四谱联用综合解析

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1、2010年11月9日星期二1江苏大学江苏大学四谱联用综合解析江苏大学化学化工学院江苏大学化学化工学院作者作者嵇学林嵇学林2010年11月9日星期二2一、概述在结构测定中，对于简单的化合物，往往可用个别光谱就能解析出化合物的结构，但对于较复杂的化合物，则用个别光谱所得的结论往往十分牵强，不易令人信服，且容易出意外的差错，因此通常在结构测定中，常常强调光谱的联合应用，这样可从各方面取得资料，互相补充，互相论证，便所得的结论明确可靠。在结构测定中，对于简单的化合物，往往可用个别光谱就能解析出化合物的结构，但对于较复杂的化合物，则用个别光谱所得的结论往往十分牵强，不易令人信服，且容易出意外的差错，因此

2、通常在结构测定中，常常强调光谱的联合应用，这样可从各方面取得资料，互相补充，互相论证，便所得的结论明确可靠。2010年11月9日星期二3光谱联用，应从哪个光谱入手并无规定的步骤。在一般情况下，常先根据质谱定出分子式、相对分子质量，然后算出化合物的不饱和度，从红外光谱决定化合物的官能团等。从核磁共振推测含氢基团，再根据紫外光谱判断该化合物是否具有共轭体系。综合所有资料，提出可能的结构式。最后根据各类化合物的裂解模式判断所提出结构式是否正确。光谱联用，应从哪个光谱入手并无规定的步骤。在一般情况下，常先根据质谱定出分子式、相对分子质量，然后算出化合物的不饱和度，从红外光谱决定化合物的官能团等。从核磁

3、共振推测含氢基团，再根据紫外光谱判断该化合物是否具有共轭体系。综合所有资料，提出可能的结构式。最后根据各类化合物的裂解模式判断所提出结构式是否正确。一、概述2010年11月9日星期二4一、概述在实际解析过程中确定一个官能团时，往往要参考几种光谱，互相论证。例如，从红外光谱发砚在在实际解析过程中确定一个官能团时，往往要参考几种光谱，互相论证。例如，从红外光谱发砚在1380cm-1处有强度大约相等的两个吸收峰，可以认为可能存在异丙基或偕二甲基。这时若在核磁共振谱的处有强度大约相等的两个吸收峰，可以认为可能存在异丙基或偕二甲基。这时若在核磁共振谱的0.9附近找到相当于附近找到相当于6个质子的二连峰。

4、就可以确定该基团为异丙基。然后再继续进行红外光谱的解析。个质子的二连峰。就可以确定该基团为异丙基。然后再继续进行红外光谱的解析。2010年11月9日星期二5二、综合解析四谱的步骤首先根据质谱的分子离子峰和同位素峰及其相对强度，利用贝农表选出一些可能的化学式，进而确定出分子式。如果采用高分辨率质谱仪进行了精确分子量的测定，也能确定出分子式。由分子式可以计算出被测化合物的不饱和度。首先根据质谱的分子离子峰和同位素峰及其相对强度，利用贝农表选出一些可能的化学式，进而确定出分子式。如果采用高分辨率质谱仪进行了精确分子量的测定，也能确定出分子式。由分子式可以计算出被测化合物的不饱和度。初步查看、分析四种

5、谱图，从而判断化合物是脂肪族还是芳香族、是否含不饱和键等等一些明显的结构。初步查看、分析四种谱图，从而判断化合物是脂肪族还是芳香族、是否含不饱和键等等一些明显的结构。仔细辨认四种谱图。通常利用一种谱图的明显特征来印证另一谱图的更精细的内容，从而了解样品分子中的官能团及其取代关系。仔细辨认四种谱图。通常利用一种谱图的明显特征来印证另一谱图的更精细的内容，从而了解样品分子中的官能团及其取代关系。2010年11月9日星期二6利用已确定的结徊单元。组成该化合物的几种可能结构。对以上所推出的几种可能结构进行四种谱图的指认。如果某一种结构对四种谱图的指认均很满意。说明该化合物就是被测物的结构。如果有几种可

6、能结构与谱图均大致相符时，可以对几种可能结构中的某些碳原子或某些氢原子的值利用经验公式进行计算，由计算值与实测值的比较，得出最为合理的结构。利用已确定的结徊单元。组成该化合物的几种可能结构。对以上所推出的几种可能结构进行四种谱图的指认。如果某一种结构对四种谱图的指认均很满意。说明该化合物就是被测物的结构。如果有几种可能结构与谱图均大致相符时，可以对几种可能结构中的某些碳原子或某些氢原子的值利用经验公式进行计算，由计算值与实测值的比较，得出最为合理的结构。二、综合解析四谱的步骤2010年11月9日星期二7三、不饱和度的计算不饱和度常以表示，是表示分子中存在的双键或环的 数目，是解析化合物结构的一

7、个重要参数。计算不饱和单位 的方法如下：不饱和度常以表示，是表示分子中存在的双键或环的 数目，是解析化合物结构的一个重要参数。计算不饱和单位 的方法如下：1.含含C，H，O或或S化合物不饱和度的计算方法化合物不饱和度的计算方法若若0，则此类化合物的通式为，则此类化合物的通式为CnH2n+2OaSb。分子中存在一个双键或一个环相当于一个不饱和度，每 个叁键相当于两个不饱和度，每一个不饱和度折合分子中的 两个氢原子。分子中存在一个双键或一个环相当于一个不饱和度，每 个叁键相当于两个不饱和度，每一个不饱和度折合分子中的 两个氢原子。根据分子式，可按下式计算分子的不饱和度：根据分子式，可按下式计算分子

8、的不饱和度：2010年11月9日星期二8三、不饱和度的计算2(22分子中氢的数目）+=n式中：式中：n碳原子数目。碳原子数目。例如：苯乙酮的分子式为例如：苯乙酮的分子式为C8H8O，它的不饱和度应为：，它的不饱和度应为：528282=+=5，说明分子中具有，说明分子中具有3个双键，一个环和一个羰基。个双键，一个环和一个羰基。CCH3O2010年11月9日星期二92.含氮化合物不饱和度的计算含氮化合物不饱和度的计算若若0，则此类化合物通式为：，则此类化合物通式为：CnH2n+2+mNm同样，每一个不饱和度折合分子中的两个氢原子。同样，每一个不饱和度折合分子中的两个氢原子。式中式中n=碳原子数目，

9、碳原子数目，m氮原子数目。氮原子数目。含氮化合物不饱和度的计算公式为：含氮化合物不饱和度的计算公式为：2n+2+m-(分分子子中中氢氢的的数数目）目）2三、不饱和度的计算2010年11月9日星期二10三、不饱和度的计算3.含卤素化合物不饱和度的计算含卤素化合物不饱和度的计算若若0，则此类化合物通式为：，则此类化合物通式为：CnH2n+2-xXx此类化合物不饱和度的计算公式为：此类化合物不饱和度的计算公式为：2n+2x(分分子子中中氢氢的的数数目）目） 24.含含C、H、O、S、N和卤素化合物不饱和度的计算和卤素化合物不饱和度的计算n+1氢原子数目氢原子数目 2卤素原子数目卤素原子数目3价氮原子

10、数目价氮原子数目22+2010年11月9日星期二11四、波谱解析综合示例（一） 综合综合应用应用几种谱图数据推测化合物结构的实际练 习。几种谱图数据推测化合物结构的实际练 习。 练习练习1：某化合物：某化合物A的分子式为的分子式为C9H10O，请解析各谱图并推测分子结构。，请解析各谱图并推测分子结构。(1)紫外光谱：紫外光谱： 实验条件：实验条件：1.075 mg/10mL乙醇溶液，乙醇溶液，0.1cm样品池；样品池； 实验结果：最大吸收峰位于实验结果：最大吸收峰位于240nm处，吸光度为处，吸光度为0.95。 说明：具有说明：具有共轭体系共轭体系或或芳香体系芳香体系。2010年11月9日星期

11、二12(2)红外光谱：(2)红外光谱：实验条件：液膜法。图谱主要结果：实验条件：液膜法。图谱主要结果：四、波谱解析综合示例（一）2010年11月9日星期二13四、波谱解析综合示例（一）2010年11月9日星期二14(3)质谱：(3)质谱：分子离子峰分子离子峰m/Z=134，碎片离子峰，碎片离子峰m/z=77，可能 为，可能 为C6H5；碎片离子峰；碎片离子峰m/z=105，可能为，可能为C6H5CO；M-105=134- 105=29，失去基团可能为，失去基团可能为C2H5。四、波谱解析综合示例（一）2010年11月9日星期二15HHHHHCH2CH3OAABBBCD四、波谱解析综合示例（一）

12、（4）1HNMR：解析结果 ：解析结果 ：位置 位置 A 7.95B 7.68-7.28C 2.984D 1.2242010年11月9日星期二16质子偏共振质子偏共振13CNMR谱结果：位置谱结果： 位置 1 200.57 2137.02 3132.84 4128.56 5127.98 631.74 78.23C 5C 3CH 4C 5C 2C 4HHHC 1HCH2 6CH3 7O(5)质子偏共振质子偏共振13CNMR谱：谱：四、波谱解析综合示例（一）2010年11月9日星期二17 吸收峰位置吸收峰位置()峰裂分情况峰裂分情况 200 单峰单峰 30 三重峰三重峰 10 四重峰四重峰 (7)

13、综合解析：综合解析： 根据分子式根据分子式C9Hl0O，计算不饱和度为，计算不饱和度为5，推测 化合物可能含有苯环，推测 化合物可能含有苯环(不饱和度为不饱和度为4)不饱和度不饱和度=(2n + 2-mH)/2=(29 + 2-10)/2=5(6)偏共振偏共振13CNMR谱：谱：四、波谱解析综合示例（一）2010年11月9日星期二18 1688cm-1有吸收，表明有有吸收，表明有-C=O，此吸收与正常羰基相比有一定，此吸收与正常羰基相比有一定红移红移，推测此，推测此-C=O可能可能与其他双键或与其他双键或键体系共轭键体系共轭。 2000-1669 cm-1有吸收有吸收,有有泛频峰形状泛频峰形状

14、表明可能为表明可能为单取代苯单取代苯。 1600cm-1，1580cm-1，1450cm-1有吸收，表明有有吸收，表明有苯环存在苯环存在。IR表明：表明：四、波谱解析综合示例（一）2010年11月9日星期二191221cm-1处有强峰，表明有是处有强峰，表明有是芳酮芳酮(芳酮的碳芳酮的碳碳伸碳伸(C)在在13251215cm-1区间区间) 。 746 cm-1，691 cm-1有吸收表明可能为单取代苯。故推测化合物有有吸收表明可能为单取代苯。故推测化合物有C6H5-C=O基团基团(C7H5O)，分子式为，分子式为C9Hl0O，则剩余基团为，则剩余基团为C2H5。四、波谱解析综合示例（一）201

15、0年11月9日星期二20 UV表明存在苯环。表明存在苯环。 MS表明：分子离子峰表明：分子离子峰m/z=134，碎片离子峰，碎片离子峰 m/z=77，可能为，可能为C6H5；碎片离子峰；碎片离子峰m/z=105， 可能为， 可能为C6H5CO；M-105=134-105=29，失去基 团可能为，失去基 团可能为C2H5。由此推测分子可能结构为。由此推测分子可能结构为:C2H5O四、波谱解析综合示例（一）2010年11月9日星期二21 三种氢，比例为三种氢，比例为5：2：3。 =78，多峰，多峰，五个氢五个氢，对应于，对应于单取代苯环单取代苯环， C6H5； =3，四重峰四重峰，二个氢二个氢，对应于，对应于CH2，四重峰表明 邻碳上有三个氢，即分子中存在，四重峰表明 邻碳上有三个氢，即分子中存在 CH2CH3片断，化 学位移偏向低场，表明与吸电子基团相连；片断，化 学位移偏向低场，表明与吸电子基团相连； =11.5，三重峰三重峰，三个氢三个氢，对应于，对应于CH3，三重峰 表明邻碳上有两个氢，即分子中存在，三重峰 表明邻碳上有两个氢，即分子中存在CH2CH3片断。片断。1HNMR表明：表明：四、波谱解析综合示例（一）2010年11月9日星期二22 位于位于200，一种碳，对应于，一种