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波谱分析复习资料

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绪论

【波谱分析的定义】物质在电磁波的照射下,引起分子内部某些运动,从而吸收或散射某种波长的光,将入射光强度变化或散射光的信号记录下来,得到的信号强度与光的波长(波数、频率)散射角度的关系图,用于物质的结构、组成及化学变化的分析,称为波普分析。

第一章紫外光谱

1、UV产生原理?电子跃迁类型、能级大小和相对应的吸收波段

【原理】分子吸收紫外光发生价电子能级跃迁而产生的吸收光谱。分子中电子的分布及相应的能级,决定了分子紫外吸收光谱特征。

【类型】σ→σ*跃迁是单键中的σ电子在σ成键和反键轨道间的跃迁。跃迁需要的能量最大,相应的激发光波长最短,在150~160nm范围内。

n →σ*跃迁是O、N、S和卤素等杂原子的未成键电子向σ反键轨道跃迁。跃迁

需要的能量较小,相应的吸收带的波长较长,一般出现在200nm附近。半径较大

的杂原子(如S、I),其n轨道的能级较高,此跃迁所需能量较低,故含S或I 的

饱和有机化合物在220~250nm附近可能产生这种跃迁。

π→π*跃迁是不饱和键中的π电子吸收能量跃迁到π*轨道。孤立双键π→π*

跃迁产生的吸收带位于160~180nm,但在共轭双键体系中,吸收带向长波方向移

动(红移)。共轭体系愈大,π→π*跃迁产生的吸收带波长愈大。

n→π*跃迁当不饱和键上连有杂原子(如C=O、—NO2)时,杂原子上的n电子

跃迁到π*轨道。n→π*跃迁所需要的能量最小,所对应的吸收带位于270~300nm

的近紫外区。

各电子跃迁的能级差ΔE存在以下次序:σ→σ*>n→σ*≥π→π*﹥n→π*

2、什么叫发色团(生色)和助色团?红移,长移,增色效应,短移,蓝移?

【发色团】分子中含有π电子的基团(如C=C、C=O、—N=N—、—C≡N、—NO2、—C6H5)成为发色团。他们能产生π→π*和(或)n→π*跃迁从而能在紫外—可见光范围能产生吸收。

【助色团】含有未成键n电子的杂原子饱和基团(如—OH、—NH2、—SR、—Cl、—Br、—I),他们本身在紫外—可见光范围内不产生吸收,但当他们与发色团相连时,能使该发色团的吸收峰向长波方向移动,并使吸收峰强度增加,被称为助色团。

【红移(长移)和蓝移(短移)】吸收峰向长波长方向移动称为红移(长移),想短波长方向移动称为蓝移(短移)

【增色效应】

3、电磁波分类?能量大小?

波长越大,能量越小。

4、UV光谱最大波长的主要影响因素(共轭、立体、溶剂、PH)?

【发色团与助色团】助色团使发色团的吸收峰向长波长方向移动,并使吸收峰强度增加。【共轭效应】随着共轭双键数目的增加,最高占据轨道(成键轨道HOMO)的能量逐渐增高,而最低空轨道(反键轨道LUMO)的能量逐渐降低,所以从HOMO到LUMO跃迁所需的能量逐渐减小,吸收峰红移。

【溶剂极性和PH】溶剂极性的增加可使吸收光谱的精细结构消失。溶剂极性增大,由π→π*跃迁产生的吸收带红移,而由n→π*跃迁产生的吸收带则发生蓝移

【空间位阻效应】要使共轭体系中各因素均成为有效的生色因子,各生色团因子应处于同一平面,才能达到有效的共轭而使吸收带红移。

【顺反异构】一般反式异构体空间位阻较小,能有效的共轭,λmax位于长波长端。

5、什么是K带、R带?

【K带】K带为共轭双键的π→π*跃迁引起的,该吸收带的特点为吸收峰很强,ε>10000,最大吸收峰位置一般位于217~280nm,共轭双键增加,λmax红移,ε也随之增加。

【R带】R带为n→π*跃迁引起的吸收带,其特点为吸收强度弱,ε<100,吸收峰波长一般在270nm以上。

【B带】B带为芳香化合物(包括杂环芳香化合物)的特征吸收带。

【E带】E带也是芳香化合物的特征吸收带,是由苯环结构中三个乙烯的环状共轭系统的跃迁产生。分为E1和E2带,若有发色团取代且与苯环共轭,则B带和E带均发生红移,E2和K带重合。

6、Woodward-Fisher规则?共轭不饱和羰基化合物计算?

第二章红外光谱

1、IR光谱产生原理?振动类型?

【原理】分子跃迁振动能级跃迁需要吸收一定的能量,这种能量对应光波的红外区域(12500~25cm-1),而且只有当红外光能量与分子的振动能极差相等时,才会发生分子的振动能级跃迁,从而产生红外光谱。振动类型包括伸缩振动和弯曲振动。

【伸缩振动】沿着键的方向,只改变键长,分为对称伸缩振动、不对称伸缩振动。

【弯曲振动】垂直化学键的方向,只改变键角。分为面内弯曲振动、面外弯曲振动。

2、红外吸收峰位及强度的影响因素?

影响峰强的因素:

【振动过程中偶极矩的变化】基频峰的强度(除浓度影响以外)主要取决于振动过程中偶极矩的变化,且瞬间偶极矩越大,吸收峰越强。

影响偶极矩大小的因素主要为一下四个:

(1)原子的电负性:化学键极性越大,则伸缩振动吸收峰越强。

(2)振动形式:振动形式不同对分子的电荷分布影响不同,故吸收峰强度也有不同。通常峰强与振动形式之间有下列规律:νas>νs;ν>δ.

(3)分子的对称性:结构对称的分子在振动过程中,由于振动方向也是对称的,所以整个分子的偶极矩始终为零,没有吸收峰出现。

(4)其他影响因素如费米共振、氢键等因素。

【能级的跃迁几率】以倍频峰为例,从基态跃迁到激发态时,振幅加大,偶极矩变大,峰强本该增大,但由于这种跃迁几率很小,结果峰强反而很弱。而样品浓度加大,峰强也随之加大,则是跃迁几率增加的结果。

影响峰位的因素:【内部结构因素的影响】

1、电子效应

(1)诱导效应:一般为吸电子诱导效应。以羰基为例,当一强吸电子基团和羰基相邻时,

它就要和羰基氧争夺电子,降低羰基的极性,增强其双键性,力常数K增加,故νc=o吸收峰将移向高波数区

(1)共轭效应:共轭效应及共轭体系中电子离域现象。对于π—π共轭而言,其结果是引起电子密度平均化,使双键性降低,力常数K减小,故吸收峰移向低波数区。

2、空间效应

(1)空间位阻:空间位阻是指同一分子中各基团间在空间的位阻作用。,共轭作用对空间位阻最为敏感,空间位阻使共轭体系的共平面性受到影响或破坏,吸收频率向高波数方向移动。

(2)环张力:对环外双键和换上羰基,随着环的缩小,环张力增大,其频率也相应的增加。环外双键的伸缩振动频率随着环张力的增加或环内角的变小而减小。

(3)场效应:场效应是以它们的静电场通过空间起作用,使电子云密度分布发生变化,从而引起相应的吸收带位移。通常只有在立体结构上互相靠近的那些基团之间才能产生F效应。

3、氢键效应:

通常可使伸缩频率向低波数位移,谱带变宽变强,这是由于形成氢键使偶极矩和键的长短都发生了变化所致。

(1)分子内氢键:分子内氢键的形成与浓度和溶剂无关,分子内氢键的形成可使伸缩振动谱带大幅度地向低频方向移动。

(2)分子间氢键:分子间氢键的形成受溶剂性质、溶液浓度、温度等的影响。醇与酚的羟基,在极稀的溶液中呈游离状态,随着浓度增加,分子间形成氢键,故νO-H向低频方向移动。羧酸类极易形成分子间氢键。出现在3200~2500cm-1区间,变现为一个宽而散的吸收峰,可作为羧酸结构的一个特点。

4、互变异构

分子发生互变异构,吸收峰也将发生位移,在红外光谱上出现各异构体的特征吸收。

5、振动偶合效应

当两个相同的基团在分子中靠得很近时(且振动频率相近或相同),其相应的特征吸收风长发生分裂,形成两个峰,这种想象叫振动偶合。

6、费米共振

是一种特殊的振动偶合。当倍频峰(或组频)位于某强的基频吸收峰附近时,弱的倍频(或组频)峰的吸收强度常常被大大强化(间或发生峰带裂分),这种倍频与基频峰之间的振动偶合称为费米共振。

7、样品的物理状态的影响

【内部因素的影响】

(1)溶剂的影响:极性基团的伸缩频率常常随溶剂的极性增大而降低

(2)仪器色散元件的影响:棱镜的分辨率低,光栅的分辨率高,尤其是在4000~2500cm-1波段尤为明显。

3、什么是特征区、指纹区和相关峰及其波长范围?

【特征区】有机化合物的分子中主要官能团的特征吸收多出现在4000~1333cm-1,该区域吸收峰比较稀疏,容易辨认,通常把该区域成为特征吸收区。

【指纹区】红外光谱上1333~400cm-1的低频区,通常被称为指纹区。该区域出现的谱带主要是单键C—X(X=C、N、O、S)的伸缩振动和弯曲振动。不含氢的单键的振动频率相差不大,因此这一区域产生了大量的吸收峰难以归属,但这些吸收峰却反映了化合物分子的具体结构特征,如同人的指纹,故称指纹区。(该区域对各个化合物来说特异性较强)

【相关峰】由一个官能团产生的一组相互依存的吸收峰(相互依存,相互佐证)故一个官能团的存在将产生一组相关峰,因此不能由单一特征峰肯定官能团的存在。

4、九个重要区段范围及相应基团?COOH特征峰?OH和NH峰的区别?饱和烃与不饱和烃C—H的区别(3000的区别)

(1)COOH特征峰:3300~2500cm-1,强而且很宽,可超出3000cm-1范围。

(2)OH特征峰:游离—OH,3700~3500cm-1,较强、尖锐;

缔合—OH,345-~3200cm-1,宽、强。

在形成分子内氢键之后,酚羟基的伸缩振动峰进一步向低波数方向移动。(3)OH与NH的区别:伯胺双峰,仲胺单峰,叔胺无峰。

(4)饱和烃与不饱和烃的区别:3300~3000cm-1位区别饱和与不饱和的重要区段。不饱和碳(烯烃、炔烃及苯环)的碳氢键的伸缩振动频率在3000cm-1以上,而饱和碳的碳氢伸缩振动频率低于3000cm-1,不易混淆。

【醛基CH键伸缩振动区】在2820~2600cm-1产生两个吸收峰,这是由醛基C-H键的面内弯曲振动的倍频与C-H键的伸缩振动区间的费米共振产生的,表现为双峰。

【亚甲二氧基-O-CH2-O】2780和930cm-1附近的峰组成亚甲二氧基的相关峰。

【三键对称伸缩振动区间】当碳碳三键与双键或芳环共轭时,νC≡C向低波数方向移动,但吸收强度增加;νC≡N一般在2240cm-1附近,其吸收强度较高,当与不饱和基团共轭,吸收谱带向低波数方向移动30cm-1。

【羰基的伸缩振动区】因C=O的偶极矩较大,羰基峰一般都尖锐而且吸收强度大。

【双键的伸缩振动区】双键与氧相连时,受到氧的极化作用,吸收强度增大;而与不饱和基团形成共轭,νc=c向低波数方向移动,但强度增大。

【芳香化合物】当芳环与不饱和基团或具有孤对电子的基团共轭,将使(1600±20)cm-1及(1500±20)cm-1两个峰增强,并发生分裂,在1600cm-1、1580cm-1、1500cm-1产生3个峰,该区域的吸收峰与芳环Ar-H伸缩振动峰(3100~3000cm-1)一起作为判断化合物是否含有苯环的重要依据。

【CH键的弯曲振动区】甲基在1380cm-1附近有特征吸收,为鉴定甲基的特征峰。孤立甲基在1380cm-1附近为单峰,当结构中有相邻甲基存在时,在1380cm-1附近裂分为双峰(共振偶合),相邻甲基数越多,裂距越大。

【C-O的伸缩振动区】1300~1000cm-1,C-O伸缩振动在此区域表现为强吸收,对醇、醚和酯类化合物的结构鉴定具有重要价值。

【C-H键的面外弯曲振动】主要包括烯烃和芳环的不饱和C-H键的面外弯曲振动峰γ=C-H。芳香环在900~650cm-1产生1~2个较强的吸收峰。

5、不饱和度的计算

第三章核磁共振NMR

1、NMR原理?产生条件

【原理】核磁共振是在强外电磁场中,用垂直于外磁场的射频电磁场照射样品时,将使满足共振条件的磁性原子核吸收电磁波产生核能级的跃迁,从而在垂直外磁场的感应线圈中产生与磁性核特征和化学结构信息相应的电磁感应共振信号的现象。

【产生条件】(1)自旋量子数不为零的原子核才可以产生核磁共振现象。

(2)外加磁场H0能级裂分。

(3)与外加磁场相互垂直的射频场H1。

2、化学位移的概念?

【化学位移】同一类型的原子核由于在分子中所处的化学环境不同(电子云密度不同),而使共振峰出现在不同的位置,各种锋与某基准物峰之间的差距称为化学位移。

一般核磁共振氢谱δ值得范围为0~10

3、影响化学位移的因素

【影响因素】

(1)诱导效应:与氢核相连的碳原子上,如果连接了电负性大的原子或基团,则由于它的吸电子效应,使氢核外围电子云密度减小,即产生去屏蔽效应,共振峰向低场移动,化学位移增大。

(2)共轭效应:在共轭体系中,含饱和杂原子的基团一般通过供电子p-π共轭效应,增加某些基团的电子云密度,屏蔽作用增强,相关质子共振移向高场,化学位移值减小。含不饱

和杂原子的一些基团通过吸电子π-π共轭效应而减少一些基团的电子云密度,屏蔽作用减弱,相关质子共振移向低场,化学位移增大。

(3)磁各向异性:

【磁各向异效应】是指化学键在外磁场的作用下,换电流产生的感应磁场,其强度和方向在化学键周围具有各向异性,使在分子中所处空间位置不同的质子受到的屏蔽或去屏蔽作用不同的现象。

【苯环的磁各向异性效应】处于苯环中心及上下方的质子实受外磁场降低,屏蔽效应增大,具有这种作用的空间称为正屏蔽区。处于正屏蔽区的质子的δ值减小(峰右移),在平行于苯环平面四周的空间为去屏蔽区。

【双键的磁各向异性效应】双键上下为两个锥形的正屏蔽区。平行于双键平面四周的空间为去屏蔽区。

【三键的磁各向异性效应】以键轴为中心呈对称分布,构成筒状电子云,键轴平行于外磁场,产生的感应磁场都在键轴方向为正屏蔽区,与键轴垂直方向为去屏蔽区。

【单键的磁各向异性效应】单键的σ电子也能产生各向异性效应,但比上述π电子环流引起的磁各向异性效应小很多,当碳上的氢逐个被烷基取代后,剩下的氢核所受的去屏蔽效应即逐渐增大。

(4)范德华效应:当立体结构决定了空间的两个原子核靠的很近的时候,带负电荷的核外电子云就相互排斥,使核变得裸露,屏蔽作用减小,δ值增大。

(5)氢键影响:形成氢键后,所受屏蔽效应减小,共振峰移向低场δ增大。分子间形成氢键的程度随着非极性溶剂的稀释和提高温度而降,使质子的共振峰移向高场。分子内氢键则不受溶剂浓度等影响。

4、不同类型氢核的化学位移?苯环、双键、甲基、亚甲基、次甲基基础化学位移值?

【甲基、亚甲基和次甲基的化学位移】∑+=i

S B δ(Si 为取代基对化学位置的贡献值甲基、亚甲基、次甲基的B 值分别为0.87、1.20、1.55)

【烯烃的化学位移】反顺同Z Z Z +++=28.5δ(Z 是同碳、邻位顺式以及反式取代基对于烯氢化学位移的影响)

【炔氢的化学位移】化学位移大致在1.6~3.4。

【芳氢的化学位移】受苯环去屏蔽效应影响,化学位移位于低场,δ在8.5~6.0附近。 ∑-=S 30.7δ(S 代表取代基对芳烃氢的影响)

【活泼氢的化学位移】与杂原子相连的氢为活泼氢。活泼氢不同于连接在C 原子上的氢,因为①该类质子在酸或碱的催化下,发生快速交换,使质子不再固定在杂原子上,交换的结果改变了吸收峰的位置;②杂原子电负性较大,使质子容易形成氢键,在稀释、改变溶剂或提高温度时吸收峰的为止均可发生变化。

5、峰面积和H 数目的关系?

氢谱中的峰面积可以积分曲线高度表示。积分曲线的总高度和吸收峰的总峰面积相当,与分子式中氢核总数成正比;而每一个阶梯的高度则与引起该吸收峰的氢核数目成正比。 6、什么是偶合常数?N+1规律?什么是偕偶、邻偶、远程偶合及其偶合常数大小?

【偶合常数】磁性核之间因为自旋偶合产生裂分,裂分的小峰之间的距离称为偶合常数。

【n+1规则】有n 个相邻的磁不等同氢核时,将显示n+1个小峰。“n+1规则”只适用于相互偶合的质子的化学位移差远大于偶合常数的。

【偕偶】也称同碳偶合,是指同一碳原子上质子之间的偶合,偶合作用通过两个键传递。

【邻偶】是指相邻碳上质子的偶合,偶合作用经过三个键。

【远程偶合】是指相隔四个或四个以上键的质子之间的偶合。(一般存在在苯环上,1~3之间)

【影响因素】核间距(偶合核间隔的化学键数目)、键长、键角和两面夹角、取代基电负性的影响

7、核的等价性?常见的磁不等氢核?

等价核分为化学等价和磁等价。

【化学等价】分子中化学环境相同,化学位移相等的一组核称为化学等价核。

【磁等价】分子中相同种类的核(或相同基团),不仅化学位移相同,而且还以相同的偶合常数与分子中其他的核相偶合,只表现一个偶合常数,这类核称为磁等价核(磁全通质子)

【磁不等价核】化学不等价的核一定磁不等价,幻雪等价的核也可能磁不等价。

(1)化学环境不同的氢核一定是磁不等价核

(2)单键带有双键性质,不能自由旋转,连于同一原子上的两个相同基团的质子化学不等价。

(3)与不对称碳原子相连的CH2(称前手性氢)的两个质子不等价。

(4)构象固定的环上CH2的两个质子不等价。

(5)取代苯环上的质子可能磁不等价

8、什么是低级偶合、高级偶合?低级偶合符合什么规律?

自选偶合系统分类方法较多,通常按照Δν/J 的值对偶合体系进行分类。(Δν为相互偶合的氢核化学位移差距)

Δν/J ≥6,干扰较弱,称之为低级偶合,产生的图谱较简单,称为一级图谱; Δν/J <6,干扰作用较严重,称之为高级偶合,产生的图谱较复杂。

【规律】①磁等价质子之间彼此偶合,但不引起峰的裂分。

②重峰的数目符合n+1规则,峰强比遵循n b a )(+展开式的各项系数之比。 ③重峰的中心即为化学位移δ值。

④相互作用的两组质子,其偶合常数相等,等于峰间距。

⑤两组互相偶合的信号彼此具有“向心性”,即内测峰强增加,外侧峰强减弱。

9、什么是NOE 效应?

【NOE 效应】分子内空间靠近的两组自旋核(空间距离小于3埃,不一定引起偶合),如用干扰磁场使其中的一组核共振饱和,则会由于偶极-偶极作用引起另一组核的弛豫核能级上离子束差额增加很多而发生共振强度的增强。。这种由于双核共振引起的相邻核谱峰强度增强的效应称为NOE 效应。

10、C13谱的特点、什么是COM 、OFR 、DEPT ?什么是1,3(γ)-效应?DEPT 和OFR 谱如何却别碳的级数?

(1)化学位移的范围比氢谱更宽,碳谱的化学位移值一般在0~220之间,分辨率较高,无重叠信号,易识别。

(2)由于C 13的天然丰度低,以及C 13的磁旋比比较小,导致碳谱的灵敏度仅为氢谱的1/5700.

(3)常使用去偶技术消除或部分消除氢的偶合,使图谱简化。

(4)弛豫时间长。有机化合物中各种不同类型碳原子的T 值顺序为C CH CH CH <<<<32(季碳原子上没有和它直接相连的H ,不能产生有效的D-D 弛豫)

(5)谱峰强度不与碳原子数目成正比,碳核信号强度顺序与弛豫时间相反。NOE 增益。有机化合物中国各种类型碳核由NOE 引起的增益也不一样,顺序为:C CH CH CH >≥≥32利用C13-NMR 谱也可以近似的估算分子中碳核的数目。

(6)溶剂峰。测定碳谱时,常用氘代溶剂

11、C13的化学位移及其三个重要区段?C 的裂分数与级数的关系。

【影响C13化学位移的因素】

(1)碳的杂化类型:不同杂化类型碳核的化学位移大小顺序与其相连质子的化学位移大小

顺序平行。

(2)诱导效应:电负性取代基使相邻碳的化学位移增加,增加的大小随相隔键数的增多而减小。诱导效应对直接相连的化学位移影响最大,即α效应,不同取代基对β碳的影响不大,对γ碳影响都使其向高场位移。由于碳原子电负性比氢原子大,尽管烷基为供电子基团,但在烷烃化合物中,烷基取代越多的碳原子,其化学位移反而越向低场位移。

(3)共轭效应:取代苯环中,供电子基团取代能使其邻、对位的电子云密度增加,对应化学位移减小;而吸电子基团取代则使其邻、对位碳的电子云密度减小,对应碳的化学位移增大。间位碳电子云密度所受的影响不大。

(4)空间效应:取代基和空间位置和靠近的碳原子的氢之间存在范德华作用,使相关C-H 键的σ价电子移向碳原子,从而使碳核所受的屏蔽增强。δc值减小,称为空间效应。取代基对γ碳的空间效应,常常使γ碳的共振峰向高场位移称位γ效应。

(五)重原子效应:电负性取代基对被取代的脂肪碳的屏蔽影响主要为诱导效应。但在电负性重原子碘或溴取代烷中,随着碘或溴取代的增加,碳的化学位移反而显著减小,称为重原子效应。这是由于碘等重电子的核外电子较多,原子半径较大,从而使他们的供电子效应有时要比诱导效应更强烈所致。

(六)氢键效应:分子内氢键可使羟基碳更强地被极化。而表现出去屏蔽作用。电子云密度减小,化学位移增大。

【各类化合物C13的化学位移】

(1)链状烷烃的化学位移:开链烷烃碳(sp3)的δc值一般小于50,不同碳原子的δc值顺序为:C >CH >CH2 >CH3.

(2)环烷烃碳的化学位移:环丙烷碳与其他环烷碳相比受到异常强的屏蔽作用,其化学位移与甲烷碳的相近,这种异常屏蔽是由于三元环的张力及价电子环流作用所致。

(3)烯烃碳的化学位移:烯碳的化学位移比较大δc一般在100~150范围内,烯碳的δc 随烷基取代的增多而增大,末端烯碳的δc比连由烷基的烯碳要小约10~40。

(4)芳香碳的化学位移:芳烃碳的δ值一般在90~170范围内,苯环的C-1受取代基的电负性的影响多数移向低场,给电子基团,特别是一些有孤对电子的基团,即使电负性较大,都能使苯环的邻、对位芳碳向高场移动;吸电子基团则使邻、对位芳碳向低场移动。处于取代基间位的芳环碳原子δ值变化较小。

(5)炔烃碳的化学位移:炔烃碳的化学位移一般在60~90范围内,炔键的各向异性效应使得炔碳所受屏蔽比烯碳强而比烷烃碳弱,连有取代基的炔碳的共振峰常向低场位移。

(6)羰基碳的化学位移:羰基碳的化学位移在150~220范围内。酮、醛的羰基碳与其他化合物的羰基相比更在低场,羧酸与其衍生物中的羰基碳与带有孤对电子的杂原子相连,受到给电子的共轭效应作用,羰基碳共振峰向高场位移。

【碳的裂分与级数之间的关系】

四重峰q(CH3)、三重峰t(CH2)、二重峰d(CH)、单峰s(C)

12、一些常见的H-NMR集团数据:

甲基(0.8)亚甲基(1.25)次甲基(1.5)羰甲基(2.1)甲氧基(3.8)双键H基础值(5.5)苯环H基础值(7.3)

第四章质谱-MS

1、质谱特点

【质谱】把化合物分子通过一定方式裂解后生成的各种离子,按其质量m和所带电荷z之间比值m/z(简称质荷比)大小排列而得到的图谱。

【特点】灵敏度远远高于其他三种光谱;

质谱时唯一可以确定分子式的方法;

质谱分析速度快,易于与气象色谱、高效液相色谱等方法实现连用,实现混合物

的分离分析,GC-MS、HPLC-MS都可直接分析混合物个组分的结构和相对含量。【质谱仪】主要由进样系统、离子源、质量分析器和离子检测器组成,离子源是质谱仪的重要部分。

【电子轰击质谱产生的具体过程】

(1)进样:样品进过进样系统进入质谱仪,分为加热进样和非加热进样。加热进样主要用于气体和低沸点液体样品;而对一些不稳定或难以气化的样品可采用非加热进样将样品直接送入电离室。

(2)电离:样品的电离和裂解主要是在离子源中进行的。轰击电子能量为50~70eV时电离效率高且稳定,因而常采取70eV进行轰击,此时质谱的重现性较好。

(3)质量分析:质量分析器时质谱仪的核心部分,其作用是将离子源中产生的离子进行分离和聚焦,使之按质荷比的大小顺序分开,然后经检测记录成质谱。

(4)离子检测,各种离子经过分析器聚集后,通过检测器进行检测,在质谱仪中常用电子倍增器接收检测,它的测定速度快、灵敏度高。

(5)数据记录和处理。

2、什么是EI、FI、FD、FAB、EST质谱?什么是软电离和硬电离?

按照离子源分类将质谱分类。质谱的离子源类型包括电子轰击型(EI)、化学电离型(CI)、场致电离型(FI)、场解吸型(FD)和快原子轰击型(FAB)、以及近期发展的大气压电离型(APCI)等。

按质量分析器将质谱仪分类。包括单聚焦分析器型、双聚焦分析器、四级杆分析器型、离子阱分析器型、回旋振动分析器型和飞行时间分析器型等。

【硬电离】通常能给样品较大能量的方法称为硬电离。

【软电离】给样品较小能量的电离方法称为软电离。

3、什么是分子离子峰?判断分子离子峰的原则?有机化合物分子离子峰的稳定性顺序?【分子离子】有机化合物分子被高能电子束轰击后,失去一个外层价电子而形成的带正电荷的离子称为分子离子。

常见化合物的分子离子的稳定性大致有如下规律:芳香族化合物>共轭烯烃>脂环化合物>烯烃>直链烷烃>酰胺>酮>醛>胺>酯>醚>羧酸>支链烷烃>醇。

【碎片离子】在电子轰击离子源中,由于电子撞击的能量很大,促使分子离子中的某些不稳定化学键发生断裂,形成丰富的碎片离子。碎片离子峰的相对丰度与化学键断裂的难易和裂解反应产生的产物稳定性密切相关,一般生成稳定的碎片离子或中性分子,相应的碎片离子峰的相对丰度越大。

4、什么是同位素离子峰?Cl和Br的M+2峰的比例?

【同位素离子】一般将含有同位素的例子称为同位素离子。重同位素峰与风度最大的轻同位素峰的峰强之比符合天然丰度之比。

当化合物分子中含有Cl、Br时,M+2峰先对强度相当大,可以利用同位素峰的丰度比推断分子中是否含有Cl、Br原子以及含有的数目。

当分子中含有一个氯原子的时候,M:(M+2)=100:32.39≈3:1

当分子中含有一个溴原子的时候,M:(M+2)=100:97.86≈1:1

5、什么叫均裂、异裂和半异裂?

有机化合物都具有偶数个电子,当电离失去一个电子后,分子离子的质量数与电子数的关系,取决于有机化合物元素的组成。由C、H或C、H、O组成,含偶数个氮或不含氮的离子,如果质量数为奇数,则必然是含有偶数个电子的离子,如果质量数为偶数,则必然还有奇数个电子的离子。(含奇数个氮则相反)

【偶电子规律】偶电子离子裂解一般只能生成欧电子离子

6、什么是α—裂解,i裂解?麦氏重排(γ—H迁移)、RDA重排?

裂解类型:简单裂解、重排裂解

【简单裂解】α-裂解、β-裂解、γ-裂解、i-裂解、σ-裂解。一般认为α-裂解、β-裂解是由自由基引发,自由基具有强烈的电子配对倾向,从而发生由游离基重新组成新键而引起相邻键断裂的过程(有旧键的断裂也有新键的形成);i—裂解是由正电荷引发的,正电荷具有吸引或极化相邻成键电子的能力,吸引一对成键电子而引起相邻键的断裂,同时发生真负电荷位置的迁移。(只有旧键的断裂)

(1)α—裂解:正电荷官能团与α碳原子之间的共价键的断裂称为α-裂解。这类裂解主要发生在含有C-X或C=X(X为杂原子)基团的化合物。

(2)β-裂解:正电荷官能团的Cα-Cβ键的断裂称为β-裂解。这类裂解主要发生在醇、醚、胺、烯、芳烷等类型的化合物。

(3)γ-裂解:对于酮及其衍生物,以及含N杂环的烷基取代物,如果烷基处于连接氧或氮原子的空间位置上,则容易发生γ键的断裂生成稳定的四元环。

(4)i-裂解:发生诱导裂解的原因是由于与正电荷中心相连的键的一对电子全被正电荷吸引,在电子的撞击下造成该单键断裂和电荷的转移。诱导理解主要发生在含有R-X的键上,与电负性有关,诱导裂解难易顺序:Cl,Br>O,S>>N,C.

(5)σ-裂解:分子中σ键在电子轰击下失去一个电子,随后裂解生成碎片离子和游离基,这种裂解方式称为σ-断裂。σ-断裂多发生在烷烃,对于饱和烃,取代基越多的碳,其σ键越容易断裂,形成的正碳离子越稳定。

【重排裂解】重拍裂解需要两个及两个以上的键,分子内原子或基团的重新组合,并脱去一个中性分子,产生的离子称为重排离子。

(1)McLafferty重排:许多含有不饱和中心(如C=O、C=N、C=S及C=C)的有机化合物,在与不饱和基团相连的γ碳上有氢原子时,可发生麦氏重排。重排时,通六元环的中间体过渡,γ氢原子转移到电离的双键或杂原子,同时β键发生断裂,脱去一个不饱和中心分子。

如果在不饱和中心α位上有支链时,一般较大的支链优先通过六元环中间体过渡,发生重排。当不饱和中心与具有两个含三个碳原子以上的链相连并都含有γ-H时,往往发生二次重排,且第二次重排更容易。

(2)RDA重排:具有环己烯结构类型的化合物可以逆Diels-Alder反应进行重排裂解,生成一个共轭二烯正离子及一个烯烃中性分子碎片。

(3)四元环过渡重排:氢原子通过四元环过渡一般重排到饱和杂原子上,醚,脂、胺及酰胺等类型化合物分子离子长发生四元环过渡重排。

(4)双重重排:当质谱图上出现由简单裂解产生的离子多两个质量单位的离子峰,同时从

相对强度可以看出它不是重同位素引起的,这就是双重重排的结果,这种双重重排常见于乙酯以上的酯类化合物和碳酸酯类化合物。

7、各类化合物质谱的特点

【烷系】

【直链烷烃】1、分子离子丰度随着碳链的增长而减小

2、碎片峰成簇,各峰之间质量数相差14.

3、丰度最大的碎片是C3和C4,其他碎片成平滑下降。

【支链烷烃】1、分子离子峰较直链烷烃低

2、不再形成平滑曲线,分支处易断裂,开裂是优先失去最大烷基

3、分支处易断裂,伴有失去单个H的倾向,产生C2nH2n离子碎片,有时

强于C2nH2n+1。

4、有甲基分支时,有M-15峰出现。

5、分支很多时,分子离子峰消失。

【芳烃类化合物】:m/z 39、51、65、77、91、92等离子时芳烃类化合物的特征离子。(1)分子离子很稳定,分子离子峰强。

(2)烷基取代苯易发生β-裂解,生成m/z91的卓翁离子。该离子峰强,多为基峰。是烷基取代苯的重要特征。

(3)卓翁离子可进一步裂解,生成m/z65环戊二烯及m/z39的环丙烯正离子。

(4)烷基取代苯也能发生α-裂解,生成,m/z77的苯基正离子,并进一步裂解生成m/z51环丁二烯及m/z39环丙烯正离子。

(5)烷基取代苯存在γ-H,发生麦氏重排,产生m/z92的离子。

(6)苯环侧链成环,发生逆Diels-Alder反应。

【醇类化合物】m/z(31+14n)、[M-(18+28)]、烷基碎片离子峰m/z29、43、57、等

(1)分子离子峰弱,且随碳链的增长而减弱。

(2)易发生β-裂解,生成m/z(31+14n)含氧碎片离子峰。(伯醇:31+14n;仲醇:45+14n 叔醇:59+14n)

(3)加热脱水:样品进入离子化室,在电子轰击离子化作用之前由于受热发生脱水作用。这种脱水时羟基和相邻碳原子上氢脱水,称之为1,2-脱水,生成相应的烯烃。故加热脱水后的质谱就是相应的烯烃的质谱。

(4)当主链n≥4时,易发生1,4-(主要)或1,3-脱水重排。同时伴随脱乙烯产生[M-(18+28)]离子峰。Β-碳上有甲基取代则脱丙烯产生[M-(18+42)]离子峰;或脱烷基产生[M-(18+R)]

离子峰,仲醇、叔醇无此裂解。

(5)伴随有烷基碎片离子峰m/z29、43、57、...

(6)环醇发生复杂裂解

【酚类化合物】M-28峰和M-29峰,甲苯酚和苄酚的M-1峰

(1)分子离子峰很强,常为基峰。

(2)苯酚的M-1峰不强,甲苯酚和苄酚的M-1峰很强,因为生成较稳定的卓翁离子。(3)酚类和苄醇类最特征的峰是失去CO和CHO形成的M-28和M-29峰。

【醛类】M-1、M-29、m/z29、m/z(M-43)、m/z(M-44)

(1)有较明显的分子离子峰,芳醛分子离子峰强度比脂肪醛大。

(2)一发生α-裂解,产生M-1、M-29、m/z29的醛类化合物特征碎片离子峰。

(3)具有γ-H的醛,能发生麦氏重排,产生m/z(44+14n)的碎片离子峰

(4)醛还能发生β键异裂,产生m/z(M-43)的碎片离子峰

(5)如果最初形成分子离子是从π键上丢失的一个电子而不是丢失n电子,则产生另一种麦氏重排,形成m/z(M-44)的碎片离子峰

【酮类】M-R或M-R’、m/z(29+14n)、m/z(58+14n)(有γ-H)

(1)分子离子峰很强

(2)α-裂解,产生含氧碎片离子峰M-R或M-R’。

(3)i -裂解生成m/z(29+14n)烷基碎片离子。

(4)含有γ-H可发生麦氏重排,产生m/z(58+14n)碎片离子峰,是酮的特征离子峰,(5)环酮发生复杂裂解。

【羧酸】m/z(M-17)、m/z45、m/z(M-45)、m/z(60+14n)(含γ-H)

(1)分子离子峰一般都比较弱,芳酸分子离子峰则比较强

(2)易发生α-裂解,产生m/z(M-17)、m/z45的碎片离子峰。

(3)i -裂解,产生m/z(M-45)碎片离子峰。

(4)含有γ-H可发生麦氏重排,产生m/z(60+14n)碎片离子峰。重排的峰常为基峰。【酯】M-OR、M-R、m/z(74+14n)(含γ-H)、m/z(61+14n)

(1)饱和酸酯分子离子峰一般较弱,芳酸酯的分子离子峰则较强。

(2)易发生α-裂解,产生M-OR、M-R的碎片离子峰。

(3)i-裂解,产生烷基或烷氧基的碎片离子峰。

(4)含有γ-H可发生麦氏重排,产生m/z(74+14n)的碎片离子峰。

(5)乙酯以上的酯类化合物可发生双重重排,生成m/z(61+14n)的碎片离子峰。

(6)四元环过渡重排

(7)

吉大2017《波谱分析》离线作业及答案

一、名词解释(每小题5分,共30分) 1、化学位移:由原于核与周围电子静电场之间的相互作用引起的Y发射与吸收能级间的相对移动。 2、屏蔽效应:由于其她电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷对该电子的吸引力,从而引起有效核电荷的降低,削弱了核电荷对该电子的吸引,这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。 3、相对丰度:相对丰度又称同位素丰度比(isotopic abundance ratio),指气体中轻组分的丰度C与其余组分丰度之与的比值。 4、氮律: 分子中含偶数个氮原子或不含氮原子则它的分子量就一定就是偶数。如分子中含奇数个氮原子,则分子量就一定就是奇数。 5、分子离子:分子失去一个电子而生成带正电荷的自由基为分子离子。 6、助色团:含有非成键n电子的杂原子饱与基团,本身在紫外可见光范围内不产生吸收,但当与生色团相连时,可使其吸收峰向长波方向移动,并吸收强度增加的基团。 二、简答题(每小题8分,共40分) 1、色散型光谱仪主要有几部分组成及其作用; 答:由光源、分光系统、检测器3部分组成。光源产生的光分为两路:一路通过样品,另一路通过参比溶液。切光器控制使参比光束与样品光束交替进入单色器。检测器在样品吸收后破坏两束光的平衡下产生信号,该信号被放大后被记录。2、紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献; 答:在有机化合物结构鉴定中,紫外光谱在确定有机化合物的共轭体系、生色团与芳香性等方面有独到之处。 3、在质谱中亚稳离子就是如何产生的?以及在碎片离子解析过程中的作用就是什么 答:离子m1在离子源主缝至分离器电场边界之间发生裂解,丢失中性碎片,得到新的离子m2。这个m2与在电离室中产生的m2具有相同的质量,但受到同m1

应用波谱学复习资料

1. IR表明化合物C9H10O分别含有一个苯环、羰基、亚甲基、甲基,但无法确定羰基的位置。UV显示有三个吸收带254nm(lgεmax=4.1); 280nm(lgεmax=3.1);320nm(lgεmax =1.9)。化合物结构 是………………………………………………………………………………………. 2. 某化合物在200-400nm范围内没吸收,该化合物是芳香族;含共轭双键;醛;醇 3. 某化合物分子式C5H8O,在UV图上有两个吸收带(224,9750;314,38),结构是 CH3CH=CHCOCH3;CH2=CHCH2COCH3 CH3CH=CHCH2CHO;CH2=CH(CH2)2CHO 4. 某羰基化合物在近紫外和可见光区只产生一个204nm (60)的弱吸收带。该化合物可能是酯;醛酮;α,β-不饱和醛酮;α,β-不饱和酯; 5. 6. 7.

8. 9. 11. 红外吸收光谱法测定的是样品对中红外区的光的吸收:吸收波长和强度。 12. 试比较下列化合物在CCl 4中νC=O 的大小 C>B>D>A 13. 14. C 14H 14,熔点为51.8~52℃,IR( cm -1):3020, 2938,2918,2860,1600,1584,1493, 1452,756,702 答案:Ph-CH 2CH 2-Ph 15. 分子式为C 3H 6O 的化合物,IR( ):3300(s,b), 1830(w ),1650,1430,1030,995,920 答案:、CH 2=CHCH 2OH 16. C 9H 10O ,IR ( ):3040,3015,2940, 1685,2000-1650多峰,820 cm -1 答案:p -CH 3-Ph-COCH 3 17. C 8H 7N IR :ν(cm -1)=3030(弱),2920 (弱), 2217 (中), 1607 (强), 1508 (强), 1450 (弱), 817 (强). U =1/2(2+2?8+1-7)=6 18. C 8H 8O IR :ν(cm -1 )=3010(弱) ,1680 (强),1600 (中), 1580 (中), 1450 (中),1430 (弱), 755(强), 690 (中)。 U =1/2(2+2?8-8)=5 19. 、C 4H 6O 2,IR( cm -1):3070,1760,1650,1230, 1140 ) 22(2 1134+-+= n n n U 1 2 2 )22(+- =-+= Ωm n m n CH 3CN COCH 3

有机波谱分析考试题库及答案

第二章:紫外吸收光谱法 一、选择 1. 频率(MHz)为4.47×108的辐射,其波长数值为 (1)670.7nm (2)670.7μ(3)670.7cm (4)670.7m 2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致,其能级差的大小决定了 (1)吸收峰的强度(2)吸收峰的数目(3)吸收峰的位置(4)吸收峰的形状 3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于 (1)紫外光能量大(2)波长短(3)电子能级差大 (4)电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 4. 化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高 (1)ζ→ζ*(2)π→π*(3)n→ζ*(4)n→π* 5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量,其最大吸收波长最大 (1)水(2)甲醇(3)乙醇(4)正己烷 6. 下列化合物中,在近紫外区(200~400nm)无吸收的是 (1)(2)(3)(4) 值最大的是 7. 下列化合物,紫外吸收λ max (1)(2)(3)(4) 二、解答及解析题 1.吸收光谱是怎样产生的?吸收带波长与吸收强度主要由什么因素决定? 2.紫外吸收光谱有哪些基本特征? 3.为什么紫外吸收光谱是带状光谱? 4.紫外吸收光谱能提供哪些分子结构信息?紫外光谱在结构分析中有什么用途又有何局限性? 5.分子的价电子跃迁有哪些类型?哪几种类型的跃迁能在紫外吸收光谱中反映出来?

6.影响紫外光谱吸收带的主要因素有哪些? 7.有机化合物的紫外吸收带有几种类型?它们与分子结构有什么关系? 8.溶剂对紫外吸收光谱有什么影响?选择溶剂时应考虑哪些因素? 9.什么是发色基团?什么是助色基团?它们具有什么样结构或特征? 10.为什么助色基团取代基能使烯双键的n→π*跃迁波长红移?而使羰基n→π*跃迁波长蓝移? 11.为什么共轭双键分子中双键数目愈多其π→π*跃迁吸收带波长愈长?请解释其因。 12.芳环化合物都有B吸收带,但当化合物处于气态或在极性溶剂、非极性溶剂中时,B吸收带的形状有明显的差别,解释其原因。 13.pH对某些化合物的吸收带有一定的影响,例如苯胺在酸性介质中它的K吸收带和B吸收带发生蓝移,而苯酚在碱性介质中其K吸收带和B吸收带发生红移,为什么?羟酸在碱性介质中它的吸收带和形状会发生什么变化? 14.某些有机化合物,如稠环化合物大多数都呈棕色或棕黄色,许多天然有机化合物也具有颜色,为什么? 15.六元杂环化合物与芳环化合物具有相似的紫外吸收光谱,请举几个例子比较之,并解释其原因。 16.紫外光谱定量分析方法主要有哪几种?各有什么特点? 17.摩尔吸光系数有什么物理意义?其值的大小与哪些因素有关?试举出有机化合物各种吸收带的摩尔吸光系数的数值范围。 18.如果化合物在紫外光区有K吸收带、B吸收带和R吸收带,能否用同一浓度的溶液测量此三种吸收带? 19.紫外分光光度计主要由哪几部分所组成?它是怎样工作的? 20.计算波长为250nm、400nm的紫外光频率、波数及其所具有的能量(以eV和kJ·mol-1为单位表示)。 21.计算具有1.50eV和6.23eV能量光束的波长及波数。 22.已知丙酮的正己烷溶液有两吸收带,其波长分别为189nm 和280nm,分别属π→π*跃迁和n→π*跃迁,计算π,n,π* 轨道之间的能量差。 23.画出酮羰基的电子轨道(π,n,π*)能级图,如将酮溶于乙醇中,其能级和跃迁波长将发生什么变化?请在图上画出变化情况。 24.化合物A在紫外区有两个吸收带,用A的乙醇溶液测得吸收带波长λ 1=256nm,λ 2 =305nm,而用A的己烷 溶液测得吸收带波长为λ 1=248nm、λ 2 =323nm,这两吸收带分别是何种电子跃迁所产生?A属哪一类化合物? 25.异丙叉丙酮可能存在两种异构体,它的紫外吸收光谱显示 (a)在λ=235nm有强吸收,ε=1.20×104,(b)在λ>220nm区域无强吸收,请根据两吸收带数据写出异丙丙酮两种异构体的结构式。

波谱解析习题31997

1. 请对化合物Ph-CO-CO-Ph的1H-NMR进行指认(溶剂CDCl3)。 答:从结构式可知该化合物具有对称结构,两个苯环相应谱峰重合,只需考虑一个苯环。该化合物氢谱在7.0~8.0区间有三组峰,从峰面积判断从高场到低场质子数依次为2、1、2。其中,δ7.97的峰为d峰,2H,化学位移值较大说明它处于羰基的邻位(羰基为强吸电子基团,对邻对位有去屏蔽作用),应为a、a。另外该峰为双峰也证明这一点(a仅和b,a 仅和b耦合)。δ7.65的峰仅有一个H,因此应为c,该峰为t峰表明c与b、b耦合。δ7.50的峰为t峰,2H,其化学位移值最小表明它应处于羰基间位,应为b、b,另外b和a、c,b和a、c耦合,因此该峰应为三重峰,与谱图吻合。 2. 请对下面化合物1H-NMR低场部分的谱峰进行指认(仪器频率400 MHz,溶剂CDCl3)。 解:该化合物的氢谱在低场共有6组峰,其中δ7.26处的单峰为溶剂峰(即氘代氯仿中残余的微量CHCl3质子吸收峰)。剩下5组峰从高场到低场峰面积比表明它们的质子数依次为1、2、1、2、1,对应a和a、b和b、c、d、e六种质子。 其中δ9.6的双峰根据化学位移应是醛基氢e,其耦合常数J= 8.0 Hz,应是e和邻位氢d的耦合常数。δ6.75处的峰(1H)为dd峰,耦合常数为J = 16, 8.0 Hz,其中16 Hz应是反式烯键的两个H的耦合常数,而8.0 Hz即是与醛基氢e的耦合常数,因此该峰为d。δ7.38处的双峰耦合常数J = 16 Hz,说明该氢和峰d处于烯键反位,因此为c。 δ 6.68 (2H, d, J = 8.8 Hz)和7.45 (2H, d, J = 8.8 Hz)应为对位二取代苯环上的两组质子,两个取代基中,二甲胺基是供电子基团,使邻对位质子移向高场,而烯键是吸电子基团,使邻

波谱总复习

波谱总复习 一.名词解释: 1.饱和:低能态与高能态核数趋于相等,吸收信号完全消失。 2. 驰豫:高能态的原子核不发射原来所吸收的能量由高能态回到低能态的过程。(非辐射) 3. 自旋一晶格驰豫(纵向驰豫):高能态的核自旋体系与其周围的环境之间的能量交换过程。 4. 自旋-自旋驰豫(横向驰豫):一些高能态的自旋核把能量转移给同类的低能态核,同时一些低能态的核获得能量跃迁到高能态,因而各种取向的核的总数并没有改变,全体核的总能量也不改变。 5. 屏蔽效应(Shielding effect) 核外电子在与外加磁场垂直的平面上绕核旋转时将产生一个与外加磁场相对抗的第二磁场,使原子核实际所受磁场减弱,这种作用叫做电子的屏蔽效应。hv(频率)=△E=2μ(磁矩)H0(1-σ) 6. 屏蔽常数σ( shielding constant) 电子屏蔽作用大小,取决于核外电子云密度,即化学环境。 7.化学位移δ: IUPAC规定:把TMS共振峰的位置规定为零,待测氢核的共振峰位置按照"左正右负”表示。没有单位(ppm与δ不能共存)。常见δ范围0-10。 化学位移-总结 化学环境不同的质子共振频率不同; 核外电子云密度高,屏蔽作用强,共振所需的频率低; 共振峰的位置用化学位移δ( ppm)表示,δTMS= 0; 不同频率的NMR仪测定同一-组质子δ值相同,△v不同。 8. 峰面积的大小与产生该峰的质子数目成比例。 9. 自旋耦合(自旋干扰):相邻两个(组)磁性核之间的相互干扰作用。 10. 自旋裂分:自旋耦合引起的谱线增多的现象。 11. 自旋-自旋耦合常数(耦合常数):相互耦合的氢核产生信号裂分,裂分峰间的距离,用J表示,单位Hz (或c/s),反映相互耦合的两个(组)核间的干扰作用强度。J越大,干扰越小,离得越远。 12. 同核耦合( homee-coupling):氢核之间相互也可以发生自旋耦合的作用。 13.化学等同:分子中处于相同的化学环境,具有相同的δ值的氢核称为化学等同(价)氢核。 14. 磁等同核:化学等同的氢核如对组外其他核表现出相同的耦合作用(以相同的耦合常数与分子中其它的核相耦合,只表现一个耦合常数) 15. 裂分峰数与相邻磁等价核的数量有关,遵循2In +1规则,对于I=1/2的核,又叫做n+1规则。 16. 招手效应:只有满足特定条件时裂分峰的面积才符合.上述n+1规律,通常裂分后的两个(组)信号均出现相应的"内侧”峰偏高,"外侧”峰偏低的现象。

有机波谱分析考试题库与答案

目录 第二章:紫外吸收光谱法....................................................................... 3第三章红外吸收光谱法.......................................................... 7第四章 NMR习题 .............................................................. 11第五章质谱.................................................................. 17波谱分析试卷A ............................................................................. 27波谱分析试卷B ............................................................................. 34波谱分析试卷C ............................................................................. 44二......................................................................................... 54第二章红外光谱............................................................................ 55第三章核磁共振.......................................................................... 57第三章核磁共振-碳谱...................................................................... 61第四章质谱............................................................................... 64第一节:紫外光谱(UV) ....................................................................... 69

波谱分析习题解析

核磁共振波谱分析法习题 二、选择题 1.自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子,μLi=3.2560, μB=2.6880, μAs =1.4349 相同频率射频照射,所需的磁场强度H大小顺序为 ( ) A B Li>B B>B As B B As>B B>B Li C B B>B Li>B As D B Li>B As>B Li 2.在 O-H 体系中,质子受氧核自旋-自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) A 2 B 1 C 4 D 3 3.下列化合物的1H NMR谱,各组峰全是单峰的是 ( ) A CH3-OOC-CH2CH3 B (CH3)2CH-O-CH(CH3)2 C CH3-OOC-CH2-COO-CH3 D CH3CH2-OOC-CH2CH2-COO-CH2CH3 4.一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰, 其中一个是单峰, 一组是二重峰,一组是三重峰。该化合物是下列结构中的 ( ) 5.自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子,μLi=3.2560, μB=2.6880, μAs =1.4349 相同频率射频照射, 所需的磁场强度H大小顺序为( )

A B Li>B B>B As B B As>B B>B Li C B B>B Li>B As D B Li>B As>B Li 6.化合物CH3COCH2COOCH2CH3的1H NMR谱的特点是 ( ) A 4个单峰 B 3个单峰,1个三重峰 C 2个单峰 D 2个单峰,1个三重峰和1 个四重峰 7.核磁共振波谱法中乙烯、乙炔、苯分子中质子化学位移值序是 ( ) A 苯 > 乙烯 > 乙炔 B 乙炔 > 乙烯 > 苯 C 乙烯 > 苯 > 乙炔 D 三者相等 8.在下列因素中,不会使NMR谱线变宽的因素是 ( ) A 磁场不均匀 B 增大射频辐射的功率 C 试样的粘度增大 D 种种原因使自旋-自旋弛豫(横向弛豫)的速率显著增大 9.将(其自旋量子数I=3/2)放在外磁场中,它有几个能态 ( ) A 2 B 4 C 6 D 8 10.在下面四个结构式中 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常 数?() 11.下图四种分子中,带圈质子受的屏蔽作用最大的是( )

有机波谱分析知识点

名词解析 发色团(chromophoric groups):分子结构中含有π电子的基团称为发色团,它们能产生π→π*和n→π*跃迁从而你呢个在紫外可见光范围内吸收。 助色团(auxochrome):含有非成键n电子的杂原子饱和基团本身不吸收辐射,但当它们与生色团或饱和烃相连时能使该生色团的吸收峰向长波长移动并增强其强度的基团,如羟基、胺基和卤素等。 红移(red shift):由于化合物结构发生改变,如发生共轭作用引入助色团及溶剂改变等,使吸收峰向长波方向移动。 蓝移(blue shift):化合物结构改变时,或受溶剂的影响使吸收峰向短波方向移动。 增色效应(hyperchromic effect):使吸收强度增加的作用。 减色效应(hypochromic effect):使吸收强度减弱的作用。 吸收带:跃迁类型相同的吸收峰。 指纹区(fingerprint region):红外光谱上的低频区通常称指纹区。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异,并显示出分子特征,反映化合物结构上的细微结构差异。这种情况就像人的指纹一样,因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助,而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。但该区中各种官能团的特征频率不具有鲜明的特征性。 共轭效应 (conjugated effect):又称离域效应,是指由于共轭π键的形成而引起分子性质的改变的效应。 诱导效应(Inductive Effects):一些极性共价键,随着取代基电负性不同,电子云密度发生变化,引起键的振动谱带位移,称为诱导效应。 核磁共振:原子核的磁共振现象,只有当把原子核置于外加磁场中并满足一定外在条件时才能产生。 化学位移:将待测氢核共振峰所在位置与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较,其相对距离称为化学位移。 弛豫:通过无辐射的释放能量的途径核由高能态向低能态的过程。 分子离子:有机质谱分析中,化合物分子失去一个电子形成的离子。 基峰:质谱图中表现为最高丰度离子的峰。 自旋偶合:是磁性核与邻近磁性核之间的相互作用。是成键电子间接传递的,不影响磁性核的化学位移。 麦氏重排(McLafferty rearrangement):具有不饱和官能团 C=X(X为O、S、N、C 等)及其γ-H原子结构的化合物,γ-H原子可以通过六元环空间排列的过渡态,向缺电子(C=X+ )的部位转移,发生γ-H的断裂,同时伴随 C=X的β键断裂,这种断裂称为麦氏重排。 自旋偶合:是磁性核与邻近磁性核之间的相互作用。是成键电子间接传递的,不影响磁性核的化学位移。 自旋裂分:因自旋偶合而引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 1.紫外光谱的应用 (1).主要用于判断结构中的共轭系统、结构骨架(如香豆素、黄酮等) (2).确定未知化合物是否含有与某一已知化合物相同的共轭体系。 (3).可以确定未知结构中的共轭结构单元。 (4).确定构型或构象 (5).测定互变异构现象 2.分析紫外光谱的几个经验规律 (1).在200~800nm区间无吸收峰,结构无共轭双键。 (2).220~250nm,强吸收(εmax在104~2?104之间),有共轭不饱和键(共轭二烯,α,β-不饱和醛、酮)

有机波谱分析考试题库及答案

目录 第二章:紫外吸收光谱法 .................................................................................................................................................... 3第三章红外吸收光谱法.............................................................................................................................................. 8第四章NMR习题 ................................................................................................................................................... 12第五章质谱............................................................................................................................................................... 19波谱分析试卷A ................................................................................................................................................................. 30波谱分析试卷B .................................................................................................................................................................. 38波谱分析试卷C ................................................................................................................................................................. 47二.......................................................................................................................................................................................... 56第二章红外光谱............................................................................................................................................................... 57第三章核磁共振........................................................................................................................................................... 59第三章核磁共振-碳谱................................................................................................................................................... 64第四章质谱..................................................................................................................................................................... 66第一节:紫外光谱(UV) .................................................................................................................................................... 72

波谱解析试题及答案

波谱解析试题及答案 【篇一:波谱分析期末试卷】 >班级:姓名:学号:得分: 一、判断题(1*10=10 分) 1、分子离子可以是奇电子离子,也可以是偶电子离子。 ?????????() 2、在紫外光谱分析谱图中,溶剂效应会影响谱带位置,增加溶剂极性将导致k 带紫移,r 带红 移。... ??. ???????????????????????() 4、指纹区吸收峰多而复杂,没有强的特征峰,分子结构的微小变化不会引起这一区域吸 收峰的变化。........................................... . ?(.. ) 5、离子带有的正电荷或不成对电子是它发生碎裂的原因和动力之 一。....... () 7、当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时,分子就要释放能量,从 原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。 ??????????.?() 8、红外吸收光谱的条件之一是红外光与分子之间有偶合作用,即分子振动时,其偶极 矩必须发生变 化。??????????????.. ??????????.() 9、在核磁共振中,凡是自旋量子数不为零的原子核都没有核磁共振现象。() 10、核的旋磁比越大,核的磁性越强,在核磁共振中越容易被发现。???() 二、选择题(2*14=28 分) 2.a.小 b. 大c.100nm 左右 d. 300nm 左右 2、在下列化合物中,分子离子峰的质荷比为偶数的是 ??????????() a.c9h12n2 b.c9h12no c.c9h10o2 d.c10h12o

3 、质谱中分子离子能被进一步裂解成多种碎片离子,其原因是????????.. () a. 加速电场的作用。 b. 电子流的能量大。 c. 分子之间相互碰撞。 d.碎片离子均比分子离子稳定。 a .苯环上有助色团 b. 苯环上有生色团 c .助色团与共轭体系中的芳环相连 d. 助色团与共轭体系中的烯相连 5、用紫外可见光谱法可用来测定化合物构型,在几何构型中, 顺式异构体的波长一般都比反式的对应值短,并且强度也较小,造成此现象最 主要的原因是... ? ....... (.). a.溶剂效应 b. 立体障碍c.共轭效应 d. 都不对 6 ????????.(. ) a .屏蔽效应增强,化学位移值大,峰 在高场出现; b. 屏蔽效应增强,化学位移值大,峰在低场出现; c .屏蔽效应减弱,化学位移值大,峰在低场出现; d. 屏蔽效应减弱,化学位移值大,峰在高场出现; 7 、下面化合物中质子化学位移最大的 是??????... ??????????. ?.(. )a.ch3cl b. 乙烯c.苯 d. ch3br 8、某化合物在220 —400nm 范围内没有紫外吸收,该化合物可能属于以下化合物中的哪一 类????????????????????????????? ??.. () a.芳香族类化合物 b. 含双键化合物c.醛类 d.醇类 9、核磁共振在解析分子结构的主要参数 是..... a .化学位移 b. 质荷比 ..).. c.保留值 d. 波数 10、红外光谱给出的分子结构信息 是?????????????????.. () a.骨架结构 b.连接方式 c .官能团 d.相对分子质量 11、在红外吸收光谱图中,2000-1650cm-1 和900-650 cm-1 两谱带是什么化合物的特征谱 带...... ???????????????????????

有机波谱综合谱图解析

综合谱图解析 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。并解释质谱中m/z 57和31的来源。

2?待鉴定的化合物(I )和(II )它们的分子式均为C 8H 12O 4。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 )入max 223nm , S 4100; (II )入max 219nm 2300,试确定这两个化合物。 未之物(I )的谱图 127 100-1 - 10 10 曲 凹 M 亠亲) ? 册 -J P 科 J S W

未之物(II)的谱图

3、某未知物的分子式为C 9H 10O 2,紫外光谱数据表明:该物入max 在26 4、262 I? 257、252nm (&maxIOI 、158、147、194、153);红外、核磁数据如图所示,试 0 LOtMio. sopoiggg 翌g 嚴效 却31卿]卿丄电00 uyo iw mo 推断其结构,并说明理 由。 ! \ \ 「 1 CCh 1 I J —' 1 1 _■ ____ __ _ ,B . _ ,- T J.亠」亠亠」亠 | * --------------- U 5>0 4. 0 d/ppm

4.某未知物C ii H i6的UV 、IR 、中NMR 、MS 谱图及13C NMR 数据如下,推导 未知物结构。 序号 S c ( ppm ) 碳原子个数 序号 S c ( ppm ) 碳原子个数 1 143.0 1 6 32.0 1 2 128.5 2 7 31.5 1 3 128.0 2 8 22.5 1 4 125.5 1 9 10.0 1 5 36.0 1 MS(E[] 100 so 30D A/tnn 350 血 >0624*68<)2 4 內 OS n 2 2 98765^43211 0SU 'H bMRfCDCI^

波普分析试题

波谱解析试题A 一、名词解释(5*4分=20分) 1.波谱学:波谱学是涉及电池辐射与物质量子化的能态间的相互作用,其理论基础是量子化的能量从辐射场向物质转移。 2.屏蔽效应:感生磁场对外磁场的屏蔽作用称为电子屏蔽效应 3.电池辐射区域:γ射线区,X射线区,远紫外,紫外,可见光区,近红外,红外,远红外区,微波区和射频区 4.重排反应;在质谱裂解反应中,生成的某些离子的原子排列并不保持原来分子结构的关系,发生了原子或基团重排,产生这些重排离子的反应叫做重排反应 5.驰骋过程:要想维持NMR信号的检测,必须要有某种过程,这个过程就是驰骋过程,即高能态的核以非辐射的形式放出能量回到低能态,重建Boltzmann分布的过程。 二、选择题。(10*2分=20分)CDBBA BCCAB 1. 化合物中只有一个羰基,却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为:(C ) A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 2. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为:() A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 3. 预测H2S分子的基频峰数为:(B ) A、4 B、3 C、2 D、1 4. 若外加磁场的强度H0逐渐加大时,则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的:() A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 5. 下列哪种核不适宜核磁共振测定:() A、12C B、15N C、19F D、31P 6.在丁酮质谱中,质荷比质为29的碎片离子是发生了() A、α-裂解 B、I-裂解 C、重排裂解 D、γ-H迁移 7. 在四谱综合解析过程中,确定苯环取代基的位置,最有效的方法是()

波谱解析1_4答案

波谱解析试题1 一、名词解释: 1.发色团 2. 化学位移 二、简答题: 1.红外光谱在结构研究中有何用途? 2.偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义? 三、化合物可能是A或B,它的紫外吸收λmax 为314nm (lgε=4.2),指出这个化合物是属于哪一种结构。 (A)(B) 四、下面为化合物A、B的红外光谱图,可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团? A:

B: 五、归属下列化合物碳谱中的碳信号。(15)

六、某化合物的分子式为C14H14S,其氢谱如下图所示,试推断该化合物的结构式,并写出推导过程。(15分) 七、某化合物分子式为C3H7ON, 结合下面给出的图谱,试推断其结构,并写出简单的推导过程。

波谱解析试题1答案 一、名词解释: 1.发色团:从广义上讲, 分子中能吸收紫外光和(或)可见光的结构系统叫做发色团。因常用的紫外光谱仪的测定围是200~40Onm 的近紫外区, 故在紫外分析中,只有π-π* 和(或)n-π* 跃迁才有意义。故从狭义上讲,凡具有π键电子的基团称为发色团 2. 化学位移:不同类型氢核因所处化学环境不同, 共振峰将分别出现在磁场的不同区域。实际工作中多将待测氢核共振峰所在位置( 以磁场强度或相应的共振频率表示) 与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较, 求其相对距离, 称之为化学位移。 二、简答题: 1.红外光谱在结构研究中有何用途? (1)鉴定是否为某已知成分 (2)鉴定未知结构的官能团 (3)其他方面的应用:几何构型的区别;立体构象的确定;分子互变异构与同分异构的确定。 2.偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义? 当照射1H 核用的电磁辐射偏离所有l H 核的共振频率一定距离时, 测得的13C-NMR(OFR) 谱中将不能完全消除直接相连的氢的偶合影响。此时,13C的信号将分别表现为q (CH3), t (CH2),d(CH),s(C)。据此,可以判断谈的类型。 三、 A: 217(基值)+30(共轭双烯)+5×2(环外双键)+5×4(烷基)=277(nm)

有机波谱分析考试题库及答案

有机波谱分析考试题库 及答案 内部编号:(YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128)

目录 第二章:紫外吸收光谱法 一、选择 1. 频率(MHz)为×108的辐射,其波长数值为 (1)(2)μ(3)(4) 2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致,其能级差的大小决定了(1)吸收峰的强度(2)吸收峰的数目(3)吸收峰的位置(4)吸收峰的形状 3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于 (1)紫外光能量大(2)波长短(3)电子能级差大 (4)电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 4. 化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高

(1)σ→σ*(2)π→π*(3)n→σ*(4)n→π* 5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量,其最大吸收波长最大 (1)水(2)甲醇(3)乙醇(4)正己烷 6. 下列化合物中,在近紫外区(200~400nm)无吸收的是 (1)(2)(3)(4) 值最大的是 7. 下列化合物,紫外吸收λ max (1)(2)(3)(4) 20. 计算波长为250nm、400nm的紫外光频率、波数及其所具有的能量(以eV和kJ·mol-1为单位表示)。 ×1015Hz,40×103cm-1,,·mol-1; ×1015Hz,25×103cm-1,,·mol-1 21. 计算具有和能量光束的波长及波数。 827nm,×103cm-1;200nm,50×103cm-1 22. 已知丙酮的正己烷溶液有两吸收带,其波长分别为189nm 和280nm,分别属π→π*跃迁和n→π*跃迁,计算π,n,π* 轨道之间的能量差。 (1)152kcal·mol-1;(2) kcal·mol-1

波谱解析试题及答案

波普解析试题 一、名词解释(5*4分=20分) 1.波谱学 2.屏蔽效应 3.电池辐射区域 4.重排反应 5.驰骋过程 二、选择题。(10*2分=20分) 1. 化合物中只有一个羰基,却在17731和17361处出现两 个吸收峰这是因为:() A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 2. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为:() A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 3. 预测H2S分子的基频峰数为:() A、4 B、3 C、2 D、1 4. 若外加磁场的强度H0逐渐加大时,则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的:()

A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 5. 下列哪种核不适宜核磁共振测定:() A、12C B、15N C、19F D、31P 6.在丁酮质谱中,质荷比质为29的碎片离子是发生了() A、α-裂解 B、裂解 C、重排裂解 D、γ迁移 7. 在四谱综合解析过程中,确定苯环取代基的位置,最有效的方法是() A、紫外和核磁 B、质谱和红外 C、红外和核磁 D、质谱和核磁 8. 下列化合物按1H化学位移值从大到小排列 ( ) 22 b. CH CH d. A、a、b、c、d B、a、c、b、d C、c、d、a、b D、d、 c、b、a 9.在碱性条件下,苯酚的最大吸波长将发生何种变化? ( ) A.红移 B. 蓝移 C. 不变 D. 不能确定 10. 芳烃(134), 质谱图上于91处显一强峰,试问其可能的结构是:( ) A. B. C. D. 三、问答题(5*5分=25分)

波谱分析 试题及答案

波谱分析试题及答案 <波谱分析>答案 一、简要回答下列可题(每小题8分,共48分) 1、从防风草分离得一化合物,其紫外光谱在乙醇中λ=241nm。根据文献及其它光max 谱测定可能为松香酸(A)或左旋海松酸(B)。试问从防风草分离的该化合物为何物, A=217+20+5=242nm (4分) B=217+20+5+36=278nm (4分) 从防风草分离的该化合物为何物位A。 2、如何用紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振法区别有机化合物(如1,2—二苯基乙 烯)的顺、反几何异构体, 紫外光谱法:反式紫外吸收波长大于顺式的紫外吸收波长(2分) -1-1红外光谱法:反式γ970cm 顺式γ690cm(3分) =CH =CH 33核磁共振法:反式J =12—18Hz 顺式J =6—12Hz(3分) 3、如何用红外光谱法区别下列化合物,它们的红外吸收有何异同, CHNHCHOHCHCOOH2222(1) -1 -1 -1υ 3400,3490cm, υ 3500—3200cm,υ 1725cm(4分) NHOHCO CH3CH3 CHCHC33CH(2) CH3CH3 -1 -1-1-1-1 δ1380cm单峰, δ1385cm,1370cm, δ1390cm,1365cm(4分) CHCHCH 4、比较化合物中用箭头标记的氢核,何者氢核的共振峰位于低场,为什么,

(1)后者氢核的共振峰位于低场,因为两个苯环的磁各向异性。(4分) (2)后者氢核的共振峰位于低场,因为双键的磁各向异性。(4分) 5、某化合物经MC检测出分子离子峰的m/z为67。试问,从分子离子峰的质荷比,你可获得哪些结构信息,分子式可能为CHO、CH、还是CHN, 435745 可获得的结构信息有:该化合物的分子量为67;含奇数个氮(4分) 分子式可能CHN (4分) 45 6、在甲基异丁基酮(M=100)的质谱中,有m/z85、58、5 7、43、15和M-15等主要 碎片离子,试写出开裂过程。 +O+O O+(1)(2)CHCHC33CHCHCHCCCHCHCHCH32332m/z43 m/z15m/z100CHCH33 (4)(3)m/z85OH OC CHCHCHCHCHCCH32233 M-1m/z58 第一步裂解过程(2分),第二步裂解过程(2分),第三步裂解过程(2分),第四步裂解过程(2分) 二、已知化合物分子式为CHO,IR光谱图如下,试推断化合物结构。(10分) 882 不饱和度=5 含有苯环(1分) -1-1 不饱苯环:>3000cm 不饱和C-H的伸缩振动;泛频区单取代峰型;1600,1500 cm -1和C-C(苯环骨架)的伸缩振动;770,690 cm 不饱和C-H面外弯曲振动;单取代峰位。

波谱分析考试复习总结

波谱分析(spectra analysis) 波谱分析的内涵与外延: 定义:利用特定的仪器,测试化合物的多种特征波谱图,通过分析推断化合物的分子结构。特定的仪器:紫外,红外,核磁,质谱,(X-射线,圆二色谱等) 特征波谱图: 四大谱;X-射线单晶衍射,圆二色谱等 化合物:一般为纯的有机化合物 分子结构:分子中原子的连接顺序、位置;构象,空间结构 仪器分析(定量),波谱分析(定性) 综合性、交叉科学(化学、物理、数学、自动化、计算机) 作用:波谱解析理论原理是物理学,主要应用于化学领域(天然产物化学和中药化学、有机化学、药物化学等),在药物、化工,石油,食品及其它工业部门有着广泛的应用;分析的主要对象是有机化合物。 课程要求:本课将在学生学习有机化学、分析化学、物理化学等课程的基础上,系统讲授紫外光谱(UV)、红外光谱(IR)、核磁共振光谱(NMR)和质谱(MS)这四大光谱的基本原理、特征、规律及图谱解析技术,并且介绍这四大光谱解析技术的综合运用,培养学生掌握解析简单有机化合物波谱图的能力。为学习中药化学有效成分的结构鉴定打下基础。 第一章紫外光谱(ultraviolet spectra,UV) 一、电磁波的基本性质和分类 1、波粒二象性 光的三要素:波长(λ),速度(c),频率(v) 电磁波的波动性 光速c:c=3.0 x 1010 cm/s 波长λ :电磁波相邻波峰间的距离。用nm,μm,cm,m 等表示 频率v:v=c/ λ,用Hz 表示。 电磁波的粒子性 光子具有能量,其能量大小由下式决定: E = hν = hc/λ(式中E为光子的能量,h为普朗克常数,其值为6.624× 10-34j.s ) 电磁波的分类

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