便的,再根据情况做其他谱。
3. 分子量或分子式的确定; (1) 经典的分子量测定方法:可用沸点升高、凝固点降低法、蒸汽密度法、渗透压法。
有些样品可用紫外 光谱根据Beer 定律测定分子量。
误差大。
大分子可用排阻色谱测定。
(2) 质谱法:高分辨质谱在测定精确分子量的同时,还能推岀分子式,这是有 机质谱最大的贡献。
低分辨质谱由测得的同位素丰度比也可推出分子中元素的组 成,进而得到可能的分子式。
(3) 结合核磁共振氢谱、碳谱推测简单坯类等分子的分子式。
第一章绪论例=(4)综合光谱材料与元素分析确定分子式。
4.计算不饱和度;分子式确定后,可方便的按下式计算出不饱和度来:U=n4+l+(n3-nl)/2式中n4、n3> nl分别为4价、3价、1价原子的个数。
5.各部分结构的确定;Q)不饱和类型红外光谱和核磁共振可用于判断00、C=N等不饱和类型。
UV可用丁共觇体系的判断。
⑹官能团和结构单元鉴定可能存在的官能团和部分结构时,各种光谱要交替参照,相互论证,以增加判断的可靠性。
6.结构式的推定;总结所有的官能团和结构片段,并找出各结构单元的关系,提出一种或儿种可能结构式。
波谱分析期末知识总结一、波谱分析的基本原理1.1 原子和分子能级波谱分析的基础是物质中原子或分子的能级结构。
原子或分子的能级是指在不同能量水平上的电子分布情况。
能级之间的能量差决定了原子或分子在吸收或发射辐射时的能量差异。
1.2 吸收和发射辐射原子或分子能级之间的跃迁可以通过吸收或发射辐射来实现。
当原子或分子吸收能量与能级差相等的辐射时,电子会从较低能级跃迁至较高能级,形成吸收峰。
相反,当电子从较高能级跃迁至较低能级时,会发射辐射,形成发射峰。
1.3 分子结构和波谱特征物质的波谱特征与其分子结构密切相关。
分子中不同原子的振动、转动和电子的跃迁等运动方式会对辐射产生不同的影响,从而在波谱上表现出不同的特征峰。
二、波谱分析的技术和仪器2.1 紫外-可见光谱紫外-可见光谱是一种常用的波谱分析技术,用于研究物质在紫外或可见光区的吸收或发射特性。
紫外-可见光谱的测量仪器主要有分光光度计和光源。
2.2 红外光谱红外光谱是一种用于研究物质在红外波段的吸收特性的技术。
红外光谱的测量仪器主要有红外光谱仪和样品室。
红外光谱可以用于确定化学键、鉴定有机物和研究分子结构等。
2.3 核磁共振核磁共振是一种基于核自旋和外磁场相互作用的波谱技术。
核磁共振的测量仪器主要包括核磁共振仪和样品盒。
核磁共振可以用于确定物质的结构、研究分子间相互作用等。
2.4 质谱质谱是一种用于研究物质的分子结构和相对分子质量的技术。
质谱的测量仪器主要有质谱仪和样品处理系统。
质谱可以用于定量分析、鉴定有机物和研究分子结构等。
三、波谱分析的应用3.1 化学分析波谱分析在化学分析中广泛应用。
通过测量样品在不同波长或波数下的吸收或发射特性,可以确定样品的成分和浓度。
常用的波谱分析技术包括紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振和质谱等。
3.2 材料科学波谱分析在材料科学中的应用主要用于研究材料的结构和性质。
通过测量材料的吸收或发射峰,可以确定材料的化学成分、晶体结构、晶格缺陷等信息。
1、紫外光谱法在有机化合物结构研究中有哪些应用?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;确定未知结构中的共轭结构单元;确定构型和构象;确定互变异构体。
2、分子式为C4H8O的红外图谱如下,试推断其可能的结构。
答案:3、某硫杂环化合物的化学式为C6H6OS,其1H NMR和13C NMR图谱如下,推断其可能的结构式。
答案:SOSO4、鉴别如下质谱图,是苯甲酸甲酯(C6H5COOCH3)还是乙酸苯酯(CH3COOC6H5),并说明理由及峰的归属。
答案:C 6H 5COOCH 35、某化合物的紫外光谱:OH H C m ax 52λ 262nm (m ax ε15);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:δ11.0处为单质子单峰,δ2.6处为四质子宽单峰,δ2.12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C 5H 8O 3,试推测其结构式。
答案:CH 3COCH 2CH 2COOH1、紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么?答:在有机结构鉴定中,紫外光谱在确定有机化合物的共轭体系、生色团和芳香性等方面有独到之处2、红外光谱产生必须具备的两个条件是什么?答:一是红外辐射的能量应与振动能级差相匹配,即E 光=△E ν,二是分子在振动过程中偶极矩的变化必须不为零。
3、核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式?答:是具有核磁矩的原子核的自旋运动在外部的一种表现形式。
4、解释什么是碳谱的γ-效应答:当取代基处在被观察的碳的γ位,由于电荷相互排斥,被观察的碳周围电子云密度增大,δC 向高场移动。
6、根据图 6-1~图6-4推断分子式为C 11H 20O 4未知物结构答案:1.当体系的共轭双键增多时,紫外光谱图会发生什么变化?阐明发生变化的原因。
答:当体系的共轭双键增多时,吸收光会向长波方向移动,即发生红移现象。
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2、分子的能量组成(能级图)E 分子= E平+ E转+ E振+E电子能量大小: E转< E振< E电子不同能级跃迁对应的电磁波区域紫外光谱远紫外(4~200nm):又叫真空紫外区近紫外(200~400nm):又叫石英紫外区,最为常用。
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2、分子的能量组成(能级图)E 分子= E平+E转+E振+E电子能量大小:E转< E振< E电子不同能级跃迁对应的电磁波区域紫外光谱远紫外(4~200nm):又叫真空紫外区近紫外(200~400nm):又叫石英紫外区,最为常用。
电子跃迁类型的影响σ→σ*跃迁:150nm左右,真空紫外区n→σ*跃迁:一般小于200nm 弱吸收,ε约100π→π*跃迁:160~180nm(孤立双键),>200nm (共轭双键)强吸收,ε约104n→π*跃迁:200~400nm 弱吸收,ε约1002.3.表示方法和常用术语发色团:广义上讲,是分子中能吸收紫外光或可见光的结构系统。
狭义上讲,凡具有π电子的基团。
如:c=c, c=o,苯环等芳香族化合物。
助色团:基团本身不能吸收大于200nm的紫外光,但它与一定的发色团相连时,则可使发色团所产生的吸收峰向长波方向移动,同时吸收强度也增加,这些基团称助色团,即有助于光波的吸收。
常见的助色团有-OH, -OR, -NHR, -SH, -Cl, -Br, -I等。
红移:由于取代作用或溶剂效应导致紫外吸收峰向长波方向移动的现象。
蓝移:紫外吸收峰向短波方向移动。
增色作用:使紫外吸收强度增加的作用。
减色作用:使紫外吸收强度降低的作用。
2.6吸收强度的主要影响因素1、跃迁几率2、靶面积2.7测定用溶剂的选择原则:1、紫外透明,无吸收2、溶解度好3、不与样品发生化学反应第三节推测化合物λmax的经验规则一.非共轭有机化合物的紫外吸收(了解)二、共轭有机化合物的紫外吸收(一)共轭烯烃的λmax的计算方法1、共轭二烯,三烯及四烯λmax的计算(Woodward-Fieser经验规则,)1,增加一个共轭双键(增加共轭度)2,环外双键(固定构象,增加共轭几率)3,取代基烷基和环残基(σ-π超共轭)O、N、X、S (p- π共轭)(1)环外双键:双键在环外,且其中一个C构成环的一员(2)环残基:与双烯C相连的饱和环骨架的一部分。
注意事项:交叉共轭体系,只能选一个较长的共轭体系芳香系统也不适用,另有规则。
只适用于小于或等于四个双键的化合物。
共轭体系中的所有取代基及所有的环外双键均应考虑在内。
2.共轭多烯λmax计算(Fieser-Kuhn公式)λmax=114+5M+n(48-1.7n)-16.5 Rendo-10 Rexoεmax=1.74×104n其中,M―烷基数n―总共轭双键数Rendo―具有环内双键的环数Rexo―具有环外双键的环数第四节紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用1、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(确定样品是否为已知化合物)有标准品时:若两个化合物相同,其紫外光谱应完全相同。
但要注意,紫外光谱相同,结构不一定相同。
无标准品时:查找有关光谱文献进行对照,注意所使用的溶剂与文献一致。
2、确定未知结构中的共轭结构单元(1)将λmax的计算值与实测值比较(2)与同类型的已知化合物UV光谱比较许多类型的化合物,如黄酮类、蒽醌类和香豆素类等,其基本骨架是一致的,其结构与紫外光谱特征之间的规律已比较清楚。
同种类型的化合物在紫外光谱上既有共性(骨架),又有个性(取代)。
这种方法在鉴定化合物结构中经常用到。
3、确定构型、构象4、测定互变异构现象紫外光谱仪器-紫外分光光度计由五个基本部分组成:1、光源2、分光系统(单色器)3、吸收池4、检测器5、记录仪1、光源:常用的光源是钨灯、氢灯和氘灯。
钨灯:用来做可见光的光源,其发射的波长范围在320~2500nm,用作测量可见光区的吸收光谱。
氢灯和氘灯:用于紫外光区的光源,波长范围在180~375nm。
2、分光系统(单色器)单色器的主要部件是棱镜和光栅。
现代多用光栅作为单色器,其分辨率较高。
3、比色皿:可分为石英和玻璃两种比色皿。
前者适用于紫外可见光区,后者只能用于可见光区。
4、检测器:常用的检测器有光电池、光电管和光电倍增管等。
其中光电倍增管的灵敏度高,是应用最广的一种检测器。
5、记录仪第二章红外光谱(Infrared spectra, IR)教学要求了解红外光谱的基本原理掌握分子的振动能级基频跃迁与峰位的关系掌握红外光谱区的八个重要区段概念:特征谱带区,指纹区,相关峰了解红外光谱在结构分析中的应用第一节基础知识IR历史1800 年,英国科学家W. Herschel发现红外线。
1881年,Abney 和Festing 第一次将红外线用于分子结构的研究。
1889年,Angstrem首次证实CO和CO2气体分子具有不同的红外光谱图。
红外光谱的特点1、具有高度的特征性2、对样品的适应性相当广泛,无论固态、液态或气态样品都可进行测定4、对于特征基团的分析准确3、常规红外光谱仪价格较低(与核磁、质谱比)一、红外光谱是研究红外光与物质分子间相互作用的吸收光谱E 分子= E移+E振+E转+E电子红外光谱又称作振-转光谱通常将红外光分为三个区域:近红外区(泛频区:12500-4000cm-1)中红外区(基本振动:4000-400cm-1 )远红外区(转动区:400-25cm-1 )在常温下,分子几乎均处于基态,所以在红外吸收光谱中通常只考虑下面两种跃迁:V0→V1:基频峰,峰强v0→1=v(1-2Xe)V0→V2:倍频峰,峰弱v0→2=2v(1-3Xe)(二)多原子分子的振动1、振动自由度与峰数将多原子的复杂振动分解为许多简单的基本振动(简正振动)基本振动的数目:振动自由度(分子自由度)分子自由度数(3N):平动自由度+转动自由度+振动自由度振动自由度:分子自由度数(3N)-(平动自由度+转动自由度)非线性分子振动自由度=3N-(3+3)=3N-6线性分子振动自由度=3N-(3+2)=3N-52、振动类型(1)伸缩振动(v):对称伸缩振动vs 不对称伸缩振动vas对称伸缩振动:两个键同时伸长或缩短不对称伸缩振动:一个键伸长,一个缩短特点:只有键长的变化,没有键角的变化。
剪式振动δs面内弯曲振动δip平面摇摆ρ(2)弯曲振动(δ)ω面外弯曲振动τ弯曲振动:原子在键轴前后或左右弯曲振动。
特点:只有键角变化,无键长变化。
红外吸收在低频率区,一般在1500cm-1以下。
红外光谱产生的基本条件1、hv红外光=ΔE分子振动2、分子振动时,其偶极矩μ 必须发生变化,即Δμ≠0。
3、影响峰数的原因理论上,每个振动自由度在红外光谱区都应产生一个吸收峰,但实际峰数往往少于振动数目。
原因:1 当振动过程中分子不发生瞬间偶极矩变化时,不引起红外吸收。
2 频率完全相同的振动彼此发生简并。
3 强宽峰覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰。
4 吸收峰有时落在中红外区以外(4000~650cm-1),不被检测。
5 吸收峰太弱,无法测定。
也有使峰数增多的因素,如倍频与组频等。
但这些峰落在中红外区的较少,而且都非常弱。
三、分子偶极变化与峰强(一)峰强的表示法百分透光率:红外光谱用百分透光率T表示峰强。
T%=I/I0×100% 故T%越小,吸收峰越强。
百分吸收率:吸光度:A摩尔吸光系数:ε>100 vs ε=20-100 sε=10-20 m ε<1 w(二)决定峰强的因素(1)振动过程中偶极矩的变化原子的电负性:vC=O>vC=C,vOH>vC-H>vC-C振动形式:vas>vs, v>δ分子的对称性:CO2的对称伸缩O=C=O其它(2)能级跃迁的几率基频几率最大四、影响峰位的因素(一)内部因素1.电子效应由于取代基具有不同的电负性,通过电子效应使分子中的电子云分布发生变化,从而改变化学键的键力常数,也就改变了基团的特征吸收频率。
(1)诱导效应(inductive effect)取代基的电负性,引起电子云密度的变化,称为诱导效应。
分为吸电子诱导效应(-I 效应)和给电子诱导效应(+I效应)(2)共轭效应(简称+C或+M效应)共轭效应使电子密度平均化,C=O的双键性降低,键力常数减少,故吸收峰移向低波数区。
当同时存在I效应和C效应时,吸收峰的位移方向由影响较大的那个效应决定。
2.空间效应(1)场效应(简称F效应)(2)空间障碍(位阻)(3)跨环效应是一种特殊的空间电子效应,由于两基团的空间位置相近而产生的跨环共轭效应,使红外吸收向低波数移动。
(4)环张力环外双键和环上羰基,其频率随着环张力增加而增加。
环内双键的伸缩频率则随环张力的增加而降低。
3.氢键效应氢键的形成使参与形成氢键的化学键力常数减少,可使伸缩频率向低波数方向移动,谱带变宽。
(1)分子内氢键(与浓度无关)氢键的形成使参与形成氢键的化学键力常数减少,可使伸缩频率向低波数方向移动,谱带变宽。
(1)分子内氢键(与浓度无关)可使谱带大幅度向低波数方向移动(P54举例)(2)分子间氢键(与浓度有关)醇、酚、羧酸。
其中羧酸的分子间氢键缔合不仅使羰基的吸收频率发生变化,而且也使羟基出现在3200~2500cm-1区间。
4.互变异构5.振动偶合效应当两个基团在分子中靠近,且振动频率相同或相近时,其相应的吸收峰强度增强或发生裂分,形成两个峰,这叫振动偶合。