分析方法的应用3课件

第五章现代分析方法在精细化学品中的应用5.1核磁共振在精细化学品中的应用5.2紫外可见在精细化学品中的应用5.3质谱在精细化学品中的应用5.4现代分析方法应用综述2023/4/10

谱图解析的步骤

（3）根据峰的裂分数，确定相邻碳原子上的氢原子数目，决定相邻的基团。（1）根据峰的强度(面积)，确定每组峰的氢原子数目；（2）根据峰的化学位移()，确定基团的类型；（4）合理组合成最可能的结构式。5.1核磁共振在精细化学品中的应用2023/4/10例：下图是C3H6O核磁共振图谱，三组吸收峰的化学位移值分别为9.8，2.4和1。试推测结构。

9.82.410123abc2023/4/10化合物C8H8O2，推断其结构987654310例如：341

δ9.877.433.872023/4/10正确结构：化合物C8H8O2，解：A:B:C=3：4：1（H数之比）

（1）看积分线有四组峰（2）看峰的化学位移和裂分数目δ3.87，单峰，3H，CH3－，向低场位移，与电负性基团相连，

δ7.43，四重峰，4H，属于；

δ9.87，单峰，1H，属于。属于CH3O－;2023/4/10根据核磁共振谱图确定化合物的分子结构例如：推断C10H12O的结构（教材P148）A:B:C:D=4：2：3：3（H数之比）

（1）看积分线有四组峰解：3423ABCD2023/4/10一、定性分析定性鉴别的依据→吸收光谱的特征最大吸收波长吸收峰的强度吸收峰的形状吸收峰的数目5.2紫外可见在精细化学品中的应用

紫外可见吸收光谱尤其适用于染料、农药、表面活性剂、芳香族有机中间体方面的应用。2023/4/101.利用max进行定性鉴定相同测试条件，与标准对照物谱图或标准谱图进行对照比较。定性分析应用实例合成产品2023/4/102.利用max考察化合物的稳定性定性分析应用实例

红子中红色素不同pH值时的紫外吸收光谱图pH=3pH=8pH=6红子中黄色素不同pH值时的紫外吸收光谱图pH=6pH=8pH=32023/4/10续前4.利用吸收峰的形状鉴定化合物的纯度定性分析应用实例含少量水杨酸的阿司匹林紫外吸收光谱图2023/4/105.利用紫外区的吸收鉴别表面活性剂的类型定性分析应用实例不同类型表面活性剂的紫外光谱图烷基苯磺酸钠烷基酚聚氧乙烯醚2023/4/10二、定量分析A:吸光度

ε:摩尔消光系数(L·mol-1·cm-1

)l：溶液层厚度(cm)c:溶液的摩尔浓度(mol/L)2023/4/10（2）标准曲线法（工作曲线法）

例如：1，5－萘二磺酸含量测定1,5－萘二磺酸的工作曲线0.710mg/25mL样品3.0mg→25mL;测得A(样品)0.845。分别移取0.200mg/mL标样0～5mL→25mL2023/4/105.3质谱在精细化学品中的应用质谱图的应用：（1）根据分子离子峰推断相对分子质量（2）根据碎片离子峰的质荷比推测化合物的种类（3）根据碎片离子峰验证化合物的结构2023/4/10应用1：在禁用偶氮染料检测中的应用几种禁用芳胺的特征质量离子及其相对丰度2023/4/10应用2：在表面性剂中的应用碳数(n)阴离子分子量82699283102971131112325133391434315357工业级烷基苯磺酸钠的NFD-MS法339325311297CnH2n+1C6H4SO3

Na阴离子的分子量值相应于CnH2n+1C6H4SO3

Na（n=10~13)2023/4/105.4现代分析方法应用综述一、各种分析方法的特点及应用范围1.红外光谱——确定主要官能团的存在例如判断－OH、－C=O、C-O-C、－NH、C=C以及苯环等官能团的存在、苯环取代等信息。2.核磁共振谱（1HNMR）——确定不同氢和碳的归属从峰面积（积分）推测各峰的相应氢原子数目根据化学位移判断基团的类型根据峰的裂分数目判断某一基团与相邻基团的关系滴加重水，确定OH、NH等“活泼氢”质子。2023/4/103.紫外可见光谱——确定化合物的骨架4.质谱——确定相对分子质量根据分子离子峰决定其相对分子质量根据同位素峰的相对丰度判断Cl、Br、S元素根据碎片离子峰结合其他谱图推测结构适用于不饱和化合物，特别是共轭不饱和芳香族化合物可进行定量分析2023/4/10例1：某化合物的分子式为C9H10O，IR谱图中在1715cm-1处出现强吸收峰，在1600cm-1、1510cm-1处出现中等强度吸收峰；1HNMR谱图：δ7.2（单峰，5H），δ3.7（单峰，2H），δ2.1（单峰，3H）；MS：29（70），43（100），67（3），91（52），92（8），134（15）。试推测它可能的结构，并写出质荷比m/e分别43和91碎片离子峰的裂解过程。

2023/4/10解析：NMR分析δ7.2（单峰，5H）为苯环单取代。δ3.7（单峰，2H）为－CH2－，且邻位C没有H。δ2.1（单峰，3H）为－CH3，且邻位C没有H。IR分析1715cm-1

确定存在－C=O；1600cm-1、1510cm-1，确定存在苯环。正确结构：

2023/4/10解析：NMR分析：δ7.22（单峰，5H）为单取代苯；δ2.36（四重峰，2H）为－CH2－，且与－CH3相连；δ1.98（三重峰，3H）为－CH3，且与－CH2－相连；

IR分析：1745cm-1，对应于C=O；1100cm-1，对应于C-O。正确结构：2023/4/10

MS验证：2023/4/10应用3：染料分析实例教材P1752023/4/10

一般蒽醌染料的结构式应用3：商品染料分析实例3460cm-1、3300cm-1双峰属于－NH21745cm-1、1696cm-1属于－N-C=O、-C=O1111cm-1属于－CH2－OR商品染料的IR谱图数据:2023/4/10化学位移多重性相对氢原子数归属1.05

三重3CH3CH2-1.89

五重2-CH2CH2CH2-3.37

四重2-OCH2CH33.42三重2-OCH2CH2－3.71

三重2(CO)2NCH2CH2-7.71

多重26,7位芳香质子8.21多重26,8位芳香质子宽峰在芳香区域内－NH2染料的核磁谱图（X=3,R=C2H5）MS：m/e=3932023/4/10本章结束2023/4/10习题：1.简述紫外光谱定性和定量分析的依据。2.试比较各种分析方法的异同点和应用范围。3.某化合物的分子式为C9H10O，IR谱图中在1715cm-1处出现强吸收峰，在1600cm-1、1510cm-1处出现中等强度吸收峰；1HNMR谱图：δ7.2（单峰，5H），δ3.7（单峰，2H），δ2.1（单峰，3H）；MS：29（70），43（100），67（3），91（52），92（8），134（15）。试推测它可能的结构，并写出质荷比m/e分别43和91碎片离子峰的裂解过程。

2023/4/10（1）两组分吸收光谱不重叠（互不干扰）两组分在各自λmax下不重叠→分别按单组分定量2.多组分的同时测定

ba22023/4/10（2）两组分吸收光谱部分重叠

λ1→测A1→b组分不干扰→可按单组分定量测Caλ2→测A2→a组分干扰→不能按单组分定量测Cb

2023/4/10(3)两组分吸收光谱完全重叠两组分在各自λmax下都发生重叠→采用双波长分光光度法双波长分光光度法是选择两个适当波长的光，交替照射装有试样溶液的比色池，通过吸光度的差值计算待测物质的浓度。ΔA=Aλ2

－Aλ1=（ελ2

－ελ1)C

l

式中：ΔＡ为两波长处测得的吸光度差值；ελ1和ελ2分别表示待测组分在λ1和λ2处的摩尔吸光系数。2023/4/10步骤：

消除a的影响测b2023/4/10消去b的影响测a2023/4/10双波长分光光度法波长的选择原则：2AY（1）一般1选定为混合物中欲测组分的最大吸收波长。（2）一般2选定为混合物中干扰组分等吸收点的波长，即干扰组分在所选两个波长（1，2）处吸光度相等。1X342023/4/10例如：呋喃妥因中硝基糠醛二乙酯含量的测定1－呋喃妥因2－硝基糠醛二乙酯3－混合样品的吸收曲线.操作方法：(1)测定呋喃妥因和硝基糠醛二乙酯纯物质溶液的紫外吸收光谱；(2)根据谱图确定λ1和λ2；(3)用选定的两个波长分别测定混合样品，根据ΔA，求得硝基糠醛二乙酯的含量。2023/4/105326应用1：某未知物的分子式为C11H16，IR、MS、NMR谱图如下所示。推测其结构，并根据质谱图验证m/e为119和120的碎片离子峰。可能结构：NMR解：

δ0.7，三重峰，3H，属于－CH3，与－CH2－相邻；δ7.3，单峰，5H，属于单取代苯环。δ1.3，单峰，6H，属于；δ1.7，四重峰，2H，属于－CH2－

，与－CH3相邻；2023/4/10进一步证实未知物含有单取代苯环。IR:3100cm-11603,1502cm-1()750cm-1、690cm-1()400030002000150010005002023/4/101481191202023/4/102023/4/10应用1：某未知物的分子式为C9H10O2，IR、MS、NMR谱图如下所示，推测其结构，并根据质谱图验证主要的碎片离子峰。2023/4/102023/4/102023/4/102023/4/105(δ7.3)推测化合物C10H12O2的结构876543210应用2：2(δ4.3)2(δ3.0)3(δ2.1)2023/4/10A:B:C:D=3：2：2：5（H数之比）

（1）看积分线有四组峰推测化合物C10H12O2的结构应用2：（2）看峰的化学位移和裂分数目

δ2.1，单峰，3H，属于δ7.3，单峰，5H，属于单取代苯环。δ3.0，三重峰，2H，属于－CH2－且与－CH2－相邻；δ4.30，三重峰，2H，属于O—CH2－且与－CH2—相邻；2023/4/10正确结构：3.0

4.302.12023/4/10一、有机化合物结构辅助解析

1.可获得的结构信息（1）200-400nm无吸收峰。饱和化合物，单烯。（2）

270-350nm有吸收峰（ε=10-100）醛酮

n→π*跃迁产生的R

带。（3）

250-300nm有中等强度的吸收峰（ε=200-2000），芳环的特征吸收（具有精细解构的B带）。（4）

200-250nm有强吸收峰（ε104），表明含有一个共轭体系（K）带。共轭二烯：K带（230nm）；不饱和醛酮：K带230nm，R带310-330nm260nm,300nm,330nm有强吸收峰，3,4,5个双键的共轭体系。2023/4/102.光谱解析注意事项(1)确认max，并算出㏒ε，初步估计属于何种吸收带；(2)观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系；(3)

乙酰化位移B带：262nm(ε302)274nm(ε2040)261nm(ε300)(4)pH值的影响加NaOH红移→酚类化合物，烯醇。加HCl兰移→苯胺类化合物。2023/4/103.分子不饱和度的计算定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。

计算：若分子中仅含一，二，三，四价元素(H，O，N，C)，则可按下式进行不饱和度的计算：