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1、第一章 紫外光谱 (UV)1.1.什么是发色团、助色团、红移、蓝移、增色效应、减色效应、吸收带的概念?发色团:凡能吸收紫外光或可见光而引起电子能级跃迁的基团称为发色团助色团:当含有杂原子的饱和基团与发色团相连时,吸收波长会发生较大的变化,这种含杂原子的饱和基团称为助色团。红移和蓝移:有机化合物的结构发生变化或测试条件发生变化时,其吸收波长向长波方向移动的现象称为红移;其吸收波长向短波方向移动的现象称为蓝移。增色效应和减色效应:当有机化合物的结构发生变化或溶剂改变时,在吸收峰红移或蓝移的同时,常伴有吸光度(A)的增加或减弱。将吸光度增加的效应称为增色效应,将吸光度减小的效应称为减色效应。吸收带:

2、波长连续分布的辐射通过物质时,辐射能量被物质吸收的一部分波长范围。1.2 什么是Lambert-Beer定律;什么是摩尔吸光系数;如何进行定量计算? Lambert-Beer定律:当一束平行单色光垂直地通过均匀溶液时,被测物质溶液的吸光度与溶液浓度及厚度的乘积成正比。 表达式:A=Kcl(A:吸光度 K:比例常数 l:液层厚度)摩尔吸光系数():物质对某波长的光的吸收能力的量度。指一定波长时,溶液的浓度为1 mol/L,光程为 1cm时的吸光度值,用或EM表示。越大,表明该溶液吸收光的能力越强,相应的分光度法测定的灵敏度就越高。1.3 什么是诊断试剂?如何利用UV鉴定黄酮类化合物的结构类型,黄

3、酮UV吸收的A带和B带是怎么回事?大多数黄酮类化合物在甲醇中的紫外吸收光谱由两个主要吸收带组成。出现在300400nm之间的吸收带称为带,出现在240280nm之间的吸收带称为带。不同类型的黄酮化合物的带或带的峰位、峰形和吸收强度不同,因此从紫外光谱可以推测黄酮类化合物的结构类型。当向黄酮类化合物的甲醇(或乙醇)溶液中分别加入甲醇钠(NaOMe)、乙酸钠(NaOAc)、乙酸钠-硼酸(NaOAc-H3BO3)、三氯化铝或三氯化铝-盐酸(AlCl3/HCl)试剂能使黄酮的酚羟基离解或形成络合物等,导致光谱发生变化。据此变化可以判断各类化合物的结构,这些试剂对结构具有诊断意义,称为诊断试剂。1.4.

4、HPLC-DAD与普通UV在功能上有何区别?HPLC-DAD:高效液相色谱一二极管阵列检测器光二极管阵列检测器(ptoto-diode-array detector detector,PDAD)是20世纪80年代发展起来的一种新型紫外吸收检测器,它与普通紫外吸收检测器的区别在于进入流通池的不再是单色光,获得的检测信号不是在单一波长上的,而是在全部紫外光波长上的色谱信号。因此它不仅能定量检测,还可提供组分的光谱信息。1.5.你能列举紫外吸收光谱在有机化合物定量分析和结构鉴定中应用实例吗?1 定性分析 利用紫外吸收光谱鉴定有机化合物,其主要依据是化合物的特征吸收特征。如吸收曲线的形状、吸收峰数目以

5、及各吸收峰波长及摩尔吸收系数。用紫外光谱进行定性鉴定的化合物必须是纯净的,并按正确的操作方法用紫外分光光度计绘出吸收曲线,然后根据该化合物的吸收特征作出初步判断。 如果化合物的紫外光谱在220-400nm范围内没有吸收带,则可以判断该化合物可能是饱和的直链烃、脂环烃、或其它饱和的脂肪族化合物或只含一个双键的烯烃等。如果化合物只在270-350nm有弱的吸收带,则该化合物必含有n电子的简单非共轭发色基团,如羰基、硝基等。如果化合物在210-250nm范围有强的吸收带,且104,这是K吸收带的特征,则表明该化合物可能是含有共轭双键的化合物。如果吸收带出现在260-300nm范围内,则表明该化合物存

6、在3个或3个以上共轭双键,如吸收带进入可见光区,则表明该化合物是长共轭发色基团的化合物或是稠环化合物。如果化合物在250-300nm范围内有中等强度吸收带,在103-104范围内,这是B吸收带的特征,因此表明该化合物可能含有苯环。2 定量分析 紫外可见光谱擅长与定量分析。紫外分光光度法就是基于紫外可见吸收光谱的应用。紫外光谱在化合物含量测量方面的应用比其在化合物定性分析测定方面具有更大的优越性,方法的灵敏度高,准确性和重现性都很好,应用非常广泛。只要对金紫外光有吸收或可能吸收的化合物,均可用紫外可见分光光度法测定。仅药物分析来说,利用紫外吸收光谱进行定量分析的例子很多,例如一些国家已将数百种药

7、物的紫外系吸收光谱的最大吸收波长和吸收系数载入药典。紫外分光光度法可方便的用量来直接测定混合物某些组分的含量,如环己烷中的苯,四氯化碳中的二硫化碳,鱼肝油中的维生素A等。第二章 红外吸收光谱(IR) 2.1 多原子分子有哪些振动形式?它与红外光谱(IR)峰有什么关系?一、分子的基本振动有下列五种:(1)伸缩振动()原子沿着键的方向往复运动,伸缩振动有对称和反对称两种:伸缩振动只改变键长,而不改变键角大小。(2)弯曲振动()也称变形、变角或剪式振动。弯曲振动在平面上运动,不改变键长而改变角的大小。(3)横振动():平面摇摆运动,键角不发生变化(4)非平面摇摆振动(w)(5)扭振动(J):非平面卷

8、曲摇摆振动二、与红外光谱(IR)峰的关系红外光谱吸收带的位置、相对强度和形状是定性与定量分析的依据。谱带的位置所在,可作为指示一定基团存在的依据。某一基团的特征频率又取决于原子的质量、化学键的力常数以及原子的几何排列。原子质量越小,伸缩振动频率愈高;反之,伸缩振动频率愈低。如:CH 28003100 cm1CC 1000 cm1CCl 635750 cm1CI 500 cm1对于CC、CC、CC键,原子量虽相同,但化学键强度不同。化学键愈强,其力常数愈大,振动能级间距愈大,分子从基态跃迁到第一激发态所需能量亦愈大,振动频率愈高,吸收峰往高波数递增:化学键强度: CC CC CC力常数: kCC

9、 kCC kCC吸收峰位置: 1000 16401660 200023002.2 何谓IR的特征区与指纹区?按吸收峰的来源,可以将2.525m的红外光谱图大体上分为特征频率区(2.57.7m)以及指纹区(7.716.7m)两个区域。其中特征频率区中的吸收峰基本是由基团的伸缩振动产生,数目不是很多,但具有很强的特征性,因此在基团鉴定工作上很有价值,主要用于鉴定官能团。指纹区的情况不同,该区峰多而复杂,没有强的特征性,主要是由一些单键C-O、C-N和C-X(卤素原子)等的伸缩振动及C-H、O-H等含氢基团的弯曲振动以及C-C骨架振动产生。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像

10、每个人都有不同的指纹一样,因而称为指纹区。指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。2.3 IR吸收频率与官能团是如何对应的(1)XH伸缩振动区(XO、N、C、S、P等):36002500 cm1(2)叁键和叠集双键(CX,XC或N):24002100 cm1(3)双键伸缩振动范围(CX,XC、N或O):19001580 cm1(4)骨架振动及指纹区:1500400 cm12.4 各主要有机化合物类型(烯炔苯酚、醛酮酸酯、苯丙素类、黄酮类、蒽醌类等)的IR有何特征?第一峰区(40002500cm-1)XH 伸缩振动吸收范围。X代表O、N、C、S,对应醇、酚、羧酸、胺、亚胺、炔烃、烯烃、芳烃及饱和

11、烃类的 OH、NH、CH 伸缩振动。1. OH醇与酚:游离态:36403610cm-1,峰形尖锐。 缔合态:3300cm-1附近,峰形宽而钝羧酸: 33002500cm-1,中心约3000cm-1,谱带宽2 . NH胺类: 游离35003300cm-1 缔合吸收位置降低约100cm-1 伯胺:3500,3400cm-1,(吸收强度比羟基弱) 仲胺:3400cm-1(吸收峰比羟基要尖锐) 叔胺:无吸收 酰胺:伯酰胺:3350,3150cm-1 附近出现双峰 仲酰胺:3200cm-1 附近出现一条谱带 叔酰胺:无吸收3. CH烃类: 33002700 cm-1范围,3000 cm-1是分界线。 饱

12、和碳(三键、双键及苯环)3000 cm-1 饱和碳(除三元环外)3000 cm-1 炔烃:3300 cm-1,峰很尖锐 烯烃、芳烃:31003000 cm-1饱和烃基:30002700 cm-1,两个峰 CH3: vas 2960(s)、 vs 2870 cm-1(m) CH2:vas2925(s)、 vs2850 cm-1(s) CH:2890 cm-1醛基:28502720 cm-1,两个吸收峰C-H伸缩振动与C-H弯曲振动(约1390cm-1)倍频产生Fermi共振。巯基:26002500 cm-1,谱带尖锐,容易识别第二峰区(25002000 cm-1)叁键(CC、CN )累积双键(C

13、C C、 NCO等)谱带为中等强度吸收或弱吸收。干扰少,容易识别。 CC :22802100cm-1乙炔及全对称双取代炔在红外光谱中观测不到。CN:22502240cm-1,谱带较 CC 强。CN 与苯环或双键共轭,向低波数移动2030cm-1第三峰区(20001500cm-1)双键的伸缩振动区(CO、CC、CN、NO) NH弯曲振动1. CO 19001650cm-1,峰尖锐,强吸收峰。变化规律: 酰卤: 吸收位于最高波数端,特征,无干扰。酸酐: 两个羰基振动偶合产生双峰,波长位移6080 cm-1。酯: 脂肪酯:1735 cm-1 不饱和酸酯或苯甲酸酯低波数位移约20 cm-1羧酸: 17

14、20 cm-1 若在3000 cm-1出现强、宽吸收,可确认羧基存在。醛: 在28502720 cm-1 有 m 或 w 吸收,出现12条谱带,结合此峰,可判断醛基存在。酮: 唯一的特征吸收带酰胺: 16901630 cm-1 ,缔合态约 1650 cm-1 常出现3个特征带:酰胺、带伯酰胺:1690 cm-1() , 1640 cm-1(氢键缔合) 仲酰胺:1680 cm-1(), 1530 cm-1(,N-H弯曲),1260 cm-1 (,C-N伸缩)叔酰胺:1650 cm-12. CC 16701600 cm-1 ,强度中等或较低烯烃: 16801610 cm-1芳环骨架振动:苯环、吡啶

15、环及其它芳环 16501450 cm-1 范围 苯: 1600,1580,1500,1450 cm-1 吡啶:1600,1570,1500,1435 cm-1 呋喃:1600,1500,1400 cm-1 喹啉:1620,1596,1571,1470 cm-1硝基、亚硝基化合物:强吸收脂肪族: vas 15801540 cm-1, vs 13801340 cm-1芳香族: vas 15501500 cm-1, vs 13601290 cm-1亚硝基: 16001500 cm-1胺类化合物: NH2位于16401560 cm-1,s 或 m 吸收带(弯曲振动) 。第四峰区: 指纹区(150060

16、0 cm-1)XC(XH)键的伸缩振动及各类弯曲振动1. CH 弯曲振动烷烃: CH3 as约1450 cm-1、s1380 cm-1 CH(CH3)2 1380 cm-1、1370 cm-1(振动偶合) C(CH3)3 1390 cm-1、1370cm-1 (振动偶合) CH 1340 cm-1 (不特征)烯烃: 面内:14201300 cm-1,不特征 面外:1000670 cm-1,容易识别,可用于判断取代情况。芳环: 面内:1250950 cm-1范围,应用价值小 面外:910650 cm-1,可判断取代基的相对位置苯:910670 cm-1 一取代:770730 cm-1,71069

17、0 cm-1 二取代:邻:770735 cm-1 对:860800 cm-1 间:900800 cm-1,810750 cm-1,725680 cm-12. CO 伸缩振动13001000 cm-1 醇、酚: 12501000 cm-1,强吸收带 酚:1200 cm-1 伯醇:1050 cm-1 仲醇:1100 cm-1 叔醇:1150 cm-1醚:COC 伸缩振动位于 12501050 cm-1 ,确定醚类存在的唯一谱带酯:COC 伸缩振动,13001050 cm-1 ,2 条谱带,强吸收酸酐:COC 伸缩振动, 13001050 cm-1 ,强而宽2.5 试举例说明IR在有机结构研究中有何

18、应用价值?对有机化合物的定性鉴定,红外光谱法是最为方便的方法之一。在有机物的红外光谱上,不管是位置异构体,还是几何异构体,每种化合物都有其特定的吸收谱带。若两个样品的红外光谱完全相同,可以判断它们是同一物质。但对于某些大分子量的物质,因谱带数目不多,而且谱带性状较钝,特征性较差则是例外。第三章 质谱 MS3.1 质谱仪是如何构成的?什么是离子源?什么是质量分析器?什么是离子阱质谱;什么是四级杆质谱;二者有何区别?质谱仪一般由六部分组成:进样系统;样品的离子化系统;各种离子的分离系统;离子质荷比的确认、丰度的放大和检测系统;记录和数据处理部分;真空系统。放大器和记录器入口系统离子源加速器质 量分

19、析器检测器数据采集系统离子源:是使中性原子或分子电离,并从中引出离子束流的装置。作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子,并使这些离子在离子光学系统的作用下,汇聚成有一定几何形状和一定能量的离子束,然后进入质量分析器被分离。质量分析器:质谱仪的重要组成部件,位于离子源和检测器之间,依据不同方式将离子源中生成的样品离子按质荷比m/z的大小分开。离子阱质谱:离子阱分析器它是由环行电极和上、下两个端盖电极构成的三维四极场。原理:将离子储存在阱里,然后改变电场按不同质荷比将离子推出阱外进行检测。四极杆质谱:四级杆质量分离器是由四根两两相对的电极组成。在四根两两相对的电极上分别施加变化的直流电压和高频交

20、变电场,在二者的相互作用下,由加速电压加速发射出的离子,在四级杆中产生特定的振荡轨道。在一定的直流电压和高频交变电场的作用下,只有某一特定的离子才会产生和谐的振荡,顺利通过四级杆,被四级杆后的检测器所接受和记录。通过不断地改变直流电压和高频交变电场的频率,不同质量的离子依次产生和谐振荡,依次通过四级杆进入检测器被检测和记录,从而完成质量的分离。离子阱质谱和四级杆质谱的不同之处:离子阱质量分离器同四级杆质量分离器十分相似,也是利用高频交变电场使离子产生振荡。不同的是,离子在四级杆中振荡的同时沿四级杆向前运动,只有和谐振荡的离子才能穿越四级杆。而在离子阱中和谐振荡的离子则被陷在离子阱,被发射出来进

21、入检测器。通过不断地改变高频交变电场,不同质量的离子依次产生不和谐的振荡,从而完成对离子的质量分离和确认。3.2 什么是GC- EI/MS?什么是HPLC-ESI-MS/MS?什么是HRMS,它是如何确定分子式的?什么是ELSD/MS?什么是FAB/MS? 什么是UPLC-TOF/MS? 它们分别有什么用?GC- EI/MS:气相色谱-电子轰击质谱HPLC-ESI-MS/MS:高效液相色谱-电喷雾离子质谱仪HRMS:高分辨率质谱质谱分子量都是用同位素质量计算得到的。高分辨的最高强度峰是用组成该分子的所有原子在天然界中丰度最高的同位素的质量加和得到的,对有多个同位素的原子,同一个分子碎片就有可能

22、出现多个质谱峰。ELSD/MS:蒸发光散射检测质谱洗脱液进入检测器后,首先被高压气流雾化,雾化形成的小液滴进入蒸发室(漂移管,drift tube),流动相及低沸点的组分被蒸发,剩下高沸点组分的小液滴进入散射池,光束穿过散射池时被散射,散射光被光电管接收形成电信号,电信号通过放大电路、模数转换电路、计算机成为色谱工作站的数字信号色谱图。FAB/MS:快原子轰击质谱在FAB质谱中,测得的主要是各种偶电子离子以及它们与底物分子复合而形成的复合离子,如(M+H)+、(M+H+G0)+(G0代表中性甘油分子)等等、根据复合离子的质量即可求出分子量。UPLC-TOF/MS:超高效液相色谱-电离飞行时间质

23、谱TOF的原理是离子在电场作用下加速飞过飞行管道,根据到达检测器的飞行时间不同而被检测即测定离子的质荷比(M/Z)与离子的飞行时间成正比 ,检测离子。3.3 什么是分子离子(峰)、什么是同位素离子(峰)、什么是碎片离子(峰)、什么是亚稳离子(峰)、什么是基峰?什么是m/z? 什么是丰度?分子离子(峰):最大丰度的同位素(或轻同位素)原子组成的分子在质谱反应条件下电离失去一个电子而形成的离子称为分子离子,用M+表示。在质谱图中分子离子所呈现的峰称为分子离子峰。同位素离子(峰):在质谱中有重同位素组成,比分子离子或碎片离子的质量高1、2、3、4.等质量单位的离子称为同位素离子,由它形成的峰称为同位

24、素峰。用(M+1)、(M+2).等表示。同位素峰主要用于测定分子式。碎片离子(峰):由分子离子在质谱仪中碎裂所产生的所有离子统称为碎片离子。由它形成的峰称为碎片离子峰。亚稳离子(峰):某些离子脱离离子化室后,在加速过程中进入磁场之前发生开裂,丢失中性碎片而形成通常不是整数的低质量、低丰度的离子称为亚稳离子峰,由它形成的低丰度、高斯型或平顶型跨2-5质量单位的峰称为亚稳离子峰。它主要用于阐明有机质谱反应的裂解反应。基峰:质谱图中表现为最高丰度离子的峰,计算各峰相对丰度时,常以基峰为100。m/z:质荷比,指带电粒子的质量与所带电荷之比值。是质谱分析中的一个重要参数,不同m/z值的粒子在一定的加速

25、电压V和一定磁场强度E下,所形成的一个弧形轨迹的半径r与m/z成正比。丰度:元素丰度 即元素的相对含量,是在证认的基础上根据谱线相对强度或轮廓推算出来的。丰度的大小一般以百分数表示,人造同位素的丰度为零。3.4 什么是裂解?什么是裂解?什么是麦氏重排?什么是RDA裂解?裂解与裂解:如果以官能团为基点,与官能团相邻的碳则称为,官能团与碳之间的化学键的断裂叫裂解。碳与碳之间的化学键的断裂叫裂解。麦氏重排:具有不饱和官能团 C=X(X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(属于均

26、裂),这种断裂称为McLafferty重排,简称麦氏重排。RDA裂解:逆狄尔斯-阿德尔反应是双烯反应,即由一种烯烃加成到另一种共轭烯烃的1,4-位上生成环己烯及其衍生物。 3.5 常见有机化合物的质谱图(烯炔苯酚、醛酮酸酯、苯丙素类、黄酮类、蒽醌类等)有何特点?(1)烯烃1)由于双键的引入,分子离子峰增强。2)相差14的一簇峰,(4114 n)41、55、69、83。3)断裂方式有 断裂;-H、六元环、麦氏重排。4)环烯烃及其衍生物发生 RDA 反应。(2)酚(或芳醇) 1)分子离子峰很强。苯酚的分子离子峰为基峰。 2)M1 峰。苯酚很弱,甲酚和苯甲醇的很强。 3)酚、苄醇最主要的特征峰: M

27、28 (CO)M29(CHO) (3) 醛 脂肪醛:1)分子离子峰明显。 2) 裂解生成 (M1) (H. ),( M29) (CHO)和强的 m/z 29(HCO+) 的离子峰;同时伴随有m/z 43、57、71烃类的特征碎片峰。 3)-氢重排,生成 m/z 44(4414n)的峰。芳醛: 1)分子离子峰很强。 2)M1 峰很明显。(4) 酮1)酮类化合物分子离子峰较强。 2) 裂解(优先失去大基团)烷系列:2914 n 3) -氢重排 酮的特征峰 m/z 58 或 5814 n (5) 羧酸类脂肪酸:1)分子离子峰很弱。 2)裂解 出现 (M17) (OH),(M45) (COOH),m/

28、z 45 的峰及烃类系列碎片峰。 3)-氢重排 羧酸特征离子峰 m/z 60 (6014 n ) 4)含氧的碎片峰 (45、59、73)芳酸: 1)分子离子峰较强。 2)邻位取代羧酸会有 M18(H2O)峰。(6) 酯类化合物1)分子离子纷纷较弱,但可以看到。 2) 裂解,强峰 (MOR)的峰 ,判断酯的类型;(3114 n ) (MR)的峰,2914 n;5914 n 3)麦氏重排,产生的峰:7414 n 4)乙酯以上的酯可以发生双氢重排,生成 的峰:6114 n 3.6 如何解析GC-EI/MS 和HPLC-ESI/MS谱图第四章 核磁共振波谱 NMR4.1 什么是1D NMR,2 D N

29、MR,1H NMR ,13C NMR ,HSQC,HMBC,NOESY,1H-1H COSY,TOCSY?1D NMR:一维核磁共振谱2 D NMR: 二维核磁共振谱1H NMR: 氢谱13C NMR:碳谱HSQC: 异核单量子相干谱,近程碳氢相关,一般用于测定C-H直接相关谱HMBC: 多键碳氢关系谱,远程碳氢相关,C-H远程相关关系NOESY:二维NOE增强谱,检测空间上相近的氢原子的识别1H-1H COSY :H-H 二维相关谱, 化学键上相邻氢原子的识别TOCSY: 全相关谱, 结构片断的识别4.2 什么是化学位移?影响化学位移的因素有哪些?如何通过化学位移确定基团的结构?化学位移:由

30、于分子中各组质子所在的化学环境不同,而在不同的磁场产生共振吸收的现象称为化学位移。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)与某基准物氢核磁共振峰所在位置进行比较,求其相对距离,称之为化学位移()。影响氢核化学位移的因素:(1) 电负性对化学位移的影响已知化学位移()受电子屏蔽效应的影响,而电子屏蔽效应的强弱则取决于氢核外围的电子云密度,后者又受与氢核相连的原子或原子团的电负性强弱的影响。(2) 磁的各向异性效应对化学位移的影响化学键尤其键,因电子的流动将产生一个小的诱导磁场,并通过空间影响到邻近的氢核。在电子云分布不是球形对称时,这种影响在化学键周围也是不对称的,

31、有的地方与外加磁场方向一致,将增强外加磁场,并使该处氢核共振峰向低磁场方向位移(负屏蔽效应),故化学位移()增大;有的地方则与外加磁场方向相反,将会削弱外加磁场,并使该处氢核共振峰移向高场(正屏蔽效应),故化学位移减小,这种效应叫做磁的各向异性效应。(3) 氢核交换对化学位移的影响有些酸性氢核,如与O、N、S相连的活泼氢(-OH,-COOH,-NH2、-SH等),彼此之间可以发生如下的氢核交换过程:ROH(a)+ROH(b) ROH(b)+ROH(a) 交换过程的进行与否及速度快慢对氢核吸收峰的化学位移及峰的形状都有很大的影响。(4) 氢键缔合对化学位移的影响氢键缔合的氢核与不呈氢键缔合时比较

32、,其电子屏蔽作用减小,吸收峰将移向低场,值将增大。分子间氢键的形成及缔合程度取决于试样浓度、溶剂性能等。显然,试剂浓度越高,则分子间氢键缔合程度越大,值也越大。而当试样用惰性溶剂稀释时,则因分子间氢键缔合程度的降低,吸收峰将相应向高场方向位移,故值将不断减小。4.3 什么是偶合与裂分, 什么是n+1规则?什么是偶合常数?偶合常数如何计算?偶合常数大小与分子结构间有何对应关系?自旋偶合:相邻C上不等价H,各自自旋磁矩对对方产生的影响,称为自旋偶合作用。自旋裂分:由于自旋偶合作用,导致的共振吸收信号的列分,称为自旋裂分。n+1规则:某组环境完全相等的n个核(I=1/2),在B0中共产生n+种局部磁

33、场,使与其发生耦合的核裂分为n+1重峰。偶合常数:在一组裂峰中,峰与峰之间的距离或裂距称为偶合常数,用J表示,单位是Hz。简单的耦合常数的计算:将确定两个化学位移值相减,然后乘以相应的核磁仪器频率4.4 什么是磁等价?什么是自旋系统? 什么是ABX系统?磁等价:若化合物中两个相同原子核所在的化学环境相同,且它们对任意的另外一核的耦合常数亦相同(数值和符号),则两原子为磁等价的。自旋系统:相互偶合的核构成一自旋系统,不与系统外的核偶合。ABX系统:是三旋系统中常见的二级谱。ABX系统最多出现14条峰,AB:8条峰,X:4条峰,两条综合峰(强度较弱,难观察到)。AB部分的8条峰相互交错,不易归属,

34、裂距不等于偶合常数。第五章 波谱综合解析 与立体构型问题5.1 有机化合物结构分析一般包括哪些步骤?(1)分子式的确定(2)计算不饱度UU (3)找出结构单元(4)计算剩余结构或元素(5)由构建单元搭建分子结构式(6)核对图谱,推导出正确的结构并验证。5.2 什么是不饱和度,什么是旋光度,如何计算/测量?不饱和度:称缺氢指数或者环加双键指数,是有机物分子不饱和程度的量化标志,用希腊字母表示。不饱和度的计算:1)从有机物分子结构计算不饱和度的方法根据有机物分子结构计算,=双键数+三键数×2+环数如苯:=3+0×2+1=4 即苯可看成三个双键和一个环的结构形式。补充理解说明:单

35、键对不饱和度不产生影响,因此烷烃的不饱和度是0(所有原子均已饱和)。一个双键(烯烃、亚胺、羰基化合物等)贡献1个不饱和度。一个三键(炔烃、腈等)贡献2个不饱和度。一个环(如环烷烃)贡献1个不饱和度。环烯烃贡献2个不饱和度。一个苯环贡献4个不饱和度。一个碳氧双键贡献1个不饱和度。一个-NO2贡献1个不饱和度。例子:丙烯的不饱和度为1,乙炔的不饱和度为2,环己酮的不饱和度也为2。2)从分子式计算不饱和度的方法第一种方法为通用公式: =1+1/2Ni(Vi-2)其中,Vi 代表某元素的化合价,Ni 代表该种元素原子的数目, 代表总和。这种方法适用于复杂的化合物。第二种方

36、法为只含碳、氢、氧、氮以及单价卤素的计算公式: =C+1(HN)/2其中,C 代表碳原子的数目,H 代表氢和卤素原子的总数,N 代表氮原子的数目,氧和其他二价原子对不饱和度计算没有贡献,故不需要考虑氧原子数。这种方法只适用于含碳、氢、单价卤素、氮和氧的化合物。第三种方法简化为只含有碳C和氢H或者氧的化合物的计算公式: =(2C+2H)/2 C 和 H 分别是碳原子和氢原子的数目。这种方法适用于只含碳和氢或者氧的化合物。补充理解说明:(1)若有机物为含氧化合物,因为氧为二价,C=O与CH2“等效”,所以在进行不饱和度计算时可不

37、考虑氧原子。如CH2=CH2(乙烯)、CH3CHO(乙醛)、CH3COOH(乙酸)的不饱和度为1。(2)有机物分子中的卤素原子取代基,可视作氢原子计算不饱和度。如:C2H3Cl的为1,其他基团如-NH2、-SO3H等都视为氢原子。(3)碳的同素异形体,可将其视作氢原子数为0的烃。如C60(足球烯,或者富勒烯,Buckminster fullerene)(4)烷烃和烷基的不饱和度=0 如CH4(甲烷)(5)有机物分子中含有N、P等三价原子时,每增加1个三价原子,则等效为减少1个氢原子。 如,CH3NH2(氨基甲烷)的不饱和度=0。(6)C=C 碳碳双键的不饱和度=1;碳碳叁键的不饱和度=2。(7)立体封闭有机物分子(多面体或笼状结构)不饱和度的计算,其成环的不饱和度比面数少数1。 如立方烷面数为6,其不

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