有机波普分析幻灯片.ppt

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1、有机波普分析第1页，共56页，编辑于2022年，星期一二、质谱解析实例例1:根据以下MS图谱推测化合物的结构m/z128(M+)715743相相对对强强度度2040608010012058858699113（1）分子量为128，不含氮或含偶数个氮；第2页，共56页，编辑于2022年，星期一（2）出现43、57、71等峰，CnH2n+1 或CnH2n+1 CO，而无30、44等含氮的特征峰，可认为化合物不含氮；（3）无苯基的特征峰；（4）58、86、100为麦氏重排峰，因而表明分子中有C=O；（5）分子式为C8H16O；（6）100的重排峰证明失去的是CH2=CH2，即有CH3CH2CH2C=O

2、存在；第3页，共56页，编辑于2022年，星期一（7）86的重排峰证明失去的是CH2=CH-CH3，即有CH3CH2CH2CH2C=O或（CH3）2CHCH2C=O存在；（8）化合物的结构为86的重排峰证明失去的是CH2=CH-CH3，即有CH3CH2CH2CH2COCH2CH2CH2CH3或CH3CH2CH2COCH2CH（CH3）2第4页，共56页，编辑于2022年，星期一例2:根据以下MS图谱推测化合物的结构m/z1821057751相相对对强强度度255075100150175（1）分子量为182的分子式如下：C13H12N、C13H10O、C13H26、C14H24（2）质荷比为10

3、5的基团：C7H7N、C7H5O第5页，共56页，编辑于2022年，星期一质荷比为77的基团为：C6H5CO 由于图中的基峰在质荷比的中部，且碎片离子较少，所以该化合物应该为两个比较稳定的基团组成。综合以上信息，可推断该化合物的结构为：第6页，共56页，编辑于2022年，星期一例3 C6H12O的质谱图如下，推导其结构。解析：解析：1100，分子离子峰，分子离子峰285，失去，失去CH3（15）的）的产物产物357,丰度最大丰度最大,稳定结构，稳定结构，失去失去CO(28)后的产物后的产物第7页，共56页，编辑于2022年，星期一OCH3 CH3-C-C-CH3 CH3结构为：结构为：第8页，

4、共56页，编辑于2022年，星期一9图谱提供的信息图谱提供的信息NMR图谱解析及应用图谱解析及应用第9页，共56页，编辑于2022年，星期一10一张谱图可以向我们提供关于有机分子结构的如下信息一张谱图可以向我们提供关于有机分子结构的如下信息1.由由吸收峰的组数，吸收峰的组数，可以判断有可以判断有几种不同类型的几种不同类型的H核；核；2.由由峰的强度峰的强度（峰面积或积分曲线高度），可以判断（峰面积或积分曲线高度），可以判断各类各类H的相对数目；的相对数目；3.3.由由峰的裂分数目，峰的裂分数目，可以判断可以判断相邻相邻H核的数目；核的数目；4.由由峰的化学位移峰的化学位移（值），可以判断值），

5、可以判断各类型各类型H所处的所处的化学环境；化学环境；5.由由裂分峰的外形或偶合常数，裂分峰的外形或偶合常数，可以判断可以判断哪种类型哪种类型H是是相邻的。相邻的。第10页，共56页，编辑于2022年，星期一11吸收峰吸收峰 峰强度峰强度 对应基团对应基团 峰裂分峰裂分 相邻基团信息相邻基团信息 位置位置=7.2 5 =7.2 5 苯环质子苯环质子=4.3 2 =4.3 2 亚甲基亚甲基 单峰单峰 相邻碳无氢相邻碳无氢=3.4 2 =3.4 2 亚甲基亚甲基 四重峰四重峰 C CH H2 2-CH-CH3 3 偏向低场偏向低场 吸电子取代基吸电子取代基=1.2 3 =1.2 3 甲基甲基 三重

6、峰三重峰 CHCH2 2-C-CH H3 3第11页，共56页，编辑于2022年，星期一12吸收峰吸收峰 峰强度峰强度 对应基团对应基团 峰裂分峰裂分 相邻基团信息相邻基团信息 =1 6 =1 6 两个两个CHCH3 3 二重峰二重峰 CH(CCH(CH H3 3)2 2=3.4 2 CH=3.4 2 CH2 2 二重峰二重峰 C CH H2 2CHCH 偏向低场偏向低场 吸电子基团吸电子基团=2.4 1 OH=2.4 1 OH=1.0-2.0 1 =1.0-2.0 1 多重峰多重峰 CHCH2 2C CH H(CH(CH3 3)2 2第12页，共56页，编辑于2022年，星期一13一、谱图中

7、化合物的结构信息一、谱图中化合物的结构信息1、峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，、峰的数目：标志分子中磁不等性质子的种类，多少种；多少种；NMR图谱解析及应用图谱解析及应用第13页，共56页，编辑于2022年，星期一142、峰的强度、峰的强度(面积面积)：每类质子的数目：每类质子的数目(相对相对)，多少个；多少个；3、峰的位移、峰的位移()：每类质子所处的化学环境每类质子所处的化学环境，化合物中位化合物中位置；置；4、峰的裂分数、峰的裂分数：相邻碳原子上质子数；相邻碳原子上质子数；5、偶合常数、偶合常数(J)：确定化合物构型确定化合物构型。第14页，共56页，编辑于2022年，星期一15

8、解析步骤解析步骤 1.识别干扰峰及活泼氢峰识别干扰峰及活泼氢峰2.计算不饱和度计算不饱和度3.确定谱图中各峰组对应的氢原子的数目，对氢确定谱图中各峰组对应的氢原子的数目，对氢进行分配进行分配4.对分子对称性的考虑对分子对称性的考虑5.对每个峰组的对每个峰组的、J都进行分析都进行分析6.组合可能的结构式组合可能的结构式7.对推出的结构进行指认对推出的结构进行指认第15页，共56页，编辑于2022年，星期一16二、二、NMR图谱解析图谱解析1、计算不饱和度、计算不饱和度2、利用、利用NMR图谱提供的信息图谱提供的信息第16页，共56页，编辑于2022年，星期一17苯环上的质苯环上的质子在低场出子在

9、低场出现。为什么现。为什么？为什么为什么1H比比6H的化学的化学位移大？位移大？第17页，共56页，编辑于2022年，星期一18第18页，共56页，编辑于2022年，星期一19化合物化合物C10H12O252238 7 6 5 4 3 2 1 0UN=1+10+1/2(-12)=5 3.0和和4.30三重峰和三重峰三重峰和三重峰OCH2CH2相互偶合峰相互偶合峰第19页，共56页，编辑于2022年，星期一20 2.1单峰三个氢，单峰三个氢，CH3峰，结构中有氧原子，可能具有：峰，结构中有氧原子，可能具有：7.3芳环上氢，单峰烷基单取代芳环上氢，单峰烷基单取代CH2CH2OCOCH3abc第20

10、页，共56页，编辑于2022年，星期一21C7H16O3，推断其结构推断其结构95.303.381.3761UN=1+7+1/2(-16)=03.38和和1.37四重峰和三重峰四重峰和三重峰CH2CH3相互偶合峰相互偶合峰 3.38含有含有OCH2结构结构结构中有三个氧原子，可能具有结构中有三个氧原子，可能具有(OCH2)3第21页，共56页，编辑于2022年，星期一22 5.3CH上氢吸收峰，低场与电负性基团相连上氢吸收峰，低场与电负性基团相连正确结构：正确结构：第22页，共56页，编辑于2022年，星期一23化合物化合物C10H12O2，推断结构推断结构7.305.212.311.20cb

11、ad5HHHH第23页，共56页，编辑于2022年，星期一24化合物化合物C8H8O2，推断其结构推断其结构987654310 7-8之间的两组峰应为苯环上的之间的两组峰应为苯环上的H，且各裂分为，且各裂分为2重峰，推重峰，推断苯环上有两个对位取代基。断苯环上有两个对位取代基。UN=1+8+1/2(-8)=5初步判断分子中有一苯环，此外，还存在一个不饱和初步判断分子中有一苯环，此外，还存在一个不饱和键。键。第24页，共56页，编辑于2022年，星期一25 10的峰应为醛基或羧基上的的峰应为醛基或羧基上的H，但，但3.8的峰不可能为与苯的峰不可能为与苯环相连环相连CH3的的H，故化合物的结构式为

12、，故化合物的结构式为第25页，共56页，编辑于2022年，星期一26第26页，共56页，编辑于2022年，星期一27第27页，共56页，编辑于2022年，星期一28第28页，共56页，编辑于2022年，星期一29解析实例解析实例1.分子式为分子式为C3H60的某化合物的核磁共振谱如下，试的某化合物的核磁共振谱如下，试确定其结构。确定其结构。第29页，共56页，编辑于2022年，星期一30谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学谱图上只有一个单峰，说明分子中所有氢核的化学环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。环境完全相同。结合分子式可断定该化合物为丙酮。第30页，共56页，编辑于20

13、22年，星期一312.某化合物的分子式为某化合物的分子式为C3H7Cl，其，其NMR谱图如下图所示：谱图如下图所示：试推断该化合物的结构。试推断该化合物的结构。解：解：由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；由分子式可知，该化合物是一个饱和化合物；由谱图可知：由谱图可知：第31页，共56页，编辑于2022年，星期一32(1)有三组吸收峰，说明有三种不同类型的有三组吸收峰，说明有三种不同类型的H核；核；(2)该化合物有七个氢，有积分曲线的阶高可知该化合物有七个氢，有积分曲线的阶高可知a、b、c各组吸收峰的质子数分别为各组吸收峰的质子数分别为3、2、2；(3)由化学位移值可知：由化学位移值可知：H

14、a的共振信号在高场区，其的共振信号在高场区，其屏蔽效应最大，该氢核离屏蔽效应最大，该氢核离Cl原子最远；而原子最远；而Hc的屏蔽效应的屏蔽效应最小，该氢核离最小，该氢核离Cl原子最近。原子最近。结论结论：该化合物的结构应为：该化合物的结构应为：第32页，共56页，编辑于2022年，星期一333.一个化合物的分子式为一个化合物的分子式为C10H12O,其其NMR谱图谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。如下图所示，试推断该化合物的结构。第33页，共56页，编辑于2022年，星期一34 解：分子式解：分子式C10H12O，5，化合物可能含有苯基，化合物可能含有苯基，C=C或或C=O双键；双键；1H

15、NMR谱无明显干扰峰；由低场至高场，积分简比为谱无明显干扰峰；由低场至高场，积分简比为4：2：3：3，其数字之和与分子式中氢原子数目一致，故积分比，其数字之和与分子式中氢原子数目一致，故积分比等于质子数目之比。等于质子数目之比。6.57.5的多重峰对称性强，可知含有的多重峰对称性强，可知含有XC6H5Y（对位（对位或邻位取代）结构；其中或邻位取代）结构；其中2H的的7ppm，表明苯环与推电子基，表明苯环与推电子基（OR）相连。）相连。3.75ppm(s,3H)为为CH3O的特征峰；的特征峰；1.83(d,3H)为为CH3CH=；5.56.5(m,2H)为双取代烯氢（为双取代烯氢（C=CH2或或

16、HC=CH）的四重峰，其中一个氢又与的四重峰，其中一个氢又与CH3邻位偶合，排除邻位偶合，排除=CH2基团的存在，基团的存在，可知化合物应存在：可知化合物应存在：CHCHCH3基。基。化合物的结构为：化合物的结构为：第34页，共56页，编辑于2022年，星期一354.一个化合物的分子式为一个化合物的分子式为C12H17O2N,其其NMR谱图谱图如下图所示，试推断该化合物的结构。如下图所示，试推断该化合物的结构。第35页，共56页，编辑于2022年，星期一36解：从分子式计算该化合物的不饱和度为：解：从分子式计算该化合物的不饱和度为：5，可以考虑该化合物含有一个苯环或一个吡啶环。可以考虑该化合物

17、含有一个苯环或一个吡啶环。从积分曲线可知各种氢原子数之比为从积分曲线可知各种氢原子数之比为1：1：1：1：2：8：3，其数值之和正好与分子式中氢原子数目符合。由氢谱中各峰组所其数值之和正好与分子式中氢原子数目符合。由氢谱中各峰组所对应的氢原子数目及峰形知分子无对称性。对应的氢原子数目及峰形知分子无对称性。7.559.55ppm范围，超过苯环的范围，超过苯环的值，从它们裂分情况看，值，从它们裂分情况看，存在两个较大的偶合常数，因此可知，分子内存在着吡啶环，由存在两个较大的偶合常数，因此可知，分子内存在着吡啶环，由5个不饱和度知分子还应有一个双键或一个脂肪环。个不饱和度知分子还应有一个双键或一个脂

18、肪环。峰组为单峰，说明它无邻碳氢；其峰组为单峰，说明它无邻碳氢；其值较高，说明该氢处于值较高，说明该氢处于吡啶环吡啶环N原子和原子和位的去屏蔽取代基团之间。位的去屏蔽取代基团之间。峰组的峰形为峰组的峰形为dd，3J和和4J较小，其较小，其值较高，因此可推值较高，因此可推断出它为吡啶环断出它为吡啶环N原子另一侧原子另一侧的的-氢。氢。第36页，共56页，编辑于2022年，星期一37 组峰的峰形为组峰的峰形为dt，d反映出一个较大的反映出一个较大的3J，从三重峰看出，从三重峰看出产生产生4J偶合的是两个氢。偶合的是两个氢。组峰为组峰为dd，对应两个，对应两个3J。综合以上分析，有结构单元：综合以上

19、分析，有结构单元：组峰对应两个氢（积分曲线），即组峰对应两个氢（积分曲线），即CH2。它表现为三重峰，。它表现为三重峰，说明相邻于说明相邻于CH2。从其化学位移约为。从其化学位移约为4.4ppm可知它连接强电负可知它连接强电负性的杂原子。该化合物中的杂原子为性的杂原子。该化合物中的杂原子为O和和N，N已推断在吡啶环已推断在吡啶环上，故上，故CH2的另一侧应与的另一侧应与O相连。相连。若若CH2只连接只连接O,值不可值不可能高达能高达4.4ppm，因此该，因此该CH2应与应与COO相连。相连。第37页，共56页，编辑于2022年，星期一38组峰组峰 1.22.1ppm，显示出典型的长、直链，显示

20、出典型的长、直链CH2峰形。峰形。组峰组峰相应相应3个氢，应是端甲基。个氢，应是端甲基。综合上述分析，其结构式为：综合上述分析，其结构式为：第38页，共56页，编辑于2022年，星期一例例1某某未未知知物物的的分分子子式式为为C12H24,测测得得其其红红外外光光谱谱图图如如图图，试推测其结构式。试推测其结构式。第39页，共56页，编辑于2022年，星期一解解（1）计算不饱和度）计算不饱和度UN=1+12+（0-24）/2=1说明该化合物分子具有一个双键或一个环。说明该化合物分子具有一个双键或一个环。（2）图谱解析）图谱解析3075cm-1处处有有吸吸收收峰峰,说说明明存存在在与与不不饱饱和和

21、碳碳相相连连的的氢氢,因因此此,该该化化合合物物肯肯定定为为烯烯。在在1640cm-1还还有有C=C伸伸缩缩振振动动吸吸收收,更更进进一一步证实了烯基的存在。步证实了烯基的存在。30002800cm-1的的吸吸收收峰峰组组说说明明有有大大量量饱饱和和碳碳的的存存在在。在在2920、2850cm-1的的强强吸吸收收说说明明CH2的的数数目目远远大大于于CH3的的数数目目,由由此此可可推推测测该该化化合合物物为为一一长长链链烃烃。715cm-1处处CH变变形形振动吸收也进一步说明长碳链的存在。振动吸收也进一步说明长碳链的存在。第40页，共56页，编辑于2022年，星期一980、915cm-1的的C

22、H变变形形振振动动吸吸收收,说说明明该该化化合合物物有有端端乙乙烯基。综上所述烯基。综上所述,该未知物结构可能为该未知物结构可能为CH2=CH-（CH2）9-CH3其其余余的的峰峰可可指指认认为为：1460cm-1处处的的吸吸收收峰峰归归属属于于CH2（其其中也有中也有CH3的贡献），的贡献），2960、2870、1375等属于等属于CH3。第41页，共56页，编辑于2022年，星期一例例2化合物化合物C8H8O的红外光谱图如图所示的红外光谱图如图所示,试推断其结构试推断其结构第42页，共56页，编辑于2022年，星期一（1）计算不饱和度）计算不饱和度UN=1+8+(0-8)/2=5(2)图谱

23、解析图谱解析在在红红外外图图谱谱上上，3000cm-1左左右右有有吸吸收收，说说明明有有-CH和和=CH基基团团存存在在。靠靠近近1700cm-1的的强强吸吸收收,表表明明有有CO基基团团。1600cm-1左左右右的的两两个个峰峰以以及及1520和和1430cm-1的的吸吸收收峰峰,说说明明有有苯苯环环存存在在。根根据据820cm-1吸吸收收带带的的出出现现,指指出出苯苯上上为为对对位位取取代代。1430和和1363cm-1的的两两个个峰峰是是CH3基基的的特特征征吸吸收收。根根据以上的解析及化合物的分子式据以上的解析及化合物的分子式,可确定该化合物为苯乙酮。可确定该化合物为苯乙酮。第43页，

24、共56页，编辑于2022年，星期一1）红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形）红外吸收谱的三要素（位置、强度、峰形）2）同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的）同一基团的几种振动的相关峰是同时存在的3）红外谱图解析顺序）红外谱图解析顺序（1）由官能团区找出官能团）由官能团区找出官能团（2）判断苯环取代位置、烯的取代等）判断苯环取代位置、烯的取代等（3）与标准红外谱图对比）与标准红外谱图对比4）标准红外谱图的应用）标准红外谱图的应用Sadtler红外谱图集红外谱图集红外谱图解析要点及注意事项红外谱图解析要点及注意事项第44页，共56页，编辑于2022年，星期一例：未知物分子式为例：未知物分子式为C

25、8H16，其红外图谱如下图所示，其红外图谱如下图所示，试推其结构。试推其结构。第45页，共56页，编辑于2022年，星期一解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1，即该化合物具有一，即该化合物具有一个烯基或一个环。个烯基或一个环。3079cm-1处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连的氢，因处有吸收峰，说明存在与不饱和碳相连的氢，因此该化合物肯定为烯，在此该化合物肯定为烯，在1642cm-1处还有处还有C=C伸缩振动吸收，伸缩振动吸收，更进一步证实了烯基的存在。更进一步证实了烯基的存在。910、993cm-1处的处的C-H弯曲振动吸收说明该化合物有端乙烯基

26、，弯曲振动吸收说明该化合物有端乙烯基，1823cm-1的吸收是的吸收是910吸收的倍频。吸收的倍频。从从2928、1462cm-1的较强吸收及的较强吸收及2951、1379cm-1的较弱吸收知的较弱吸收知未知物未知物CH2多，多，CH3少。少。综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，即综上可知，未知物（主体）为正构端取代乙烯，即1-辛稀。辛稀。第46页，共56页，编辑于2022年，星期一例：未知物分子式为例：未知物分子式为C3H6O，其红外图如下图所示，其红外图如下图所示，试推其结构。试推其结构。第47页，共56页，编辑于2022年，星期一1.由其分子式可计算出该化合物不饱和度为由其分子式可

27、计算出该化合物不饱和度为1。2.以以3084、3014、1647、993、919cm-1等处的吸收峰，可等处的吸收峰，可判断出该化合物具有端取代乙烯。判断出该化合物具有端取代乙烯。3.因分子式含氧，在因分子式含氧，在3338cm-1处又有吸收强、峰形圆而钝处又有吸收强、峰形圆而钝的谱带。因此该未知化合物必为醇类化合物。再结合的谱带。因此该未知化合物必为醇类化合物。再结合1028cm-1的吸收，知其为伯醇。的吸收，知其为伯醇。综合上述信息，未知物结构为：综合上述信息，未知物结构为：CH2=CH-CH2-OH。第48页，共56页，编辑于2022年，星期一例：未知物分子式为例：未知物分子式为C12H

28、24O2，其红外图如下图所，其红外图如下图所示，试推其结构。示，试推其结构。第49页，共56页，编辑于2022年，星期一1.UN12.1703cm-1处的强吸收知该化合物含羰基，与一个不饱和度相处的强吸收知该化合物含羰基，与一个不饱和度相符。符。3.2920、2851cm-1处的吸收很强而处的吸收很强而2956、2866cm-1处的吸收很弱，处的吸收很弱，这说明这说明CH2的数目远多于的数目远多于CH3的数目，的数目，723cm-1的显著吸收所证实，的显著吸收所证实，说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。4.2956、2851cm-1的吸收是叠加在另一个宽

29、峰之上的，从其底部加的吸收是叠加在另一个宽峰之上的，从其底部加宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰来自宽可明显地看到这点。从分子式含两个氧知此宽峰来自OH,很强的很强的波数位移说明有很强的氢键缔合作用。结合波数位移说明有很强的氢键缔合作用。结合1703cm-1的羰基吸收，的羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。可推测未知物含羧酸官能团。940、1305、1412cm-1等处的吸收等处的吸收进一步说明羧酸官能团的存在。进一步说明羧酸官能团的存在。综上所述，未知物结构为：综上所述，未知物结构为：CH3（CH2）10COOH第50页，共56页，编辑于2022年，星期一例：未知物分子式为例：未知

30、物分子式为C6H8N2，其红外图如下图所示，其红外图如下图所示，试推其结构。试推其结构。第51页，共56页，编辑于2022年，星期一1.UN42.可能有苯环，此推测由可能有苯环，此推测由3031、1593、1502的吸收的吸收峰所证实，由峰所证实，由750cm-1的吸收知该化合物含邻位取代的吸收知该化合物含邻位取代苯环。苯环。3.3285、3193cm-1的吸收是很特征的伯胺吸收。的吸收是很特征的伯胺吸收。（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）（对称伸缩振动和反对称伸缩振动）综合上述信息及分子式，可知该化合物为：综合上述信息及分子式，可知该化合物为：邻苯二胺邻苯二胺第52页，共56页，编辑于2022

31、年，星期一第53页，共56页，编辑于2022年，星期一542023/1/8（3 3）推断分子结构）推断分子结构(可结合可结合WoodwardWoodward规则的计算结果规则的计算结果)（4 4）分子量的测定）分子量的测定（5 5）定量分析的应用反应速度的测定）定量分析的应用反应速度的测定 朗伯朗伯-比尔定律比尔定律（6 6）医药研究）医药研究 抗癌药物对抗癌药物对 DNA DNA 变性影响的研究变性影响的研究 人血清与癌细胞关系的研究人血清与癌细胞关系的研究第54页，共56页，编辑于2022年，星期一55 下列叔醇经浓硫酸脱水得到产物下列叔醇经浓硫酸脱水得到产物X，已知，已知X的分子式为的分子式为C9H14，紫外光谱测得，紫外光谱测得max=242nm，确定，确定X的结构。的结构。CCH3CH3OHH2SO4-H2OX叔醇脱水有两个途径：叔醇脱水有两个途径：1，2位失水得到产物为位失水得到产物为A；1，4位失水得位失水得到产物到产物BABmax=217+15=232nmmax=217+25=242nm例：例：第55页，共56页，编辑于2022年，星期一562023/1/8例：例：第56页，共56页，编辑于2022年，星期一