分析化学PPT 第18章波谱综合解析

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[课件]波谱分析教程PPT

两个实例，一易一难。
14
例1：化合物分子式为 C6H12O，IR及1H NMR如下，试推断其结构。
小菜一碟！
15
例2：某未知物的 UV、IR、1H NMR、MS 谱图及 13C NMR 数据如下，试推导未知物结构。序号 δc（ppm） C/个序号 δc（ppm） C/个
未知物碳谱数据
27 （2）计算不饱和度 Ω＝3。（该分子式为合理的分子式）
1
143.0
1
6
32.0
1
2
3 4 5
128.5
128.0 125.5 36.0
2
2 1 1
7
8 9
31.5
22.5 10.0
1
1 1
16
17
18
解：1. 分子式推导：从13C NMR结合MS可以推出分子式为 C11H16 ，计算 Ω＝4； 2. 结构式推导 UV : 240～275 nm 吸收带具有精细结构，表明化合物为芳烃； IR : 695、740 cm-1 表明分子中含有单取代苯环； MS : m/z 148为分子离子峰，其合理丢失一个碎片，得到 m/z 91 的苄基离子； 13C NMR :1H NMR: 积分高度比表明分子中有 1 个 CH3 和 4 个－CH2－，其中（1.4～1.2）ppm 为 2 个 CH2 的重叠峰；因此，此化合物应含有一个苯环和一个 C5H11 的烷基。 1H NMR 谱中各峰裂分情况分析，取代基为正戊基，即化合物的结构为：
波谱分析教程
紫杉醇 Paclitaxel
云南红豆杉
解谱仅靠所学的四大波谱不行！
2
From Arenaria Kansuensis(石竹科雪灵芝)OH OHFra bibliotek

有机化学有机化合物的波谱分析PPT课件

红外光谱是以波长λ或波数σ第为5横页/坐共8标0页，表示吸收峰的峰位；以透射比 T(以百分数表示,又称为透光率或透过率)为纵坐标，表示吸收强度。
5
7.2.1分子化学键的振动和红外光谱
1.振动方程式
可把双原子分子的振动近似地看成用弹簧连接着的两个小球的简谐振动。根据Hooke定律可得其振动频率为：
分子化学键的振动是量子化的，其能级为：
式中: υ为振动量子数(0，1，2，…)；h为Planck常量；ν振为化学键的振动频率。
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8
分子由基态υ =0跃迁到激发态υ =1时吸收光的能量为：
第9页/共80页
9
分子振动频率习惯以σ表示，由(7–2)式、(7–3)式和(7–5)式得：
红外吸收峰的峰位(σ)取决于键的力常数，以及键两端所连原子的质量m1和m2，即取决于化合物分子的结构。这是红外光谱用来测定化合物结构的理论依据。
n≥4在 725~720 处有吸收。
32
1300 cm-1以下区域的光谱：715 cm-1处的面外弯曲振动吸收，表明烯烃为顺式构型。
综合以上分析，有双键吸收，无三键及甲基吸收，另一不饱和≥4在 725~720 处有吸收。
33
7.3核磁共振谱（NMR）
这样对测定有机化合物结构毫无意义。但实验证明，在相同频率照射下，化学环境不同的质子在不同的磁场强度处出现吸收峰。
第20页/共80页
20
3.鉴定已知化合物
用被测物的标准试样与被测物在相同条件下测定红外光谱，若吸收峰位置、强度和形状完全相同，可认为是同一种物质(对映异构体除外)。若无标准试样而有标准谱图，可查阅标准谱图。
查阅时应注意被测物与标准谱图所用试样的状态、制样方法、所用仪器的分辨率等是否相同。

综合波谱解析法(课堂PPT)

12.07.2020
6
核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振氢谱(1H—NMR) 在综合光谱解析中主要提供化合物中下列三方面的结构信息。
⒈质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。
⒉氢分布：说明各种类型氢的数目。
⒊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
峰，只有季碳信号消失。
以取代偏共振去偶谱中同一朝向的多重谱线。
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DEPT谱图A、B、C谱：
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DEPT谱图R、Q及P谱：
还可以通过A、B及C谱的加减处理，而得DEPT的R、Q及P谱，分别只呈现CH3、 CH2及CH的信号，而且都呈现向上的单一谱线。
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二、综合光谱解析的顺序与重点
7．核磁共振碳谱的解析重点 ①查看全去偶碳谱(COM谱)上的谱线数与分子
式中所含碳数是否相同？
数目相同:说明每个碳的化学环境都不相同，分子无对称性。
数目不相同(少):说明有碳的化学环境相同, 分子有对称性
②由偏共振谱(OFR)，确定与碳偶合的氢数。 ③由各碳的化学位移，确定碳的归属。
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三、综合光谱解析示例
前面已分别介绍了综合解析的大致顺序与重点
在下面列出的13个未知化合物中，提供了它们的UV、MS、IR、1HNMR 和13CNMR谱图或部分谱图。
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(二)波谱解析综合示例
练习1：某化合物A的分子式为C9H10O，请解析各谱图并推测分子结构。
含氢的官能
氢谱不足
团

《波谱分析辅导》PPT课件

·F，HF
含氟化合物
·C≡CH
炔化物
CHCH，·CN 芳烃、腈化物
·CHCH2，HCN 烃类、腈化物
CH2CH2，CO 烯烃、丁酰基类、乙酯类、醌类
·C2H5，·CHO 烃类、丙酰类、醛类
NO，CH2O
硝基苯类、苯甲醚类
·OCH3，·CH2OH 甲酯类、含CH2OH侧链
CH3OH
甲酯类、伯醇、苯甲醚
整理ppt
34
氯与溴的同位素丰度
整理ppt
35
与P方向平行，磁旋比，不同的核具有不同的磁旋比，它是磁核一个特征（固定）值。
（3）只有自旋量子数（I）不为零的核具有磁矩
整理ppt
16
具有磁矩的核：
o P
原子核存在自旋，核磁矩不为零，能
与外加磁场相互作用，发生能级分裂，
用于核磁共振分析
质量数（a）原子序数（Z）自旋量子（I）
例子
奇数
偶数偶数
戊酮类、己酰基等
·C4H9，C2H5CO· 丙酰类、丁基醚、长链烃
C3H7O·
丙酯类
CH3COOH
羧酸类、乙酸酯类
CH3C(OH)2· 乙酸酯的双氢重排
·SC2H5 ，C2H5SH 硫醇类、硫醚类
·Br，HBr
含溴化合物
·I，HI
含碘化合物
整理ppt
32
整理ppt
33
电子轰击源（Elextron Bomb Ionization, EI） ——热阴极发射出能量为70eV的高能电子束，在高速向阳极运动时，撞击来自进样系统的样品分子，使样品分子发生电离。
1
4
e2
3 250 300 350
λ 400nm

制药分析--波谱综合解析

2 9 1 11 2 5 2
③ 综合上述分析，推测未知物分子中存在如下结构单元： -NH2，-CH2-CH3， 3. 结构式的确定根据以上结构单元，可以推测未知物分子结构如下： 4. 验证
（四）1H核磁共振谱图（1H-NMR）
1. 根据积分线和分子式计算分子中各类氢原子数目，含氢基团类型及连接顺序。 2. 判断各类质子个数比。
3. 判断与杂原子、不饱和键相连的甲基、亚甲基
和次甲基。
二、综合解析的一般程序
（一）测试样品的纯度
可用各种各种方法来确定样品的纯度（如测
熔点：纯物质具有确定的熔点、沸点和折光率等，
1H-NMR谱图中在δ11附近有一单质子峰应对应羧基（－
COOH）中的氢原子，因此可推测分子中含有羧基（－ COOH）；所以推测分子中含有2个氧原子。
1H-NMR谱图
1H-NMR
从低场到高场各组峰的积分曲线高度比为1：2：2，
因此推测分子中存在5个氢原子（H）。
解：1. 确定分子式 ①MS可以看出分子离子峰在152处，可以推断未知物分子量为 152。分子量为偶数，可知分子中不存在奇数个氮原子。而（M）与（M+2）峰的丰度比接近1：1，所以未知物分子中可能含有一个溴原子（Br）。 ②1H-NMR从低场到高场各组峰的积分曲线高度比为1：2：2，因此推测分子中存在5个氢原子（H）。 ③IR 2500～3200cm-1处有一宽峰说明存在羟基（-OH）， 1700cm-1处有一个强峰说明存在羰基（-C=O），而1H-NMR 谱图中在δ11附近有一单质子峰应对应羧基（－COOH）中的氢原子，因此可推测分子中含有羧基（－COOH）；所以推测分子中含有2个氧原子。 ④推断分子中所含的C原子数目为：

精品PPT课件----波谱综合解析共61页文档

39、没有不老的誓言，没有不变的承诺，踏上旅途，义无反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识的人泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只在愚人的字典中找得到。--拿破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突破，不要嫉妒要欣赏，不要托延要积极，不要心动要行动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。(注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成功的第三要素。

波谱分析法ppt课件

n→*跃迁引起的。
该带的特征：吸收峰强度弱ε＜100， λmax＞260nm
*
练习
预测下列化合物产生哪些电子跃迁？能出现什么吸收带？
CH CH COOH
NO2
O C H C H C H C H 3 2 2
*
第一章
紫外吸收光谱法
Ultraviolet Absorption Spectroscopy（ UV）
n→*跃迁产生的吸收带发生蓝移
*
溶剂极性改变使吸收带位移的原因：一般认为是极性溶剂对n 、、*轨道的溶剂化作用不同引起的。轨道的极性顺序：n ＞ * ＞，轨道极性越大，受溶剂极性的影响也越大。
n→*跃迁所需的能量最低 (max 270－300nm)
例如饱和酮：n→*跃迁max 270-290nm附近的弱谱带（同时也产生→*跃迁max 180nm左右的强谱带） *
电子跃迁类型与分子结构及存在的基团有密切的联系，因此，可依据分子结构预测可能产生的电子跃迁。
例如饱和烃只有→* 跃迁烯烃有 →* 、→* 跃迁脂肪醚 →* 、n→* 跃迁醛、酮存在 →* 、n→*、 →*、n→* 四种跃迁
第三节
影响UV的主要因素
一、分子结构的影响
二、共轭体系的影响三、取代基的影响四、溶剂的影响五、pH值的影响
*
影响UV的主要因素：
1、分子内部因素：分子结构
2、外部因素：分子与分子间相互作用或与溶剂分子之间的作用。
*
一、分子结构的影响
1、双键位置的影响
O CH CH C CH3 CH3
O CH CH C CH3 CH3
4、质谱分析法（MS）
用于鉴别有机化合物结构的定性分析方法。

波谱解析

团。这类含有π键的不饱和基团称为生色团。
简单的生色团由双键或叁键体系组成，如C=C、
C≡C、C=O、COOH、COOR、 COR、CONH2、
NO2、－N=N－、-C N。
2.助色团：有一些含有n电子的基团(-OH、-OR、-NH2、-NHR、 -X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm的光)，
能量大小顺序： ζ <π < n < π* < ζ*
跃迁类型： *、n *、 n *、 * 等。
n n
* * *
*
1. * 跃迁
饱和键ζ电子的能级跃迁；吸收光谱在远紫外区(或真空紫外区), λmax< 200 nm。可作为溶剂使用，如甲烷、乙烷、环丙烷等。
4.增色效应和减色效应增色效应：使值增加的效应。减色效应：使值增加的效应。
5.末端吸收：紫外吸收短波端(仪器极限处), 强而不成峰值吸收处在测出的吸收。 6.肩峰：吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍
微增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。
lgε A C D B A:末端吸收 B:最大吸收峰
如红外、紫外、核磁共振、质谱以及X单晶衍射等手段。优点：快速、所需样品量少。
尽管现在仪器检测化合物的结构方便快速、准确率高，但是传统的化学检测方法也不能舍弃，它们在有机化合物的结构鉴定中依然发挥着重要的作用。
如：从萝芙木或蛇根草中提取出的利血平(一种吲哚型生物碱, 能降低血压和减慢心率，作用缓慢、温和而持久，对中枢神
200－400nm
电子运动能级跃迁 400 －800nm
紫外光谱
可见光谱
2.5-25μm——分子振、转能级跃迁——红外光谱； 60-600MHz——核在外加磁场中取向能级跃迁——核磁共振谱。

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。

波谱分析法课件

三、取代基的影响
1、如果在发色团的一端连有含有孤对电子的助色团时，由于 n→共轭使→*跃迁产生的吸收带红移，吸收强度增加。
例取代烯烃
X = SR2
C
C X
45nm
NR2 λ在原有的基础上增加 40nm
OR
Cl
30nm
5 nm
2、苯环上的H被助色团取代时，苯的E带（204nm）、B带（255nm）均红移。
邓芹英等,<<波谱分析教程>>,科学出版社.
2、参考书
苏克曼, <<波谱解析法>>, 华东理工大学出版社. 于世林, <<波谱分析法>>, 重庆大学出版社. 李润卿, <<有机结构波谱分析>>, 天津大学出版社. 常建华, <<波谱原理及解析>>, 科学出版社. 张华, <<现代有机波谱分析>>, 化学工业出版社.
例如
饱和烃只有→* 跃迁烯烃有 →* 、→* 跃迁脂肪醚 →* 、n→* 跃迁醛、酮存在 →* 、n→*、 →*、n→* 四种跃迁
18:40:32
练习
下列化合物能产生什么类型的电子跃迁？
CH3 O CH3
C2H5
3
N
CH2 CH O CH3
18:40:32
三、UV的几个术语
2、按成键方式分：ζ、π、 n 轨道
（二）电子跃迁类型
分子中的价电子有: 成键电子：电子、电子（轨道上能量低）未成键电子: n 电子（轨道上能量较低）
18:40:32

H
C H
O

n
形成单键的电子-ζ 键电子；形成双键的电子- π 键电子；氧、氮、硫、卤素等含有未成键的孤对电子-n键电子。

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。

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• 1H-NMR：δ1.8(三重峰)， 2.6（单峰），3.2 （四重峰），峰高比：3：3：2 • MS：15，29，43，45，59，73，88（M+） • UV：270nm有弱吸收 • IR：1710，2930，2950，2845，2870cm-1有吸收
例三C6H.34 为2质子单峰, δ4.11为2质子四峰
例二
• 1H-NMR：δ1.8(三重峰)， 2.6（单峰）， 3.2（四重峰），峰高比：3：3：2 • MS：15，29，43，45，59，73，88（M+） • UV：270nm有弱吸收 • IR：1710，2930，2950，2845，2870cm-1 有吸收
例二
H3C CH2 O
O C CH3
例一
CH2CHO
• 已知： C8H8O ， UV ： 240-290nm 有芳核吸收。 • IR ： 3030 ， 2930 ， 2850 ， 2700 ， 1600 ， 1400，1720，700，750。 • MS：120（M+），119，91，77。 • NMR：δ 9.5（三重） 3.5（双）6.5（单），积分比：1：2：5。
例三CH3CO-CH2CO-O-CH2CH3
• 氢谱：δ1.20为3质子三峰，δ2.20为3质子单峰，δ3.34 为2质子单峰, δ4.11为2质子四峰
例四p209
解：1.确定分子量和分子式
• MS谱图：分子量为126，偶数，氮规则无奇数N；（M+2）强度不存在S，Cl或Br原子；仅含C，H和O（可能存在偶数N）
二.综合解析的一般程序
• • • • • • 测试样品的纯度分子量的测定确定分子式计算不饱和度结构式的确定验证
预备1
• 某化合物经TLC及HPLC分析检测，证明其纯度在98%以上，经MS测得M+（m/z）的精密质量为 150.0680，M+1 =9.89%，M+2=0.9% UV光谱在230～270nm出现7个精细结构峰，其各波谱图分别如图，试推测该化合物的结构。
•1：1：1：3，6个H •或其整数倍
6 种不同类型的碳原子
• 如果以上推断成立，那么要满足分子量为126，就应有O原子3个： • （126-6×12-6）/16＝3 • 初步推断为C6H6O3
• a 判断氢数目，含氢基团类型及连接顺序
• [b 判断各类质子个数比。 • c 判断与杂原子、不饱和键相连的甲基、亚甲基和次甲基]
6.标准光谱的利用
• • • • IR：<Sadtler Reference Spectra Collections>; MS：NIST库；Wiley库 UV：<Sadtler Standard Spectra, Ultraviolet> 1HNMR：<Sadtler Nuclear Magnetic Resonance Spectra> • <High Resolution NMR Spectra Catalog> • <The Aldrich Library of NMR Spectra> <Handbook of Proton-NMR Spectra and Data>
（1）确定分子式
m/z=150的Beynon表（部分）及精密质量表
元素组成 M+1 9.25 9.23 9.61 9.96 10.34 M+2 0.38 0.78 0.61 0.84 0.68 精密质量（m/z） 150.0907 150.0555 150.0794 150.0681 150.0919
C7H10N14 C8H8NO2 C8H10N2O C9H10O2 C9H12NO
（2）计算不饱和度表明可能是芳香化合物或有共轭体系

2 9 2 10 5 2
• （3）确定结构单元 • UV：230～270nm7个精细结构峰，可能有苯环结构。 • 1745cm-1(s) （ C=0 ）；酯的可能性很大，查相关峰： 1225cm-1 (s)为asC-O-C峰,1030 cm-1为sC-O-C峰, 酯羰基； • ～3100 cm-1、1450cm-1、749cm-1 、679cm-1为苯环特征吸收峰，而749cm-1 、679cm-1强吸收峰是苯环但取代的特征峰，说明该未知物可能有苯环。
第18章波谱综合解析
• 一.谱图信息要点： • 1. MS • 由M+确定相对分子量、分子式，计算不饱和度。
• （ b 由谱图概貌可判断分子稳定性，对化合物类型进行
归属。 • c 由氮规则，断裂形式推断含氮原子。 • d 由碎片离子推测官能团及结构片断。）
2. UV
• a 判断是否存在芳香环及共轭体系。
三个孤立的共振峰，说明含有三类不同质子，高度比为5：2：3： δ7.22峰，5个氢，取代苯； δ5.00峰，2个氢，应为亚甲基，低场区，显示其可能与苯环相连或同时与其他电负性团相连接； δ1.96峰，3个氢，表明为甲基。综合上述信息，表明分子结构中含有如下结构单元： -C=O、-CH2-、-CH3及单取代苯环。
• （b 推测生色团种类）
3.IR
• a 主要提供官能团的信息
• [b 判断化学健的类型（如不饱和键类型判断等）]
13 4. CNMR，2DNMR
• a 确定碳原子数。
• [b 由 2DNMR 及 DEPT 谱确定各种碳的
类型。 • c 推断碳原子上所连官能团及不饱和键
存在的情况]
5.
1HNMR
（4）考察剩余结构单元
• 用分子式减去已知结构单元，即可得到剩余结构单元。此表明氧原子以酯的形式存在一结构式中。 C9H10O2-CO-CH2-CH3-
C6H5
• 乙酸苄酯，结构式为：
O CH2 O C CH3
例一
• 已知： C8H8O ， UV ： 240-290nm 有芳核吸收。 • IR ： 3030 ， 2930 ， 2850 ， 2700 ， 1600 ， 1400，1720，700，750。 • MS：120（M+），119，91，77。 • NMR：δ 9.5（三重） 3.5（双）6.5（单），积分比：1：2：5。