综合波谱解析

1 综合解析 CombinedUV IR MS NMR 2 各种谱图解析时的要点 13C NMR 2D NMR 确定碳原子数从二维谱或DEPT谱中确定与碳原子相连的氢原子数及类型 伯 仲 叔 季碳 确定碳原子类型从二维谱确定碳链连接顺序1H NMR法 确定质子总数和每一类质子数区分羧酸 醛 芳香族 有时知道取代位置 烯烃 烷烃质子 3 从自旋偶合相互作用研究其相邻的取代基加入重水检出活泼氢MS法 从分子离子峰及其同位素峰确定分子量 分子式 并非总是可能的 Cl Br S等的鉴定 从M 2 M 4峰 含氮原子的推断 氮规则 断裂形式 由简单的碎片离子与其它图谱资料的相互比较 推测官能团及结构片段 4 IR法 官能团的检出有关芳香环的信息 有无芳香环以及电负性不强的取代基位置 确定炔烃 烯烃 特别是双键类型的判断UV法 判断芳香环的存在判断是否有共轭体系存在估算 max 5 结构研究的一般程序 纯度检查测定分子量确定分子式计算不饱和度推断结构碎片推断平面结构式确定立体构型结构确证 6 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200nm以上没有吸收 试确定该化合物结构 7 8 9 分析 1 分子式C5H12O 求得不饱和度为0 故未知物应为饱和化合物 2 未知物的IR在3640cm 1处有1尖峰 这是游离 OH基的特征吸收峰 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NMR谱中 4 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 3 未知物NMR谱中 0 9处的单峰 积分高度为9 可能是同一C上的3个CH3 3 2处的单峰 积分高度为2 对应1个 CH2 单峰意味着相邻原子上无H与其偶合 很可能位于特丁基和羟基之间 4 质谱中从分子离子峰失去质量31 CH2OH 部分而形成基峰m e57的事实为上述看法提供了证据 10 MS中的主要碎片离子得到了如下解释 综合以上信息 推断未知物的结构是 11 未知化合物的质谱 红外光谱 核磁共振氢谱如图 紫外光谱 乙醇溶剂中 max 220nm log 4 08 max 287nm log 4 36 根据这些光谱 推测其结构 12 13 解析 质谱上高质量端m z为146的峰 从它与相邻低质量离子峰的关系可知它可能为分子离子峰 m z为147的 M 1 峰 相对于分子离子峰其强度为10 81 m z为148的 M 2 峰 强度为0 73 根据分子量与同位素峰的相对强度从Beynon表中可以查出分子式C10H10O的 M 1 为10 65 M 2 为0 75 与已知的谱图数据最为接近 14 从C10H10O可以算出不饱和度为6 因此该未知物可能是芳香族化合物 红外光谱 3090cm 1处的中等强度的吸收带是 CH 1600cm 1 1575cm 1以及1495cm 1处的较强吸收带是苯环的骨架振动 C C 740cm 1和690cm 1的较强带是苯环的外面 CH 结合2000 1660cm 1的 CH倍频峰 表明该化合物是单取代苯 1670cm 1的强吸收带表明未知物结构中含有羰基 波数较低 可能是共轭羰基 3100 3000cm 1除苯环的 CH以外 还有不饱和碳氢伸缩振动吸收带 1620cm 1吸收带可能是 C C 因与其他双键共轭 使吸收带向低波数移动 970cm 1强吸收带为面外 CH 表明双键上有反式二取代 15 核磁共振氢谱 共有三组峰 自高场至低场为单峰 双峰和多重峰 谱线强度比3 1 6 高场 H 2 25ppm归属于甲基质子 低场 H 7 5 7 2ppm归属于苯环上的五个质子和一个烯键质子 H 6 67 6 50ppm的双峰由谱线强度可知为一个质子的贡献 两峰间隔0 17ppm 而低场多重峰中 H 7 47 7 30ppm的两峰相隔也是0 17ppm 因此这四个峰存在相关性 综合以上的分析 该未知物所含的结构单元有 16 甲基不可能与一元取代苯连结 因为那样会使结构闭合 如果CH3与烯相连 那么甲基的 H应在1 9 1 6ppm 与氢谱不符 予以否定 CH3与羰基相连 甲基的 H应在2 6 2 1ppm 与氢谱 H 2 25ppm 相符 紫外光谱 max 220nm log 4 08 为 跃迁的K吸收带 表明分子结构中存在共轭双键 max 287nm log 4 36 为苯环的吸收带 表明苯环与双键有共轭关系 因此未知物的结构为 17 用质谱验证 亚稳离子m 81 0 证明了m z131的离子裂解为m z103的离子 质谱图上都有上述的碎片离子峰 因此结构式是正确的 18 某未知物的IR 1H NMR MS谱图及13C NMR数据如下 紫外光谱在210nm以上无吸收峰 推导其结构 未知物碳谱数据 19 20 解析 1 分子式的推导MS 分子离子峰为m z125 根据氮律 未知物分子中含有奇数个氮原子 13CNMR 分子中由7个碳原子 1HNMR 各质子的积分高度比从低场到高场为1 2 2 6 以其中9 50ppm1个质子作基准 可算出分子的总氢数为11 IR 1730cm 1强峰结合氢谱中9 5ppm峰和碳谱中204ppm峰 可知分子中含有一个 CHO 由相对分子量125 12 7 1 11 16 1 14 即分子含有1个N原子 所以分子式为C7H11NO 2 计算不饱和度 3 该分子式为合理的分子式 3 结构式推导IR 2250cm 1有1个小而尖的峰 可确定分子中含一个R CN基团 13CNMR 119ppm处有一个季碳信号 UV 210nm以上没有吸收峰 说明腈基与醛基是不相连的 1HNMR 22 综合以上信息推断 可能组合的结构有 23 Ex 1p286 MS 高质荷比的峰成对出现 且丰度比为1 1 180 101 79 Br 分子结构中可能含有1个Brm z73可能为C4H9O COOC2H5 m z29为CHO C2H5 分子结构中可能含有O 24 IR 1720cm 1 C O峰H1 NMR 4组峰 积分高度比2 2 2 3 4 2为 O CH2 CH3 3 6可能为Br CH2 CH2 2 7为CH2 CH2 C O 1 3为 O CH2 CH3C13 NMR 5种C 1种季C 连有吸电子基 3种亚甲基 1种甲基 分子式 C5H9BrO2分子量 180 25 化合物结构 14 2 60 8 37 8 26 5 167 2 26 Exp 2 某一未知化合物 其分子式为C13H16O4 已测定它的红外光谱 核磁共振谱以及紫外吸收光谱 如图 试确该未知化合物的结构 27 28 解析 从分子式C13H16O4知道其不饱和度为6 因此未知物可能是芳香化合物 对于这一点 很容易从如下的光谱中得到证实 红外光谱中在3100 3020cm 1处有一弱吸收带 CH 在1600和1500cm 1处的两个吸收带是由苯核骨架振动引起的 而730和700cm 1处的两个中强吸收带为 CH 面外 这些都说明未知物分子中存在着1个单取代苯环 在核磁共振谱中 7 25处的宽单峰 通过积分值指出具有5个质子 也说明分子中存在着1个单取代苯环 29 在红外光谱中1740cm 1附近的强吸收带 说明未知物存在羰基 而在1220cm 1和1030cm 1附近的两个吸收带 是由于C O C伸缩振动所引起的 上述三个吸收带表示有非共轭的酯存在 从紫外吸收光谱数据 max260nm 215 证实芳环没有与酯基共扼 因为一般C6H5 R R是烷基 的 max都在260nm附近 在 1 15处的三重峰 偶合常数为J 7Hz 通过积分值指出具有6个质子 这说明是两个甲基 而在 4 1处的四重峰 通过积分值指出其具有4个质子 这应该是与上述 1 15处的2个甲基分别相连的2个亚甲基 即两个CH3CH2 由于它们的化学位移稍偏低场 所以它们可能