波谱分析课件绪论.ppt

添加标题主讲人：点击添加副标题波谱分析教程主 讲：陈志胜号码：15089670136主主讲讲内内容容质谱质谱8    5核磁共振核磁共振10    4综合谱图分析综合谱图分析2   6绪论绪论2    1红外光谱红外光谱63紫外光谱紫外光谱4 21.1 1.1 1.1 1.1 有机化合物结构测定有机化合物结构测定方法方法方法方法   1.2.3 波谱分析方法波谱分析方法    波谱分析法具有优点突出，广泛应用等特点，波谱分析法的波谱分析法具有优点突出，广泛应用等特点，波谱分析法的优点是：省时、省力、省钱、快速、准确，样品消耗量是微克优点是：省时、省力、省钱、快速、准确，样品消耗量是微克级的，甚至更少它不仅可以研究分子的结构，而且还能探索级的，甚至更少它不仅可以研究分子的结构，而且还能探索到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况，到分子间各种集聚态的结构构型和构象的状况，有机物结构分有机物结构分析和鉴定研究中起着重要的作用，是诸多科研和生产领域不可析和鉴定研究中起着重要的作用，是诸多科研和生产领域不可或缺的工具或缺的工具对人类所面临的生命科学、材料科学的发展，是对人类所面临的生命科学、材料科学的发展，是极其重要的。

极其重要的绪绪论论1.2.11.2.1经典方法经典方法 （化学鉴定法）（化学鉴定法） 1.1.初步实验初步实验2.2.测定物理常数测定物理常数3.3.元素分析元素分析4.4.分组实验分组实验 5.5.官能团实验官能团实验1.2.2 现代的研究方法现代的研究方法:元素分析元素分析(EA)        元素组成元素组成质谱质谱(MS)       分子量及部分结构性质分子量及部分结构性质红外光谱红外光谱(IR)    官能团种类官能团种类紫外紫外/可见光谱可见光谱(UV/Vis)    共轭结构共轭结构核磁共振波谱核磁共振波谱(NMR)    C-H骨架及所骨架及所 处化学环境处化学环境                    X射线衍射射线衍射(X-Ray)    晶体结构晶体结构1.1 1.1 简介简介三十年代三十年代UV四十年代四十年代IR五十年代五十年代NMRMS} 官能团官能团}分子式，分子式，分子骨架连接分子骨架连接一般文献给出的数据：一般文献给出的数据：NMR: 详细详细MS: 分子量分子量IR: 主要官能团主要官能团一般无一般无UV数据数据绪绪论论1.1.2 1.1.2 四四四四 谱谱谱谱 发发发发 展展展展 历历历历 史史史史•色谱：是一种利用混合物中诸组分在两相间的分配原理以获色谱：是一种利用混合物中诸组分在两相间的分配原理以获得分离的方法。

气相色谱，高效液相色谱，柱色谱等得分离的方法气相色谱，高效液相色谱，柱色谱等 　　•波谱分析主要是以波谱分析主要是以光学光学理论为基础，以物质与光相互作用为理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构分进行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构分析和鉴定的方法析和鉴定的方法 波谱法主要包括红外光谱、紫外光谱、核磁共振和质谱，波谱法主要包括红外光谱、紫外光谱、核磁共振和质谱，简称为四谱除此之外还包含有拉曼光谱、荧光光谱、旋光简称为四谱除此之外还包含有拉曼光谱、荧光光谱、旋光光谱和圆二色光谱、顺磁共振谱波谱法的种类也越来越多光谱和圆二色光谱、顺磁共振谱波谱法的种类也越来越多 • ( (质谱虽非光谱，因其与光谱的密切关系，且确定未知物质谱虽非光谱，因其与光谱的密切关系，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之质谱仪的质量色散与光谱仪的复光色散有某些类似题。

加之质谱仪的质量色散与光谱仪的复光色散有某些类似之处，因此习惯上也把它视为一种光谱之处，因此习惯上也把它视为一种光谱) )绪绪论论1.2 1.2 类别简述类别简述绪绪论论·了解各谱仪的一般原理及实验方法了解各谱仪的一般原理及实验方法·掌握每一谱中各类有机化合物的波谱掌握每一谱中各类有机化合物的波谱信息及影响因素，运用波谱信息，推导信息及影响因素，运用波谱信息，推导并阐明化合物的结构并阐明化合物的结构·在掌握每一谱各类有机化合物波谱信在掌握每一谱各类有机化合物波谱信息的基础上，综合运用波谱信息，解决息的基础上，综合运用波谱信息，解决较复杂的结构问题较复杂的结构问题. .1.4.1 紫外吸收光谱在综合光谱解析中的作用紫外吸收光谱在综合光谱解析中的作用1紫外吸收光谱紫外吸收光谱(UV) 主要主要用于确定化合物的类型用于确定化合物的类型用于确定化合物的类型用于确定化合物的类型及共轭情况及共轭情况及共轭情况及共轭情况如是否是不饱和化合物如是否是不饱和化合物 ？？是否是否具有芳香环结构等化合物的骨架信息具有芳香环结构等化合物的骨架信息1紫外吸收光谱虽然可提供某些官能团的信息，紫外吸收光谱虽然可提供某些官能团的信息， ？？如是否含有醛基、酮基、羧基、酯基、炔基、烯如是否含有醛基、酮基、羧基、酯基、炔基、烯基等生色团与助色团。

但基等生色团与助色团但特征性差特征性差，在综合光谱，在综合光谱解析中一般可不予以考虑紫外吸收光谱法解析中一般可不予以考虑紫外吸收光谱法主要主要主要主要用于定量分析用于定量分析用于定量分析用于定量分析绪绪论论1.4 1.4 四大谱在综合光谱解析中的作用四大谱在综合光谱解析中的作用1.4.2 红外吸收光谱在综合光谱解析中的作用红外吸收光谱在综合光谱解析中的作用*红红外外吸吸收收光光谱谱(IR) 主主要要提提供供未未知知物物具具有有哪哪些些官官能能团团、、化化合合物物的的类类别别(芳芳香香族族、、脂脂肪肪族族；；饱和、不饱和饱和、不饱和)等提提供供未未知知物物的的细细微微结结构构，，如如直直链链、、支支链链、、链链长长、、结结构构异异构构及及官官能能团团间间的的关关系系等等信信息息，，但在综合光谱解析中居次要地位但在综合光谱解析中居次要地位 绪绪论论1.4 1.4 四大谱在综合光谱解析中的作用四大谱在综合光谱解析中的作用1.4.3 1.4.3 核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用1.4.3.1 核磁共振氢谱核磁共振氢谱(1H—NMR) 在光谱解析中作用在光谱解析中作用主要提供化合物中所含主要提供化合物中所含主要提供化合物中所含主要提供化合物中所含⒈⒈⒈⒈质质质质子子子子的的的的类类类类型型型型：：：：说明化合物具有哪些种类的含氢官能团。

⒉⒉⒉⒉氢分布：氢分布：氢分布：氢分布：说明各种类型氢的数目⒊⒊⒊⒊核间关系核间关系核间关系核间关系: :氢核间的偶合关系与氢核所处的化学环境¬核间关系可提供化合物的二二二二级级级级结结结结构构构构信信信信息息息息，如连连连连结结结结方方方方式式式式、、、、位位位位置置置置、、、、距离；结构异构与立体异构距离；结构异构与立体异构距离；结构异构与立体异构距离；结构异构与立体异构( (几何异构、光学异构、构象几何异构、光学异构、构象) )等) 三方面的结构信息三方面的结构信息三方面的结构信息三方面的结构信息绪绪论论1.4 1.4 四大谱在综合光谱解析中的作用四大谱在综合光谱解析中的作用1.4.3 1.4.3 核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用1.4.3.1 核磁共振氢谱核磁共振氢谱(13C—NMR) 在光谱解析中作用在光谱解析中作用(核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也可提供化合物中 1.碳核的类型、 2.碳分布 、 3.核间关系三方面结构信息 主要提供化合物的碳主要提供化合物的碳主要提供化合物的碳主要提供化合物的碳“ “骨架骨架骨架骨架” ”信息信息信息信息。

碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅速、正确地否定所拟定的错误结构式碳谱对立体异立体异立体异立体异构体比较灵敏构体比较灵敏构体比较灵敏构体比较灵敏，，能给出细微结构信息能给出细微结构信息能给出细微结构信息能给出细微结构信息绪绪论论1.4 1.4 四大谱在综合光谱解析中的作用四大谱在综合光谱解析中的作用氢谱不足不能测定不含不能测定不含氢的官能团氢的官能团碳谱补充对于含碳较多的有机物，烷氢的化学环境类似，而无法区别给出各种含碳官能团的信给出各种含碳官能团的信息，几乎可分辨每一个碳息，几乎可分辨每一个碳核，核，光谱简单易辨认光谱简单易辨认绪绪论论1.4 1.4 四大谱在综合光谱解析中的作用四大谱在综合光谱解析中的作用1.4.3 核磁共振核磁共振氢谱在在综合光合光谱解析中的作用解析中的作用1.4.3.3 碳谱与氢谱碳谱与氢谱在光在光谱解析中解析中互相补充互相补充作用作用碳谱不足氢谱峰面积的积分氢谱峰面积的积分氢谱峰面积的积分氢谱峰面积的积分高度与氢数成比例高度与氢数成比例高度与氢数成比例高度与氢数成比例COM谱的峰高，常峰高，常峰高，常峰高，常不与碳数成比例不与碳数成比例不与碳数成比例不与碳数成比例氢谱补充绪绪论论1.4 1.4 四大谱在综合光谱解析中的作用四大谱在综合光谱解析中的作用1.4.3 核磁共振核磁共振氢谱在在综合光合光谱解析中的作用解析中的作用1.4.3.3 碳碳谱与与氢谱在光在光谱解析中互相解析中互相补充作用充作用1.4.4 1.4.4 1.4.4 1.4.4 质谱质谱质谱质谱在综合光谱解析中的作用在综合光谱解析中的作用在综合光谱解析中的作用在综合光谱解析中的作用¹质质谱谱(MS) 主主要要用用于于确确定定化化合合物物的的分分子子量量、、分子式分子式。

¹质质谱谱图图上上的的碎碎片片峰峰可可以以提提供供一一级级结结构构信信息息对对于于一一些些特特征征性性很很强强的的碎碎片片离离子子，，如如烷烷基基取取代代苯苯的的m／／z 91的的苯苯甲甲离离子子及及含含γ氢氢的的酮酮、、酸酸、、酯酯的的麦麦氏氏重重排排离离子子等等，，由由质质谱谱即即可可认认定定某某些些结构的存在结构的存在¹质质谱谱的的另另一一个个主主要要功功能能是是作作为为综综合合光光谱谱解解析析后，后，验证所推测的未知物结构的正确性验证所推测的未知物结构的正确性绪绪论论1.4 1.4 四大谱在综合光谱解析中的作用四大谱在综合光谱解析中的作用1.5.1 波谱分析在医药方面的应用波谱分析在医药方面的应用      1. 药物分析中的应用药物分析中的应用; 2. 临床医学中的应用临床医学中的应用1.5.2 波谱分析在环境方面的应用波谱分析在环境方面的应用      1. 有机物污染的分析有机物污染的分析;2. 食品安全中的应用食品安全中的应用;3. 生物应用方面的分析　　生物应用方面的分析　　 1.5.3 波谱分析在工业中的应用波谱分析在工业中的应用     1. 化工工业中的应用化工工业中的应用;2. 地质、材料检测中的地质、材料检测中的应用应用1.5 1.5 波谱分析的应用波谱分析的应用绪绪论论1.6  波谱分析的基本原理波谱分析的基本原理:绪绪论论1.6.1 光的本质光的本质 光是一种电磁波，具有波粒二相性。

光是一种电磁波，具有波粒二相性波动性波动性：：微粒性：微粒性：由此可见，由此可见， 与与E E，，v v 成反比，即成反比，即  ↓ ↓，，v v↑(↑(每秒的振动次数每秒的振动次数↑↑) )，，E↑E↑绪绪论论1.6  波谱分析的基本原理波谱分析的基本原理:1.6.2 1.6.2 分子运动形式及对应的光谱范围分子运动形式及对应的光谱范围1.6  波谱分析的基本原理波谱分析的基本原理:•一定波长的电磁波（光波），作用于被研究一定波长的电磁波（光波），作用于被研究物质的分子，引起分子内某种物质的分子，引起分子内某种物理量物理量的改变的改变（能级跃迁）（能级跃迁）.    核能级核能级 电子能级电子能级 分子振动分子振动- -转动能级转动能级 电子自旋能级电子自旋能级 核自旋能级核自旋能级物理量物理量绪绪论论1.6.2 1.6.2 分子运动形式及对应的光谱范围分子运动形式及对应的光谱范围  范围范围 光区光区 光谱类型光谱类型 跃迁类型跃迁类型1010-4-4～～1010-2-2nmnm  -ray -ray MossbauerMossbauer谱谱 核能级跃迁核能级跃迁1010-2-2～～1 nm X-ray X-1 nm X-ray X-光电子能谱光电子能谱 核内层电子能级核内层电子能级100100～～400nm400nm 紫外光区紫外光区 紫外光谱紫外光谱 核外层电子（价核外层电子（价400400～～800nm 800nm 可见光区可见光区 可见光谱可见光谱 电子或非键电子电子或非键电子) )2.52.5～～2525 m m 红外光区红外光区 红外光谱红外光谱 分子振动分子振动- -转动转动(4000(4000～～400cm400cm-1-1) )～～1 cm 1 cm 微波区微波区 微波谱微波谱 分子转动能级分子转动能级 顺磁共振谱顺磁共振谱 电子自旋能级电子自旋能级 （磁诱导）（磁诱导）5050～～500cm 500cm 射频区射频区 核磁共振谱核磁共振谱 核自旋能级核自旋能级(600(600～～60MHz, 60MHz, 无线电波区）无线电波区） （磁诱导）（磁诱导）绪绪论论穆斯堡尔穆斯堡尔1.6  波谱分析的基本原理波谱分析的基本原理:1.6.2 1.6.2 分子运动形式及对应的光谱范围分子运动形式及对应的光谱范围绪绪论论1.7  四大谱图直观图四大谱图直观图1.7.1 1.7.1 紫外可见光谱紫外可见光谱绪绪论论1.7  四大谱图直观图四大谱图直观图1.7.2 1.7.2 红外光谱光谱红外光谱光谱绪绪论论1.7  四大谱图直观图四大谱图直观图1.7.3 1.7.3 核磁共振光谱光谱核磁共振光谱光谱绪绪论论1.7  四大谱图直观图四大谱图直观图1.7.2 1.7.2 质谱光谱质谱光谱•宁永成。

有机化合物结构鉴定与有机波谱学，宁永成有机化合物结构鉴定与有机波谱学， 2000.12000.1，北京科学出版社，北京科学出版社•苏克曼等波谱解析法，苏克曼等波谱解析法，20022002，上海，上海 ，华东理工大学出版社，华东理工大学出版社 •范康年 谱学导论谱学导论 ，，20012001，北京，北京 ，高等教育出版社，高等教育出版社 •常建华，董绮功等常建华，董绮功等 波谱原理及解析，波谱原理及解析，20012001，北京，科学出版社，，北京，科学出版社，•唐恢同编唐恢同编 有机化合物的光谱鉴定，有机化合物的光谱鉴定，19921992，北京，北京大学出版社，北京，北京大学出版社 •张正行张正行 著有机光谱分析，著有机光谱分析，19951995 ，北京，，北京，人民卫生出版社人民卫生出版社, , •姚新生姚新生 有机化合物波谱解析，有机化合物波谱解析， 1997 1997，，北京，北京，中国医药科技出版社中国医药科技出版社•R. M. Silverstein, F. X. Webster , D. J. Kiemi. E. Spectrometric identification of organic compounds, John Wiley & Sons. Inc. Ltd. Seventh edition : 2005•B. Stuart , Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications , John Wiley & Sons. Inc. Ltd. 2004. 绪绪论论1.8  参考文献参考文献绪绪论论1.9  网络资源网络资源http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/cgi-bin/direct_frame_top.cgi?lang=enghttp://webbook.nist.gov/chemistry/ (sadtler光光谱图 )http://www.chem.ucla.edu/~webspectra/ (网上网上习题库)http://www.nd.edu/~smithgrp/structure/workbook.html (网上网上习题库)。