有机化学第八章现代物理实验方法的应用精品文稿.ppt

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1、有机化学第八章现代物理实验方法的应用第1页，本讲稿共65页主要内容三、红外光谱三、红外光谱二、紫外和可见光吸收光谱二、紫外和可见光吸收光谱一、一、绪论绪论四、核磁共振谱四、核磁共振谱第2页，本讲稿共65页重点与难点重点与难点（一）（一）重点重点本章的重点主要是对紫外光谱、红外光谱、核磁共振及质谱本章的重点主要是对紫外光谱、红外光谱、核磁共振及质谱的简单原理及作用的理解。的简单原理及作用的理解。（二）（二）难点难点难点是在对基本原理加以理解的基础上，能运用所学知识解难点是在对基本原理加以理解的基础上，能运用所学知识解释一些简单的谱图。特别对谱图的综合运用尤为重要。释一些简单的谱图。特别对谱图的综

2、合运用尤为重要。第3页，本讲稿共65页有机化合物的波谱分析是指在电磁波（光）的作用下，有机化合物的波谱分析是指在电磁波（光）的作用下，对有机分子的某种运动状态的改变所产生的现象加以分析，对有机分子的某种运动状态的改变所产生的现象加以分析，用来测定有机化合物结构的一种分析方法。电磁波具有波用来测定有机化合物结构的一种分析方法。电磁波具有波粒二重性，是量子化的，不同波长的电磁波具有不同的能粒二重性，是量子化的，不同波长的电磁波具有不同的能量。分子的某些运动也是量子化的，对应于相应的能量。量。分子的某些运动也是量子化的，对应于相应的能量。例如，分子有转动、键的振动、电子的跃迁等（所需要能例如，分子有

3、转动、键的振动、电子的跃迁等（所需要能量依次增加）运动方式，当具有相应能量的电磁波被分子量依次增加）运动方式，当具有相应能量的电磁波被分子吸收后，将会引起分子某种运动能级的跃迁，这些跃迁与吸收后，将会引起分子某种运动能级的跃迁，这些跃迁与分子的结构密切相关，对这些跃迁加以综合分析后，就会分子的结构密切相关，对这些跃迁加以综合分析后，就会推导出分子的结构。推导出分子的结构。第4页，本讲稿共65页在有机分子结构测定中常采用的现代物理实验方法：在有机分子结构测定中常采用的现代物理实验方法：紫外光谱紫外光谱（UV）又称电子光谱）又称电子光谱红外光谱（红外光谱（IR）又称振动光谱）又称振动光谱核磁共振谱

4、核磁共振谱(NMR)1HNMR；13CNMR；19FNMR；31PNMR质谱（质谱（MS）第5页，本讲稿共65页第一节电磁波谱的一般概念 电磁波谱包括了一个极广阔的区域。从波长只有千万分之一纳米的宇宙线到波长用米,甚至千米计的无线电波都包括在内。所有这些波都有相同的速度（3*1010cm/s），根据公式：c/:频率，单位Hz；：波长，单位cm；c：速度，31010cm/s波长愈短，频率愈高光波波长的单位很多，其换算关系为：1nm=10-7cm=10-3m1.频率的表示法：赫兹（Hz）如波长为300nm的光，它的频率为：c/=(3*1010cm/s)/(300*10-7cm)=1015 s-1y

5、-射线射线x-射线射线紫外紫外可见可见红外红外微波微波波长（微米）波长（微米）10-50.20.40.722.516200第6页，本讲稿共65页2.电磁辐射能 电磁辐射是一种能量，当分子吸收辐射，就获得能量获得多少能量决定于辐射的频率Eh E获得的能量；hplanck常数，6.626*10-34J.S 频率愈高，获得的能量愈大。波数 波数是在cm长度内波的数目如用波数表示，则在1cm内波长为300nm的光的波数为：1（30010）33333cm-1 就是300nm波长的光的波数为33333cm-1.第7页，本讲稿共65页3.分子吸收光谱的分类 分子中有原子与电子。原子、电子都是运动着的物质，都

6、具有能量。在一定的条件下，整个分子有一定的运动状态，具有一定的能量，即是电子运动、原子间的振动、分子转动能量的总和。E分子=E电子+E振动+E转动 （或E总=Ee+Ev+Er）当分子吸收一个具有一定能量的光子时，分子就由较低的能级E1跃迁到较高的能级E2，被吸收光子的能量必须与分子跃迁前后的能级差恰好相等，否则不能被吸收，它们是量子化的。E分子=E-E=E光子=h 上述分子中这三种能级，以转动能级差最小（约在0、0510ev）分子的振动能差约在10、05ev之间，分子外层电子跃迁的能级差约为201ev。第8页，本讲稿共65页转动光谱 在转动光谱中，分子所吸收的光能只引起分子转动能级的变化，即使

7、分子从较低的转动能级激发到较高的转动能级。转动光谱是由彼此分开的谱线所组成的。由于分子转动能级之间的能量差很小，所以转动光谱位于电磁波谱中长波部分，即在远红外线及微波区域内。根据简单分子的转动光谱可以测定，键长和键角。振动光谱 在振动光谱中分子所吸收的光能引起振动能级的变化。分子中振动能级之间能量要比同一振动能级中转动能级之间能量差大100倍左右。振动能级的变化常常伴随转动能级的变化，所以，振动光谱是由一些谱带组成的，它们大多在红外区域内，因此，叫红外光谱。第9页，本讲稿共65页电子光谱 在电子光谱中分子所吸收的光能使电子激发到较高的电子能级，使电子能级发生变化所需的能量约为使振动能级发生变化

8、所需能量的10-100倍。电子能级发生变化时常常同时发生振动和转动能级的变化。因此从一个电子能级转变到另一个电子能级时，产生的谱线不是一条，而是无数条。实际上观测到的是一些互相重叠的谱带。在一般情况下，也很难决定电子能级的变化究竟相当于哪一个波长，一般是把吸收带中吸收强度最大的波长max（最大吸收峰的波长）表出，电子光谱在可见及紫外区域内出现。第10页，本讲稿共65页第二节紫外和可见光吸收光谱第11页，本讲稿共65页1.紫外光谱及产生紫外光谱及产生 紫紫外外光光的的范范围围为为4400nm，200400nm为为近近紫紫外外区区，4200nm为为远远紫紫外外区区，一一般般紫紫外外光光谱谱用用来来

9、研研究究近近紫紫外外吸吸收收，为为分分子子吸吸收收一一定定波波长长的的紫紫外外光光时时，电电子子发发生生跃跃迁迁，所所产产生生的的吸吸收收光光谱谱称称紫紫外外吸吸收收光光谱谱，简简称称紫紫外外光光谱谱（属属电电子子光谱）。光谱）。第12页，本讲稿共65页*nE图1电子跃迁能量示意图第13页，本讲稿共65页 Lambert-Beer定律定律根据比尔定律：根据比尔定律：A（吸光度吸光度）EcL(I/I0)A：吸光度吸光度 E：消光系数：消光系数 c：溶液的摩尔浓度：溶液的摩尔浓度 L：液层厚度：液层厚度应用紫外光谱仪，使紫外光依次照射一定浓度的样品溶液，应用紫外光谱仪，使紫外光依次照射一定浓度的样

10、品溶液，分别测得分别测得E E，以，以E E或或（摩尔消光系数摩尔消光系数）或）或 作纵坐标，波长作纵坐标，波长（nmnm）为横坐标作图，得紫外吸收曲线，此即紫外光谱）为横坐标作图，得紫外吸收曲线，此即紫外光谱。第14页，本讲稿共65页紫外吸收光谱数据一般报道最大吸收峰及摩尔消光系数：紫外吸收光谱数据一般报道最大吸收峰及摩尔消光系数：max甲酸250nm，12300紫外光谱图中常用吸收带表示：紫外光谱图中常用吸收带表示：R：n*跃迁吸收带，如跃迁吸收带，如CH3COCH3，NO2，CHO等，等，max10000,共轭双键增加，共轭双键增加，max向长波方向移动，向长波方向移动，max也随之增加

11、。也随之增加。B：苯的：苯的*，宽峰，波长，宽峰，波长230270nm之间，之间，204第15页，本讲稿共65页2.紫外光谱和有机分子结构关系紫外光谱和有机分子结构关系 紫外光谱适于分子中具有不饱和结构的特别是共轭结构紫外光谱适于分子中具有不饱和结构的特别是共轭结构的化合物。（的化合物。（p192）在共轭链的一端引入含有未共用电子对的基团如在共轭链的一端引入含有未共用电子对的基团如NH2，NR2，OH，SR等，可产生等，可产生P共轭，使化合物颜色加共轭，使化合物颜色加深，这样的基团叫做深，这样的基团叫做助色基助色基。第16页，本讲稿共65页258nm35000217nm20900210nm25

12、200217nm第17页，本讲稿共65页紫外光谱主要用于具有共轭体系的分子，因此应用具有一紫外光谱主要用于具有共轭体系的分子，因此应用具有一定的局限性，但可与其它光谱一起相互印证，确定化合物的定的局限性，但可与其它光谱一起相互印证，确定化合物的结构。结构。例例：某某化化合合物物分分子子式式为为C4H6O，紫紫外外光光谱谱在在230nm，5000,可可推推测测其其中中存存在在一一个共轭体系。个共轭体系。CH2=CHCHO：215nm增加一个双键：30-CH3：10-CH3：12第18页，本讲稿共65页第二节第二节 红外光谱红外光谱第19页，本讲稿共65页1、红外光谱的产生、表示、及应用：红外光谱

13、的产生、表示、及应用：当当用用一一束束波波长长连连续续变变化化的的单单色色红红外外光光线线透透射射某某一一物物质质时时，该该物物质质的的分分子子对对某某些些波波长长的的红红外外光光线线进进行行选选择择性性的的吸吸收收，从从而而使使各各种种波波长长的的红红外外线线对对该该物物质质具具有有不不同同的的透透射射率率，若若以以波波长长或或波波数数为为横横坐坐标标，以以百百分分吸吸收收率率为为纵纵坐坐标标，这这样样记记录录下下来来的曲线图形，就是该物质的红外光谱。的曲线图形，就是该物质的红外光谱。红外光谱用来研究分子振动与电磁波相互作用进行能量交红外光谱用来研究分子振动与电磁波相互作用进行能量交换的规律

14、性。可用于测定分子中是否含有某种官能团或特殊的换的规律性。可用于测定分子中是否含有某种官能团或特殊的化学键，也可用于确认两种化合物是否相同，因而红外光谱是化学键，也可用于确认两种化合物是否相同，因而红外光谱是有机分析中重要的分析手段之一。有机分析中重要的分析手段之一。第20页，本讲稿共65页图图5化合物化合物2的红外光谱谱图的红外光谱谱图第21页，本讲稿共65页2.红外光谱的产生及分子中原子的振动类型红外光谱的产生及分子中原子的振动类型1）伸缩振动伸缩振动:对称伸缩对称伸缩不对称伸缩不对称伸缩第22页，本讲稿共65页2）弯曲振动：）弯曲振动：剪式振动剪式振动平面摇摆平面摇摆面内弯曲面内弯曲+_

15、非平面摇摆非平面摇摆扭曲振动扭曲振动面外弯曲面外弯曲第23页，本讲稿共65页m1m2双原子分子伸缩振动示意图双原子分子伸缩振动示意图第24页，本讲稿共65页=1/2k/=m1m2/（m1+m2）：折合质量=c/1/=/c=1/=1/（2c）k/（cm-1）通过量子力学处理计算，得到其振动频率（通过量子力学处理计算，得到其振动频率（）与化学键）与化学键的力常数（的力常数（k）及原子质量（）及原子质量（m1，m2）的关系为：）的关系为：第25页，本讲稿共65页有机分子的结构是复杂的，就是最简单的甲烷分子，其原有机分子的结构是复杂的，就是最简单的甲烷分子，其原子个数也有子个数也有5个。对于有机分子存

16、在的振动方式，可由经个。对于有机分子存在的振动方式，可由经验公式：验公式：3n-6（n为原子个数）进行计算，但并非所有的振为原子个数）进行计算，但并非所有的振动都能在红外光谱中产生吸收带，同时加上有些吸收带会重叠动都能在红外光谱中产生吸收带，同时加上有些吸收带会重叠在一起。另外，在分子的振动吸收频率中往往又包含转动吸收，在一起。另外，在分子的振动吸收频率中往往又包含转动吸收，因此在红外光谱图中的吸收带远比理论计算上的要复杂得多。因此在红外光谱图中的吸收带远比理论计算上的要复杂得多。第26页，本讲稿共65页(2)C-O-H面内弯曲振动1500-1200cm-1（3）C-O伸缩振动1200-100

17、0cm-1（4）C-O-H面外弯曲振动O650-250cm-1O-H伸缩振动醇羟基的振动与吸收醇羟基的振动与吸收HC分子的其余部分(1)第27页，本讲稿共65页3.红外光谱的解析红外光谱的解析1）红外光谱的八个重要区段）红外光谱的八个重要区段 2）相关峰：一种基团可有数种振动形式，每种振动相关峰：一种基团可有数种振动形式，每种振动形式都产生一个相应吸收峰，通常把这些互相依存而形式都产生一个相应吸收峰，通常把这些互相依存而又互相可以左征的吸收峰叫相关峰。又互相可以左征的吸收峰叫相关峰。3）某些化合物的红外光谱谱图解析某些化合物的红外光谱谱图解析 第28页，本讲稿共65页图图6化合物化合物3的红外

18、光谱谱图的红外光谱谱图第29页，本讲稿共65页图图7化合物化合物4的红外光谱谱图的红外光谱谱图第30页，本讲稿共65页图图8化合物化合物5的红外光谱谱图的红外光谱谱图第31页，本讲稿共65页三、核磁共振谱第32页，本讲稿共65页磁场：磁场：分子：分子：第33页，本讲稿共65页1.基本知识基本知识 氢质子是带电体，自旋时产生一个磁场，自旋量子数氢质子是带电体，自旋时产生一个磁场，自旋量子数ms 为为1/2、1/2：第34页，本讲稿共65页低能量高能量电磁波辐射第35页，本讲稿共65页2、核核 磁磁 共共 振振 仪仪 示示 意意 图图第36页，本讲稿共65页3、核磁共振的应用、核磁共振的应用 1、

19、定性分析、定性分析 指纹分析，指纹分析，SattlerNMR标准谱。标准谱。2、定量分析、定量分析3、有机物、未知物结构测定、有机物、未知物结构测定4、在高分子方面的应用、在高分子方面的应用1）高分子结晶度的测定）高分子结晶度的测定2）高分子链立体构型成分的测定）高分子链立体构型成分的测定5、药物分析、药物分析6、在生物学上的应用、在生物学上的应用1）生物大分子的结构与功能研究）生物大分子的结构与功能研究2）药理研究）药理研究3）生物活体组织含水量的测定（自由水、结合水）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、在医学上的应用1）癌症诊断）癌症诊断2）人体）人体NMRCT断

20、层扫描断层扫描第37页，本讲稿共65页一、屏一、屏蔽蔽效效应与化学位移应与化学位移由由于于有有机机分分子子中中质质子子所所处处化化学学环环境境的的不不同同，导导致致其其周周围围电电子子云云密密度度不不同同，在在外外加加磁磁场场作作用用下下，引引起起电电环环流流，环环流流引引起起另另一一个个感感应应磁磁场场，该该感感应应磁磁场场使使质质子子产产生生对对抗抗磁磁场场，因因此此质质子子所所感感受受的的磁磁场场强强度度减减弱弱，实实际际作作用用于于质质子子的的磁磁场场强强度度比比H0小小百百万万分分之之几几，此此时时我我们们说说质质子子受受到到屏屏蔽蔽，质质子子周围电子云密度越大，屏蔽越大。周围电子云

21、密度越大，屏蔽越大。屏屏蔽蔽效效应应第38页，本讲稿共65页第39页，本讲稿共65页 电子环流产生的屏蔽有反屏蔽及屏蔽。苯环：反屏电子环流产生的屏蔽有反屏蔽及屏蔽。苯环：反屏蔽；乙炔：屏蔽。蔽；乙炔：屏蔽。第40页，本讲稿共65页要使质子产生跃迁，必需加大磁场强度才能发生共振。要使质子产生跃迁，必需加大磁场强度才能发生共振。这种由于同一类型磁核在分子中化学环境不同，而显示出这种由于同一类型磁核在分子中化学环境不同，而显示出不同的吸收峰，峰与峰之间的差距称为不同的吸收峰，峰与峰之间的差距称为化学位移化学位移。化学位。化学位移的大小，采用一标准物为原点，其它峰与原点的距离就移的大小，采用一标准物为

22、原点，其它峰与原点的距离就是该峰的化学位移。目前一般采用是该峰的化学位移。目前一般采用TMS（CH3）4Si）作）作为标准物。为标准物。化化学学位位移移第41页，本讲稿共65页由于共振频率由于共振频率（Hz）与外加磁场）与外加磁场H0成正比，因此同一化成正比，因此同一化合物的同一基团的合物的同一基团的值会因谱仪工作频率的不同而不同，不便值会因谱仪工作频率的不同而不同，不便比较。如：比较。如：CHCl360MHz：437Hz；100MHz：728Hz。因此。因此实际应用中采用的是同一种与工作频率无关的标度实际应用中采用的是同一种与工作频率无关的标度：s TMS =106（ppm）核磁共振仪频率核

23、磁共振仪频率 s：样品的共振频率样品的共振频率 437 0 =106=7.28 ppm 60 106因此，各种不同结构的因此，各种不同结构的H便有一定的便有一定的 值值.（60MHz仪器：仪器：1ppm=60Hz；100MHz仪器：仪器：1ppm=100Hz）第42页，本讲稿共65页二、结构对化学位移的影响二、结构对化学位移的影响质子在不同的结构环境中经受的屏蔽效应不同，质子在不同的结构环境中经受的屏蔽效应不同，其化学位移也不同，根据质子的化学位移可以推测其其化学位移也不同，根据质子的化学位移可以推测其结构环境。因此，结构环境。因此，NMR是测定有机化合物结构的有效手是测定有机化合物结构的有效

24、手段。段。第43页，本讲稿共65页1）在在CH3X型型化化合合物物中中，X电电负负性性越越大大，甲甲基基碳碳原原子子上上电电子子密密度度越越小小，甲甲基基上上质质子子所所经经受受的的屏屏蔽蔽效效应应越越小小，质质子子信信号号出出现现在在低场（低场（值会随着值会随着H与与X距离的增大而减小）。距离的增大而减小）。CH3FCH3ClCH3BrCH3I卤原子电负性减小/ppm4.33.12.72.2甲基质子经受屏蔽增加CH3FCH3OCH3(CH3)3NCH3CH3与甲基相连原子电负性减小4.33.22.20.9第44页，本讲稿共65页2)吸电子的取代基对屏蔽效应具有加和性，例：吸电子的取代基对屏蔽

25、效应具有加和性，例：CHCl3CH2Cl2CH3Cl/ppm7.35.33.1第45页，本讲稿共65页3)双键双键CH和芳烃中芳环上质子处于去屏蔽区域和芳烃中芳环上质子处于去屏蔽区域/ppm7.35.30.9原因：原因：第46页，本讲稿共65页4)炔烃中质子处于电子环流产生的感应磁场中炔烃中质子处于电子环流产生的感应磁场中的屏蔽区：的屏蔽区：/ppm1.8第47页，本讲稿共65页5)同一类型化合物中的屏蔽同一类型化合物中的屏蔽:RCH3R2CH2R3CH/ppm1.111.311.516)羧酸中羟基的屏蔽最小羧酸中羟基的屏蔽最小:/ppm：约12.0第48页，本讲稿共65页7)醛基质子处于去屏

26、蔽区及受到醛基质子处于去屏蔽区及受到O的吸电子的影响，的吸电子的影响，较小：较小：/ppm：约9.8第49页，本讲稿共65页8)芳环环内质子及位于芳环上方的质子处于屏蔽区，芳环环内质子及位于芳环上方的质子处于屏蔽区，屏蔽效应增加：屏蔽效应增加：第50页，本讲稿共65页三、峰三、峰面面积积与与氢氢原原子子数数目目核磁共振谱中核磁共振谱中H原子的个数与其峰面积成正比，可从峰原子的个数与其峰面积成正比，可从峰面积的积分值（直接从谱图中得到）得到不同化学环境面积的积分值（直接从谱图中得到）得到不同化学环境中中H原子的个数。原子的个数。第51页，本讲稿共65页四四、峰的裂分和自旋偶合、峰的裂分和自旋偶合

27、相邻二个碳上质子之间发生自旋偶合会引起吸收峰的裂分，相邻二个碳上质子之间发生自旋偶合会引起吸收峰的裂分，对于一级谱图（指那些核之间的偶合较弱，因而谱线裂分较对于一级谱图（指那些核之间的偶合较弱，因而谱线裂分较简单，服从（简单，服从（n+1）裂分规则的）裂分规则的NMR谱），裂分式样可按谱），裂分式样可按(n+1)规则或规则或(n+1)(n+1)(n+1)进行计算。进行计算。通过吸收峰的裂分样式，可计算出偶合常数通过吸收峰的裂分样式，可计算出偶合常数J。吸收峰的裂。吸收峰的裂分样式和质子的偶合常数，都是对有机分子结构解释的非常分样式和质子的偶合常数，都是对有机分子结构解释的非常有用的信息。有用的

28、信息。第52页，本讲稿共65页化学位移不同的质子称为化学不等价质子，判断二个质子是化学位移不同的质子称为化学不等价质子，判断二个质子是否化学等价的方法是将它们分别用一个试验基团取代，如二个质否化学等价的方法是将它们分别用一个试验基团取代，如二个质子被取代后得到同一结构，它们是等价的。例：子被取代后得到同一结构，它们是等价的。例：五五、磁等价质子和磁不等价质子、磁等价质子和磁不等价质子CH3CH2CH3ClCH2CH2CH3CH3CH2CH2Cl(二个二个CH3是等价的是等价的)如如分分子子中中二二个个质质子子分分别别用用试试验验基基团团取取代代后后得得到到二二个个对对映映体体，它它们们在在非非

29、手手性性溶溶剂中具有相同的化学位移。化学等价的质子，具有相同的化学位移值。剂中具有相同的化学位移。化学等价的质子，具有相同的化学位移值。第53页，本讲稿共65页自自旋旋偶偶合合使使核核磁磁共共振振谱谱中中信信号号分分裂裂为为多多重重峰峰，峰峰的的数数目目等等于于（n+1），n是是邻邻近近H的的数数目目，相相邻邻二二个个峰峰之之间间的的距距离离称称为为偶偶合合常常数数（J），单单位位为为（Hz）。相相互互干干扰扰的的两两个个质质子子，J必必相相等等，化化学学位位移移等等价价的的H不不产产生生自自旋旋裂裂分分，它它们们是是磁磁等等价价的的，化化学学不不等等价价的的质质子子会会相相互互干干扰扰产产生

30、生偶偶合合，发发生信号的自旋裂分，它们是磁不等价的。生信号的自旋裂分，它们是磁不等价的。结结 论论第54页，本讲稿共65页ConfigurationPeakRatiosA1AB1:1AB21:2:1AB31:3:3:1AB41:4:6:4:1AB51:5:10:10:5:1AB61:6:15:20:15:6:1（1）与某一个质子邻近的等价质子数为）与某一个质子邻近的等价质子数为n时，核磁共时，核磁共振信号裂分为（振信号裂分为（n+1）重峰，其强度如下：）重峰，其强度如下：第55页，本讲稿共65页（2）与某一质子的邻近质子不相同时，裂分数目）与某一质子的邻近质子不相同时，裂分数目为为(n+1)(

31、n+1)(n+1)重峰。重峰。例例：Cl2CHCH2CHBr2中的中的CH2应裂分为应裂分为（1+1）(1+1)=4重峰，且此四重峰强度相等。重峰，且此四重峰强度相等。第56页，本讲稿共65页（3）自旋偶合的应用）自旋偶合的应用 1）判断双键顺反异构：）判断双键顺反异构：2）判断分子构象：）判断分子构象：J=514HzJ=1218HzJ13HzJ9Hz第57页，本讲稿共65页（4）自旋偶合的限度）自旋偶合的限度 a、自旋偶合随着二个质子距离的增大很快消失。、自旋偶合随着二个质子距离的增大很快消失。b、通过重键的作用比单键大。、通过重键的作用比单键大。c、活泼氢在一般室温下只出现宽单峰，如、活泼

32、氢在一般室温下只出现宽单峰，如R-OH，RNH2。同时可以用重水（同时可以用重水（D2O）交换的方法去加以确认。）交换的方法去加以确认。第58页，本讲稿共65页8.4 质谱（质谱（p213）有有机机化化合合物物的的蒸蒸汽汽在在高高真真空空下下受受到到能能量量很很高高的的电电子子束束的的轰击，失去一个电子变成分子离子：轰击，失去一个电子变成分子离子：分子离子实际上是正离子自由基，由于电子的质量很小，分子离子实际上是正离子自由基，由于电子的质量很小，分子离子的质量等于化合物的分子量。分子离子的质量等于化合物的分子量。第59页，本讲稿共65页 10ev(965KJ/mol)的电子束能量就可使分子变成

33、分的电子束能量就可使分子变成分子离子，而质谱仪中使用的电子束能量远高于这个数值，如子离子，而质谱仪中使用的电子束能量远高于这个数值，如70ev，多余的能量传给分子离子，使其裂解成各种不同的，多余的能量传给分子离子，使其裂解成各种不同的带正电或不带电碎片，通过测定不同质荷比的正离子，所得带正电或不带电碎片，通过测定不同质荷比的正离子，所得结果打印出来称为结果打印出来称为质谱图质谱图。各类有机化合物的分子离子裂解成大小不同的碎片具有一定的各类有机化合物的分子离子裂解成大小不同的碎片具有一定的规律性，根据这些不同的裂解规律，可推导出有机分子的结构。规律性，根据这些不同的裂解规律，可推导出有机分子的结

34、构。质质谱谱中中除除了了母母离离子子峰峰外外，还还有有M+1同同位位素素峰峰，亚亚稳稳离离子子峰峰，重重排排离离子子、多多电电荷荷离离子子峰峰等等，卤卤代代烃烃中中，还还存存在在丰丰度度较较大大的的M+2峰。峰。第60页，本讲稿共65页示例：示例：第61页，本讲稿共65页第62页，本讲稿共65页 问题：问题：分子式为分子式为C4H8O2的化合物的化合物A在在CDCl3中的中的NMR谱谱图为：图为：1.35（d，3H），），2.15（s，3H），），3.75（s，1H），），4.25（t，1H）。加入）。加入D2O后，后，3.75峰消失。该峰消失。该化合物在化合物在1720cm-1有一较强的红外

35、吸收峰。推测该化合物有一较强的红外吸收峰。推测该化合物的结构。的结构。第63页，本讲稿共65页 问题：问题：奴佛卡因是一种局部麻醉药，分子式为奴佛卡因是一种局部麻醉药，分子式为C13H20N2O2，但医药上用其盐酸盐，但医药上用其盐酸盐C13H21N2O2Cl。奴佛卡因用。奴佛卡因用碱水解，生成对氨基苯甲酸碱水解，生成对氨基苯甲酸C7H7NO2及另外的简单化合物，及另外的简单化合物，试根据下列波谱数据推断奴佛卡因的结构式。试根据下列波谱数据推断奴佛卡因的结构式。C13H20N2O2：IR：1700cm-1附近有一强吸收峰。附近有一强吸收峰。nmr：1.05（t，6H），），4.2（s，2H），），2.75（t，2H）2.6（q，4H），），4.35（t，2H）6.5-7.8（m，4H）如将此化合物与如将此化合物与D2O一起振摇，一起振摇，4.2单峰消失。单峰消失。第64页，本讲稿共65页第65页，本讲稿共65页