当前位置：文档之家 › 第五章波谱综合解析

第五章波谱综合解析

  • 格式：ppt
  • 大小：405.50 KB
  • 文档页数：53

下载文档原格式

  / 53

合集下载

有机波谱综合解析

有机波谱综合解析

有机波谱综合解析
MS：确定化合物的分子量、分子式、含氮数、卤素等 ； UV：推测化合物有何种生色团，共轭体系类型和大小； IR：提供官能团的信息，特别是含氢基团、双键和三键基团；
1H-NMR：提供氢原子数目、含氢官能团类型及连接顺序； 13C-NMR：提供碳原子数目、类型。
在推导结构时以核磁共振谱图为基础，配合质 谱、红外、紫外等推出结构。因为核磁共振图谱规 律性强，可解析性高，信息量多，谱图多样。
波谱综合解析的一般步骤
（1）分子量和分子式的确定 分子量从质谱数据获得。 质谱图中确定分子离子峰，其质荷比 就是分子量。

分子式的确定方法
由质谱分子离子与同位素离子的丰度比计 算得到分子式 综合利用各谱学方法提供的信息确定分子 式 其他方法：质谱的精密分子量测定或元素 定量分析仪
综合利用各谱学方法提供的信息确定分子式
关，而与芳环上相连氢的个数有关）

1HNMR

化学位移6-8，烷基单取代一般产生一 个峰（宽），对位取代一般生成四个峰；其他 取代类型比较复杂； 13CNMR化学位移90-160； 质谱出现m/z=39，51，65，77系列峰； 紫外光谱出现B带。
（2）羰基的存在

红外 在双键区1700cm-1有强的υC=O 吸收峰。
（2）计算不饱和度
在解析过程及最终结果验证时，注意不饱和 度的一致性。
（3）找出结构单元
通过各种谱图中获得结构单元类型及数目的 信息。有的结构单元可能在各个图谱都有反映， 有些结构单元可能只在一种谱学方法中才有肯 定的结论。
4）计算剩余基团 分子式与已确定的所有结在




红外：游离OH伸缩振动υO-H3600cm-1 尖峰； 缔合OH伸缩振动υO-H 3300cm-1 又宽又强吸收峰； 氢谱：羟基化学位移无定值，可以通过重水交换 法证实； 碳谱 羟基在碳谱上不能直接反映，但与羟基相连 的碳原子化学位移移向低场； 质谱 醇类化合物一般不出现分子离子峰，常出现 M-H2O，M-H2O-C2H4碎片离子峰；断裂类型以α 断裂为主。
波谱分析复习题

波谱分析复习题


分子中不含氮、氯，非酰胺、非酰氯；
分子中只有一个氧，非酸酐、非酯、非酸、非 醇。 C=O伸缩振动峰小于1700cm-1，U>4 未知物可能是芳醛
11
苯环的确认
xie 波 谱 分 析
第 五 章 综 合 解 析
苯环的骨架振动υC=C峰1610 cm-1 、 1580 cm-1 、1465 cm-1 （共轭环）； 芳环氢伸缩振动峰：3000 cm-1左右； 芳氢面外弯曲振动峰：825 cm-1 （对 位取代） 泛频峰：对位取代 C8H8O－C6H4－HCO=CH3 因为是芳醛，只能是双取代。
xie 波 谱 分 析
波谱解析复习 综合
名词解释
xie 波 谱 分 析
第 五 章 综 合 解 析

特征峰 特征区 振动偶合 分子离子 发色团 长移

相关峰 指纹区 费米共振 碎片离子 助色团 短移
2
问答题
章节后练习题
xie 波 谱 分 析
第 五 章 综 合 解 析
A 形成分子间氢键随之加强 B 溶液极性变大 C 诱导效应随之变大 D 溶质与溶剂分子间的相互作用
7．不影响化学位移的因素是
A 核磁共振仪的磁场强度 B 核外电子云密度
C 磁的各向异性效应
Ｄ 内标试剂
26
8．下列四个结构单元中的质子δ最大的是
A Ar-H
xie 波 谱 分 析
第 五 章 综 合 解 析
红外光谱中C-H，C-Cl键的伸缩振动峰何 者要相对强些？为什么？
对 C-H型键 K=5.1
对 C-Cl型键 K=3.4
12 1 1 12 1
3
MY M X 12 35.5 8.96 M Y M X 12 35.5 1 K c 2c
波谱综合解析习题 (1)

波谱综合解析习题 (1)

第五章、波谱综合解析习题[1]化合物(A)的分子式为C10H12O, IR表明在1710 cm-1处有强吸收峰,1H NMR表明: δ1.1 ppm (t, 3H);2.2 ppm (q, 2H);3.5 ppm (s, 2H); 7.7 ppm (m, 5H)；写出(A)的构造式。

(华南理工大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试有机化学试题)[2]分子式为C4H8O2的化合物，溶在CDCl3中，测得1HNMR 谱图：　δ= 1.35（双峰,3H），　δ = 2.15（单峰, 3H），δ = 3.75（单峰, 1H），δ = 4.25（四重峰, 1H）ppm。

如溶在D2O 中测NMR 谱，其谱图相合，但在δ = 3.75ppm 的峰消失，此化合物的IR 谱图在1720cm-1处有强吸收峰。

写出此化合物的结构，标明各类质子的化学位移，并解释1HNMR谱图δ=3.75ppm 峰当用D2O 处理时消失的原因。

（华南理工大学2014年攻读硕士学位研究生入学考试有机化学试题）[3]按下列反应和数据推测A的结构, 并将红外图谱中的吸收峰和核磁共振图谱中各种氢的化学位移进行归属：A元素分析：C 90.9%, H 9.1%; IR (cm-1)：3030, 2910, 1600, 1450, 1380, 740, 690; 1H NMR (ppm)：δ 0.68(4H, m), 1.22(3H, s), 7.08(5H, m)。

(中国科学院研究生院2008年硕士入学考试有机化学试题)[4]某化合物A的化学式为C6H12O3, 其IR的特征吸收峰(cm-1)为: 2830(s), 1075(s),1125(s), 1720(s);其1H NMR的δ为2.1(3H, s), 3.3(6H, s), 3.65(2H, d), 4.7(1H, t); 其质谱的主要m/z数值为132, 117, 101, 75, 43, 试推测化合物的结构式, 并给出质谱碎片的裂解途径。

有机化合物波谱综合解析详解

有机化合物波谱综合解析详解

有机化合物波谱综合解析
波谱综合解析的含义：利用各种波谱分
析方法获得尽可能多的结构信息，通过 对各种波谱分析信息之间的相互对比、 印证，从而获得被分析化合物准确结构 的定性分析方法。 不同波谱分析方法在功能上既有重叠部 分，也有互补部分，在综合解吸时应该 充分发挥各自优势。 在条件允许的情况下，要充分关注 1HNMR和13CNMR，因为NMR提供数据 最丰富，可靠性最高。
MS裂解机理
例题2：UV(甲醇）：λmax=236 nm,(ε=8200), 300 nm(ε=3500), 1NMR, 13CNMR, IR, MS如下，推测结构：
主要依靠NMR，特别关注偶合常数关系，
积分关系，充分利用二维NMR，以及其 他特殊NMR技术，如DEPT, 结合IR, MS, UV-Vis等数据，将可能的碎 片合理连接。 最后充分利用所有波谱分析数据对可能 结构进行确证，排除所有不合理结构。
1.
例题1：根据提 供的IR, HNMR, 13CNMR和MS 推测结构
解：设MS中m/z250为M+峰，因该峰与相邻碎片离子峰 m／z 206(M-44)．m／z 178(M-72)之间关系合理,故m ／z 250为分子离子峰。分子量250为偶数，说明化合 物不含氮或偶数个氮。MS中无明显含S、F、C1、Br、I 的特征碎片离子峰存在。
13C
NMR谱中有12种化学环境不同的碳，由峰的相对强 度判断，分子中应含有14个碳。1H NMR谱中积分简比 (由低场至高场)为3：2：1：2：3：4：3，简比数字之 和为18．表明分子中至少含有18个H。由以上分析可知， 当N＝0时，O＝4，可能分子式为C14H18O14,当N＝2 时．O＝2.5．不合理应舍去，故该化合物的分子式为 C14H18O14，因UN＝6，所以分子中可能有苯基存在。
有机波谱分析 第五章 波谱综合解析

有机波谱分析 第五章 波谱综合解析


（5）主要碎片离子峰－官能团
湖北理工学院医学院药学系
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。若不足，再增加13C NMR等。
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。
如何利用紫外光谱，红外光谱、核磁共振光谱和质谱的资料推断结构、
湖北理工学院医学院药学系
波谱综合解析步骤
4) 通过谱图解析确定存在的官能团以及结构单元 (1) 红外光谱
IR能给出大部分官能团和某些结构单元存在的信息，从谱
图特征区可以清楚地观察到存在的官能团，从指纹区的某些 相关峰也可以得到某些官能团存在的信息。
(2) 有机质谱
MS除了能够给出分子式和相对分子量的信息，还可以
某种波谱分析可能会产生反映某个原子团或官能 团存在最明显的谱峰，进而得出某个官能团明显存在 的结论，对进一步的谱图综合解析工作具有至关重要 的意义。
湖北理工学院医学院药学系
波谱综合解析步骤
3)分子式的确定及不饱和度的计算
采用高分辨质谱分析可以获得分子的精确分子量并给出分
子式； 通过元素分析数据可以求出化合物的分子式； 低分辨质谱可以获得整数分子量数据，借助同位素峰的相 对强度根据Beynon表也可以得到化合物的分子式； 通过谱图综合解析获得基本结构单元,进而获得分子式； 根据确定的分子式计算出该化合物的不饱和度。
第五章 波谱综合解析
一、波谱综合解析方法
了解每一种有机波谱分析方法的特点，以及从哪个侧
面反映分子骨架和部分结构（基团或原子团）的信息。
不同分析方法获得的信息和数据在彼此相互补充和印证
教学大纲__波谱解析在中药化学中的应用

教学大纲__波谱解析在中药化学中的应用

《波谱分析在中药化学中的应用》教学大纲Teaching Outline of Spectrometric Analysis第一部分大纲说明1. 课程代码：A09012. 开课时间：第一学期3. 总学时数：36学时4. 开课部门：中药学院5. 授课对象：硕士生，博士生6. 考核方式：开卷考试80%，平时成绩20%7. 预修课程：分析化学、有机化学、中药化学或天然药物化学8. 主讲教师：李医明，王瑞9. 本课程的学时分配表10. 教材及教学参考资料：教材：唐恢同.《有机化合物的光谱鉴定》. 北京大学出版社.1992年版参考资料：常建华.《波谱学原理及解析》.科学出版社. 2001年版宁永成.《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》.科学出版社. 2000年版姚新生.《有机化合物的波谱分析》.人民卫生出版社. 1981年版第二部分教学内容和教学要求本课程的授课对象是中药化学、天然药物化学、中药制药工程、药物分析等专业研究生。

学生通过学习该课程，应基本掌握用紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振谱及综合应用谱学技术来推断未知有机化合物的结构，以满足科学研究的需要。

课堂讲授采用多媒体教学，课中引用大量实际光谱图的讲解帮助学生理解教学内容，适量的课后习题和课堂练习相结合。

通过学习，学生能掌握波谱学的理论以及解谱的思想方法，并能初步用于科研实践。

第一章紫外光谱与可见光谱（Ultraviolet and Visible Spectra）1. 主要内容1.1 紫外光谱产生的原理：有机分子价电子的跃迁类型和UV吸引带；Beer-Lambert 定律和UV表示法；影响紫外光谱与可见光谱的因素。

1.2 紫外与可见分光光度法：含杂原子的饱和烃，烯类化合物，共轭多烯，羰基化合物，含氮化合物，芳香化合物。

1.3 紫外光谱在化合物结构分析中的应用：λmax与分子结构的关系及相应的经验公式。

化合物的结构分析，定性分析，定量分析。

2. 教学要求掌握紫外光谱在化合物结构分析中的应用，熟悉有机分子价电子的跃迁类型，了解紫外光谱的原理。

波普解析综合解析

波普解析综合解析

O C CH 2CH 3
一个未知物, 一个未知物,元素分析 C80.6%,H7.46%,UV,IR,MS和NMR , , 和 如下所示, 如下所示,请推测其结构
例
�
核磁共振碳谱( NMR)碳谱与氢谱类似 8,核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似,也 NMR)碳谱与氢谱类似, 可提供化合物,碳核的类型,碳分布, 可提供化合物,碳核的类型,碳分布,核间关 系三方面结构信息-主要提供化合物的碳" 系三方面结构信息-主要提供化合物的碳"骨 信息. 架"信息.
波谱综合解析步骤: 波谱综合解析步骤:
1.确定分子离子峰,以确定分子量. 1.确定分子离子峰,以确定分子量. 确定分子离子峰 同位素峰(M+1) 2.利用质谱的分子离子峰 2.利用质谱的分子离子峰(M)和同位素峰(M+1), 利用质谱的分子离子峰( M+2)的相对强度可得出最可能的分子式 分子式. (M+2)的相对强度可得出最可能的分子式. 3.由分子式可计算不饱和度,进而推测化合物的 3.由分子式可计算不饱和度, 由分子式可计算不饱和度 大致类型 类型. 大致类型. 4.从紫外光谱可计算出ε 根据ε值及λ 的位置, 4.从紫外光谱可计算出ε值,根据ε值及λmax的位置, 从紫外光谱可计算出 可推测化合物中有否共轭体系或芳香体系. 可推测化合物中有否共轭体系或芳香体系.
(3)MS谱 m/z=77,105可知有苯环m/z=105基 可知有苯环m/z=105 (3)MS谱 由m/z=77,105可知有苯环m/z=105基 峰推测有Ph C=O,由以上可知该该未知物含有 Ph峰推测有Ph-C=O,由以上可知该该未知物含有 如下部分结构: Ph-C=O, 如下部分结构: Ph-C=O, -CH2-CH3 4,该未知物可能的结构为
有机波谱分析课件核磁1

有机波谱分析课件核磁1

26


22:18
影响NMR谱线宽度的因素

核在高能级上的平均寿命T取决于横向弛豫时间。 谱线宽度与T成反比，固体样品的T2很小，所以 谱线很宽。因此，常规的NMR 测定，需将固体 样品配制成溶液后进行。
22:18
27
3) 化学位移
h E B0 1 B0 2
ħ=h/2π
22:18 31
2. 化学位移的表示方法
—屏蔽作用引起的共振频率差别很小。
100 MHz仪器中，不同化学环境的1H的共振频率差
别在0～1500Hz范围内，难以测量。 以一标准物质作为基准，测定样品和标准物质的共
振频率之差。
—共振频率与外磁场强度有关,不同仪器测定结果难以 比较。
1 ＝ H（ －） 0 1 2
核实际受到的磁场强度 B0（1－） 为屏蔽常数
B0
29
电子云密度和核所处的化学环境有关,因 核所处化学环境改变而引起的共振条件 （核的共振频率或外磁场强度）变化的现 象称为化学位移(chemical shift)。
22:18
30
屏蔽常数 与原子核所处的化学环境有关，其 中主要包括以下几项影响因素：
检测电磁波被吸收的情况就可得到核磁共 振波谱。根据波谱图上共振峰的位臵、强度 和精细结构可以研究分子结构。
22:18 3
一、核磁共振波谱的基本原理
核磁共振现象的产生 弛豫 化学位移 自旋－自旋耦合

22:18
4
1)核磁共振现象的产生 原子核的自旋
原子核有自旋运动，在量子力学中用自旋量子数I描述核的运 动状态。
－ 为了能持续检测到吸收信号，必须保持低能级上
的粒子数始终多于高能级。
综合波谱解析

综合波谱解析


谢谢
THANKS
未来发展趋势和挑战
• 高通量技术：随着高通量技术的发展，未来有望实现同时对多个样品进行快速 、高效的波谱检测和分析。这将大大提高波谱解析的效率和吞吐量，满足大规 模样品分析的需求。
• 多维度信息获取：未来波谱技术将更加注重多维度信息的获取，如时间分辨、 空间分辨等。这将有助于更深入地揭示物质的动态变化和空间分布等信息，为 科学研究提供更全面的数据支持。
分析化学中的应用
用于物质的定性和定量分析，如测定混合物 中各组分的含量。
无机化学中的应用
用于研究无机化合物的晶体结构、化学键和 振动模式等。
材料科学中的应用
用于研究材料的化学组成、结构和性能之间 的关系。
03 核磁共振波谱解析
CHAPTER
核磁共振原理
核磁共振现象
当原子核置于强磁场中，其自旋磁矩与外加磁场相互作用，产生能级分裂。当外加射频场满足一定条件时，原子核发 生能级跃迁，产生核磁共振信号。
化学位移
不同化学环境中的原子核具有不同的共振频率，表现为化学位移现象。通过测量化学位移，可以推断出原子核所处的 化学环境。
偶合常数
相邻原子核之间的相互作用会导致核磁共振信号的分裂，形成多重峰。偶合常数反映了这种相互作用的 强度，可用于推断分子结构。
核磁共振仪器与操作
01 02
核磁共振仪组成
主要包括磁体、射频系统、检测系统、控制系统和数据处理系统等部分 。其中，超导磁体提供强磁场环境，射频系统用于激发原子核产生共振 信号，检测系统接收并处理信号。
仪器构造
质谱仪主要由离子源、质量分析器和检测器三部分组成。离 子源负责将样品电离成离子，质量分析器根据离子的质荷比 进行分离，检测器则用于检测并记录离子信号。
[理学]综合波谱解析法

[理学]综合波谱解析法


含氢的官能
氢谱不足
团
碳谱补充
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
给出各种含碳官能团 的信息，几乎可分辨 每一个碳核，
光谱简单易辨认
24.11.2020
h
16
碳谱与氢谱可互相补充
碳谱不足
COM谱的峰高， 常不与碳数成 比例
氢谱补充
氢谱峰面积的积分 高度与氢数成比例
24.11.2020
偏共振谱(off resonance de-coupling，OFR，
部分除去氢干扰)可提供碳的类型。因为C与相
连的H偶合也服从n+1律，由峰分裂数，可以 确定是甲基、 亚甲基、次甲基或季碳。例如 在 四重偏峰共(振q)碳、谱三中重C峰H(3t、)、C二H重2、峰C(Hd)与及季单碳峰分(s)别。为
24.11.2020
h
2
一、各种光谱的在
综合光谱解析中的作用
24.11.2020
h
3
质谱在综合光谱解析中的作用源自 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。
立体异构体比较灵敏，能给出细微结构信息。
24.11.2020
h
8
核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
在碳谱中:
质 子 噪 音 去 偶 或 称 全 去 偶 谱 (proton noise deeoupling或proton complete deeoupling，缩
写COM，其作用是完全除去氢核干扰)可提供 各类碳核的准确化学位移
波谱综合分析例题

波谱综合分析例题

孤立的(-C1H)2-的特化学征位移区也较第高，一但低强于乙峰基中～-CH21-的7化2学0位c移m，-1只双能是峰与两个(-C1O7-相3连5。、1715)，说明未
未知物只有三个氧，因此只可能是酮醇异构产生的叔醇基。
15 11知5 4物3 87含有85二45个2羰9 基。查羰基相关峰，确定羰基的类型。按羰
而酮羰在中红外吸收光谱上无相关峰。
根据上2述个理由），未，知物虽可能然含有～酯基3(6170350cmc-1m) -与1酮有基(弱1715吸cm-1收)两个峰羰基，。不可能是羧酸的羟基峰，
未知物只有三个氧，因此只可能是酮醇异构产生的叔醇基。
因此不可能是醛或酸。 进一步证明CH3与CH2基团的存在及连接方式，可用NMR提供的信息。
(2)1HNMR δ(ppm)：4. 2、质谱: 无苯环特征离子m／z 77、65、51及39，不可能是芳香族化合物。 计算不饱和度，进而推测化合物的大致类型
说明未知物可能具有CH3-CH2-基团。 (2)1HNMR δ(ppm)：4.
由20I(R3光H根，谱S上据，可—以偶C看O—到合C在H～情3)1、64况10. cm，-1处可出现知烯基未峰。知物具有一个乙基(-CH2-CH3)、一个孤 立的CH -及一个孤立的-CH -。根据乙基中的-CH -化学位移很 CH3——CO——CH2—CO——O—CH2CH3
由IR光谱上可以看到在～1640cm-1处出现烯基峰。
C6H10O3核磁共振氢谱：
δ2.20 为孤立甲基氢的共振峰，其积分高度相当于3个氢。以 此推算,δ1.20、δ3.34及δ4.11分别相当于3、2及2个氢。氢分 布3:3:2:2.
CH3COCH2COOCH2CH3
4、核磁共振氢谱： CH3COCH2COOCH2CH3

波谱化学超全面综合解析总结归纳


VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
MS主要裂解过程：
O
O O
m/z 150
O
+O O
m/z 149
O
O
CH2O
+
O
+
m/z 121
m/z 91
+ m/z 63
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
综合解析实例
例 1： 某未知物C11H16的UV、IR、1H NMR、13C NMR、MS 谱图如图所示，确定其化学结构。
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
例 2：分子式C8H6O3 ，IR, 1H-NMR, 13C-NMR, MS谱图如下，推 导其结构。
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
VÉÄÄxzx Éy V{xÅ|áàÜç tÇw V{xÅ|vtÄ XÇz|ÇxxÜ|Çz
（ 3 ）计算化合物的不饱和度。计算不饱和度对判断化合物 类型很有必要，如不饱和度在1-3，分子中可能含有C=C、C=O、 C=N或环，如不饱和度大于或等于4，分子中可能有苯环。 （ 4 ）结构单元的确定。 仔细分析UV、IR、1H NMR、13C NMR和MS谱图，推出分子中含 有的官能团和结构单元及相互关系。 例如，有UV可确定分子中是否含有共轭结构，如苯环、共轭 烯、 α，β-不饱和羰基化合物等。 IR可确定是否含有羰基(1870-1650cm-1)、苯环（31003000cm-1）、1600-1450cm-1）、羟基（ 3600-3200cm-1）、 氰基（-2220cm-1）等。

有机化合物波谱综合解析


综合以上分析，推导出该化合物的可能结构如下〔烯碳 氢互为反式)：
结构若为A或B，质谱图中均应出现M-31(-OCH3)峰，此 处未观测到．故否定之。苯环上季碳的δ为161.5，表明 该碳与氧相连，1H NMR谱中δ约为6.9也表明邻位碳与氧 直接相连．而乙烯碳的δ值表明其不与氧直接相连．因向 排除结D：故化合物的结构为C:
C14H18O14
不饱和基团的确定： IR：1715cm-1(s) νC＝O,1630cm1(s)，νC＝C, 1600cm-1、1580cm-1、1510cm-1’为苯环 骨架振动。820cm-1(s)为苯环上两个相邻氢的面外弯曲 振动，表明为对位取代苯。 13C NMR δ114-167范围的 共振吸收峰为sp3杂化碳的共振吸．其中有苯，碳碳双 键和羰基。
分子碎片的确定：
主要依靠MS的裂解机理，特别注意分子
离子峰，同位素峰，脱小分子峰，重排 机理，α断裂机理，σ断裂机理等。注意N 规则，同位素规则等确定碎片可能元素 组成。 根据质谱、分子组成信息提供所有可能 碎片。 结合其他分析方法提供的信息，排除不 合理部分。
分子骨架的确定：
活泼氢的确定：IR谱3000cm-1以上无O—H、N—H特征 吸收峰，偏共振13C NMR提供的信息表明所有的氢都 与碳直接相连．且无CHO基存在，故分子中无活泼氢 存在。
13C
NMR信息(ppm)：sp3C:15.2(q)CH3-C,55.2(q)CH3O,63.6(t)CH2-O,66.5(t) CH2-O, 68.5CH2—O。 sp2C;114.4(d) 2CH＝,129.8(d) 2CH＝，127．2(s)的 季碳及161.5(s)的C—O表明分子中含有对位取代苯基， 且其中一个季碳与氧原子相连-ph-O-。115.4(d)与 144.6(d)为双取代烯碳[-CH=CH-)。167.0(s)为酯基碳 (-COOR)，IR 11001300cm-1的强、宽谱带也证明了酯 基的存在。 1HNMR信息：1.25(3H,t)为CH3CH2-：3.6(2H，q) CH3CH2-O。3.9(3H，s)为CH3O-，且表明与不饱和基 相连。3.8(2H，t)与4.4(2H，t)相关，且与电负性取代 基氧相连，故存在-OCH2CH2O-，低场位移较大，可 能与不饱和基相连。6-8范围为6H的多重峰，由氢原 子数目、裂距、峰形的对称性分析：6.4(1H,d)与 7.65(1H,d)相关，J＝16Hz，为反式双取代烯的共振吸 收峰。66.8—7.5范围的4个氢为是对位取代苯氢的共 振吸收峰。

波谱综合解析


NMR
1D-NMR,分析化合物的结构类型及复杂程度； 2D-NMR并结合质谱碎片分析结构片断、连接顺序及立体化学
7
综合解析步骤
• 1．确定分子式。 可采用高分辨质谱(HRMS)法或质谱(MS)法，加元素分析 法，HRMS法用量小，结果准确可靠用元素分析法用量相对 多些，但也仅是毫克水平。根据分子式可算出该化合物的 不饱和度。DEPT技术可以确定化合物的甲基，亚甲基，次 甲基和季碳，印证化合物的分子量。 • 2. 确定官能团 利用IR,UV推导化合物可能的官能团，再用HNMR,13CNMR （DEPT)的化学位移印证，要求对常见的HNMR,13CNMR（ DEPT)的化学位移值范围熟记。
11
5．测定分子的立体化学
• 通常放在结构测定的后期进行。一维NOE差谱是优先采用 的解决相对立体构型的方法，有时也可用二维NOESY谱或 NOE差谱。 • 必要时用手性化学位移试剂，旋光光谱（ORD）,圆二色谱 (CD），X-ray晶体衍射技术。 • 一个总原则：视有机化合物的结构复杂程度而定,尽量用 最少的谱图解析,将结构和信号解释清楚。对于合成的有 机化合物和不复杂的天然产物能用一维谱结合其它谱图解 析结构,可以不作二维谱，或者尽量少做二维谱。
2
有机化合物结构综合分析一般策略
●对于未知化合物,尤其是复杂分子的结构解析是一个
繁琐的工作,也是一个逻辑推理的综合分析的过程,涉及 到四大波谱的知识。
●但是化合物的结构推导也是有规律可寻,本章介绍有
机化合物结构鉴定的一般策略。
3
合成目标化合物以及简单化合物的鉴定
• 对于合成的目标化合物的表征和天然产物分离得到的简单 结构的化合物或已知化合物可以用核磁共振谱再辅以其它 谱图推导结构。即以核磁共振氢谱、碳谱为基础，配合质 谱、红外光谱等推出结构,由于二维核磁共振谱费时和测 试成本高,如果能用一维谱解决结构,尽量采用一维核磁共 振谱。 • 基于二维核磁共振谱推导结构的方法，主要应用于解决更 复杂的结构问题。

波谱分析综合解析


CH3
例3、某化合物分子式是C9H11NO(M=149),根据下列图谱解析化合物的结构， 并说明依据。
NH2
O NH C
M/Z=93
CH2 CH3
M/Z=149
M/Z=77
O
C
CH2 CH3
M/Z=57
CH2 CH3
M/Z=29
1、 一个末知物的元素分析，MS、IR、NMR、UV如图所示，是推断其结构式。
的种类
200
150
100
50
0 RANGE
Saturated carbon - sp3 no electronegativity effects
R-CH3 R-CH2-R R3CH / R4C
Saturated carbon - sp3 electronegativity effects
C-O C-Cl
一般情况下应以一种分析方法中获得的信息反馈到其他分析 方法中，各种谱学方法所获得的信息相互交换，相互印证，不断增 加信息量，这样才能快捷地获得正确结论
化合物结构推导的重点是应掌握各结构片断之间的相互关系， 推断出相互关联的结构片断。
例1 根据下列图谱确定化合物（M=72）结构，并说明依据。
解：
OO
C
C
3：根据下列图谱确定化合物（M=132）的结构,并说明依据。
O
O
H3C O
C
CH2 C
O
CH3
4：根据下列图谱确定化合物（M=86）的结构,并说明依据。
O
H3C
H2C
CH
C
H
CH3
5：某化合物C9H12O2 （M=152）,根据下列图谱确定化合物的结构,并说明依据。

综合波谱分析


1.5 3 6 0.1** 5 7 16.5 1 0.1** 1** 0.3**
0.5** 0.5** 1** 1 7 8 3 0.2** 0.3** 1** 0.7**
*亚稳离子峰，**双电荷离子峰
3H TMS 4H
10
9
8
7
6
5 4 化学位移
3
2
1
0
3012
2899
1506
1605
解：从MS谱知，M=117，分子量为奇数，根据氮规律应


1. 质谱在综合光谱解析中的作用

从M.+推测分子量。 从(M+2)/M、（M+1)/M查贝农表，估计分子式。


氮律。
从M、M+2、M+4推测Cl、Br、S的数目（含Cl、Br、 S的分子离子或碎片离子，其M+2峰强度较大，因此 根据M和M+2两个峰的强度比，可判断化合物中是 否含有Cl、Br、S元素）。
物的特征吸收）

提供未知物的细微结构，如直链、支链、链长、结 构异构及官能团间的关系等信息，但在综合光谱解 析中居次要地位。
3. 核磁共振氢谱在综合光谱解析 中的作用
主要提供化合物中所含质子的信息：

质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。 氢分布：说明各种类型氢的数目。

核间关系: 氢核间的偶合关系与氢核所处的化学环境,核间 关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、位置、 距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构象) 等) 三方面的结构信息。
1745 cm-1,ＶC=O， 1225cm-1及～1100 cm-1的峰为酯的 C －O－C反对称和对称伸缩振动，为酯类。 1450～1550 cm-1为苯环C＝C骨架振动。指纹区的750cm-1及 690cm-1两峰，单取代苯环。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

例1：某化合物的分子式为C9H10O，请解析各谱图并推测分 子结构。 （1）紫外光谱：实验条件：1.075mg/10mL乙醇溶液，0.1cm样品池；
实验结果：max＝240nm，吸光度＝0.95 （2）红外光谱：
（3）质谱：
（4）核磁共振氢谱：
解析结果： 位置 A 7.95 B 7.68～7.28 C 2.984 D 1.224
～30
～10
三重峰
四重峰
综合解析： (1)根据分子式C9H10O计算不饱和度为5，推测化合物可能含有 苯环。 (2)IR表明：1690处有吸收，表明有羰基，此吸收与正常羰基相 比有一定红移，推测此羰基可能与其他双键或键体系共轭。 1600、1580、1450有吸收，表明有苯环存在。770、700有吸收， 表明为单取代苯。故推测化合物有C6H5-CO基团存在，分子式 为C9H10O，则剩余基团为C2H5。
4
3
2
125.92
37.95
2
1
4
3
综合解析： (1)根据分子式C9H10O计算不饱和度为8，推测化合物可能含有2 个苯环。 (2)IR表明：1600、1500、1450处有吸收，表明有苯环存在。758、 695有吸收，表明为单取代苯。
(3) UV表明有苯环存在 (4) MS表明：分子离子峰m/z＝182，碎片离子峰m/z＝91，可 能为： M-91=182－91＝91，分子内有两个质量 数相同的碎片，可能包含两个下面所示的 结构：
(3) UV表明有苯环存在 (4) MS表明：分子离子峰m/z＝134，碎片离子峰m/z＝77，可 能为C6H5；碎片离子峰m/z＝105，可能为C6H5-CO；M-105= 134－105＝29，失去基团可能为C2H5 。由此推测分子可能结 构为： C6H5-CO- C2H5 (5) 1HNMR谱表明：三种氢，比例为5：2：3。 ＝7－8，多峰， 5个H，对应于单环取代苯环C6H5； ＝3，四重峰，2个H，对 应于CH2，四重峰表明邻碳上有三个氢，即分子中存在C2H5 片 断，化学位移偏向低场，表明与吸电子基团相连;＝1-1.5， 三 重峰，三个氢，对应于CH3，三重峰表明邻碳上有两个氢，即 分子中存在C2H5片断。
由此推测分子可能结构为：
或
(5) 1HNMR谱表明：两种氢，＝7－8，吸收强度为5，＝～3，吸收强度为2， 单峰，2个H，对应于－CH2 ，且相邻碳上无不等价氢。
综合上述分析结果，化合物的结构为：
H H H
H O
CH2
CH3
H
(5)质子去耦13CNMR谱
质子去耦13CNMR谱解析结果： 位置 1 200.57 H 2 137.02 3 132.84 H 4* 128.56 5* 127.98 H 6 31.74 7 8.23
H O
CH2
CH3
H
(6)、偏共振13CNMR谱： 吸收峰位置 200 峰分裂情况 单峰
(6) 13CNMR谱表明： 位于200，一种碳，对应于羰基碳； 位 于120－140，四种碳，对应于苯环； 位于30，三重峰，表明 与两个氢相连，对应于CH2， 位于10，四重峰，表明与 三个 氢相连，对应于CH3。
综合上述分析，化合物的可能结构为：
H H H
H O
CH2
CH3
H
例2：某化合物的分子式为C14H14，请解析各谱图并推测分 子结构。 （1）紫外光谱：实验条件：185.3mg/100mL乙醇溶液，0.2cm样品池；
化学与生命科学学院
选修课
谱 学 导 论
第五章 波谱综合解析
授课教师：解庆范教授
波谱综合解析
分子结构的波谱综合解析步骤： 1、由质谱分析确定分子离子峰，以确定相对分子量； 2、利用质谱的分子离子峰(M)和同位素峰(M＋1)， (M＋2)的 相对强度可得出最可能的分子式； 3、由分子式计算不饱和度，进而推出化合物的大致类型； 4、从紫外光谱可推测化合物中是否有共轭体系或芳香体系； 5、由红外光谱可提供分子中含有可能的官能团的信息； 6、由质谱的分子离子峰、碎片离子峰可推知可能存在的分子 片断，根据分子离子峰与碎片离子峰以及各碎片离子峰m/z的 差值可推测可能失去的分子片断，从而给出可能的分子结构； 7、通过核磁共振谱可给出分子中含几种类型氢，各种氢的个 数以及相邻氢之间的关系，以验证所推测的结构是否合理。
实验结果：max＝260nm，吸光度＝1.0 （2）红外光谱：
（3）质谱：
（4）核磁共振氢谱：
解析结果： 位置 A 7.42～6.99 B 2.91
A A A
A
A
A A
A
B
B A A
(5)、质子去耦13CNMR谱：
解析结果： 141.79 128.45 128.34 位置 5 4* 3* 2 3 4 3 4 5 1 1 5