第八章+现物理实验方案应用

第八章现代物理实验方法在有机化学中应用 exit 第一节电磁波谱的一般概念第二节紫外和可见光吸收光谱第三节红外光谱第四节核磁共振谱第五节质谱 本章提纲 测定有机化合物常见四大谱 红外光谱 IR 紫外光谱 UV 核磁共振谱 NMR 和质谱 MS 它们都与光谱有关 那么与电磁波谱也有关 即与 和 有关 下面先讨论电磁波谱的各种关系 第一节电磁波谱的一般概念 一 光的频率与波长 光是电磁波 有波长和频率两个特征 电磁波包括了一个极广阔的区域 从波长只有千万分之一纳米的宇宙线到波长用米 甚至千米计的无线电波都包括再内 图8 1 每种波长的光的频率不一样 但光速都一样即3 1010cm s 波长与频率的关系为 c 频率 单位 赫 HZ 波长 单位 厘米 cm 表示波长的单位很多 如 1nm 10 7cm 10 3 m 300nm的光 它的频率为 1HZ 1S 1 频率的另一种表示方法是用波数 即在1cm长度内波的数目 如波长为300nm的光的波数为1 300 10 7 33333 cm 1 二 光的能量及分子吸收光谱 1 光的能量 2 分子吸收光谱 每一种波长的电磁辐射时都伴随着能量 E h hc h 普郎克常数 6 626 10 34J S 分子吸收光谱可分为三类 转动光谱 分子所吸收的光能只能引起分子转动能级的跃迁 转动能级之间的能量差很小 位于远红外及微波区内 在有机化学中用处不大 振动光谱 分子所吸收的光能引起震动能级的跃迁 吸收波长大多位于2 5 16 m内 中红外区内 因此称为红外光谱 电子光谱 分子所吸收的光能使电子激发到较高能级 电子能级的跃迁 吸收波长在100 400nm 为紫外光谱 第二节紫外和可见光吸收光谱 一 紫外光谱及其产生 1 紫外光谱的产生 指分子吸收一定波长的紫外光时 电子发生跃迁所产生的吸收光谱称为紫外光谱 紫外吸收光谱的波长范围是100 400nm 纳米 其中100 200nm为远紫外区 200 400nm为近紫外区 一般的紫外光谱是指近紫外区 一般的紫外光谱仪是用来研究近紫外区吸收的 2 电子跃迁的类型 与电子吸收光谱 紫外光谱 有关的电子跃迁 在有机化合物中有三种类型 即 电子 电子和未成键的n电子 电子跃迁类型 吸收能量波长范围 与有机物关系如下 可以看出 电子跃迁前后两个能级的能量差值 E越大 跃迁所需要的能量也越大 吸收光波的波长就越短 E h hc 二 朗勃特 比尔定律和紫外光谱图 1 Lambert Beer定律 2 紫外光谱的表示方法 应用紫外光谱仪 使紫外光依次照射一定浓度的样品溶液 分别测得消光系数E或 以摩尔消光系数 或Iog 为纵坐标 以波长 单位nm 为横坐标作图得紫外光谱吸收曲线 即紫外光谱图 如右图 三 紫外光谱与有机化合物分子结构的关系 一般紫外光谱是指200 400nm的近紫外区 只有 及n 跃迁才有实际意义 即紫外光谱适用于分子中具有不饱和结构 特别是共轭结构的化合物 如 max 162 max 15000 max 190 max 1860 1 孤立重键的跃迁发生在远紫外区 2 形成共轭结构或共轭链增长时 吸收向长波方向移动 即红移见P192表8 1 例如 3 在 键上引入助色基 能与 键形成P 共轭体系 使化合物颜色加深的基团 后 吸收带向红移动 几个基本概念 生色基 能在某一段光波内产生吸收的基团 称为这一段波长的生色团或生色基 助色基 当具有非键电子的原子或基团连在双键或共轭体系上时 会形成非键电子与 电子的共轭 p 共轭 从而使电子的活动范围增大 吸收向长波方向位移 颜色加深 这种效应称为助色效应 能产生助色效应的原子或原子团称为助色基 红移现象 由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方向移动的现象称为红移现象 蓝移现象 由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波方向移动的现象称为蓝移现象 增色效应 使 值增加的效应称为增色效应 减色效应 使 值减少的效应称为减色效应 四 紫外光谱的应用 1 杂质的检验 紫外光谱灵敏度很高 容易检验出化合物中所含的微量杂质 例如 检查无醛乙醇中醛的限量无 可在270 290nm范围内测其吸光度 如醛存在 则没有吸收 2 结构分析 根据化合物在近紫外区吸收带的位置 大致估计可能存在的官能团结构 1 如小于200nm无吸收 则可能为饱和化合物 2 在200 400nm无吸收峰 大致可判定分子中无共轭双键 3 在200 400nm有吸收 则可能有苯环 共轭双键 等 4 在250 300nm有中强吸收是苯环的特征 5 在260 300nm有强吸收 表示有3 5个共轭双键 如果化合物有颜色 则含五个以上的双键 3 分析确定或鉴定可能的结构 1 鉴别单烯烃与共轭烯烃 例 1 例 2 例 3 max与化学结构的关系 该公式为 max 母体二烯烃 或C C C O 环内双烯 环外双键 延伸双键 共轭体系上取代烷基 共轭体系上取代的助色基 实例一 max 217nm 母体二烯烃 3 5nm 环外双键 30nm 延伸双键 5 5nm 共轭体系上取代烷基 287nm 应用伍德沃德和费塞尔规则来估算化合物紫外吸收 max的位置 实例二 实例三 max 217nm 母体二烯烃 36nm 环内双烯 4 5nm 4个取代烷基 5nm 一个环外双键 30nm 一个延伸双键 308nm max 215nm C C C O 30nm 延伸双键 12nm 取代 10nm 取代 18nm 取代 39nm 环内双键 324nm 实例四 实例五 max 215nm C C C O 30nm 延伸双键 5nm 一个环外双键 12nm 取代 18nm 取代 280nm max 215nm C C C O 12nm 取代 25nm 溴取代 252nm 2 测定化合物的结构 辅助 有一化合物的分子式为C4H6O 其构造式可能有三十多种 如测得紫外光谱数据 max 230nm max 5000 则可推测其结构必含有共轭体系 可把异构体范围缩小到共轭醛或共轭酮 至于究竟是哪一种 需要进一步用红外和核磁共振谱来测定 第三节红外光谱 IR 物质吸收的电磁辐射如果在红外光区域 用红外光谱仪把产生的红外谱带记录下来 就得到红外光谱图 所有有机化合物在红外光谱区内都有吸收 因此 红外光谱的应用广泛 在有机化合物的结构鉴定与研究工作中 红外光谱是一种重要手段 用它可以确证两个化合物是否相同 也可以确定一个新化合物中某一特殊键或官能团是否存 红外光谱是由于物质吸收红外光区的辐射能而产生的 当红外光照射有机化合物时 主要是引起分子振动能级的变化 一 红外光谱的产生原理 分子是由各种原子通过化学键互相连接而成的 分子的振动是键合的原子通过化学键而引起的伸缩或弯曲运动 物质吸收红外光的能量大小与原子振动能级能量相当 就产生振动能级跃迁 产生红外吸收光谱 振动能级的大小与化学键的类型和其振动方式有关 1 分子的振动类型 伸缩振动 成键原子沿着键轴的伸长或缩短 键长发生改变 键角不变 弯曲振动 引起键角改变的振动 2 振动频率 振动能量 对于分子的振动应该用量子力学来说明 但为了便于理解 也可用经典力学来说明 一般用不同质量的小球代表原子 以不同硬度的弹簧代表各种化学键 一个化学键的振动频率与化学键的强度 力常数K 及振动原子的质量 m1和m2 有关 它们的关系式为 吸收频率也可用波数 表示 波数为波长的倒数 即 1 C则 从上述公式可以看出 吸收频率随键的强度的增加而增加 力常数越大即键越强 键振动所需要的能量就越大 振动频率就越高 吸收峰将出现在高波数区 相反 吸收峰则出现在低波数区 二 红外光谱图 红外光谱产生的条件一 红外辐射光的频率 能量 能满足分子振动能级跃迁需要的能量 即辐射光的频率与分子振动的频率相当 才能被物质吸收从而产生红外吸收光谱 二 在振动过程中能引起分子偶极矩发生变化的分子才能产生红外吸收光谱 H2 O2 N2 无 红外光谱图用波长 或波数 为横坐标 以表示吸收带的位置 用透射百分率 T 为纵坐标表示吸收强度吸收越多 透光率T就越小 红外光谱波长范围 波长范围为780 5 105nm 三个区域 近红外 780 2500nm 12820 4000cm 1 中红外 2500 25000nm 4000 400cm 1 远红外 25000 5 105nm 400 20cm 1 一般红外光谱仪使用的波数为4000 400cm 1 属中红外区 相当于分子的振动能量 红外光谱也称为振动光谱 红外光谱与分子结构的关系红外光谱的吸收特征表现在吸收峰在谱中的吸收位置 频率 吸收强度和吸收峰的形状等和分子结构的关系 1 吸收峰的频率与分子结构的关系吸收峰在谱中的位置 是与特定原子团相联系的 键能越大 键长越短 振动所需的能量就越大 吸收峰所在的波数也越大 三 红外光谱与分子结构的关系 将红外区4000 400cm 1分为四个区 根据吸收峰的位置可鉴定官能团 这是红外光谱的最大优点 2 吸收强度与分子结构的关系吸收峰的强度与分子基团本身的偶极矩有关 极性大化合物的分子在吸收红外光后的振动中引起偶极矩的变化较大 对应的吸收峰的吸收强度也较强C O C N C O红外吸收峰一般都很强C C C H的吸收峰较弱 3 红外光谱的分区按吸收的特征 通常将4000 400cm 1范围的红外光谱分为官能团吸收区和指纹区 1 官能团吸收区在1400 3700cm 1区域 称为高频区 有机化合物各种官能团的吸收峰都在此区 可用来鉴定官能团 2 指纹区所谓指纹区是指频率小于1400cm 1的低频区 主要代表某些分子骨架的特征振动以及C C C O C N等单键的伸缩振动和各种弯曲振动的吸收 只有结构完全相同的化合物 其指纹区才相同 4 各类有机化合物红外吸收光谱 1 烷烃 烯烃和炔烃的红外光谱C C C C C C伸缩振动C C的伸缩振动 700 1400cm 1 弱的吸收峰不 对结构分析价值不大 C C伸缩振动 1640 1680cm 1处 C C伸缩振动 2100 2200cm 1处 烯烃或炔烃的结构对称时 就不出现此吸收峰 C H键伸缩振动C H键伸缩振动所产生的吸收峰在高频区 CSP3 H 2800 3000cm 1 CSP2 H 3000 3100cm 1处 CSP H 3300cm 1 2 芳烃的红外光谱芳烃的红外吸收主要为苯环上的C H键及环骨架中的C C键振动所引起 芳烃主要有三种特征吸收 第一 芳环上芳氢的伸缩振动吸收频率在3000 3100cm 1第二 苯环骨架伸缩振动正常情况下有四条谱带 约为1600 1585 1500 1450cm 1 这是鉴定有无苯环的重要标志之一 第三 芳烃的C H变形振动吸收出现在900 650cm 1处 吸收较强 是识别苯环上取代基位置和数目的重要特征峰 3 醇 酚和醚的红外光谱醇和酚类化合物有相同的羟基 其特征吸收为O H和C O键振动频率 第一 O H伸缩振动吸收峰一般在3670 3200cm 1区域 游离羟基吸收出现在3640 3610cm 1 峰尖锐 羟基形成氢键的缔合峰出现在3550 32000cm 1 第二 C O键伸缩振动在1410 1100cm 1处有强吸收 可利用该吸收峰来了解羟基所连碳原子的取代情况 如伯醇在1050cm 1附近 仲醇在1125cm 1附近 叔醇在1200cm 1附近 酚在1230cm 1附近 第三 醚与醇之间最明显的区别是醚在3670 3200cm 1之间无吸收峰 醚的特征吸收峰是C O C不对称伸缩振动 出现在1150 1060cm 1处 强度大 4 酰胺和胺酰胺的特征吸收峰有三种 羰基伸缩振动 N H伸缩振动 N H弯曲振动 第一 N H伸缩振动吸收峰位于3500 3100cm 1 游离伯酰胺位于3520cm 1和3400cm 1 而氢键缔合N H伸缩振动吸收峰位于3350cm 1和3180cm 1 均呈双峰 仲酰胺N H伸缩振动吸收峰位于3440cm 1 氢键缔合N H伸缩振动吸收峰位于3100cm 1 均呈单峰 叔酰胺无此峰 第二 受氨基影响羰基伸缩振动吸收峰向低波数位移 伯酰胺吸收位于1690 1650cm 1区 仲酰胺吸收在1680 1655cm 1区 叔酰胺吸收在1670 1653cm 1区 第三 伯酰胺N H弯曲振动吸收位于1640 1600cm 1区 仲酰胺在1500 1530cm 1区 强度大 非常特征 叔酰胺无此峰第四 胺的N H伸缩振动吸收峰位于3500 3300cm 1 游离和缔合的氨基吸收峰的位置不同 在该区域仲出现峰的数目与氨基氮原子上氢原子的数目有关 其规律如酰胺 第五 脂肪胺的C N伸缩振动吸收峰位于1230 1030cm 1 芳香胺在1380 1250cm 1区域 常见红外特征吸收峰 5 红外光谱图的解析第一观察特征吸收峰 从高波数移向低波数 依照各吸收峰的位置和强度 与有关各类化合物红外光吸收特征对照 确定可能存在的官能团 例如 有3600 3300cm 1的宽峰 就可能有 OH 2240 2100cm 1有吸收峰 就可能有 C C或 C N 1820 1660cm 1的强峰表明有C O 1600cm 1左右有四条谱带吸收峰表明有苯环结构 第二寻找相关峰 判断出化合物可能含有的基团后 进一步观察指纹区内吸收峰的频率 以确证存在的官能团 并推测基团间的结合方式 如醇和酚 除 OH伸缩振动吸收峰外 在1300 1000cm 1处还应存在C O伸缩振动吸收峰 并根据C H伸缩振动吸收峰是否大于3000cm 1以及在1600 1450cm 1的有无芳环骨架振动吸收峰来鉴别醇与酚 第三确定化合物的类别 如确定化合物分子中含有C O后 在3300 2500cm 1有宽峰的为羧酸 在2820和2720cm 1有弱吸收峰的为醛 在1300 1000cm 1有C O伸缩振动吸收峰的为酯 无上述吸收峰的可能为酮第四确定可能的结构式 根据以上的推断 结合合成过程 物理常数 化学特征反应及其它近代物理方法 确定可能的结构式 第五查阅标准谱图验证 若为已知化合物 可与标准谱图对照 或作叠谱测定 最后确定两者是否为同一物质 6 红外吸收光谱的应用 1 官能团定性分析在许多红外光谱专著中都详细地叙述各种官能团的红外吸收光谱特征频率 利用各种官能团的红外吸收光谱特征频率 可以来解析红外光谱图 从而判断官能团存在与否 2 测定有机化合物的结构红外光谱是测定有机化合物结构强有力的手段 由红外光谱可判断分子中可能含有的官能团 相同化学组成的不同异构体 它们的红外光谱有一定的差异 因此可利用红外光谱识别各种异构体 3 跟踪反应进程 在反应过程中 总是伴随着一些基团的消失和另一些基团的形成 因此 在反应过程中定时取出少量样品测定红外光谱 观察一些关键基团吸收带的消失和形成 便可推测反应进行的程度 探索反应机理 4 定量分析 红外光谱作定量分析 误差在5 左右 灵敏度不如紫外光谱 实例 实例一 实例二 实例三 实例四 实例五 IR cm 1 3030 弱 2920 弱 2217 中 1607 强 1508 强 1450 弱 817 强 C8H7N 1 2 2 2 8 1 7 6 C8H8O IR cm 1 3010 弱 1680 强 1600 中 1580 中 1450 中 1430 弱 755 强 690 中 1 2 2 2 8 8 5 不饱和度 1 2 2 2n4 n3 n1 n4 n3 n1分别表示分子中四价 三价和一价元素的原子个数 第四节核磁共振谱 具有奇数原子序数或奇数原子质量 或两者都有 的元素 如1H 13C 15N 17O 31P等 在磁场的作用下会发生核磁共振现象 简称NMR 一 基本原理 原子核的自旋所有元素的原子可分为有自旋和无自旋两大类 质量数为奇数的原子 或同位数 例如1H 13C有自旋而质量数为偶数的原子 或同位数 没有自旋 有自旋的原子 核自旋时就会产生一个小小的磁场 这个磁场常常用核磁矩来描述 本章节重点介绍氢质子的核磁共振叫氢谱 常用1H NMR表示 13C叫碳谱 常用13C NMR表示 氢核自旋量子数m 1 2 1 2 原子的磁矩在无外磁场影响下 取向是紊乱的 在外磁场中 它的取向是量子化的 只有两种可能的取向 当ms 1 2时 如果取向方向与外磁场方向平行 为低能级 低能态 当ms 1 2时 如果取向方向与外磁场方向相反 则为高能级 高能态 两个能级之差为 E 2 核磁共振现象 r为旋核比 一个核常数 h为Planck常数 6 626 10 34J S 给处于外磁场的质子辐射一定频率的电磁波 当辐射所提供的能量恰好等于质子两种取向的能量差 E 时 质子就吸收电磁辐射的能量 从低能级跃迁至高能级 这种现象称为核磁共振 3 核磁共振谱仪及核磁共振谱的表示方法 核磁共振谱仪基本原理示意图 如图 装有样品的玻璃管放在磁场强度很大的电磁铁的两极之间 用恒定频率的无线电波照射通过样品 在扫描发生器的线圈中通直流电流 产生一个微小磁场 使总磁场强度逐渐增加 当磁场强度达到一定的值Ho时 样品中某一类型的质子发生能级跃迁 这时产生吸收 接受器就会收到信号 由记录器记录下来 得到核磁共振谱 实现核磁共振的方式有两种 1 保持外磁场强度不变 改变电磁波辐射频率 称为扫频 2 保持电磁波辐射频率 射频 不变 改变外磁场强度 称为扫场 两种方式的核磁共振仪得到的谱图相同 实验室中使用的核磁共振仪多数是固定电磁波辐射频率 改变外磁场强度的方式 质子周围的磁场受分子结构中其它部分的影响 不同分子中的质子发生共振所吸收的能量是不同的 核磁共振谱图的表示方法 二 屏蔽效应和化学位移 1 化学位移 氢质子 1H 用扫场的方法产生的核磁共振 理论上都在同一磁场强度 Ho 下吸收 只产生一个吸收信号 实际上 分子中各种不同环境下的氢 在不同Ho下发生核磁共振 给出不同的吸收信号 例如 对乙醇进行扫场则出现三种吸收信号 在谱图上就是三个吸收峰 如图 这种由于氢原子在分子中的化学环境不同 因而在不同磁场强度下产生吸收峰 峰与峰之间的差距称为化学位移 2 屏蔽效应 化学位移产生的原因 有机物分子中不同类型质子的周围的电子云密度不一样 在外加磁场作用下 引起电子环流 电子环流围绕质子产生一个感应磁场 H 这个感应磁场使质子所感受到的磁场强度减弱了 即实际上作用于质子的磁场强度比Ho要小 这种由于电子产生的感应磁场对外加磁场的抵消作用称为屏蔽效应 在有H 时氢核实受外磁场强度H Ho H 未达到跃迁的能量 不能发生核磁共振 要使氢核发生核磁共振 则外磁场强度必须再加一个H 即 H共振 Ho H 氢核周围的电子云密度越大 屏蔽效应也越大 要在更高的磁场强度中才能发生核磁共振 出现吸收峰 也就是说 氢核要在较高磁场强度中才能发生核磁共振 故吸收峰发生位移 在高场出现 烯烃 醛 芳环等中 电子在外加磁场作用下产生环流 使氢原子周围产生感应磁场 其方向与外加磁场相同 即增加了外加磁场 所以在外加磁场还没有达到Ho时 就发生能级的跃迁 因而它们的 很大 4 5 12 3 化学位移值 化学位移值的大小 可采用一个标准化合物为原点 测出峰与原点的距离 就是该峰的化学位移值 样品 TMS 一般采用四甲基硅烷为标准物 代号为TMS 化学位移是依赖于磁场强度的 不同频率的仪器测出的化学位移值是不同的 例如 测乙醚时 用频率60MHz的共振仪测得 CH3 为69Hz CH2 为202Hz 用频率100MHz的共振仪测得 CH3 为115Hz CH2 为337Hz 为了使在不同频率的核磁共振仪上测得的化学位移值相同 不依赖于测定时的条件 通常用 来表示 的定义为 标准化合物TMS的 值为0 特征质子的化学位移值 1 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 C3CHC2CH2C CH3环烷烃 0 2 1 5 CH2ArCH2NR2CH2SC CHCH2C OCH2 CH CH3 1 7 3 CH2FCH2ClCH2BrCH2ICH2OCH2NO2 2 4 7 0 5 1 5 5 6 8 5 10 5 12 CHCl3 7 27 4 6 5 9 9 10 OHNH2NH CR2 CH R RCOOH RCHO 常用溶剂的质子的化学位移值 D 4 影响化学位移的因素 诱导效应1 值随着邻近原子或原子团的电负性的增加而增加 如 CH3 HCH3 BrCH3 ClCH3 NO2 值0 232 693 064 292 值随着H原子与电负性基团距离的增大而减小 如 CH3 CH2 CH2 Cl 值1 061 813 473 烷烃中H的 值按伯 仲 叔次序依次增加 如 CH3 HRCH2 HR2CH HR3C H 值0 21 1 0 11 3 0 11 5 0 1 三 峰面积与氢原子数目 在核磁共振谱图中 每一组吸收峰都代表一种氢 每种共振峰所包含的面积是不同的 其面积之比恰好是各种氢原子数之比 如乙醇中有三种氢其谱图为 故核磁共振谱不仅揭示了各种不同H的化学位移 并且表示了各种不同氢的数目 共振峰的面积大小 1 称重法2 积分法一般是用积分曲线高度法测出 是核磁共振仪上带的自动分析仪对各峰的面积进行自动积分 得到的数值用阶梯积分高度表示出来 积分曲线的画法是由低场到高场 从左到右 从积分曲线起点到终点的总高度与分子中全部氢原子数目成比例 每一阶梯的高度表示引起该共振峰的氢原子数之比 例如 CH3 4C中12H是相同的 因而只有一个峰 CH3CH2OCH2CH3有两种H 就有两个共振峰 其面积比为3 2CH3CH2OH有三种H 就有三个共振峰 其面积比为3 2 1 峰面积比等于氢原子数目的比 四 峰的裂分和自旋偶合 1 峰的裂分 应用高分辨率的核磁共振仪时 得到等性质子的吸收峰不是一个单峰而是一组峰的信息 这种使吸收峰分裂增多的现象称为峰的裂分 例如 乙醚的裂分图示如下 2 自旋偶合 裂分是因为相邻两个碳上质子之间的自旋偶合 自旋干扰 而产生的 我们把这种由于邻近不等性质子自旋的相互作用 干扰 而分裂成几重峰的现象称为自旋偶合 自旋偶合的产生 以溴乙烷为例 Ha在外磁场中自旋 产生两种方向的感应小磁场H 当两个Ha的自旋磁场作用于Hb时 其偶合情况为 同上讨论 三个Hb对Ha的偶合作用可使Ha分裂为四重峰 其面积比为1 3 3 1 如右图所示 偶合常数 偶合使得吸收信号裂分为多重峰 多重峰中相邻两个峰之间的距离称为偶合常数 J 单位为赫 Hz J的数值大小表示两个质子间相互偶合 干扰 的大小 3 裂分峰数的计算 活泼质子一般必须为一个尖单峰 这是因为OH质子间能快速交换 使CH3与OH之间的偶合平均化 一般情况下 NMR吸收峰的裂分遵循以下规律 等性质子间不会偶合产生裂分 如甲基上的三个质子 彼此互不作用 当甲基的邻近碳 或杂原子 上不连接H时 甲基只形成一个单峰 如CH3 CO CH3 O 等 裂分峰数用n 1规则来计算 n 邻近等性质子个数 n 1 裂分峰数 当邻近氢原子有几种磁不等性氢时 裂分峰数为 n 1 n 1 n 1 在仪器分辨率不高的情况下 只用n 1来计算 则上述Hb只有n 1 5重峰 邻近质子数与裂分峰数和峰强度的关系 n 1的情况邻近氢数裂分峰数裂分峰强度011121 1231 2 1341 3 3 1451 4 6 4 1561 5 10 10 5 1 各裂分小峰的相对强度比与二项式 a b n展开的系数相同 五 核磁共振谱的解析及应用 1 应用核磁共振谱图主要可以得到如下信息 由吸收峰数可知分子中氢原子的种类 由化学位移可了解各类氢的化学环境 由裂分峰数目大致可知各种氢的数目 由各种峰的面积比即知各种氢的数目 2 谱图解析 实例 例一 C3H6O2IR3000cm 11700cm 1 1NMR11 3 单峰1H 2 3 四重峰2H 1 2 三重峰3H CH3CH2COOH 例二 C7H8OIR3300 3010 1500 1600 730 690cm 1 4NMR7 2 多重峰5H 4 5 单峰2H 3 7 宽峰1H C6H5 CH2 OH 例三 C14H14IR756 702 1600 1495 1452 2860 2910 3020cm 1 8NMR7 2 单峰 10H 2 89 单峰 4H C6H5 CH2 CH2 C6H5 化合物C9H11O在UV中260nm 285nm有吸收 IR谱中于1720cm 1有吸收 NMR谱在 7 2处 5H 单峰 3 6处 2H 单峰 2 1处 3H 单峰 试由上述光谱资料推测化合物的结构 解 化合物的不饱和度为5 可能含有苯环 UV谱中260nm为苯环中碳碳双键的 285nm为中的n IR谱中1720cm 1的吸收峰为伸缩振动吸收峰 NMR谱中 7 2 5H 单峰 为苯环上的H 2 1 3H 单峰 为与相连的甲基氢 3 6 2H 单峰 为与苯环和相连的 CH2 上的氢 都为单峰 说明没发生偶合 故该化合物的结构为 一 质谱的基本原理 基本原理 使待测的样品分子气化 用具有一定能量的电子束 或具有一定能量的快速原子 轰击气态分子 使气态分子失去一个电子而成为带正电的分子离子 分子离子还可能断裂成各种碎片离子 所有的正离子在电场和磁场的综合作用下按质荷比 m z 大小依次排列而得到谱图 使气态分子转化为正离子的方法 EI源FAB源 第五节质谱