第一章 波谱绪论

1、波 谱 绪 论 研究或鉴定一个有机化合物的结构，需对该化合物进行结构表征。其基本程序如下： 分离提纯物理常数测定元素分析确定分子式确定其可能的构造式(结构表征)。结构表征的方法 化学法(传统方法)波谱法1803年，从鸦片中分离得到纯品。 1881年，从吗啡的锌粉蒸馏中分离出菲 。1925年，Gulland 和 Robinson提出吗啡分子的结构式。菲 吗啡OHOHOHHNCH31952-1956年，Gates 完成吗啡的全合成，最终确定吗啡的分子结构。吗啡从鸦片中提取出来到最后确定其结构大约用了150年的时间。 物质在光(电磁波)的照射下,引起分子内部某种运动,从而吸收或散射或转动某种波长的光

2、,将入射光强度变化或散射及转动光的信号记录下来,得到一张信号强度与光的波长、波数（频率）或散射角度及强度的关系图，用于物质结构、组成及化学变化的分析，这就叫波谱法。 波谱过程可表示为： 一、光的本质光是一种电磁波，具有波粒二象性。波动性： 横波cvcv微粒性： 光子hcEhv由此可见，电磁波波长越短，频率越快，能量越高。 一定波长的电磁波（光波），作用于被研究物质的分子，引起分子内某种物理量的改变（能级跃迁）。二、分子运动形式及对应的光谱范围一个基态、一个或多个激发态平动：平动能是连续变化、非量子化的。不产生光谱。最小。 核的自旋跃迁：低能级的自旋核向高能级跃迁，所需能量小于除平动能之外的其它

3、分子运动能。 转动能级跃迁：转动能级的跃迁所需能量大于核自旋跃迁能，小于振动跃迁能。 振动能级跃迁：振动能级的能量差大于转动能级的，小于电子能级的，因此振动光谱中涵盖了转动光谱。电子能级跃迁：电子跃迁所需能量是几种跃迁中最大的。 范围 光区 光谱类型 跃迁类型10-410-2nm -ray Mossbauer谱 核能级跃迁10-21 nm X-ray X-光电子能谱 核内层电子能级200400nm 紫外光区 紫外光谱 核外层电子（价400800nm 可见光区 可见光谱 电子或非键电子)2.525 m 红外光区 红外光谱 分子振动-转动(4000400cm-1) 1 cm 微波区 微波谱 分子转

4、动能级 顺磁共振谱 电子自旋能级(磁诱导)50500cm 射频区 核磁共振谱 核自旋能级(60060MHz, 无线电波区） (磁诱导) 当某一波长的电磁波照射某有机物时，若能量恰好等于某运动状态的两个能级之差，分子就吸收光子，从低能级跃迁到较高能级。即分子可选择性地吸收电磁波使分子内能提高。用仪器记录分子对不同波长的电磁波的吸收情况，就可得到光谱。 质谱虽非光谱，但其与光谱的关系密切。而且，确定未知物的分子量与分子式是进行综合光谱解析时首先要知道的问题。加上质谱仪的质量色散与光谱仪的复合光色散有某些类似之处。因此，习惯上也把质谱视为一种光谱。三、 四大谱图直观图1、紫外-可见光谱2、红外光谱3

5、、核磁共振谱4、 质谱图质谱（最好用元素分析仪验证）分子式；各种谱图（UV、IR、NMR、MS）官能团及部分结构片断；拼凑完整结构；标准谱图确认。 四、 不饱和度U的计算 不饱和度，又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。在推断有机化合物结构时很有用。 当一个化合物衍变为相应的烃后，与其同碳的饱和开链烃比较，每缺少2个氢为1个不饱和度。 一个双键的不饱和度为1，一个叁键的不饱和度为2，一个环的不饱和度为1，一个苯环的不饱和度为4。n: 4价原子的数目，如C、Si；a: 3价原子的数目，如N、P；b: 1价原子的数目，如H、X。1.样品量 紫外: Mr10-6Mr10-5g ; 红外: 15mg ; 核磁共振: 25mg ; 质谱: 10-12g 。2.样品纯度 色谱-质谱、X-射线粉末可以是混合物；其它大多数要求是纯净物。 准备足够的量；足够的纯度；制样处理。五、波谱实验样品的准备(1) 在医药方面的应用 1. 药物分析中的应用; 2. 临床医学中的应用。(2) 在环境方面的应用