化工专业《波谱分析》大纲夏然.doc

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1、波谱分析教学大纲课程编码：课程名称：波谱分析学时/学分：24/1.5先修课程：有机化学适用专业：化学工程与工艺、制药工程开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1课程性质：本课程是化学工程与工艺专业和制药工程专业的专业课程之一，是在修完有机化学等课程的基础上开设的选修课程。2课程任务：通过本课程的学习，掌握紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）的基础知识及其解析方法，培养学生综合利用波谱技术分析化合物结构问题的能力。重点掌握核磁共振（NMR）中化学位移在解析化合物结构中的作用。二、课程教学基本要求通过本课程的学习，掌握紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）及质谱

2、（MS）的基本原理，了解其峰形特征并解读其化学信息，能够正确解析相关图谱。重点掌握核磁共振（NMR）氢质子和碳原子化学位移对结构解析的意义。学会综合利用波谱技术，解析简单化合物的未知结构。成绩考核形式：期末成绩（闭卷考试）（70%）平时成绩（作业、课堂提问等）（30%)。成绩评定采用百分制，60分为及格。三、课程教学内容第一章 紫外光谱1.教学基本要求了解电子跃迁类型、发色团类型及其与紫外吸收峰波长的关系；了解紫外光谱的max及其主要影响因素；掌握共轭烯烃最大吸收峰波长的计算规则；了解紫外光谱在有机化余物结构分析中的应用。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生掌握不饱和化合

3、物峰位的经验规则和共辄烯烃的max的计算方法，培养解析化合物紫外光谱的能力。3.教学重点和难点教学重点是紫外光谱的max及其主要影响因素以及芳香化合物的紫外光谱特征，推测不饱和化合物峰位的经验规则。教学难点是原子或分子的能量组成与分子轨道、紫外光谱与电子跃迁。4.教学内容（1）紫外光谱基本原理主要知识点：紫外吸收的产生；朗伯-比尔定律；溶剂的选择；紫外光谱中常用的名词术语；电子跃迁的类型；影响紫外吸收波长的因素。（2）紫外光谱仪主要知识点：紫外光谱仪的结构、应用范围。（3）各类化合物的紫外吸收光谱主要知识点：饱和烃化合物；简单的不饱和化合物；共轭双烯；，-不饱和羰基化合物；芳香族化合物；含氮化

4、合物；无机化合物。（4）紫外光谱的应用主要知识点：化合物的鉴定；纯度检查；异构体的确定；位阻作用的测定；氢键强度的测定；成分分析。第二章 红外光谱1.教学基本要求了解分子振动能级与红外光谱的关系；了解吸收峰的位置与分子振动能级基频跃迁的关系；掌握红外光谱解析的重要区段及主要官能团特征吸收频率；了解红外光谱在有机化合物结构分析中的应用。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生掌握特征谱带区、指纹区及相关峰的概念和红外光谱中的八个重要区段，培养解析红外光谱的能力。3.教学重点和难点教学重点是特征谱带区、指纹区及相关峰的概念；红外光谱中的八个重要区段。教学难点是分子的振动能级基频跃

5、迁与峰位：分子的偶极矩与峰强；影响峰位与峰强的其它因素。4.教学内容（1）红外光谱的基本原理主要知识点：红外吸收光谱；分子振动类型；红外光谱的吸收强度。（2）影响红外光谱吸收频率的因素主要知识点：影响红外光谱吸收频率的因素分析。（3）红外光谱仪及样品制备技术主要知识点：红外光谱仪；样品的制备。（4）各类化合物的红外特征光谱主要知识点：饱和烃；不饱和烃；醇、酚和醚；含羰基化合物；含氮化合物；其他含杂原子有机化合物；金属有机化合物；高分子化合物；无机化合物。（5）红外图谱解析主要知识点：红外光谱的分区；红外标准谱图及检索；红外图谱的解析。（6）拉曼光谱简介主要知识点：拉曼光谱原理；激光拉曼光谱在有

6、机化学方面的应用。（7）红外光谱技术的进展及其应用主要知识点：红外光谱技术的进展；红外光谱的应用。第三章 核磁共振氢谱1.教学基本要求了解发生核共振的必要条件及其用于有机化合物结构测定的基本原理；了解核的能级跃迁与电子屏蔽之间的关系；掌握几种重要的影响氢核化学位移的因素，能根据化合物结构式分析氢化学位移值的范围、并根据化学位移初步推测氢在结构式；能够识别不同的氢核，在1H-NMR谱中偶合常数大小，了解脉冲傅立叶变换核磁共振测定方法的原理；了解核磁氢谱测定条件以及简化图谱的方法。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生掌握几种重要的影响氢核化学位移的因素，能根据化合物结构式分析

7、氢化学位移值的范围、并根据化学位移初步推测氢在结构式。培养谱测定技术和核磁图谱的解析的能力。3.教学重点和难点教学重点是核磁共振氢谱解析及应用；化学位移和化学位移的影响因素。教学难点是峰的裂分；低级偶合与高级偶合。4.教学内容（1）核磁共振的基本原理主要知识点：原子核的磁矩；自旋核在磁场中的取向和能级；核的回旋和核磁共振；核的自旋弛豫。（2）核磁共振仪与实验方法主要知识点：连续波核磁共振谱仪；脉冲傅里叶变换核磁共振谱仪；样品的处理；核磁共振图谱。（3）1H的化学移位主要知识点：电子屏蔽效应和化学位移；化学位移表示法；影响化学位移的因素。（4）各类质子的化学位移主要知识点：饱和碳上质子的化学位移

8、；不饱和碳上质子的化学位移；芳环氢的化学位移；杂环芳氢的化学位移；活泼氢的化学位移。（5）自旋偶合和自旋列分主要知识点：自旋-自旋偶合与自旋-自旋裂分；n+1规律；偶合常数。（6）自旋系统及图谱分类主要知识点：核的等价性质；自旋系统的分类；图谱的分类；几种常见的自旋系统。（7）核磁共振氢谱的解析主要知识点：解析谱图的步骤；辅助图谱分析的一些方法；图谱解析示例。第四章 核磁共振碳谱1.教学基本要求了解发生核共振的必要条什及其用于有机化合物结构测定的基本原理；了解核的能级跃迁与电子屏蔽之间的关系；掌握几种重要的影响碳化学位移的因素，能根据化合物结构式分析碳化学位移值的范围、并根据化学位移初步推测碳

9、在结构式；能够识别不同的碳核及在13C-NMR谱中偶合常数大小；了解脉冲傅立叶变换核磁共振测定方法的原理；了解核磁碳谱测定条件以及简化图谱的方法。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生掌握几种重要的影响碳化学位移的因素，能根据化合物结构式分析碳化学位移值的范围。培养根据化学位移初步推测碳在结构式和碳谱测定技术的能力。3.教学重点和难点教学重点是核磁共振碳谱解析及应用，化学位移和化学位移的影响因素。教学难点是自旋偶合机理及自旋晶格弛豫机理。4.教学内容（1）核磁共振碳谱的特点主要知识点：核磁共振碳谱的特点。（2）核磁共振碳谱的测定方法主要知识点：脉冲傅里叶变换法；核磁共振碳谱

10、中几种去偶技术。（3）13C的化学位移主要知识点：屏蔽常数；影响13C化学位移的因素；各类化合物的13C化学位移。（4）13C NMR的自旋偶合及耦合常数主要知识点：13C1H的自旋偶合；13CX的自旋偶合。（5）核磁共振碳谱解析及应用主要知识点：核磁共振碳谱谱图解析程序；核磁共振碳谱解析示例。（6）自旋晶格弛豫时间（T1）主要知识点：自旋-晶格弛豫机理；T1值的应用。（7）二维核磁共振谱主要知识点：二维核磁共振谱的基本原理；二维核磁共振谱的分类。第五章 质谱1.教学基本要求掌握质谱的基本原理；掌握离子裂解的机理及有机质谱中的裂解反应；了解含卤素化合物的质谱特征；了解质谱解析程序，能够根据质谱

11、解析简单化合物的结构。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生掌握质谱的基本原理，掌握离子裂解的机理及有机质谱中的裂解反应，培养解析一般图谱的能力。3.教学重点和难点教学重点是质谱解析程序及应用。教学难点是质谱的基本原理及离子裂解的机理。4.教学内容（1）质谱的基本知识主要知识点：质谱仪；质谱仪主要性能指标；质谱图；质谱的离子类型。（2）离子裂解的机理主要知识点：离子的单分子裂解；离子丰度的影响因素。（3）有机质谱中的裂解反应主要知识点：自由基中心引发的a断裂反应；电荷中心引发的i断裂反应；环状结构的裂解反应；游离基中心引发的麦氏（McLafferty）重排反应；正电荷中心引

12、发的重排反应。（4）常见各类化合物的质谱主要知识点：烃类；醇类；酚类；醚类；醛、酮类；羧酸；酯；酸酐；酰胺；胺类；硝基化合物；腈类；硫醇和硫醚类；卤化物的质谱。（5）有机质谱的解析及应用主要知识点：谱图解析步骤；质谱应用示例。（6）质谱最新进展主要知识点：质谱最新进展。第六章 多谱综合分析1.教学基本要求掌握综合解析谱图的一般程序；了解多谱解析的一些实例。2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生掌握综合解析谱图的一般程序。3.教学重点和难点教学重点是综合解析谱图的一般程序。教学难点是实例解析。4.教学内容（1）综合解析谱图的一般程序主要知识点：综合解析谱图的一般程序。（2）综合解析实例主要知识点：综合解析的方式方法。四、 学时分配表章序内容学时备注一紫外光谱3二红外光谱5三核磁共振氢谱5四核磁共振碳谱5五质谱4六多谱综合分析2合计24五、教材及参考书教材：波谱分析教程 主编：邓芹英 出版社：科学出版社 出版时间：2003年参考书：1.有机化合物波谱分析 主编：姚新生 出版社：中国医药科技出版社 出版时间：2004年2.有机化合物结构鉴定与有机波谱学主编：宁永成 出版社：科学出版社 出版时间：2011年3.有机分析 主编：陈耀祖 出版社：高等教育出版社 出版时间：1981年执笔： 夏然审定： 张伟 徐绍红