波譜綜合解析

第七章

波譜綜合解析一、波譜綜合解析方法二、波譜綜合解析步驟三、譜圖綜合解析實例一、波譜綜合解析方法

不同分析方法獲得的信息和數(shù)據(jù)在彼此相互補充和印證的基礎上進行綜合解析。

了解每一種有機波譜分析方法的特點，以及從哪個側(cè)面反映分子骨架和部分結構（基團或原子團）的信息。綜合解析不一定追求四大譜譜圖齊備，重要的是在結構分析的每一階段工作中必須明確已解決和遺留的問題，而后根據(jù)分析方法的特點和它所能提供信息的性質(zhì)，選用合適的手段去解決剩余結構問題。IR:3030cm-1,1600cm-1,1500cm-1.1H:7.2ppm13C:120-140ppmUV:E,B吸收帶。MS：m/z=77,51,……=91,65,39……IR:1380cm-1裂分等高雙峰。1H:雙峰，多重峰。13C:雙峰，四重峰。二、波譜綜合解析步驟1)解析前應了解盡可能多的信息首先了解樣品的來源和純度；純物質(zhì)要了解其熔點、沸點、溶解性能等物理化學性質(zhì)以及用其它分析手段所測得的數(shù)據(jù)（如分子量、元素分析數(shù)據(jù)）等；混合物需要精制后才能進行波譜分析，或采用一些聯(lián)用技術分析。波譜綜合解析步驟2)初步觀察各種譜圖并得出一些明顯的結論某種波譜分析可能會產(chǎn)生反映某個原子團或官能團存在最明顯的譜峰，進而得出某個官能團明顯存在的結論，對進一步的譜圖綜合解析工作具有至關重要的意義。波譜綜合解析步驟3)分子式的確定及不飽和度的計算采用高分辨質(zhì)譜分析可以獲得分子的精確分子量并給出分子式；通過元素分析數(shù)據(jù)可以求出化合物的分子式；低分辨質(zhì)譜可以獲得整數(shù)分子量數(shù)據(jù)，借助同位素峰的相對強度根據(jù)Beynon表也可以得到化合物的分子式；通過譜圖綜合解析獲得基本結構單元,進而獲得分子式；根據(jù)確定的分子式計算出該化合物的不飽和度。波譜綜合解析步驟4)通過譜圖解析確定存在的官能團以及結構單元IR能給出大部分官能團和某些結構單元存在的信息，從譜圖特征區(qū)可以清楚地觀察到存在的官能團，從指紋區(qū)的某些相關峰也可以得到某些官能團存在的信息。(1)紅外光譜(2)有機質(zhì)譜MS除了能夠給出分子式和相對分子量的信息，還可以根據(jù)譜圖中出現(xiàn)的系列峰﹑特征峰﹑重排峰和高質(zhì)量區(qū)碎片離子峰確定結構單元。

波譜綜合解析步驟(3)紫外光譜UV可以確定由不飽和基團形成的大共軛體系，當吸收具有精細結構時可知含有芳環(huán)結構，對結構單元的確定給予補充和輔證。(4)質(zhì)子核磁共振譜

1HNMR根據(jù)分子中處于不同環(huán)境氫核的化學位移（δ）和氫核之間的偶合常數(shù)（J）確定分子中存在的自旋系統(tǒng)，與13CNMR數(shù)據(jù)作相應的關聯(lián)確定自旋系統(tǒng)對應的結構單元；波譜綜合解析步驟(5)碳核磁共振譜

13CNMR中處于不同環(huán)境碳核的化學位移（δ）反映了分子中碳—氫﹑碳—雜和碳—碳之間的關系，13CNMR可以獲得碳原子的個數(shù)及所連氫原子的個數(shù)，能給出多數(shù)官能團存在的結構信息。波譜綜合解析步驟5)確定結構單元連接方式并組成幾個可能的結構(2)有機質(zhì)譜(1)質(zhì)子核磁共振譜

1HNMR中氫核化學位移（δ）和偶合裂分峰常常是確定鄰近基團和連接方式的重要依據(jù)；MS中主要碎片離子和分子離子以及它們之間的質(zhì)量差﹑亞穩(wěn)離子﹑重要的重排離子都可能提供官能團以及結構單元相互連接的信息；波譜綜合解析步驟(4)碳核磁共振譜

13CNMR中碳核的化學位移（δ）及其是否表現(xiàn)出分子具有整體對稱性和局部對稱性對確定取代基位置也具有一定的作用；IR中由于鄰接基團性質(zhì)以及連接方式會使基團的特征頻率發(fā)生位移，因此可根據(jù)頻率位移考慮鄰接基團的性質(zhì)（共軛基團或電負性基團取代）以及確定連接方式。(3)紅外光譜波譜綜合解析步驟6)確定正確結構以上一步所推出的各種可能結構為出發(fā)點，綜合運用所掌握的實驗資料，對各種可能的結構逐一對比分析，采取排除解析方法確定正確結構。如果對某種結構幾種譜圖的解析結果均很滿意，說明該結構是合理的和正確的。波譜綜合解析步驟7)結構驗證(1)質(zhì)譜驗證(2)標準譜圖驗證正確的分子結構一定能寫出合理的質(zhì)譜斷裂反應，運用質(zhì)譜斷裂機制是驗證分子結構正確與否的重要判斷方法。通過與標準譜圖對照分析，確定譜圖上峰的個數(shù)、位置、形狀及強弱次序是否與標準譜圖一致。三、譜圖綜合解析實例

例1．化合物C5H10O，根據(jù)如下譜圖確定結構，并說明依據(jù)。解：1）不飽和度：u=1+5-10/2=12）紅外光譜IR解析1717cm-1，C=O伸縮振動醛或酮

譜圖綜合解析實例11360cm-1，-CH3變角振動1469cm-1，C-H變角振動2927cm-1，C-H伸縮振動譜圖綜合解析實例13）核磁共振氫譜1

HNMR9-10無峰，沒有醛質(zhì)子，說明為酮。=2.4（1H）七重峰，CH=1.08（6H）雙峰，2個CH3=2.05（3H）單峰，鄰接C=O的CH3譜圖綜合解析實例14）推斷結構5）質(zhì)譜MS驗證結構譜圖綜合解析實例1質(zhì)譜MS驗證結構：譜圖綜合解析實例2例2.

某化合物元素分析數(shù)據(jù)如下：C=70.13%，H=7.14%、Cl=22.72%，試根據(jù)如下譜圖推測其結構.d

譜圖綜合解析實例2解：1）確定分子式無分子離子峰，只能算出最簡式。C：70.13×1/12=5.8H：7.14Cl：22.74×1/35.5=0.64C9H11Cl最簡式：M=154最簡式：不飽和度：u=1+9-(1+11)/2=4譜圖綜合解析實例22）紅外光譜(IR)3030cm-1，1600cm-1，1500cm-1

芳環(huán)特征吸收~2900cm-1，C-H伸縮振動1480cm-1，C-H變角振動700cm-1，750cm-1

苯環(huán)單取代特征譜圖綜合解析實例23）核磁共振氫譜(1

HNMR)積分比：5：2：2：2（11H）三種CH2

=2.75（2H）三重峰，CH2峰，

=3.4（2H）三重峰，CH2峰，=2.1（2H）多重峰，CH2峰，

=7.2（5H）單峰，芳環(huán)質(zhì)子信號，烷基單取代譜圖綜合解析實例24）核磁共振碳譜(13CNMR)δ偏共振多重性歸屬推斷30tCH2CH2-CH233tCH2C=C-CH244tCH2Cl-CH2120~140dCH苯環(huán)上未取代的碳142sC苯環(huán)上取代的碳d

譜圖綜合解析實例25）推斷結構6）質(zhì)譜驗證(MS)譜圖綜合解析實例2質(zhì)譜MS驗證結構：譜圖綜合解析實例3例3．化合物C9H10O2，根據(jù)如下譜圖確定結構，并說明依據(jù)。譜圖綜合解析實例3譜圖綜合解析實例3解：1）不飽和度：u=1+9-10/2=52）紅外光譜IR解析3030cm-1，1600cm-1，1500cm-1

芳環(huán)特征吸收1745cm-1，C=O伸縮振動1225cm-1，1100cm-1，C-O-C伸縮振動697cm-1，749cm-1

苯環(huán)單取代特征譜圖綜合解析實例33）核磁共振氫譜(1HNMR)

=5.00（2H）單峰，CH2峰，

=1.96（3H）單峰，CH3峰，

=7.22（5H）單峰，芳環(huán)質(zhì)子信號，烷基單取代譜圖綜合解析實例34）推斷結構5）質(zhì)譜MS驗證譜圖綜合解析實例3質(zhì)譜MS驗證結構：譜圖綜合解析實例3譜圖綜合解析實例4例4．化合物C8H19N，根據(jù)如下譜圖確定結構，并說明依據(jù)。譜圖綜合解析實例4譜圖綜合解析實例4解：1）不飽和度：u=1+8+(1-19)/2=02）紅外光譜IR解析~2900cm-1，2800cm-1，飽合碳氫伸縮振動1450cm-1，C-H變角振動1380cm-1，雙峰，CH3變角振動~1200cm-1，C-N伸縮振動譜圖綜合解析實例43）核磁共振碳譜解析分子中有8個碳，

13CNMR中只有4個峰，分子有對稱性。δ偏共振多重性歸屬推斷8qCH3CH3-CH225qCH3CH3-CH46dCHCH-N54tCH2CH3-CH2-N譜圖綜合解析實例44）核磁共振氫譜解析積分比：4.6：4.6：35=2：2：15（19H）

=1.0CH3峰，五個CH3；

=2.5（2H）四重峰，CH2峰，鄰接甲基，CH3-CH2；

=3.0（2H）多重峰，兩個CH質(zhì)子信號。譜圖綜合解析實例45）推斷結構6）質(zhì)譜MS驗證譜圖綜合解析實例4質(zhì)譜MS驗證結構：譜圖綜合解析實例4質(zhì)譜MS驗證結構：譜圖綜合解析實例5例5．化合物C10H12O3，根據(jù)如下譜圖確定結構，并說明依據(jù)。107180135152927764qqtddsss譜圖綜合解析實例52H2H2H3H3H29813081151215811712146316071367139012588491169解：1）不飽和度：u=1+10-12/2=52）紅外光譜IR解析29813081151215811712146316071367139012588491169

2981cm-1飽和C-H伸縮振動1712cm-1，強峰，C=O伸縮振動

3081cm-1，芳環(huán)C-H伸縮振動1607cm-1，1512cm-1

芳環(huán)骨架振動1581cm-1，1450cm-1

芳環(huán)骨架振動1390cm-1，1365cm-1

甲基C-H變角振動1258cm-1，1167cm-1C-O-C伸縮振動（酯）849cm-1，苯環(huán)對位取代譜圖綜合解析實例53）核磁共振1H譜解析2H2H2H3H3H

=1.3（3H）三重峰，CH3峰，鄰接CH2

=4.3（2H）四重峰，CH2峰，鄰接CH3，鄰接氧。

=3.8（3H）單峰，孤立CH3峰，鄰接氧。

=7~8（4H）四重峰，芳環(huán)質(zhì)子對位取代峰型。4）核磁共振碳譜13CNMRqqtddsssδ偏共振多重性歸屬推斷15qCH3CH3-CH255qCH3O-CH362tCH2O-CH2-CH3115~165dssCHCC苯環(huán)上未取代的碳苯環(huán)上取代的碳苯環(huán)上取代的碳167sCC=O碳譜圖綜合解析實例55）推斷結構6）質(zhì)譜（MS）驗證1071801351529277譜圖綜合解析實例5質(zhì)譜MS驗證結構：譜圖綜合解析實例6例6.化合物C11H17N，根據(jù)如下譜圖確定結構，并說明依據(jù)。譜圖綜合解析實例6解：1）不飽和度：u=1+11+(1-17)/2=42）紅外光譜IR解析波數(shù)(cm-1)歸屬結構信息304629711602，1580149813741274，1169837，763692不飽和碳氫C-H伸縮振動νAR-H飽和碳氫C-H伸縮振動νC-H苯環(huán)骨架伸縮振動νC=C苯環(huán)骨架伸縮振動νC=C甲基對稱變角振動δS（CH3