有机化合物的波谱分析简介

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有机化合物的波谱分析简介
分析仪器基本要求：
1、掌握核磁共振氢谱1HNMR的化学位移、自旋偶合、自旋裂分与分子结构的一般规律。掌握各
种质子的化学位移δ，并能利用δ值、峰裂分的数目和形状、峰面积比等一级谱图的规律推断简单
有机物分子的结构。了解13C谱。
2、了解红外光区吸收分子的结构特征，掌握一些特征官能团及苯环的特征吸收频率，并能根据谱
图的吸收峰位置、强度和形状鉴别简单有机物分子。
3、了解在4～400 nm紫外光区，价电子在分子轨道中跃迁的三种类型，掌握紫外光谱与共轭分子
结构关系的一般规律。
4、了解质谱的基本原理，母离子峰与分子量的关系。

Contents（谱图内容）：
1.红外光谱
一、基本原理
二、有机基团的特征吸收频率及其影响
因素
三、各类有机物的红外吸收频率
2.核磁共振氢谱
一、基本原理
二、化学位移
三、自旋偶合和自旋裂分
四、特征质子的化学位移与谱图解析
五、碳谱（13C－NMR）简介
3.紫外光谱
4.质谱简介
5. 谱图
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有机化学是用结构式来描述的一门学科。有机化合物、有机反应、反应机理、合成方法
等都能用结构式来描述，从结构式可以推断出该化合物的性质。化合物的结构式最早是用化
学法测定。用化学法测定化合物的结构往往是十分繁琐复杂的工作，而且在化学变化中往往
会发生意想不到的变化，从而给结构的测定带来困难。如吗啡（C15H15O3N）从1803年第一
次被提纯，至1952年弄清楚其结构，其间经过了150年；胆固醇（C27H47O）结构的测定经
历了40年，而所得结果经X－射线衍射发现还有某些错误。
测定有机物结构的波谱法，是20世纪五、六十年代发展起来的现代物理实验方法。波
谱法的应用使有机物结构测定、纯度分析等既快速准确，又用量极少，一般只需1～100 mg，
甚至10-9 g也能给出化合物的结构信息。应用波谱法可弥补化学方法之不足。现在，化学方
法基本上被物理实验方法所取代，现代的教科书、文献、论文中化合物的结构均以波谱数据
为依据，正如熔点、沸点、折光率等作为每个化合物的重要物理常数一样的普遍，而且更加
重要。
波谱法的应用为化合物性质与结构之间的依赖关系提供了实验依据，通过谱图能将分子
结构清楚地表达出来。很多物质，如从动植物中分离出的微量生物物质（如昆虫激素）、不
稳定分子、反应中间体等，只能用波谱法测定它们的结构。因而，波谱法已成为研究有机物
结构的一种重要的和主要的手段。有机物的结构测定常用到四大谱图：紫外光谱（UV，
Ultraviolet Spectrum）；红外光谱（IR，Infrared Spectrum）；核磁共振谱（NMR，Nuclear Magnetic
Resonance）和质谱（MS，Mass Spectrum）。
UV、IR、NMR谱都是由一定频率的电磁波与分子或原子中某些能级间的相互作用而产
生的。因此，波谱学是研究光与物质相互作用的科学。光与物质相互作用产生电子光谱（UV）、
分子的振转光谱（IR）及原子核的磁共振谱（NMR）。
光是一种电磁波，具有波粒二象性。波动性表现为光的运动特征，用波长λ、频率υ、
光速c等参数描述；其粒子性表现为光具有一定的能量E。各参数之间的关系为：E = hυ，
υ＝ c / λ
电磁波谱是一个极广阔的区域，从波长只有千万分之一纳米的宇宙射线到以米、千米计
的无线电波都包括在内。有机物测定的波谱范围通常为：
光区 波长λ 波数cm
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紫外光区4～
400 nm 近紫外 4～200 nm 2.5×106～5×104 远紫外 200～400 nm 5×104～2.5×104
可见光区 400～800 nm 2.5×104～1.25×104
红外光区
800nm～200 μm 近红外 800～2500nm 1.25×104～4000 中红外 2.5～25μm 4000～400
远红外 25～200μm 400～50

化合物的分子也具有各种不同能量的能级，如平移能Et，转动能Er，电子跃迁能Ee等。
分子的总能量为所有这些能量的总和。从吸收光谱考虑，分子的总能量只考虑电子跃迁能、
振动能和转动能。这些能量是不连续的。只有当光子的能量恰好等于二个能级之间的能级差
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时，分子才吸收能量产生能级跃迁，得到的光谱为吸收光谱。能级差的大小为△E电子>△E
振

动>△E转动
，因此，电子能级的跃迁必然会引起振动和转动能级的跃迁，振动能级跃迁时必然

伴随有转动能级的跃迁，因此得到的吸收光谱不是谱线，而是宽的吸收带。
通过对所得到相应的谱图，进行参照对比分析，为判定相应的化合物提供相应的依据，
达到根据谱图来检测有机化合物的目的。