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第19章 有机化合物结构现代分析方法

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第19章 有机化合物结构现代分析方法第19章有机化合物结构现代分析方法(1)分离纯化方法:蒸馏、重结晶、升华和色谱法色谱法包括:薄层色谱、纸层色谱、柱层色谱、气相色谱和高效液相色谱(HPLC)。检查纯度:测定物理常数如测熔点、沸点、折光率及色谱等验证。确定有机物结构的步骤与方法:(2)元素分析确定化合物的组成元素,及各元素的百分含量。(3)确定实验式和分子式实验式仅表达分子中各元素间原子个数的比例,分子式与实验式是倍数关系。(4)结构式测定确定有机物结构步骤与方法:测定有机物结构的方法:化学法和波谱法第19章有机物结构现代分析方法波谱法化学法需要试样...

第19章 有机化合物结构现代分析方法
第19章有机化合物结构现代 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法(1)分离纯化方法:蒸馏、重结晶、升华和色谱法色谱法包括:薄层色谱、纸层色谱、柱层色谱、气相色谱和高效液相色谱(HPLC)。检查纯度:测定物理常数如测熔点、沸点、折光率及色谱等验证。确定有机物结构的步骤与方法:(2)元素分析确定化合物的组成元素,及各元素的百分含量。(3)确定实验式和分子式实验式仅表达分子中各元素间原子个数的比例,分子式与实验式是倍数关系。(4)结构式测定确定有机物结构步骤与方法:测定有机物结构的方法:化学法和波谱法第19章有机物结构现代分析方法波谱法化学法需要试样较多损坏样品耗时长(胆固醇,1889-1927年)需要熟练的实验技巧,高超的智慧和坚韧不拔的精神。样品用量少(<30mg)不损坏样品(MS除外)分析速度快(<10min)对-C=C-的构型确定比较方便,准确度高。波谱法已成为有机结构分析的常规方法。常用的波谱:四谱红外光谱(IR)—提供官能团信息紫外光谱(UV)—提供共轭体系信息核磁共振谱(NMR)—氢谱:提供H的类型、数目和环境碳谱:提供C的类型、数目和环境质谱(MS)—提供分子量和分子碎片本章重点讨论红外光谱和核磁共振氢谱确定有机化合物的结构,鉴定有机化合物用途:应用领域:有机化学、生物化学、植物化学、药物学、医学等优点:快速、准确、取样少,且不破坏样品(除质谱外)分子运动能级和跃迁当电磁波频率满足下式:△E=hν分子可吸收电磁波,从低能级激发到高能级。不同结构的分子所吸收的电磁波频率不同,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,得到分子的结构信息。吸收光谱的一般原理电磁波波长越短,频率越快,能量越高。200-800nm:引起电子运动能级跃迁,得到紫外及可见光谱;2.5—25μm:引起分子振动、转动能级跃迁,得到红外光谱;600-60MHz:核在外加磁场中取向能级跃迁,得到核磁共振谱。吸收光谱的一般原理19.1紫外光谱(UltraVoiletSpectroscopy)紫外光与紫外吸收光谱电子跃迁类型UV图谱的解析紫外光和紫外吸收光谱紫外光谱的产生是由于有机分子在入射光的作用下,发生了价电子的跃迁,使分子中的价电子由基态E0跃迁到激发态E!。分子的结构不同,跃迁电子的能级差不同,从而分子UV吸收的λmax不同;另外,发生各种电子跃迁的机率也不同,反映在紫外吸收上为εmax不同。因而可根据λmax和εmax了解一些分子结构的信息。真空紫外区——波长范围在200nm以下的区域。真空紫外区对普通有机物的结构分析的用处不大。普通紫外区——波长范围在200nm-400nm之间的区域。普通紫外区对有机物结构分析的用处最大。共轭体系以及芳香族化合物在此区域内有吸收,是紫外光谱讨论的主要对象。可见光区——波长范围在400nm-400nm之间的区域。可见光区与普通紫外区基本上没有太大的差别,只是光源不同,普通紫外区用氢灯,可见光区用钨丝灯。横坐标——波长λ,以nm表示。纵坐标——吸收强度,以A(吸光度)或ε(mol吸光系数)表示。当电子发生跃迁时,不可避免地要伴随着分子振、转能级的改变,加之溶剂的作用,一般UV谱图不会呈现尖锐的吸收峰,而是一些胖胖的平滑的峰包。在识别谱图时,以峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收系数εmax为准。有机化合物UV吸收的λmax和εmax在不同溶剂中略有差异。因此,有机物的UV吸收谱图应标明所使用的溶剂。根据分子轨道理论,有机分子的分子轨道按能级不同,分为成键、非键和反键轨道;成键轨道或反键轨道又有π键和σ键之分。各级轨道能级如图所示:电子跃迁类型通常有机分子处于基态,电子填入成键或非键轨道。但有机分子吸收UV后,则受激变为激发态,电子进入反键轨道。由图可知:可能的电子跃迁有6种。但实际上,由跃迁能级差和跃迁选律所决定,几乎所有的UV吸收光谱都是由π-π*跃迁或n-π*跃迁所产生的,且n-π*跃迁一般都是弱吸收(ε<100)。(1)UV术语(a)发色团引起电子跃迁的不饱和基团。一般为带有π电子的基团例如:由于不同的有机分子所含有的发色团不同,组成它们的分子轨道不同,能级不同,发生价电子跃迁的能量不同,故λmax是UV用于结构分析的主要依据。UV图谱解析(b)助色团本身并无近紫外吸收,但与发色团相连时,常常要影响λmax和εmax的基团。例如:特点:助色团一般是带有p电子的基团。例如:(c)红移与蓝移红移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向长波方向移动的现象。蓝移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向短波方向移动的现象。(d)增色效应与减色效应增色效应——使最大吸收强度(εmax)↑的效应。减色效应——使最大吸收强度(εmax)↓的效应。(2)UV吸收带及其特征(i)R带[来自德文Radikalartig(基团)]起源:由n-π*跃迁引起。或者说,由带孤对电子的发色团产生。例如:特点:①λmax>270nm,εmax<100;②溶剂极性↑时,λmax发生蓝移。R带举例:(ii)K带[来自德文Konjugierte(共轭)]起源:由π-π*跃迁引起。特指共轭体系的π-π*跃迁。K带是最重要的UV吸收带之一,共轭双烯、α,β-不饱和醛、酮,芳香族醛、酮以及被发色团取代的苯(如苯乙烯)等,都有K带吸收。例如:特点:①λmax210-270nm,εmax>10000;②溶剂极性↑时,λmax不变(双烯)或发生红移(烯酮)。(iii)B带和E带起源:均由苯环的π-π*跃迁引起。是苯环的UV特征吸收。特点:①B带为宽峰,有精细结构(苯的B带在230-270nm)εmax偏低:200<ε<3000(苯的ε为215);②E1带特强,(εmax<10000);E2带中等强度,(2000<εmax<10000)③苯环上引入取代基时,E2红移,但一般不超过210nm。如果E2带红移超过210nm,将衍变为K带。B—德文Benzienoid(苯系)E—德文Ethylenic(乙烯型)识别上述几种吸收带,对推导有机化合物的结构将会有很大的帮助。各种吸收带举例:UV图谱的解析举例UV与IR、NMR不同,它不能用来鉴别具体的官能团,而主要是通过考察孤对电子及π电子的跃迁来提示分子中是否存在共轭体系。UV主要反映共轭体系和芳香族化合物的结构特征。往往两个化合物分子中相同的共轭结构,而分子的其它部分截然不同,却可以得到十分相似的紫外谱图。例如:雄甾-4-烯-3-酮(a)和4-甲基-3-戊烯-2-酮(b)的紫外光谱。横坐标:波长/λ或波数/cm-1。红外谱图有等波长及等波数两种,对照 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 谱图时应注意。纵坐标:吸光度A或透光率T。一般情况下,一张红外光谱图有5~30个吸收峰。19.2红外光谱2-戊酮的IR图1.分子振动及红外吸收频率分子的振动类型有两大类:伸缩振动(ν):只改变键长,不改变键角;波数较高。弯曲振动(δ):只改变键角,不改变键长;波数较低。(一)基本原理必要条件:辐射光的频率与分子振动的频率相当。充分条件:振动过程中能够改变分子偶极矩!CS2、CCl4等对称分子的IR谱图特别简单,可用作IR溶剂。所以,分子对称性高者,其IR谱图简单;分子对称性低者,其IR谱图复杂;(1)峰数2.峰数、峰位和峰强二氧化碳分子是线性分子,其自由度为9-5=4,有四个基本振动形式:(1)对称伸缩振动;(2)不对称伸缩振动;(3)面内弯曲振动;(4)面外弯曲振动。实际却只有两个峰。因为:对称伸缩振动不引起分子偶极矩(μ)变化,故不产生吸收峰;面内弯曲振动与面外弯曲振动发生了简并,只产生一个吸收(667cm-1),另一个产生吸收的是不对称伸缩振动(2349cm-1)。(1)峰数2.峰数、峰位和峰强分子的近似机械模型——弹簧连接小球。分子的振动可用Hooke’srule来描述:红外光谱中,频率常用波数表示。波数:每厘米中振动的次数。波数与波长互为倒数。(1cm=104μm)(1)(2)峰位λ=c/ν若将频率采用波数表示,Hooke’srule则可表示为:(2)式中:k—化学键的力常数;m—成键原子的质量。不同分子的结构不同,化学键的力常数不同,成键原子的质量不同,导致振动频率不同。(2)峰位(A)键长越短,键能越高,吸收峰的波数就越大。如:σ(cm-1)2100~22601600~1670800~1200σ(cm-1)1660~17801000~1300(B)成键原子的质量小,吸收频率大。如C—H键、C—D键的伸缩振动波数分别在3000cm-1和2600cm-1左右。(2)峰位红外吸收峰的强度取决于振动时偶极矩变化(Δμ)的大小。Δμ值越大,吸收越强,峰“谷”越深。(3)峰强即:吸收峰的强度与成键原子之间电负性的差值有关红外吸收峰的强度通常用下列符号表示:vs(verystrong)很强;s(strong)强;m(medium)中强;w(weak)弱;vw(veryweak)很弱等。红外谱图一般以1500cm-1为界:4000~1500cm-1:特征谱带区,用于官能团鉴定;1500~400cm-1:指纹区,用于鉴别两化合物是否相同。特征谱带区吸收峰大多由成键原子的伸缩振动而产生,与整个分子的关系不大,不同化合物中的相同官能团的出峰位置相对固定,可用于确定分子中含有哪些官能团。指纹区吸收峰大多与整个分子的结构密切相关,不同分子的指纹区吸收不同,就象不同的人有不同的指纹,可鉴别两个化合物是否相同。指纹区内的吸收峰不可能一一指认。(二)基团特征振动频率1.基团特征振动频率吸收频率/cm-1引起吸收的键或官能团化合物类别3650~36003500~32003400~2500O—H醇、酚(自由)醇、酚(分子间氢键)羧酸(缔合)3500~3100N—H胺、酰胺~3300C≡C—H炔3100~3010C=C—HAr—H烯、芳香化合物3000~2850烷烃2900~2700—CHO醛(1)4000~2400cm-1(主要为Y—H键的伸缩振动吸收)1.基团特征振动频率(2)2400~1500cm-1(主要为不饱和键的伸缩振动吸收)吸收频率/cm-1引起吸收的键或官能团化合物类别2400~2100C≡C,C≡N炔、腈1750~17001680~16301815~17851850~1740C=O醛、酮、羧酸和酯酰胺酰卤酸酐1675~16401600~1450C=CN=O芳环烯、硝基化合物芳香化合物1.基团特征振动频率(3)1500~400cm-1(某些键的伸缩振动和C-H键的弯曲振动吸收)吸收频率/cm-1引起吸收的键或官能团化合物类别1300~1000C—O(伸缩振动)醇、醚、羧酸、酯1350~1000C—N(伸缩振动)胺1420~1400C—N(伸缩振动)酰胺1475~1300C—H(面内弯曲振动)烷1000~650=C-H,Ar-H(面外弯曲振动)取代烯烃、取代苯影响因素:分子的结构、分子中各基团的偶合等相互作用;样品自身的状态等:分子结构的变化会引起官能团红外吸收峰频率的变化:(1)电子效应的影响诱导效应:如C=O,诱导效应越强,吸收峰向高波数移动的程度越显著.2.影响吸收峰频率的因素共轭效应:因电子云密度平均化,结果使原来的双键略有伸长(即电子云密度降低)、力常数减小,使其吸收频率向低波数方向移动。(1)电子效应的影响随着环的张力增大,其环外官能团的振动吸收移向高波数。如环酮化合物:(2)空间效应的影响若结构中存在的共轭效应因空间阻碍而受到限制,则振动吸收移向高波数。如:(三)常见化合物的特征谱带1.烷烃、烯烃和炔烃(1)烷烃3-甲基戊烷的IR图谱烯烃类型吸收峰频率(cm-1)吸收峰强度RCH=CH2990和910(双峰)sRCH=CHR(Z式)690m,wRCH=CHR(E式)970m→sR2C=CH2890m→sR2C=CHR840~790m→s各类烯烃的C—H面外弯曲振动的特征吸收(2)烯烃(2)烯烃1-癸烯的红外光谱图1.烷烃、烯烃和炔烃(3)炔烃1-己炔的IR图谱2.芳香烃取代苯C—H的面外弯曲振动的特征吸收取代苯吸收峰频率(cm-1)吸收峰强度单取代(5个邻接氢)770~750和710~690(双峰)m→s邻位二取代(4个邻接氢)770~735m→s间位二取代(3个邻接氢)810~750和710~690m→s对位二取代(2个邻接氢)850~800m→s1600、1500、1580、1460:ν苯环(苯环呼吸振动)3010cm-1对二甲苯的IR谱图2.芳香烃3.醇、酚和醚乙醇(液膜):游离羟基吸收峰:3650-3600cm-1(高而尖)氢键缔合吸收峰:3500-3200cm-1(低而宽)乙醇(CCl4)3.醇、酚和醚4.醛和酮羰基:1750~1680cm-1,非常强的伸缩振动吸收峰,这是鉴别羰基的最有效的方法。2-戊酮IR谱图苯乙酮:4.醛和酮5.羧酸羧酸一般以二聚体状态存在羰基的伸缩振动在1725~1695cm-1;O—H在3400~2500cm-1有宽而散的吸收峰。正庚酸的红外光谱1.解析IR谱图的原则解析IR谱图时,不必对每个吸收峰都进行指认。重点解析强度大、特征性强的峰,同时考虑相关峰原则。相关峰——由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存、相互佐证的吸收峰。(四)红外图谱的解析2.一般步骤①计算不饱和度。——样品中有无双键、脂环、苯环?②官能团区:峰的位置?强度?——样品中有哪些官能团?③指纹区:有无诊断价值高的特征吸收?如:1380cm-1有峰?1000cm-1以下有峰?形状如何?双键的取代情况及构型?苯环上的取代情况?④其他信息:来源?合成方法?化学特征反应?物理常数?NMR、MS、UV谱图特征?——掌握的信息越多,越有利于给出结构式。⑤查阅、对照标准谱图,确定分子结构。(四)红外图谱的解析例:庚酸的IR例2:若分子中存在-COOH,则其IR谱图中应出现下列一组相关峰:例1:若分子中存在-C≡CH,则其IR谱图中应出现下列一组相关峰:例:1-己炔的IR(四)红外图谱的解析1-己炔:(四)红外图谱的解析正庚酸:(四)红外图谱的解析抗胆碱药消旋山莨菪碱的红外光谱重点:红外光谱与有机分子结构的关系,有机化合物基团的特征吸收频率,红外光谱的解析。思考题1:如何用IR区别:a.环戊醇与环戊酮;.乙酸与乙酸乙酯。思考题2:下列化合物中,哪一个的IR具有以下特征:1700cm-1(s),3020cm-1(m→s)19.3核磁共振波谱(NMR)第19章有机物结构现代分析方法NMR是指氢核磁共振谱(1HNMR,或PMR,protonmagneticresonance)和碳核磁共振谱(13CNMR)。通过1HNMR:可以得到有关未知分子中氢原子的类型、数目及其所处的化学环境等线索;通过13CNMR:则可以得到相关复杂分子(多用于甾类、多糖类)中碳原子的骨架信息。NMR是唯一可以确定水溶液和膜状态下蛋白质分子三维结构的方法。1.原子核的自旋(一)1HNMR产生的基本原理核磁共振(NMR):磁性核受幅射而发生跃迁所形成的吸收光谱。所谓磁性核是指能产生自旋运动的原子核,但并非所有的原子核都能自旋。通常,用自旋量子数I来表征核的自旋情况。自旋量子数I分为零、整数和半整数三种类型:11H天然丰度较大,磁性强,核电荷的分布为球形,最容易得到其核磁共振谱,而136C、157N、、199F、3115P等元素利用Fourier变换技术目前也都能得到测量。但由于组成有机化合物的元素主要是碳和氢,其中11H和136C是目前核磁共振研究与应用的热点。2.核磁共振现象1H核带一个正电荷,它可以像电子那样自旋而产生磁矩(就像极小的磁铁)。在外加磁场(BO)中,质子自旋所产生的磁矩有两种取向:与BO同向或反向,对应于两个自旋状态。(一)1HNMR产生的基本原理1H核自旋能级分裂与B0的强弱有关(一)1HNMR产生的基本原理2.核磁共振现象ΔE=E2-E1=(hrB0)/2π式中γ表示核磁矩,与原子核本性相关。如果用一个处于射频范围的电磁波照射处于B0中的1H,当电磁波的频率ν射恰好满足:DE=hν处于低能级态的1H就会吸收电磁波的能量,跃迁到高能级态,发生核磁共振。发生核磁共振时,必须满足下式:该式称为核磁共振基本关系式。2.核磁共振现象扫频:固定B0,改变ν;√扫场:固定ν,改变B0(操作更为方便)。2.核磁共振现象获得核磁共振主要有两种手段:2.核磁共振现象在B0作用下,核外电子的环流运动会产生一感应磁场B感应。而B感应的方向总是与B0相反,用化学的语言来说,就是核外电子的存在使1H核受到了部分的屏蔽作用。不同化学环境的质子,因其周围电子云密度不同,裸露程度不同,其屏蔽程度也不同,从而发生核磁共振的B0不同。这就是化学位移的来源。1.化学位移的来源----屏蔽效应(二)质子的核磁共振和化学位移(二)质子的核磁共振和化学位移2.化学位移(Chemicalshift)或者说,由于屏蔽程度不同而引起的NMR吸收峰位置的变化。定义:由于化学环境不同所引起的NMR信号位置的变化。表示方法:在实际测量中,化学位移不是以裸露的1H为标准,而是以某一标准物为标准,测得样品共振峰与标准样共振峰的距离。以δ表示:ν样品——样品的共振频率;ν标样——标准样的共振频率;ν0——仪器的工作频率;乘106是为了读数方便。标样——TMS((CH3)4Si)。其分子中只有一种1H,且屏蔽作用特大,在高场出峰。一般有机物的δ>0,在TMS的低场(左边)出峰。2.化学位移表示方法:例:在60MHz的仪器上,测得CHCl3与TMS间吸收频率之差为437Hz,则CHCl3中1H的化学位移为:2.化学位移δ值与仪器的工作频率无关。在1HNMR谱图中,横坐标用δ表示,按照左正右负的规定,δTMS=0的值在谱图的右端,δ值减小的方向即表示磁场强度增加的方向。如图1-氯丙烷的1HNMR谱图所示:2.化学位移高场3.化学等价的质子分子中处于相同化学环境的质子称为化学等价质子。连手性碳双键碳的氢环碳的氢酰胺氮上的氢一组化学等价质子对应一个吸收信号。(三)影响化学位移的因素1.诱导效应化合物CH3ICH3BrCH3ClCH3F电负性I:2.5Br:2.8Cl:3.0F:4.0δ/ppm2.162.683.054.26Y-H中Y的电负性越大,1H周围电子云密度越低,屏蔽效应越小,δ值越大,越靠近低场出峰。例1:化合物C-CH3N-CH3O-CH3电负性C:2.5N:3.0O:3.5δ/ppm0.7~1.92.1~3.13.2~4.2例2:(4)影响化学位移的因素1.诱导效应2.各向异性效应实验数据:Why?(三)影响化学位移的因素(1)芳环的各向异性B感芳环的各向异性效应,δ值较大(δ=7.2)2.各向异性效应18-轮烯(2)双键及叁键上的质子也有各向异性效应烯氢的δ值通常为5左右。具有碳氧双键的醛基氢其δ值一般在9~10的范围。炔氢~2.5。羧基氢10~132.各向异性效应3.氢键的影响氢键有去屏蔽效应,使质子的δ值显著增大。例:PhOH中酚羟基质子的化学位移与浓度的关系:浓度100%20%10%5%2%1%δ/ppm7.456.86.45.94.94.35此外,VanderWaals效应、质子交换、温度、溶剂及溶液浓度等也对化学位移有影响。(四)不同类型质子化学位移的大致范围常见的各种1H的化学位移如下:1.自旋偶合的起因峰的裂分:由于邻近不等性质子自旋偶合而引起的。自旋偶合:相邻碳原子上氢核间的相互作用。(五)自旋-自旋偶合CHBr2-CH2Br中质子的自旋偶合及峰的裂分:ab1.自旋偶合的起因B0b类对a类的偶合a类对b类的偶合2.偶合常数偶合常数——反映两核之间自旋偶合作用大小的量度,用J表示。J常常等于两裂分峰之间的裂距,一般在20Hz以下。偶合常数也是重要的结构信息。例如:偶合常数的特点:①J与B0无关。不同B0作用下或不同场强的仪器测得的J值相同。②两组相互干扰的核J值相同。(五)自旋-自旋偶合(1)裂分主要发生在邻接碳或同一碳上不等性质子之间,如:当Ha与Hb之间超过三个共价键时基本上无自旋偶合。只有不等价质子之间才显示自旋偶合。如以下质子为等价质子,只给出单峰:3.裂分规律(2)n+1裂分规律(n+1)规律——一个信号被裂分的数目取决于相邻碳上1H的数目,如果相邻碳上有n个氢,则该信号被裂分为(n+1)重峰。裂分峰强度比符合二项式展开系数比,可由巴斯卡三角形求得。3.裂分规律①相互偶合的两组峰的外形特点是“中间高,两边低”;②等价质子间不发生峰的裂分。例如:CH3CH3的NMR只有一个单峰。ClCH2CH2Cl的NMR只有一个单峰。③(n+1)规律只适用于一级谱((△ν/J)>6)。注意:3.裂分规律通常,只有相邻碳上1H才相互偶合。例1:CH3CH2OH的NMR谱。(五)自旋-自旋偶合(六)质子的数目与峰面积积分曲线的高度与其相对应的一组吸收峰的峰面积成正比,而峰面积与一组磁等价质子的数目成正比。以乙醇的NMR为例。Ha的个数:Hb的个数:Hc的个数:27格17格NMR给出的信息:√①化学位移:各种结构的1H、13C有不同的化学位移,对结构敏感。(有点像IR中的特征吸收)√②磁性核附近的取代情况及空间排列:通过偶合常数J和自旋-自旋裂分来判断。(IR谱中没有)核磁共振谱中的每一个峰都有归属!√③峰面积(积分高度):a.   用于结构分析:各种化学环境相同的核(1H)的个数;b.用于成分分析:由特征峰定量。(七)1H-NMR的谱图解析(七)1H-NMR的谱图解析①谱图中有几组峰?几种氢?②各种氢核的个数?③各峰的归属? 解析步骤:解析实例:例1:C3H7Cl的1HNMR。(七)1H-NMR的谱图解析例2:下列谱图是否为2,3,4-三氯苯甲醚的NMR?δ3.9(单峰)-OCH3δ6.7~7.3苯环氢苯氢与氧原子相连的甲基氢(七)1H-NMR的谱图解析例3:下图与A、B、C哪个化合物的结构符合?核磁共振的应用:(1)定性分析指纹分析,SattlerNMR标准谱。(2)定量分析(3)有机物、未知物结构测定(4)在高分子方面的应用1)高分子结晶度的测定2)高分子链立体构型成分的测定(5)药物分析(6)在生物学上的应用1)生物大分子的结构与功能研究2)药理研究3)生物活体组织含水量的测定(自由水、结合水)(7)在医学上的应用1)癌症诊断2)人体NMR-CT断层扫描19.4质谱(MassSpecrometry)质谱能够提供的信息:⑴相对分子质量低分辨质谱就可以确定相对分子质量,高分辨质谱可精确到0.0001;⑵分子式(样品的元素组成)用同位素丰度比法(低分辨法)或高分辨质谱仪测得的准确相对分子质量,均可以确定分子式;⑶鉴定某些官能团如甲基(m/z15)、羰基(m/z28)、甲氧基(m/z31)、乙酰基(m/z43)……⑷分子结构信息由分子结构与裂解方式的经验规律,根据碎片离子的m/z及相对丰度RA提供分子结构信息;⑸人机问答,给出可能的化合物。一、基本原理质谱用于结构分析有点像:即:由分子结构与裂解方式的经验规律,根据分子离子和各种碎片离子的质荷比及其相对丰度,就可以进行结构分析。Example电荷中心引发游离基中心引发质谱仪和质谱图质谱仪通常由四部分组成:进样系统、离子源、质量分析器和离子 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 器。由于计算机的发展,近代质谱仪一般还带有一个数据处理系统,用作有机质谱数据的收集、谱图的简化和处理。Principleofapparatus乙醇的质谱图相对丰度(RA)——以图中最强的离子峰(基峰)高为100%,其它峰的峰高则用相对于基峰的百分数表示。二、谱图的解析质谱在有机结构分析上的应用主要有两方面:①确定相对分子质量和分子式;②由分子结构与裂解方式的经验规律,鉴定某些官能团,给出分子的结构信息;在基础有机中,我们仅介绍判断分子离子峰的方法,以便于确定相对分子质量。判断分子离子峰(M+·)的方法⑴从质谱图右端最高质量数的峰中去找M+·注意:不能将同位素峰M+1、M+2……误认为是M+·。⑵利用M+1或M-1峰例如:醚、酯、胺的M+1峰明显;醛的M-1峰明显。⑶注意离子的质量数是奇数?偶数?——氮素规律⑷注意可能的M+·与左侧其它碎片离子之间的质量差是否符合逻辑例如:1-溴丙烷的质谱。1-溴丙烷戊烷Massspectrumof1–pentanol本章重点:①红外光谱与有机分子结构的关系,有机化合物基团的特征吸收频率,红外光谱的解析;②核磁共振谱与有机分子结构的关系,化学位移及n+1规律,核磁共振谱的解析。1.排列下列化合物中有星形标记的质子δ值的大小顺序。2.指出下列化合物中的1HNMR信号数以及各信号裂分的峰数。课堂练习:3.根据下列各分子式和1HNMR数据(括号内表示信号裂分数和强度比),试推断其结构。(1)C4H6Cl2O2:δ1.4(t,3);4.3(q,2);6.9(s,1)(2)C6H12O2:δ1.4(s,9);2.1(s,3);课堂练习:4.化合物A(C6H12O3)在1710cm-1有强的IR吸收峰。A和I2/NaOH溶液作用给出黄色沉淀。A与托伦试剂无银镜反应,但A用稀H2SO4处理后生成的化合物B与托伦试剂作用有银镜生成。A的1HNMR数据为:δ2.1(单峰,3H),δ2.6(双峰,2H),δ3.2(单峰,6H),δ4.7(三重峰,1H)。写出A,B的结构式。综合推断题: 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 :问题:分子式为C4H8O2的化合物A在CDCl3中的NMR谱图为:δ:1.35(d,3H),2.15(s,3H),3.75(s,1H),4.25(q,1H)。加入D2O后,δ3.75峰消失。该化合物在1720cm-1有一较强的红外吸收峰。推测该化合物的结构。
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