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波谱分析习题一、选择题 DCCBB DAB 一、选择题 1 下面五种气体不吸收红外光的是( ) A. CH3Cl B. CH4 C. CO2 D. N2。 2 有一种含氮的药物如用红外光谱判断它是否为腈类物质主要依据的谱带范围为 A. 1500一1300cm-l B.30002700cm-1 C.24002100cm-1 D.19001650cm-1 E. 33003000cm-1 3. 峰的裂分数反应的是相邻碳原子上的质子数因此化合物BrCH2-CHBr2中-CH2-基团应该表现为A单峰 B四重峰 C. 两重峰D. 三重峰。 4紫外光谱中观察到230-270nm有多个精细结构的弱吸收峰可能是含有以下哪种基团A. 烷基 B. 苯环 C. 双烯 D. 羰基。 5某化合物红外光谱在3600-3200cm-1有两个中等强度的尖峰可能含有下列哪种基团A. -OH B.NH2 C. C=N D. C=C6计算化合物C8H10O的不饱和度是 A. 7 B.6 C. 5 D. 4。 7. 处于高能级的核将其能量及时转移给周围分子骨架中的其它核从而使自己返回到低能态称为 A. 纵向弛豫B. 横向弛豫 C. 核磁共振 D. 拉莫进动。 8. 下列化合物按化学位移值的从大到小的顺序排列正确的是A. CH3Br CH3Cl CH4 CH3I; B. CH3F CH3Cl CH3I CH4 C. CH4 CH3I CH3Cl CH3Br; D. CH3I CH4 CH3Cl CH3F. 二、填空题 1. 1/2 2. C=O 3. 助色团红移增色 4. 偶极矩 5. 低 四甲基硅烷TMS12大能级分裂核磁共振棱镜光栅振动能级1的原子呈核电荷均匀分布的球体有磁矩产生核磁共振吸收。比较C=C和C=O键的伸缩振动谱带强度更大者是 。 3. 有一些含有n电子的基团本身没有生色功能但当它们与生色团相连时就会发生n 共轭作用增强其生色能力这样的基团称为 即使得最大吸收波长max 同时伴随 效应。 4. 在分子振动过程中化学键或基团的 不发生变化就不吸收红外光。 5氢键效应使-OH伸缩振动谱带向 波数方向移动。 6. 测量化学位移时选择 作为相对标准它有 个氢处于完全相同的化学环境产生一个尖峰屏蔽强烈化学位移值最 与有机化合物中的质子峰不重迭。 7. 在强磁场中原子核发生 当吸收外来电磁辐射时将发生核能级的跃迁产生 所谓的 现象 8. 单色器是将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出任一波长单色光的光学系统常用的色散元件是 和 。 9. 分子具有四种不同能级平动能级, 转动能级, 和电子能级 . 10. 某组环境相同的氢核与3个环境相同的氢核偶合则被裂分为 重峰这就是所 谓的 规律。 三、 简答题 1. 有机化合物的紫外光谱是其分子中外层价电子跃迁的结果电子跃迁的类型主要有哪些试画出电子跃迁能级图。 2. 下面这张红外光谱图对应的是下列哪种化合物为什么 A. 苯乙酮 B. 苯乙醛 C. 乙酰胺 D. 乙酸 3. 计算下面化合物的紫外最大吸收波长 4. 采用什么光谱UVIR1HNMRMS可以将下列化合物区分开怎样区分 1 CH3CH2 Br 和Br -CH2-CH2Cl 四、综合谱图解析 未知化合物分子式是C7H14O沸点144度其紫外光谱最大吸收波长max=275nmmax=12 L.mol-1.cm-1; MS谱IR光谱和1HNMR波谱如下图所示, 试推导化合物结构。 三、简答题 1.电子跃迁的类型主要有2. 下面这张红外光谱图对应的是下列哪种化合物为什么 是D. 乙酸。 3600-2500 cm-可以观察到上较宽的泛频吸收带伸缩振动在以上。 左右无和苯环的吸收峰没有观察到在左右的吸收峰所以不是。 计算下面化合物的紫外最大吸收波长同环双烯个延长的双键 个烷基取代 采用什么光谱可以将下列化合物区分开怎样区分 表现出三组峰一组是四重峰一组是三重峰一组是单峰 表现出两组峰两组都是三重峰。 光谱是对位二取代红外光谱在有单峰是单取代在和 有两个吸收峰。 可以区分烯醇式是共轭结构酮式不是共轭结构所以紫外光谱最大吸收波长比要大以上可以区分。 四、综合谱图解析 1. 未知化合物分子式是沸点度其紫外光谱最大吸收波长谱光谱和波谱如下图所示试推导化合物结构。 解数据总结 质谱出现的几个最强峰 紫外光谱除的弱吸收在以上无吸收表明样品中只含简单非共轭的具有电子的发色团。 红外光谱重要的吸收峰可能归属 变形振动 谱化学位移相对质子数峰重数可能归属三重峰多重峰 三重峰 2 解析鉴定 不饱和度 化合物不含苯环对照中无无吸收在左右无共振峰没有对应的碎片峰。 中对应吸收峰符合不饱和度为光谱在处的弱吸收正好是的应该是酮而不是醛因为上观察不到活泼的质子红外在也没有活泼的质子吸收。谱显示出分子中含有三类不同的质子比例分别是可能的结构是化合物质子数为可能是对称结构 复核查对 推导的结构中只有三种类型的质子比例是。 质子与羰基直接相连谱出现在较低场邻位有两个质子呈三重峰。 质子与多个质子相连裂分成多重峰。 质子与碳上的两个质子相连而呈三重峰。 谱中基峰是是由于异裂形成了稳定的 若发生均裂则形成稳定的是次强峰。 名词解析 发色团(chromophoric groups)分子结构中含有电子的基团称为发色团它们能产生*和n*跃迁从而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=XX为O、S、N、C等及其-H原子结构的化合物-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-H的断裂同时伴随 C=X的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。 5.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 6.分析紫外光谱的几个经验规律 (1).在200800nm区间无吸收峰结构无共轭双键。 (2).220250nm强吸收(max在1042104之间)有共轭不饱和键共轭二烯,-不饱和醛、酮 (3).250290nm中等强度吸收(max 100010000) 通常有芳香结构。 (4).250350nm中低强度吸收 (10 100)且200 nm以上无其他吸收则含有带孤对电子的未共轭的发色团。羰基或共轭羰基 (5).有多个吸收峰有的在可见区则结构中可能有长链共轭体系或稠环芳香发色团。如有颜色则至少有45个共轭的发色团。 (6).利用溶剂效应、pH影响增加溶剂极性K带红移、R带紫移max变化大时有互变异构体存在。pH变化碱化后谱带红移酸化后又恢复则有酚羟基、烯醇存在酸化后谱带紫移有芳胺存在。 (2).红外光谱原理 分子中键的振动频率分子的固有性质它随着化学键力常数(K)的增大而增加同时也随着原子折合质量()的增加而降低 6.红外光谱在结构解析中的应用 (1).确定官能团 (2).确定立体化学结构的构型 (3).区分构象异构体 (4).区分互变异构体与同分异构体 5.红外光谱的重要吸收区段 波长(m) 波数(cm1) 键的振动类型2) 2.73.3 37503000 OH, NH 3.03.3 33003000 CH, =CHCHArH)(极少数可到2900cm1 ) 3.33.7 30002700 CH (CH3, CH2 -CHO) 4.24.9 24002100 CC ,CN ,CCCC 5.36.1 19001650 C O (酸、醛、酮、酰胺、酯、酸酐) 6.06.7 16801500 C C (脂肪族及芳香族), C N 6.87.7 14751300 CH (面内) , XY 10.015.4 1000650 C CH , ArH (面外) 2.1H-NMR氢核磁共振 (1).化学位移的定义 (2).常见结构类型的质子化学位移 Ar-H C=CH CH RH CH CH2 CH3 7.28 5.28 2.88 1 1.55 1.20 0.87 -COOH -CHO ArOH ROH (RNH2) 1012 910 4 8 0.5 5 3.核磁共振NMR spectroscopy碳谱13C-NMR (1).为结构解析提供的信息 化学位移1250分辨率高谱线简单可观察到不含质子基团驰豫时间对碳谱是重要参数可识别季碳可给出化合物骨架信息。缺点测定需要样品量多测定时间长而吸收强度一般不代表碳原子个数与种类有关。 (2).常见一些基团的化学位移值.脂肪C: 50 .连杂原子C: C-O, C-N, C-S :50-100 .C-OCH3: 55; .糖端基C : 95-105 .芳香碳,烯碳: 98-160 .连氧芳碳: 140-165 .C=O: 168-220 (3).影响化学位移因素 .碳的杂化方式sp3 sp 乙烯(5.25) 乙炔(1.80) 乙烷(0.80)其原因为 A、诱导效应所致 B、杂化效应所致 C、各向异性效应所致 D、杂化效应和各向异性效应协同作用的结果 14、确定碳的相对数目时应测定 A、全去偶谱 B、偏共振去偶谱 C、门控去偶谱 D、反门控去偶谱 15、1JC-H的大小与该碳杂化轨道中S成分 A、成反比 B、成正比 C、变化无规律 D、无关 16、在质谱仪中当收集正离子的狭缝位置和加速电压固定时若逐渐增加磁场强度H对具有不同质荷比的正离子其通过狭缝的顺序如何变化 A、从大到小 B、从小到大 C、无规律 D、不变 17、含奇数个氮原子有机化合物其分子离子的质荷比值为 A、偶数 B、奇数 C、不一定 D、决定于电子数 18、二溴乙烷质谱的分子离子峰M与M+2、M+4的相对强度为 A、1:1:1 B、2:1:1 C、1:2:1 D、1:1:2 19、在丁酮质谱中质荷比值为29的碎片离子是发生了 A、-裂解产生的 B、I-裂解产生的 C、重排裂解产生的 D、-H迁移产生的。 20、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 二、解释下列名词每题4分共20分 1、 摩尔吸光系数2、 非红外活性振动3、 弛豫 4、 碳谱的-效应5、 麦氏重排。1、摩尔吸光系数浓度为1mol/L光程为1cm时的吸光度 2、非红外活性振动分子在振动过程中不发生瞬间偶极矩的改变。 3、弛豫高能态的核放出能量返回低能态维持低能态的核占优势产生NMR谱该过程称为弛豫过程 4、碳的-效应当取代基处在被观察的碳的位由于电荷相互排斥被观察的碳周围电子云密度增大C向高场移动。 5、麦氏重排具有氢原子的不饱和化合物经过六元环空间排列的过渡态氢原子重排转移到带正电荷的杂原子上伴随有CC键的断裂。 分子离子可以是奇电子离子也可以是偶电子离子。一.判断题15 610 1、 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。 2、 苯环中有三个吸收带都是由*跃迁引起的。 3、 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。 4、 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。 5、 在紫外光谱中*跃迁是四种跃迁中所需能量最小的。. 6、 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。 7、 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。. 8、 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。 9、 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) 115 BA A, D, B, B 610 C, C, D, A, C A, C, D, B1、含O、N、S、卤素等杂原子的饱和有机物其杂原子均含有未成键的 电子。 由于其所占据的非键轨道能级较高所以其到*跃迁能 。 1 A. B. n C. 2. A小 B. 大 C100nm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。 4、在化合物的紫外吸收光谱中哪些情况可以使化合物的*跃迁吸收波长蓝移 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、在核磁共振波谱分析中当质子核外的电子云密度降低时. 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 ACH3Cl B.乙烯C苯D. CH3Br 8、某化合物在 220400nm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
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