波谱综合解析
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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。
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。
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。
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。
波谱综合解析
(M+1)/M%=7.9，(M+2)/M%=0.7，不含Br、Cl、S等。 由(M+1)/M%估算C数：7.9/1.1=7，含7个C或6个C； 由 (M+2)/M% 估 算 O 数 ： [ 0.7-(1.17 或 6)2/200]/0.20=2 ；
剩 余 质 量 数 ： 122-127-162=6 ， 或 122-126-16 2=18 ， 因 此 该 化 合 物 不 含 N ， 可 能 分 子 式 为 C7H6O2 或 C6H18O2，其中C6H18O2为不合理元素组成。因此，该化 合物的分子式为C7H6O2。
结构： CH3
Br O
CCC H2 H
CH3 O CH
CH3
不饱和度为1；
与2,4-二硝基苯肼无反应，表明不是醛、酮；
IR：2850-2950cm-1有吸收，表明含有饱和C—H，1740 cm-1的强峰为C=O，3000cm-1以上无吸收，表明不 含O—H、=C—H。这些结果提示为酯类化合物。
1H NMR：d1.3的双峰（6H），表明相邻C上只有1个H， 为2个 CH3，d4.6的 1个H（多 重峰）与 d1.3的2个 CH3相连，且与O相连，这表明存在—OCH(CH3)2；
峰？何者强度最大？
CH3
CH3 C2H5 C C3H7
CH3
m/Z 114
C2H5 C C3H7
C2H5
Cபைடு நூலகம்3
C + .C3H7
CH3
CH3
m/Z 71
其 中 m/Z=71 的 碎 片
CH3
离子强度最大。
C C3H7 + .C2H5
原 效因应：最—强C3，H使7 的C+—I
剩 余 质 量 数 ： 122-127-162=6 ， 或 122-126-16 2=18 ， 因 此 该 化 合 物 不 含 N ， 可 能 分 子 式 为 C7H6O2 或 C6H18O2，其中C6H18O2为不合理元素组成。因此，该化 合物的分子式为C7H6O2。
结构： CH3
Br O
CCC H2 H
CH3 O CH
CH3
不饱和度为1；
与2,4-二硝基苯肼无反应，表明不是醛、酮；
IR：2850-2950cm-1有吸收，表明含有饱和C—H，1740 cm-1的强峰为C=O，3000cm-1以上无吸收，表明不 含O—H、=C—H。这些结果提示为酯类化合物。
1H NMR：d1.3的双峰（6H），表明相邻C上只有1个H， 为2个 CH3，d4.6的 1个H（多 重峰）与 d1.3的2个 CH3相连，且与O相连，这表明存在—OCH(CH3)2；
峰？何者强度最大？
CH3
CH3 C2H5 C C3H7
CH3
m/Z 114
C2H5 C C3H7
C2H5
Cபைடு நூலகம்3
C + .C3H7
CH3
CH3
m/Z 71
其 中 m/Z=71 的 碎 片
CH3
离子强度最大。
C C3H7 + .C2H5
原 效因应：最—强C3，H使7 的C+—I
波谱学综合解析
根据每种波谱分析方法的特长和局限性，我们可以采用综合的方法或侧重利用某些波谱手段来检测不同的样品。
综合解析程序
确定样品纯度
确定分子量、分子式
计算不饱和度
对测定的谱图进行解析
对确定的结果进行检查、复核。
（1）C6H12O
1700cm-1, C=0, 醛,酮 <3000 cm-1, -C-H 饱和烃 两种质子 1：3或3：9 CH3 ：-C(CH3)9 无裂分，无相邻质子
7.98
4.02
1.0
说明该紫外处吸收是典型的饱和酮或醛的 跃进，这一点与IR(1715cm-1)的羰基吸收判断一致。 4．： δ 2.4 ppm（q，2H） δ 2.09ppm（s，3H） δ 1.04ppm（t，3H） 从峰形判断δ2.4与δ1.04相互偶合，是典型的CH3CH2-结构单 元；δ2.09ppm显然符合结构。 5. 根据上述分析,又由于IR在2720cm-1无吸收,1H-NMR中δ9～ 10ppm 范围内无吸收,排除了醛的可能性,推断其结构式为：
69
41
99
86
114 M+
29
700
600
300
0.6
0.4
500
400
200
0.2
0.8
1.0
A
λ/ n m
500
Wavenumbers /(cm-1)
%Transmittance
4000
0
50
100
1000 显地揭示未知物的结构特征，未知物含有什么或不含有什么官能团和化学键，
从谱带位置和强度可以进行判断。
1
2
3
4
综合解析
近年来在各种文献和标准谱库中已积累了大量的红外标准谱图，常可用于未知物的鉴定，即未知样品的处理方法与标准谱图相同时，红外光谱的谱带位置、峰的强度以及峰形与标准谱图完全一致时，就几乎可以肯定两者是同一化合物。近年来又发展了许多检索程序，使未知物的结构鉴定变得比较容易。但对于某种不纯净的化合物，具有同系物、复配物和杂质，未反应的原料和副产物等，使红外光谱的应用受到限制。特别是某些新化合物如果还没有标准谱图，必须用解析谱带归属的方法来推断未知物的结构。
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：
综合波谱解析法
➢ 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、每个化学工作者有自己的解析方法，所以无须、 也不可能设计一套固定不变的解析程序。
➢ 本章在前各章学习的基础上，通过一些实例练习来具体介绍 波谱综合解析的主要步骤及它们之如何配合和如何相互佐 证。
综合光谱解析的步骤与重点
1．了解样品 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 物理化学性质与物理化学参数：
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 偏共振碳谱中CH3、CH2、CH与季碳分别为四重峰(q)、三重 峰(t)、二重峰(d)及单峰(s)。
碳谱与氢谱之间关系---互相补充
氢谱不足 碳谱补充
不能测定不含 氢的官能团
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
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。
5、核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振碳谱(13C-NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物 中 1.碳核的类型 2.碳分布 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地
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
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
氢谱不能测定不含氢的官能团，如羰基、氰基等；对于含 碳较多的有机物，如甾体化合物、萜类化合物等，常因烷氢 的化学环境类似，而无法区别，是氢谱的弱点。
物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极性、 灰分等， 可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。一般样品 的纯度需大于98％，此时测得的光谱，才可与标准光谱对 比。
➢ 本章在前各章学习的基础上，通过一些实例练习来具体介绍 波谱综合解析的主要步骤及它们之如何配合和如何相互佐 证。
综合光谱解析的步骤与重点
1．了解样品 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 物理化学性质与物理化学参数：
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 偏共振碳谱中CH3、CH2、CH与季碳分别为四重峰(q)、三重 峰(t)、二重峰(d)及单峰(s)。
碳谱与氢谱之间关系---互相补充
氢谱不足 碳谱补充
不能测定不含 氢的官能团
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
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。
5、核磁共振碳谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振碳谱(13C-NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物 中 1.碳核的类型 2.碳分布 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地
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
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
氢谱不能测定不含氢的官能团，如羰基、氰基等；对于含 碳较多的有机物，如甾体化合物、萜类化合物等，常因烷氢 的化学环境类似，而无法区别，是氢谱的弱点。
物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极性、 灰分等， 可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。一般样品 的纯度需大于98％，此时测得的光谱，才可与标准光谱对 比。
《综合波谱解析法》课件
综合波谱解析法
综合波谱解析法是一种广泛应用于信号处理领域的分析方法，通过傅里叶变 换和频谱分析等技术，对复杂信号进行解析和处理。
什么是综合波谱解析法？
定义
综合波谱解析法是一种用于分析和处理信号的方法，结合了傅里叶变换、解析复信号、频 谱分析和最小二乘法等技术。
特点
综合波谱解析法能够对非平稳信号进行处理，具有很高的时频分辨率，可以应用于通信、 音频和视频信号处理等领域。
综合波谱解析法的原理
1
解析复信号
2
通过解析复信号，获取信号的幅度、
相位和频率信息。
3
最小二乘法
4
利用最小二乘法进行信号重建和去噪。
傅里叶变换
将复杂信号转换为频域表示，提取频 谱成分。
频谱分析
对信号的频谱进行分析，找出频谱峰 值和谱形特征。
综合波谱解析法的应用
通信领域
应用于无线通信系统的频谱分析和信号调制解调。
音频信号处理领域
用于音频信号的频谱分析、降噪和音乐合成。
视频信号处理领域
应用于视频信号的运动检测、图像压缩和图 非平稳信号处理效果差
2 时频分辨率的矛盾
综合波谱解析法在处理非平稳信号时可能 会失去一些细节信息，降低处理效果。
综合波谱解析法的时频分辨率与分析窗口 大小相关，分辨率高则窗口变宽，反之亦 然。
总结
优点
综合波谱解析法能够处理复杂信号、具有很高的时频分辨率，可广泛应用于信号处理领域。
局限性
综合波谱解析法在处理非平稳信号和时频分辨率方面存在一定的局限性。
发展趋势
未来，综合波谱解析法将继续发展，应用于更多领域，提高处理效果和时频分辨率。
综合波谱解析法是一种广泛应用于信号处理领域的分析方法，通过傅里叶变 换和频谱分析等技术，对复杂信号进行解析和处理。
什么是综合波谱解析法？
定义
综合波谱解析法是一种用于分析和处理信号的方法，结合了傅里叶变换、解析复信号、频 谱分析和最小二乘法等技术。
特点
综合波谱解析法能够对非平稳信号进行处理，具有很高的时频分辨率，可以应用于通信、 音频和视频信号处理等领域。
综合波谱解析法的原理
1
解析复信号
2
通过解析复信号，获取信号的幅度、
相位和频率信息。
3
最小二乘法
4
利用最小二乘法进行信号重建和去噪。
傅里叶变换
将复杂信号转换为频域表示，提取频 谱成分。
频谱分析
对信号的频谱进行分析，找出频谱峰 值和谱形特征。
综合波谱解析法的应用
通信领域
应用于无线通信系统的频谱分析和信号调制解调。
音频信号处理领域
用于音频信号的频谱分析、降噪和音乐合成。
视频信号处理领域
应用于视频信号的运动检测、图像压缩和图 非平稳信号处理效果差
2 时频分辨率的矛盾
综合波谱解析法在处理非平稳信号时可能 会失去一些细节信息，降低处理效果。
综合波谱解析法的时频分辨率与分析窗口 大小相关，分辨率高则窗口变宽，反之亦 然。
总结
优点
综合波谱解析法能够处理复杂信号、具有很高的时频分辨率，可广泛应用于信号处理领域。
局限性
综合波谱解析法在处理非平稳信号和时频分辨率方面存在一定的局限性。
发展趋势
未来，综合波谱解析法将继续发展，应用于更多领域，提高处理效果和时频分辨率。
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
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
波谱分析课件第六章 波谱综合解析
1. 确定分子式 2. 计算不饱和度 3. 官能团和结构单元的确定 4. 结构单元的相应关系 5. 推定分子结构 6. 确定分子结构的光谱归属
例一、化合物分子式为 C8H14O4，依据下列数据及图 谱推测分子结构，并对相应谱图进行解析。 （1）紫外光谱：210 nm 以上区域无强吸收； （2）红外光谱：第六章 Nhomakorabea波谱综合解析
【基本要求】
➢ 明确波谱综合解析的必要性 ➢ 掌握波谱综合解析的方法
【重点难点】
➢波谱综合解析的必要性和方法
2. IR
判断各种官能团 （1）含O: （2）含N: （3）芳环——取代 （4）炔、烯——类型
3. UV （1）共轭体系、发色团 （2）从B带精细结构——苯环的 存在
（3）质谱：
（4）核磁共振氢谱：
4. 1H NMR
（1）积分曲线——H个数 （2）化学位移——各类质子 （3）从偶合裂分——各基团的相互
关系 （4）判断活泼H——加D2O
5. 13C NMR
宽带去偶谱：不同类型C原子的个数 选择性去偶谱：每个C原子上所带的氢
原子个数 DEPT谱：C、CH、CH2、CH3
6.2 波谱综合解析步骤
例一、化合物分子式为 C8H14O4，依据下列数据及图 谱推测分子结构，并对相应谱图进行解析。 （1）紫外光谱：210 nm 以上区域无强吸收； （2）红外光谱：第六章 Nhomakorabea波谱综合解析
【基本要求】
➢ 明确波谱综合解析的必要性 ➢ 掌握波谱综合解析的方法
【重点难点】
➢波谱综合解析的必要性和方法
2. IR
判断各种官能团 （1）含O: （2）含N: （3）芳环——取代 （4）炔、烯——类型
3. UV （1）共轭体系、发色团 （2）从B带精细结构——苯环的 存在
（3）质谱：
（4）核磁共振氢谱：
4. 1H NMR
（1）积分曲线——H个数 （2）化学位移——各类质子 （3）从偶合裂分——各基团的相互
关系 （4）判断活泼H——加D2O
5. 13C NMR
宽带去偶谱：不同类型C原子的个数 选择性去偶谱：每个C原子上所带的氢
原子个数 DEPT谱：C、CH、CH2、CH3
6.2 波谱综合解析步骤
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。
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➢ 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、每个化学工作者有自己的解析方法，所以无须、 也不可能设计一套固定不变的解析程序。
➢ 本章在前各章学习的基础上，通过一些实例练习来具体介绍 波谱综合解析的主要步骤及它们之间如何配合和如何相互佐 证。
综合光谱解析的步骤与重点
1．了解样品 ➢ 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 ➢ 物理化学性质与物理化学参数：
3．计算不饱和度
由分子式计算未知物的不饱和度 推测未知物的类别，如芳香 族(单环、稠环等)、脂肪族(饱和或不饱和、链式、脂环及环 数)及含不饱和官能团数目等。
4．紫外吸收光谱
由未知物的紫外吸收光谱上吸收峰-的位置，推测共轭情况(pπ与π-π共轭、长与短共轭、官能团与母体共轭的情况)及未知 物的类别(芳香族、不饱和脂肪族)。
二、四大波谱综合解析步骤
➢ 一般情况，由IR、1HNMR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。 特殊情况，还可以辅助以其它光谱，如荧光谱、旋光谱、拉 曼光谱等提供的结构信息。
➢ 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。
物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极性、 灰分等， 可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。一般样品 的纯度需大于98％，此时测得的光谱，才可与标准光谱对 比。
2．确定分子式
由质谱获得的分子离子峰的精密质量数或同位素峰强比确定 分子式。必要时，可配合元素分析。质谱碎片离子提供的结 构信息，有些能确凿无误地提供某官能团存在的证据，但多 数信息留作验证结构时用。
➢ 四谱在有机波谱分析中的作用 ➢有机化合物结构分析的一般步骤
➢主波要谱综内合容解析：示例
一、综合波谱解析法及四谱在结构分析中的作用
➢ 定义：利用未知物（纯物质）的质谱（EI、CI、FI、 FAB）、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、核磁共振氢谱、 核磁共振碳谱等光谱，进行综合解析，确定未知物分子结 构的方法，称为综合光谱解析法。
2、紫外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
紫外吸收光谱(UV) 与分子中的生色团和助色团有关，只涉 及电子结构中与p 电子有关部分，在结构分析中紫外光谱 的作用主要提供有机化合物共轭体系大小及与共轭体系有关 的骨架。如，是否是不饱和化合物 是否具有芳香环结构 等化合物的骨架信息。
紫外吸收光谱虽然可提供某些官能团的信息， 如，是否含 有醛基、酮基、羧基、酯基、炔基、烯基等生色团与助色团。
5．红外吸收光谱 用未知物的红外吸收光谱主要推测其类别及
可能具有的官能团等。
IR解析重点： 羰基峰是红外吸收光谱上最重要的吸收峰(在1700cm1左右的强吸收峰)，易辨认。其重要性在于含羰基的 化合物较多；其次是羰基在1H-NMR上无其信号，在 无碳谱时，可用IR确认羰基的存在。氰基(2240cm－l 左右)等不含氢的官能团，在1H-NMR上也无信号； 此时IR是1H-NMR的补充。
1、质谱在综合光谱解析中的作用
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的苄基离子 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。
质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后，验证所推 测的未知物结构的正确性。
4、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 所含
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 ➢ 指核间关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、位
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 偏共振碳谱中CH3、CH2、CH与季碳分别为四重峰(q)、三重 峰(t)、二重峰(d)及单峰(s)。
碳谱与氢谱之间关系---互相补充
氢谱不足 碳谱补充
不能测定不含 氢的官能团
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
但特征性差，在综合光谱解析中一般可不予以考虑。紫外吸
收光谱法主要用于定量分析。
3、红外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
红外吸收光谱(IR) 主要提供未知物具有哪些官能团、化 合物的类别(芳香族、脂肪族；饱和、不饱和)等。
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。
碳谱弥补了氢谱的不足，碳谱不但可给出各种含碳官能团 的信息，且光谱简单易辨认，对于含碳较多的有机物，有很 高的分辨率。当有机物的分子量小于500时，几乎可分辨每 一个碳核，能给出丰富的碳骨架信息。
普通碳谱(COM谱)的峰高，常不与碳数成比例是其缺点， 而氢谱峰面积的积分高度与氢数成比例，因此二者可互为补 充。
否定所拟定的错误结构式。碳谱对立体异构体比较灵敏，能 给出细微结构信息。
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
偏共振谱(off resonance de-coupling，OFR，部分除去氢干扰)
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
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
氢谱不能测定不含氢的官能团，如羰基、氰基等；对于含 碳较多的有机物，如甾体化合物、萜类化合物等，常因烷氢 的化学环境类似，而无法区别，是氢谱的弱点。
置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构 象)等)。 三方面的结的作用
核磁共振碳谱(13C-NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物 中 1.碳核的类型 2.碳分布 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地
➢ 本章在前各章学习的基础上，通过一些实例练习来具体介绍 波谱综合解析的主要步骤及它们之间如何配合和如何相互佐 证。
综合光谱解析的步骤与重点
1．了解样品 ➢ 来源： 天然品、合成品、三废样品等、 ➢ 物理化学性质与物理化学参数：
3．计算不饱和度
由分子式计算未知物的不饱和度 推测未知物的类别，如芳香 族(单环、稠环等)、脂肪族(饱和或不饱和、链式、脂环及环 数)及含不饱和官能团数目等。
4．紫外吸收光谱
由未知物的紫外吸收光谱上吸收峰-的位置，推测共轭情况(pπ与π-π共轭、长与短共轭、官能团与母体共轭的情况)及未知 物的类别(芳香族、不饱和脂肪族)。
二、四大波谱综合解析步骤
➢ 一般情况，由IR、1HNMR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。 特殊情况，还可以辅助以其它光谱，如荧光谱、旋光谱、拉 曼光谱等提供的结构信息。
➢ 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。
物态、熔点、沸点、旋光性、折射率、溶解度、极性、 灰分等， 可提供未知物的范围，为光谱解析提供线索。一般样品 的纯度需大于98％，此时测得的光谱，才可与标准光谱对 比。
2．确定分子式
由质谱获得的分子离子峰的精密质量数或同位素峰强比确定 分子式。必要时，可配合元素分析。质谱碎片离子提供的结 构信息，有些能确凿无误地提供某官能团存在的证据，但多 数信息留作验证结构时用。
➢ 四谱在有机波谱分析中的作用 ➢有机化合物结构分析的一般步骤
➢主波要谱综内合容解析：示例
一、综合波谱解析法及四谱在结构分析中的作用
➢ 定义：利用未知物（纯物质）的质谱（EI、CI、FI、 FAB）、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、核磁共振氢谱、 核磁共振碳谱等光谱，进行综合解析，确定未知物分子结 构的方法，称为综合光谱解析法。
2、紫外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
紫外吸收光谱(UV) 与分子中的生色团和助色团有关，只涉 及电子结构中与p 电子有关部分，在结构分析中紫外光谱 的作用主要提供有机化合物共轭体系大小及与共轭体系有关 的骨架。如，是否是不饱和化合物 是否具有芳香环结构 等化合物的骨架信息。
紫外吸收光谱虽然可提供某些官能团的信息， 如，是否含 有醛基、酮基、羧基、酯基、炔基、烯基等生色团与助色团。
5．红外吸收光谱 用未知物的红外吸收光谱主要推测其类别及
可能具有的官能团等。
IR解析重点： 羰基峰是红外吸收光谱上最重要的吸收峰(在1700cm1左右的强吸收峰)，易辨认。其重要性在于含羰基的 化合物较多；其次是羰基在1H-NMR上无其信号，在 无碳谱时，可用IR确认羰基的存在。氰基(2240cm－l 左右)等不含氢的官能团，在1H-NMR上也无信号； 此时IR是1H-NMR的补充。
1、质谱在综合光谱解析中的作用
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的苄基离子 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。
质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后，验证所推 测的未知物结构的正确性。
4、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 所含
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 ➢ 指核间关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、位
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 偏共振碳谱中CH3、CH2、CH与季碳分别为四重峰(q)、三重 峰(t)、二重峰(d)及单峰(s)。
碳谱与氢谱之间关系---互相补充
氢谱不足 碳谱补充
不能测定不含 氢的官能团
对于含碳较多的 有机物，烷氢的 化学环境类似， 而无法区别
但特征性差，在综合光谱解析中一般可不予以考虑。紫外吸
收光谱法主要用于定量分析。
3、红外吸收光谱在综合光谱解析中的作用
红外吸收光谱(IR) 主要提供未知物具有哪些官能团、化 合物的类别(芳香族、脂肪族；饱和、不饱和)等。
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。
碳谱弥补了氢谱的不足，碳谱不但可给出各种含碳官能团 的信息，且光谱简单易辨认，对于含碳较多的有机物，有很 高的分辨率。当有机物的分子量小于500时，几乎可分辨每 一个碳核，能给出丰富的碳骨架信息。
普通碳谱(COM谱)的峰高，常不与碳数成比例是其缺点， 而氢谱峰面积的积分高度与氢数成比例，因此二者可互为补 充。
否定所拟定的错误结构式。碳谱对立体异构体比较灵敏，能 给出细微结构信息。
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
偏共振谱(off resonance de-coupling，OFR，部分除去氢干扰)
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
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
氢谱不能测定不含氢的官能团，如羰基、氰基等；对于含 碳较多的有机物，如甾体化合物、萜类化合物等，常因烷氢 的化学环境类似，而无法区别，是氢谱的弱点。
置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构 象)等)。 三方面的结的作用
核磁共振碳谱(13C-NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物 中 1.碳核的类型 2.碳分布 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地