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四大谱图综合解析

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四谱综合解析

四谱综合解析

的前提下，利用1H谱和13C谱综合分
析确定的C、H等数目推测化学式。
第四章 四谱综合解析
3. 综合谱学法 （1）利用MS法的分子离子峰确定摩尔质量和 Cl、Br、S等杂原子及其数目； （ 2 ）用 13C-NMR 谱得到碳原子的类型和数目； 并计算直接与C相连的H原子数； （3）用1H谱获得分子中总H原子数目，与13CNMR谱得到的H数目比较，对无对称性的分 子 1H-NMR 谱中获得的 H 数目减去 13C-NMR 谱得到的H数目既为与杂原子相连的H数。
第四章 四谱综合解析
三、核磁共振谱（NMR）
●主要功能及特征：
1. 1H-NMR谱（质子磁共振，PMR）
（1） 根据峰组数确定1H核的种类。
（2）根据积分单位的比值确定各类氢核的 相对数目。
第四章 四谱综合解析
（3）根据1H谱的化学位移查表，可得到和给出 质子的电子环境及相邻的基团情况。
（4）从偶合情况（裂分峰数）可以得到相邻基 团的质子数目。 （5）加入重水或酸混匀后测试，可鉴定出与杂 原子（如：S、O、N等）相连的质子情况。
第四章 四谱综合解析
§4-2 谱图解析的一般方法
一、摩尔质量和化学式的确定 1. MS法 （1 ）利用高分辨 MS的分子离子峰直接测 定精确的摩尔质量并推断出化学式； （2 ）用低分辨 MS中的分子离子峰及同位 素的M+1 、M+2峰和贝农表结合获得摩尔 质量和化学式。
第四章 四谱综合解析
2. NMR法 一般情况是在已知化合物摩尔质量
子峰，不必解析所有的碎片离子峰。
第四章 四谱综合解析
二、红外光谱（IR） ●主要功能及特征： 1. 确定官能团（如：是否含氧、氮、芳 环等，含氧化合物是羧基、羰基、羟 基还是醚等）；是否含有C-X、C=X、 C≡N等。

波谱四种谱图的综合解析

波谱四种谱图的综合解析

A： CH3 - CH (COOH) - O-Ph-Cl
最后对其推导的结构再进一步确认
• 推导成功！你将得到鲜花和掌声！
从估计分子式：C9H9ClO3中减去—Cl、—C6H4-、 >CH-CH3、—COOH基团，只剩下—O—基团， 因此，可拼出以下结构：
H3CHC
O
Cl
H3CHC Cl
OCOOHຫໍສະໝຸດ COOHAB
检查 MS 谱， m/e=155 、 128 、 111 均含有 C1 原子， 说明 C1 原子与苯环直接相连，因此 C1 原子上的 孤对电子与苯环发生 p-π 共轭，所以不易被丢失， 上述三个离子的裂解可有下图得到合理的解释， 所以未知物的结构应是A：
• 由 IR 谱在 32002500 cm-1 的宽 峰 和 接 近 1700 cm-1 的 强 峰 可 推测分子中可 能含有 -COOH ， 在 1200-1250 附 近的强峰可推 测分子中可能 含 有 醚 键 （C-O-C）；
• 从 1H-NMR 谱的高场到低场各峰的积分曲线高度比 为3：1：2：2：1，估计分子中可能是9个H，再估计 C 数 为 （ 200-9-16×3-35 ） /12=9 ， 估 计 分 子 式 ： C9H9ClO3 • 不饱和度=1+n4+1/2×(n3-n1) =1+9+1/2×(0-9-1)=5；
四种谱图的综合解析
• 其它辅助参考： • 物理常数的测定：熔点、沸点、比重、 折射率… … • 元素分析：C、H、N、S、O、P、F、Cl、 Br、I … … • 物理状态的观察：液、固、气味、灼烧--特证火焰颜色… …
四种谱图的综合解析
例1：由如下四种谱图解析C5H10O的结构

四大谱图解析

四大谱图解析
增色效应与减色效应 吸收峰吸收强度增加的现象叫增 色效应。 吸收峰吸收强度减小的现象叫减 色效应。
常用术语
吸收带:由相同的电子跃迁产生的吸收峰，叫.. R带:由化合物n→π* 跃迁产生的吸收带，它具有杂 原子和双键的共轭基团（醛、酮）。例：＞C＝O, —N＝N—。 特点：a. 吸收峰出现区域在250nm～500nm。 b.摩尔吸光系数小，吸收强度在10 ～100，属 于禁阻跃迁。
影响紫外吸收的因素-溶剂效应
（2） * 跃迁，溶剂极性增加，吸收红移。
因为在多数π→π*跃迁中，激发态的极性要强于基态，极性大的 π*轨道与溶剂作用强，能量下降较大，而π轨道极性小，与极 性溶剂作用较弱，故能量降低较小，致使π及π*间能量差值变 小。因此，π→π*跃迁在极性溶剂中的跃迁能△Ep小于在非极 性溶剂中的跃迁能△En。所以在极性溶剂中，π→π*跃迁产生 的吸收峰向长波长方向移动。
影响紫外吸收的因素-溶剂效应
1. 在极性溶剂和非极性溶剂中测试，非极性化合物λ max无 明显差异。 2.在极性溶剂和非极性溶剂中测试，极性化合物λmax一般有变 化. 溶剂效应：在不同的溶剂中谱带产生的位移称为溶剂效应。 是由于不同极性的溶剂对基态和激发态样品分子的生色团 作用不同或稳定化程度不同所致。 极性溶剂使R带(250~500nm)蓝移，使K带(210~250)红移。
紫外吸收与分子结构关系 • （2）、简单的不饱和化合物:
• 简单烯烃、炔烃 • 简单醛酮 • n—π*跃迁在紫外区，为弱吸收
紫外吸收与分子结构关系
简单烯烃、炔烃 孤立的 * 跃迁在近紫外区无吸收。 例：CH2=CH2 max= 165nm HC≡CH max= 173nm
位于真空紫外区，助色基团的存在可以使波长红移 当烯烃双键上引入助色基团时，π→π* 吸收将发生红移， 甚至移到近紫外光区。原因是助色基团中的n电子可以产 生p-π共轭，使π→π* 跃迁能量降低，烷基可产生超共轭效 应，也可使吸收红移，不过这种助色作用很弱

四大谱图详解

四大谱图详解

影响紫外吸收的因素-PH值影响
苯酚的紫外光谱
苯胺的紫外光谱
紫外吸收与分子结构关系
（1）.饱和烃及其衍生物 （用于紫外吸收测试溶剂） （2）.简单的不饱和化合物 （3）.共轭系统的紫外吸收光谱 （4）.芳环化合物的紫外吸收光谱
紫外吸收与分子结构关系
（1）、饱和烃及其取代衍生物
① * 跃迁
吸收波长 < 150nm,在远紫外区。
分类： E1 带：180nm，ε＝60000; E2 带：203nm，ε=8000
特点： a. 苯环上有助色团取代时，E 带长移，但吸收带波长一般不
超过210nm。 b. 苯环上有发色团取代并和苯环共轭时，E2 带长移与 发色
团的K带合并，统称K带，同时也使B带长移。
影响紫外吸收的因素
返回
• 共轭效应：红移 • 助色团的影响 • 超共轭效应 ：烷基与共轭体系相连时，可以使波长产生少
丙酮紫外吸收的
1-己烷 2-95%乙醇 3-水
紫外吸收与分子结构关系
（3）共轭系统的紫外吸收光谱
• 共轭双烯 • α，β—不饱和醛、酮 • α、β-不饱和羧酸、酯、酰胺
紫外吸收与分子结构关系
共轭双烯：
π →π共轭，最高占有轨道能级升高，最低空轨道能级降低， π →π＊跃迁△E降低，
共轭体系的形成使吸收移向长波方向，强度也随之增大
增色效应与减色效应 吸收峰吸收强度增加的现象叫增色 效应。 吸收峰吸收强度减小的现象叫减色 效应。
常用术语
吸收带:由相同的电子跃迁产生的吸收峰，叫..
R带:由化合物n→π* 跃迁产生的吸收带，它具有杂原 子和双键的共轭基团（醛、酮）。例：＞C＝O, —N＝N—。 特点：a. 吸收峰出现区域在250nm～500nm。

有机化学的四谱综合解析PPT课件

有机化学的四谱综合解析PPT课件
1、鉴别谱图中真实谱峰 2、计算不饱和度 3、掌握影响化学位移的因素
34
4、分子对称性分析：
若谱线数目等于元素组成式中碳原子数目， 说明分子无对称性；若谱线数目小于元素组 成中的碳原子数目，说明分子有一定的对称 性，这在推测结构时应予以重视。如果化合 物中碳原子数目较多时，应考虑到不同碳原 子的值可能偶合重合。
17
活泼氢反应
重水交换 分子中如果有活泼氢： —OH、—NH2、—COOH等 本身化学位移较大，易辨认 加入重水（D2O）后，信号减弱或消失 酰胺质子交换速度慢，不易消失 易形成分子内氢键的活泼氢也难消失
18
核磁共振碳谱
19
核磁共振发展初期，大家更多关注13C NMR 大部分有机化合物都具有碳骨架或碳原子 但是这些碳原子以12C为主，它不是磁性核 13C的天然丰度只有12C的1.1% 13C在核磁共振上的灵敏度只有1H的1.6% 13C的整个灵敏度只有1H的1/5700
22
23
去除偶合因素
将氢进行宽带去偶 照射和饱和碳原子相连的氢和13C信号 的检测同时进行 利用宽带发生器或组合脉冲去偶，以 一个相当宽的频带照射质子以去除这 些偶合
24
25
CH3在13C NMR中干扰照射频率的变化与谱图的关系
26
不 同 的 去 偶 碳 谱
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DEPT（无畸变极化转移增益）谱
(c)DEPT-90o, -CH
(b)与质子相连的碳
(a）质子去偶
30
化合物类型和化学位移
常规碳谱的化学位移值在220ppm以内 吸收峰的归属是基于参照化合物作出的 通常碳谱能分辨芳香环的取代
R R
RR R
R
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ31

(完整版)四大波谱基本概念以及解析

(完整版)四大波谱基本概念以及解析

四大谱图基本原理及图谱解析一质谱1. 基本原理：用来测量质谱的仪器称为质谱仪，可以分成三个部分：离子化器、质量分析器与侦测器。

其基本原理是使试样中的成分在离子化器中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。

在质量分析器中，再利用电场或磁场使不同质荷比的离子在空间上或时间上分离，或是透过过滤的方式，将它们分别聚焦到侦测器而得到质谱图，从而获得质量与浓度(或分压)相关的图谱。

在质谱计的离子源中有机化合物的分子被离子化。

丢失一个电子形成带一个正电荷的奇电子离子(M+J叫分子离子。

它还会发生一些化学键的断裂生成各种r =£碎片离子。

带正电荷离子的运动轨迹：经整理可写成：m _ rjH2电"2比2式中：口/e为质荷比是离子质量与所带电荷数之比；近年来常用m/z 表示质荷比；z表示带一个至多个电荷。

由于大多数离子只带一个电荷，故m/z就可以看作离子的质量数。

质谱的基本公式表明：(1)当磁场强度(H)和加速电压(V)一定时，离子的质荷比与其在磁场中运动半径的平方成正比(m/z x r2m)，质荷比(m/z)越大的离子在磁场中运动的轨道半径(rm)也越大。

这就是磁场的重要作用，即对不同质荷比离子的色散作用。

(2)当加速电压(V) 一定以及离子运动的轨道半径(即收集器的位置)一定时，离子的质荷比(m/z)与磁场强度的平方成正比(m/z x H2)改变H即所谓的磁场扫描，磁场由小到大改变，则由小质荷比到大质荷比的离子依次通过收集狭缝，分别被收集、检出和记录下来。

(3)若磁场强度(H)和离子的轨道半径(rm)一定时，离子的质荷比(m/z)与加速电压(V)成反比(m/z x 1/V)，表明加速电压越高，仪器所能测量的质量范围越小。

就测量的质量范围而言，希望质量范围大一些，这就必须降低加速电压。

从提高灵敏度和分辨率来讲，需要提高加速电压。

这是一对矛盾，解决的办法是在质量范围够用的情况下尽量提高加速电压，高分辨质谱计加速电压为8kV，中分辨为4〜3kV。

四大图谱综合解析

这样，如果从已知分子式减去 —CH2—O—CH =CH— 这一部 分，则只剩下 C2H4，相当于2个亚甲基。后者与已确定的结 构部分一起，只能构成1个环
O
即未知物的结构式。恰好在核磁共振谱的δ1.55 ~ 2 .20处有一宽 而强的峰（4 H） ,相当于多个亚甲基，其化学位移与相应质 子在结构式中的位置也是匹配的，从而印证了所提出的未知 物的结构。
CH3
CH3
N
CH2
1
2013/12/2
3.某未知物 C11H16 的 UV、IR、1H NMR、MS谱图及13C NMR数据如下，推
导未知物结构。
未知物碳谱数据
序号 δc
碳原子
（ppm） 个数
1 143.0
1
2 128.5
2
3 128.0
2
4 125.5
1
序号 δc
碳原子
（ppm） 个数
6
32.0
未知物的红外光谱是在CCl4溶液中测定的，样品的CCl4稀溶液 的红外光谱在3640cm-1处有1尖峰，这是游离O H基的特征吸收
峰。样品的CCl4浓溶液在3360cm-1处有1宽峰，但当溶液稀释
后复又消失，说明存在着分子间氢键。未知物核磁共振谱中δ4.
1处的宽峰，经重水交换后消失。上述事实确定，未知物分子
O
• （1）未知物中含有
C N 基团，其理由如下：
• ① 碳谱 171.45 ppm 的峰反映羰基应与杂原子相连，而未知物中，除氧之外，
杂原子仅余氮；
• ② 红外光谱中，1649.1 cm-1的强吸收只能是此基团，羰基若不连氮，其吸 收位置在 1680 cm-1之上；目前数值与叔酰胺相符。
• （2）未知物中含正构长链烷基：

四大波谱基本概念以及解析综述

四大谱图基本原理及图谱解析一.质谱1.基本原理：用来测量质谱的仪器称为质谱仪，可以分成三个部分：离子化器、质量分析器与侦测器。

其基本原理是使试样中的成分在离子化器中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。

在质量分析器中，再利用电场或磁场使不同质荷比的离子在空间上或时间上分离，或是透过过滤的方式，将它们分别聚焦到侦测器而得到质谱图，从而获得质量与浓度(或分压)相关的图谱。

在质谱计的离子源中有机化合物的分子被离子化。

丢失一个电子形成带一个正电荷的奇电子离子(M+·)叫分子离子。

它还会发生一些化学键的断裂生成各种碎片离子。

带正电荷离子的运动轨迹：经整理可写成：式中：m／e为质荷比是离子质量与所带电荷数之比；近年来常用m／z表示质荷比；z表示带一个至多个电荷。

由于大多数离子只带一个电荷，故m／z就可以看作离子的质量数。

质谱的基本公式表明：（1）当磁场强度(H)和加速电压(V)一定时，离子的质荷比与其在磁场中运动半径的平方成正比(m／z ∝r2m)，质荷比(m／z)越大的离子在磁场中运动的轨道半径(rm)也越大。

这就是磁场的重要作用，即对不同质荷比离子的色散作用。

（2）当加速电压(V)一定以及离子运动的轨道半径(即收集器的位置)一定时，离子的质荷比(m／z)与磁场强度的平方成正比(m／z∝H2)改变H即所谓的磁场扫描，磁场由小到大改变，则由小质荷比到大质荷比的离子依次通过收集狭缝，分别被收集、检出和记录下来。

（3）若磁场强度(H)和离子的轨道半径(rm)一定时，离子的质荷比(m／z)与加速电压(V)成反比(m／z∝1／V)，表明加速电压越高，仪器所能测量的质量范围越小。

就测量的质量范围而言，希望质量范围大一些，这就必须降低加速电压。

从提高灵敏度和分辨率来讲，需要提高加速电压。

这是一对矛盾，解决的办法是在质量范围够用的情况下尽量提高加速电压，高分辨质谱计加速电压为8kV，中分辨为4～3kV。

四大谱的原理与应用

四大谱的原理与应用1. 什么是四大谱四大谱是指波形谱、频谱、时间域谱和功率谱，它们是信号处理中常用的四种分析方法。

这些谱图能够将信号的特征以图像的方式展示出来，从而方便对信号进行分析和处理。

2. 波形谱波形谱是将信号的波形图形与时间轴相对应的一种谱图。

它可以直观地展示信号的振幅、频率和相位等特征。

波形谱主要通过经典的示波器进行实时观测，适用于对信号的时域特性进行分析。

在应用中，波形谱常用于音频、视频信号的分析，能够帮助我们观察信号是否存在失真、噪声等问题，并进行相关的调整和处理。

3. 频谱频谱是将信号的频域特性以图形化的方式展示出来的谱图。

它可以分析信号中各个频率分量的强度、相位和分布情况。

频谱分析常用的方法有傅里叶变换、快速傅里叶变换等。

频谱分析在通信领域、音频处理等方面有着广泛的应用。

例如，通过频谱分析可以判断信号的带宽、频率偏移等问题，在无线电通信中可以有效地进行频谱分配和干扰分析。

4. 时间域谱时间域谱是将信号在时间轴方向上的波形图与信号强度相对应的一种谱图。

它主要用于分析信号中的时序关系、时域波形的延时、相位等特性。

时间域谱分析一般通过采用数字存储示波器等仪器进行处理。

在很多领域中，时间域谱常用于对信号的时域特性进行分析。

例如，在音频领域中，时间域谱能够直观地反映音频信号的声音强度、响度等特征，从而进行声音的增强、降噪等处理。

5. 功率谱功率谱是频谱的一种，它主要用于表示信号在各个频率范围上的功率。

功率谱分析在信号处理和通信领域中广泛应用。

通过功率谱分析，我们可以了解信号的频谱特性，判断信号的平均功率以及频率分布情况。

在实际应用中，功率谱分析可以用于调制解调、噪声分析等场景。

例如，在通信领域中，功率谱分析可以帮助我们了解信道的利用率，设计合理的载波分配方案等。

6. 总结四大谱是信号处理中常用的四种分析方法，它们分别是波形谱、频谱、时间域谱和功率谱。

这些谱图能够将信号的特征直观地展示出来，方便我们进行分析和处理。

四大谱图综合解析

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。

1 :2 : 9[解] 从分子式C5H12O，求得不饱和度为零，故未知物应为饱和脂肪族化合物。

未知物的红外光谱是在CCl4溶液中测定的，样品的CCl4稀溶液的红外光谱在3640cm-1处有1尖峰，这是游离O H基的特征吸收峰。

样品的CCl4浓溶液在3360cm-1处有1宽峰，但当溶液稀释后复又消失，说明存在着分子间氢键。

未知物核磁共振谱中δ4. 1处的宽峰，经重水交换后消失。

上述事实确定，未知物分子中存在着羟基。

未知物核磁共振谱中δ0.9处的单峰，积分值相当3个质子，可看成是连在同一碳原子上的3个甲基。

δ3.2处的单峰，积分值相当2个质子，对应1个亚甲基，看来该次甲基在分子中位于特丁基和羟基之间。

质谱中从分子离子峰失去质量31（－CH 2OH ）部分而形成基峰m/e57的事实为上述看法提供了证据，因此，未知物的结构是CCH 3H 3CCH 3CH 2OH根据这一结构式，未知物质谱中的主要碎片离子得到了如下解释。

CCH 3H 3CCH 3CH 2OH+.C +CH 3CH 3H 3CCH 2OH +m/e31m/e88m/e57-2H -CH 3-CH 3-HCH 3C CH 2+m/e29m/e73m/e412 某未知物，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210nm 以上没有吸收，确定此未知物。

2263[解] 在未知物的质谱图中最高质荷比131处有1个丰度很小的峰，应为分子离子峰，即未知物的分子量为131。

由于分子量为奇数，所以未知物分子含奇数个氮原子。

根据未知物的光谱数据亚无伯或仲胺、腈、酞胺、硝基化合物或杂芳环化合物的特征，可假定氮原子以叔胺形式存在。

红外光谱中在1748 cm -1处有一强羰基吸收带，在1235 cm -1附近有1典型的宽强C －O －C 伸缩振动吸收带，可见未知物分子中含有酯基。

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3 待鉴定的化合物（I）和（II）它们的分子式均为C8H12O4。

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)λmax223nm，δ4100；（II）λmax219nm，δ2300，试确定这两个化合物。

未之物（I）的质谱
未之物（II）质谱
化合物（I）的红外光谱
化合物（II）的红外光谱
化合物（I）的核磁共振谱
化合物（II）的核磁共振谱
[解] 由于未知物（I）和（II）的分子式均为C8H12O4，所以它们的不饱和度也都是3，因此它们均不含有苯环。

（I）和（II）的红外光谱呈现烯烃特征吸收，未知物（I）：3080cm-1，(υ=C-H)，1650cm-1(υ=C-C)
未知物（II）：:3060cm-1 (υ=C-H)，1645cm-1(υ=C-C)
与此同时两者的红外光谱在1730cm-1以及1150～1300 cm-1之间均具有很强的吸收带，说明（I)和(II)的分子中均具有酯基；
(I)的核磁共振谱在δ6.8处有1单峰，（II）在δ6.2处也有1单峰，它们的积分值均相当2个质子。

显然，它们都是受到去屏蔽作用影响的等同的烯烃质子。

另外，(I)和(II )在δ4. 2处的四重峰以及在δ1.25处的三重峰，此两峰的总积分值均相当10个质子，可解释为是2个连到酯基上的乙基。

因此(I)和(II)分子中均存在2个酯基。

这一点，与它们分子式中都含有4个氧原子的事实一致。

几何异构体顺丁烯二酸二乙酯(马来酸二乙酯)和反丁烯二酸二乙酯（富马酸二乙酯)与上述分析结果一致。

现在需要确定化合物([)和(II)分别相当于其中的哪一个。

COOEt COOEt
COOEt EtOOC
顺丁烯二酸二乙酯反丁烯二酸二乙酯
利用紫外吸收光谱所提供的信息，上述问题可以得到完满解决。

由于富马酸二乙酯分子的共平面性很好，在立体化学上它属于反式结构。

而在顺丁烯二酸二乙酯中，由于2个乙酯基在空间的相互作用，因而降低了分子的共平面性，使共轭作用受到影响，从而使紫外吸收波长变短。

有关化合物的紫外吸收光谱数据如下：
化合物λmaxε
顺丁烯二酸二乙酯219 2300
反丁烯二酸二乙酯223 4100
未知物（I）223 4100
未知物（II）219 2300
可见，未知物(I)是富马酸二乙酯，未知物(II)是顺丁烯二酸二乙酯。

4某未知物C11H16的UV、IR、1H NMR、MS谱图及13C NMR数据如下，推导未知物结构。

未知物碳谱数据
[解] 1. 从分子式 C 11H 16，计算不饱和度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 ：在（40～10）ppm 的高场区有5个sp 3 杂化碳原子；
1H NMR ：积分高度比表明分子中有1个CH 3和4个－CH 2－，其中（1.4～1.2）ppm 为2个CH 2的重叠峰；
因此，此化合物应含有一个苯环和一个C 5H 11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： CH 2CH 2CH 2CH 2CH 323
4αβγδ
3. 指认（各谱数据的归属）
UV ：λmax 208nm （苯环E2带），265nm （苯环B 带）。

IR （cm -1）：3080，3030（苯环的υCH ）
，
2970，2865（烷基的υCH ）
，1600，
1500（苯环骨架），740，690（苯环δCH，单取代），1375（CH3的δCH），1450（CH2的CH3δCH）。

1H NMR和13C NMR：
MS：主要的离子峰可由以下反应得到：
各谱数据与结构均相符，可以确定未知物是正戊基苯。