谱图分析课件绪论

谱图分析课件绪论201521.

深入了解确定有机分子结构的现代物理方法2.

掌握分析、解决问题的基本思路和方法3.

掌握学习与科研工作的基本知识与技能4.

奠定工作中复杂样品剖析与鉴定的基础开课目的3绪论2课时第一章有机质谱8课时第二章核磁共振氢谱10课时第三章核磁共振碳谱6课时第四章二维核磁共振谱6课时第五章红外和拉曼光谱7课时第六章紫外-可见吸收光谱3课时第七章波谱综合6课时教学安排4考试及成绩期末考试考试形式：闭卷考试时间：课程结束后第二至第三周(商定)试卷结构：了解、理解题占20%，应用题占80%，题型以解析题为主，题目难易比例60:40总评成绩平时成绩占20%，作业、考勤期末考试占80%5《有机分子结构光谱鉴定》（第二版）赵瑶兴，孙祥玉科学出版社参考书目6原著：RobertM.Silverstein,FrancisX.Webster,DavidJ.Kiemle药明康德新药开发有限公司分析部译华东理工大学出版社7宁永成著科学出版社特点：着重解析，内容详尽。可与另一本书《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》配合使用。（原理交待清楚，可作为工具书）8《波谱解析法》苏克曼潘铁英张玉兰华东理工大学出版社特点：简明扼要，重点突出9《波谱数据表——有机化合物的结构解析》

E.Pretsch,P.Bhlmann,C.Affolter著；荣国斌译朱士正校华东理工大学出版社特点：手册类工具书，详细10绪论明确有机波谱学的学科性质、基本内容和学习意义掌握有机化合物分子结构表征的基本原理了解本门课程的教学要求和学习方法有机化合物分子结构表征的基本原理【基本要求】【重点难点】11一.有机化合物的研究程序与波谱分析的作用为什么要分析有机化合物的结构？发现、分离得到一个天然产物合成一个新的有机化合物该化合物的性质与功能？与结构的关系如何？如何测定有机化合物的结构？结构与合成设计、预想的一致吗？12天然产物或人工合成有机化合物分离纯化官能团与原子排列化学方法或物理（仪器分析）方法纯有机化合物元素组成实验式分子式分子量测定分子结构基本程序元素分析13物质的结构决定性质

性质是其结构的反映

化学方法物理方法——根据有机物的化学反应所表现出来的结构信息，来确定其结构——利用有机物的光谱学、电学、磁学等物理性质所表现出来的结构信息,来确定其结构14化学方法例一：分子式同为C2H6O的乙醇和甲醚分子结构的确定15实验一、1当量的乙醇只与1

当量的金属钠反应,放出0.5

当量的氢气16实验二、乙醇可与三氯化磷反应17乙醇的结构18甲醚与金属钠不起反应；但可与氢碘酸反应19甲醚的结构20例二、吗啡的结构鉴定1803年，从鸦片中分离得到纯品1881年，从吗啡的锌粉蒸馏中分离出菲1925年，Gulland和Robinson

提出吗啡分子的结构式1952-1956年，Gates完成吗啡的全合成，最终确定吗啡的分子结构历时一个半世纪21Reserpine利血平1952年，分离提纯，Nears通过紫外光谱解析，确定主要结构；1956年，Woodward等全合成。“TheArtandScienceofTotalSynthesisattheDawn

oftheTwenty-FirstCentury”Angew.Chem.Int.Ed.2000,39,44~122科学技术是第一生产力，也是第一破坏力例三、利血平的全合成22化学方法样品用量大、反应多样复杂、费时、费力、准确性差、分析困难现代物理方法样品用量少、不需化学反应、省时、省力、准确性高、分析简单23现代物理方法紫外-可见吸收光谱红外吸收光谱核磁共振谱质谱......现代有机化学、生命科学、材料科学等不可或缺的工具24紫外–可见吸收光谱

依据物质对紫外-可见光的吸收性质。反映分子中成键电子的运动与紫外-可见光的作用

主要用于表征分子中的共轭体系U-3010型紫外-可见分光光谱仪25红外吸收光谱

依据物质对红外光的吸收性质。反映分子中键的振动与红外光的作用

主要用于表征分子中的官能团

VECTORTM22型傅立叶红外光谱仪26核磁共振谱

依据物质在强磁场中对无线电波的吸收性质。反映分子中原子核的自旋磁矩与无线电波的作用

主要用于表征分子中的氢、碳、氟等有核自旋磁矩的原子Bruker300MHz超导核磁共振仪价格50~1000万27有机质谱

依据构成物质分子或其碎片的原子种类、数目及其相对质量。反映物质分子或其碎片的组成

主要用于确定分子量和分子式

6200SeriesTime-of-FlightLC/MSSystems价格MS:20~500万28X-Ray单晶衍射仪BrukerAXS公司SMARTAPEXⅡCCD元素分析仪CHNS/Oanalyzer德国元素分析系统公司VarioELIII29问题：化学方法是否不再需要了呢？是否可以完全由现代物理（仪器分析）方法来代替呢？3020世纪五十年代NMR、MS官能团分子构造和构型发表文献要求给出的数据：NMR:详细、MS:分子量、IR:主要官能团、一般无UV数据二.发展历史20世纪三十年代UV20世纪四十年代IR31NMR的发展历史第一阶段45~46年：F.Bloch和E.M.Purcell

两个小组几乎同时发现NMR现象50年代初：NMR首次应用于有机化学60年代初：VarianAssociatesA60Spectrometer

问世，NMR开始广泛应用32第三阶段80年代：Two-dimensional(2D)NMR诞生（COSY，碳骨架连接顺序，非键原子间距离，生物大分子结构，……）第二阶段70年代：FourierTransform的应用

13C-NMR技术（碳骨架）（GC，TLC，HPLC技术的发展）33FelixBloch1952,PhysicsEdwardM.Purcell1952,PhysicsKurtWuthrich2002,ChemistryRichardR.Ernst1991,ChemistryIsadorI.Rabi1944,PhysicsPaulLauterbur2003,MedicinePeterMansfield2003,Medicine核磁共振与诺贝尔奖（15位）341.1906年：物理奖J.I.Thomson

贡献：正电荷离子束在磁场中的偏转磁质谱仪的基础同位素分析2.1989年：物理奖W.Paul

贡献：离子阱技术的发明。3.2002年：化学奖

J.B.FennUSA

贡献：电喷雾(ESI)电离方法生物大分子分析

KoichiTanaka(田中耕一)Japan

贡献：基底辅助激光解吸电离质谱(MALDI)电离方法生物大分子分析质谱学领域的诺贝尔奖35三.有机波谱的基本知识仪器分析所采用的媒介：光、电、热、声、磁1.光的本质电磁波，波粒二相性。h=6.63×10-34Js-1ν波动性：可用波长(λ)、频率(ν)和波数()来描述。36分子吸收电磁波，从低能级跃迁到高能级；吸收电磁波（光）的频率与吸收能量的关系：λ与E，成反比，即λ↓，↑(每秒的振动次数↑)，E↑。2.分子运动形式及对应的光谱范围38电磁波段的划分常见有机波谱39紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)UltravioletandVisibleSpectra荧光发射光谱FluorescenceSpectra磷光发射光谱PhosphorescenceSpectra红外吸收光谱(IR)InfraredSpectra核磁共振光谱(NMR)NuclearMagneticResonance电子顺磁共振光谱(EPR)ElectronParamagneticResonanceX射线衍射(XRD)X-RayDiffraction质谱(MS)MassSpectrometry常见有机波谱共轭结构官能团种类晶体结构未成对电子自旋状态C、H骨架及所处化学环境分子量及部分结构性质403.“四谱”的产生与所能提供的信息化合物的分子量化合物的化学式化合物中所含的官能团化合物的类型化合物中的基团之间的连接次序提供的信息带电物质粒子的质量谱——质谱（MS）41核磁共振氢谱(1HNMR)提供的信息化合物中含氢基团的个数化合物中含氢基团的类型核自旋能级的跃迁（NMR）——核磁共振氢谱和碳谱42核磁共振碳谱(13CNMR)提供的信息化合物中碳原子的个数化合物的类型归属43红外吸收光谱提供的信息化合物中所含有的官能团某些官能团之间的连接关系振动能级（IR）——红外光谱44紫外吸收光谱提供的信息化合物中的共轭体系类型化合物中的生色基团电子能级跃迁（UV-Vis）——紫外可见光谱45双键和饱和环状结构的U为1、三键为2、苯环为4。四.不饱和度(unsaturatednumber)式中：U—代表不饱和度；n1、n3、n4分别代表分子中一价、三价和四价原子的数目。根据分子式计算不饱和度，其经验公式为：46说明：元素化合价不分正负，也不论何种元素，只按价分类计算。（如C、Si；H、Cl）元素化合价应按其在化合物中实际提供的成键电子数计算。对含有变价元素，如S、N、P等化合物，不妨对每种可能化合价都作一次不饱和度的计算；然后根据波谱证据取舍之。二价原子数目不直接进入计算式。Ω=1+n4+1/2（3n5–n1）式中n5代表分子式中五价原子的数目。47五软件与网络资源1.软件CambridgeSoftChemBioDrawUltrav11.0.1(Cambridgesoft，UK)优秀的化学软件，必备可预测氢谱与碳谱，但预测值与实验值有较大偏差ACDLabsv10.0(AdvancedChemistryDevelopment,Inc.,