核磁共振谱分析法教学设计.doc

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1、It will be more beneficial to treat your competitors as rivals rather than enemies.整合汇编简单易用（页眉可删）核磁共振谱分析法教学设计 核磁共振谱分析法教学设计1【学习要求】1、了解红外光谱与核磁共振谱基本原理及其有关的概念2、了解红外吸收光谱产生的条件3、了解红外吸收的强度、核磁共振谱中化学位移的概念4、大致了解各类有机化合物红外吸收光谱和核磁共振谱特征一、红外吸收光谱(一)红外吸收光谱的基本原理红外光波波长位于可见光波和微波波长之间0.75-1000 mm(1 mm = 10-4 cm) 其中：远红外0.7

2、5-2.5 mm中红外2.5-25 mm 4000-400 cm-1近红外25-1000 mm红外光波的波长常用波数(cm-1)表示。波数的定义是：每1厘米范围内所含光波的数目。波数 = 104/l(mm)。因此，2.5 mm波长，相当于104/2.5 cm-1，即：4000 cm-1，而25 mm相当于400 cm-1。引起分子振动能级跃迁的光谱称振动光谱，振动能级跃迁的同时伴有转动能级的跃迁。红外吸收光谱是分子的振动-转动光谱。用远红外光波照射分子时，只会引起分子中转动能级的跃迁，得到纯转动光谱。2、基本振动的类型一般把分子的振动方式分为两大类：化学键的伸缩振动和弯曲振动。(1) 伸缩振动

3、指成键原子沿着价键的方向来回地相对运动。在振动过程中，键角并不发生改变，如碳氢单键，碳氧双键，碳氮三键之间的伸缩振动。伸缩振动又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。(2)弯曲振动弯曲振动又分为面内弯曲振动和面外弯曲振动，用d、g表示。如果弯曲振动的方向垂直于分子平面，则称面外弯曲振动，如果弯曲振动完全位于平面上，则称面内弯曲振动。剪式振动和平面摇摆振动为面内弯曲振动，面外摇摆振动和扭曲变形振动为面外弯曲振动。以-CH2-：剪式振动、平面摇摆振动、面外摇摆振动、扭曲变形振动3、影响峰数减少的因素(1)红外非活性振动(2)分子结构对称，某些振动频率相同。(3)强宽峰复盖频率相近的弱而窄的峰。(4)

4、在红外区域外的峰。(5)别弱的峰或彼此十分接近的峰(二 )红外吸收光谱产生的条件一定波长的红外光照射被研究物质的分子，若辐射能(hn)等于振动基态(Vo)的能级(E1)与第一振动激发态(V1)的能级(E2)之间的能量差(DE)时，则分子可吸收能，由振动基态跃迁到第一振动激发态(V0 (r) V1)：DE = E2a)弱 (又称倍频峰)V。(r) V3二级泛频带(3nE(+1/2) = gh/2pB0 上式表明，D E 与外加磁场B0的强度有关，D E随B0场强的增大而增大。若在与B0垂直的方向上加一个交变场B1(称射频场)，其频率为n1。当n1 = n0时，自旋核会吸收射频的能量，由低能态跃迁

5、到高能态(核自旋发生倒转)，这种现象称为核磁共振吸收。(二)弛豫过程当电磁波的能量(hv)等于样品某种能级差DE时，分子可以吸收能量，由低能态跃迁到高能态。高能态的粒子可以通过自发辐射放出能量，回到低能量，其几率与两能级能量差DE成正比。一般的吸收光谱，DE较大，自发辐射相当有效，能维持Boltzmann分布。但在核磁共振波谱中，DE非常小，自发辐射的几率几乎为零。想要维持NMR信号的检测，必须要有某种过程，这个过程就是弛豫过程。即高能态的核以非辐射的形式放出能量回到低能态，重建Boltzmann分布的过程。(三)化学位移1、化学位移的产生1)电子屏蔽效应在外磁场B0中，不同的氢核所感受到B0

6、是不同的，这是因为氢核外围的电子在与外磁场垂直的平面上绕核旋转的同时产生一个与外磁场相对抗的感生磁场。感生磁场对外加磁场的屏蔽作用称为电子屏蔽效应。感生磁场的大小与外核场的强度有关，用sB0表示，s称屏蔽常数。s的大小与核外电子云的密度有关。核外电子云密度越大，s就越大，sB0也就越大。在B0中产生的与B0相对抗的感生磁越强，核实际感受到的B0(称有效磁场，用Beff表示)就越弱。可表示如下：Beff = B0 s)核磁共振谱分析法教学设计2氢的化学位移原子核由于所处的化学环境不同，而在不同的共振磁场下显示吸收峰的现象。1.1化学位移的表示：单位ppm标准：四甲基硅(TMS)，=0，(如以表示

7、，=10，=10+)低场(高频)高场(低频) 1.2屏蔽效应(化学位移的根源)磁场中所有自旋核产生感应磁场，方向与外加磁场相反或相同，使原子核的实受磁场降低或升高，即屏蔽效应。2屏蔽常数和化学位移1.3影响化学位移的因素诱导效应 共轭效应 各向异性效应 Van der Waals效应 氢键效应和溶剂效应 1.3.1诱导效应氢原子核外成键电子的电子云密度产生的屏蔽效应。拉电子基团：去屏蔽效应，化学位移左移，即增大 推电子基团：屏蔽效应，化学位移右移，即减小3 由于邻对位氧原子的存在，右图中双氢黄酮的芳环氢ab的化学位移为6.15ppm通常芳环氢化学位移大于7ppm。1.3.2共轭效应4 1.3.

8、3各向异性效应芳环 叁键 羰基 双键 单键在分子中处于某一化学键的不同空间位臵上的核受到不同的屏蔽作用,这种现象称为各向异性效应,这是因为由电子构成的化学键在外磁场的作用下,产生一个各向异性的附加磁场,使得某些位和?键碳原子相连的H，其所受屏蔽作用小于烷基碳原子相连的H原子。 1.3.4Van der Waals效应当两个质子在空间结构上非常靠近时，具有负电荷的电子云就会互相排斥，从而使这些质子周围的电子云密度减少，屏蔽作用下降，共振信号向低磁场位移，这种效应称为Van der Waals效应。(ppm)()() Ha4.683.92 Hb2.403.55 Hc1.100.88 1.3.5氢键

9、与溶剂效应氢键与化学位移：绝大多数氢键形成后，质子化学位移移向低场。表现出相当大的去屏蔽效应.提高温度和降低浓度都可以破坏氢键. 分子内氢键，其化学位移变化与溶液浓度无关，取决于分子本身结构。分子间氢键受环境影响较大，当样品浓度、温度发生变化时，氢键质子的化学位移会发生变化。乙醇的羟基随浓度增加，分子间氢键增强，化学位移增大 溶剂效应：溶剂不同使化学位移改变的效应溶剂效应的产生是由于溶剂的磁各向异性造成或者是由于不同溶剂极性不同,与溶质形成氢键的强弱不同引起的.5 2自旋偶合和自旋裂分自旋-自旋偶合与自旋-自旋裂分 2.1 n + 1规律n +1规律：当某组质子有n个相邻的质子时，这组质子的吸

10、收峰将裂分成n +1重峰。n数二项式展开式系数峰形 0单峰 1 1 1 二重峰2 11 三重峰1 四重峰五重峰 5六重峰严格来说, n+1规律应该是2nI+1规律,对氢原子核(H1)来说,因它的I=1/2, 所以就变成了规律. n + 1规律只适合于互相偶合的质子的化学位移差远大于偶合常数，即vJ时的一级光谱。而且在实际谱图中互相偶合的二组峰强度还会出现内侧高，外侧低的情况，称为向心规则。利用向心规则，可以找到吸收峰间互相偶合的关系。6 2.2 偶合常数自旋核的核磁矩可以通过成键电子影响邻近磁核是引起自旋-自旋偶合的根本原因。磁性核在磁场中有不同的取向，产生不同的局部磁场，从而加强或减弱外磁场

11、的作用，使其周围的磁核感受到两种或数种不同强度的磁场的作用，故在两个或数个不同的位臵上产生共振吸收峰。这种由于自旋-自旋偶合引起谱峰裂分的现象称为自旋-自旋裂分(Spin-Spin Splitting)。2.2.1同碳质子的偶合常数(2J，J同)以2J或J同表示，2J一般为负值，但变化范围较大 影响2J的因素主要有：取代基电负性会使2J的绝对值减少，即向正的方向变化。对于脂环化合物，环上同碳质子的2J值会随键角的增加而减小，即向负的方向变化。烯类化合物末端双键质子的2J一般在+3-3Hz 之间，邻位电负性取代基会使2J向负的方向变化. 2.2.2邻碳质子的偶合常数(3J, J邻) ? 饱和型邻

12、位偶合常数;在饱和化合物中，通过三个单键(H-C-C-H)的偶合叫饱和型邻位偶合。开链脂肪族化合物由于键自由旋转的平均化，使3J数值约为7Hz。3J的大小与双面夹角、取代基电负性、环系因素有关。 ? 烯型邻位偶合常数烯氢的邻位偶合是通过二个单键和一个双键(H-C=C-H)发生作用的。由于双键的存在，反式结构的双面夹角为180o，顺式结构的双面夹角为0o，因此J反大于J顺. 芳氢的偶合常数芳环氢的偶合可分为邻、间、对位三种偶合，偶合常数都为正值， 邻位偶合常数比较大，一般为6.09.4 Hz(三键)， 间位为0.83.1Hz(四键)， 对位小于0.59Hz(五键)。一般情况下，对位偶合不易表现出

13、来。苯环氢被取代后，特别是强拉电子或强推电子基团的取代，使苯环电子云分布发生变化，表现出J邻、J间和J对的偶合，使苯环质子吸收峰变成复杂的多重峰。 2.2.3远程偶合超过三个键的偶合称为远程偶合(long-range coupling)，如芳烃7 的间位偶合和对位偶合都属于远程偶合。远程偶合的偶合常数都比较小，一般在03Hz之间。常见的远程偶合有下列几种情况： 丙烯型偶合 高丙烯偶合 炔及迭烯 折线性偶合 W型偶合2.2.4质子与其他核的偶合质子与其它磁性核如13C 、19F、31P的偶合 3自旋系统把几个互相偶合的核，按偶合作用的强弱，分成不同的自旋系统，系统内部的核互相偶合，但不和系统外的

14、任何核相互作用。系统与系统之间是隔离的. 3.1化学等价83.2磁等价分子中若有一组核，它们对组外任何一个核都表现出相同大小的偶合作用，即只表现出一种偶合常数，则这组核称为彼此磁等价的核。例如：CH2F2中二个氢和二个氟任何一个偶合都是相同的，所以二个氢是磁等价的核，二个氟也是磁等价的核。磁全同：既化学等价又磁等价的原子核，称为磁全同磁全同核。 磁不等价的情况? 单键带有双键性时会产生不等价质子，R-CO-N(CH2CH3)2,2个CH2 会出现2组四重峰， 2个CH3会出现复杂的多重峰( 2组三重峰的重叠) ? 双键同碳质子具有不等价性H2C=CHR ? 单键不能自由旋转时，也会产生不等价质

15、子， BrCH2CH(CH3)2 有三种构象，室温下C-C快速旋转，CH2上2个质子是等价的，但在低温下C-C不能快速旋转， CH2上2个质子所处的环境有差别而成为不等价质子。 ? 与不对称碳相连的CH2, 2个质子是不等价的9 ? 固定在环上的CH2, 2个质子是不等价，甾体环 ? 苯环上化学环境相同的质子可能磁不等价 3.4自旋系统的命名分子中两组相互干扰的核，它们之间的化学位移差小于或近似于偶合常数J时，则这些化学位移近似的核分别以A、B、C字母表示。若其中某种类的磁全同的核有几个，则在核字母的右下方用阿拉伯字母写上标记，如Cl-CH2-CH2-COOH中间二个CH2构成A2B2系统。分

16、子中两组互相干扰的核，它们的化学位移差远大于它们之间的偶合常数(J)，则其中一组用A、B、C表示，另一组用x、y、z表示。若核组内的核为磁不等价时，则用A、A、B、B加以区别。3.5自旋系统的分类自旋系统：相互偶合的核构成一自旋系统，不与系统外的核偶合。一个分子可由一个或一个以上的自旋系统组成。如C6H5CH2CH2OCOCH=CH2 由三个自旋系统组成 二旋系统AX, AB系统三旋系统AX2, AB2, AMX, ABX, ABC系统 四旋系统AX3, A2X2, A2B2, AABB系统 五旋系统CH3-CH2-X , 一取代苯等。 A与X，A与M与X化学不等价，磁不等价，v/J 值较大。

17、 ?A与B，A与B与C化学不等价，磁不等价，v/J 值较小。 A与A? 化学等价，磁不等价。?A2或X2 表示各自为两个磁全同的核。103.5.1二旋系统AX, AB, A2 (C=CH2,X-CH=CH-Y,C_-CH2-等)3.5.2三旋系统A3 AX2 AB2AMX ABX ABC系统(X-CH=CH2 ,-CH2-CH ,三取代苯，二取代吡啶等) ? A3 系统：A3 (s 3H)， CH3O-, CH3CO-, CH3-Ar 磁全同核，不发生分裂，单峰。? AX2 系统： A (t 1H) X2 (d 2H)按一级谱图处理 ? AB2 系统(常见的AB2系统如下)(注意：虽结构不对称

18、，但值相近)11? AB2系统比较复杂，最多时出现9条峰，其中A:4条峰, 1H; B:条峰，2H;1条综合峰。随着vAB/J 值的降低，二者化学位移接近，综合峰强度增大。 ? AMX 系统AMX系统，12条峰. A (dd, 1H, JAM, JAX) M (dd, 1H, JAM, JMX) X (dd, 1H, JAX, JMX)在A，M，X各4条谱线中，1-2=3-4等于一种偶合常数，1-3=2-4等于另一种偶合常数，化学位移值约等于4条谱线的中心。12? ABX 系统 常见的二级谱ABX系统最多出现14条峰，AB: 8条峰，X:4条峰，两条综合峰(强度较弱,难观察到)。AB部分的8条

19、峰相互交错，不易归属，裂距不等于偶合常数。vAB/ J 值不是太小时，可近似作为一级谱处理。AB四重峰进一步被X裂分为8条峰。根据峰形的相对强度和4个相等的裂距，找出两个AB四重峰，如 1，3，5，7和2，4，6，8峰。 JAB 1-3=5-7=2-4=6-8 JAX 1-2=3-4 JBX 5-6=7-8 若vAB/ J 值太小，需进行较复杂的计算。 ? ABC系统ABC系统更加复杂，最多出现15条峰，峰的相对强度差别大，且相互交错，难以解析提高仪器的磁场强度，vAB /J 值增大，使二级谱转化为一级谱13ABC ABX AMX 随着vAB/J 值的降低，AMXABX ABC 例如：60兆赫

20、兹的谱图中属于ABC系统，但220兆赫兹的谱图可用AMX系统处理3.5.3四旋系统AX3, A2X2, A2B2, AABB系统 AX3A2X2一级谱A2B2, AABB二级谱例如：CH3CHO, CH3CHX-, -OCH2CH2CO- 等一级谱处理。 ? A2B2系统A2B2系统理论上18条峰，常见14条峰，A、B各自为 7条峰，峰形对称。vA= v5，v B = v5，JAB = (?)_1-6, 峰形对称14例如：-氯乙醇? AABB系统: 理论上出现28条峰，AA，BB各自14条峰。 峰形对称邻二氯苯的谱图如下：154简化1H-NMR谱的实验方法 ? 使用高磁场的仪器 ? 活泼氢反应

21、 ? 位移试剂例如：60兆赫兹的谱图中属于ABC系统，但220兆赫兹的谱图可用AMX系统处理。重氢交换法D2O 交换:-OH, -NH2, -COOH, -SH NaOD交换:可以与羰基-位氢交换165图谱的分类 一级谱图相互偶合核的化学位移差值vJ(6J) 裂分峰数目符合(n+1)或(2nI+1)规律。 裂分峰强度符合二项展开式的系数。17 裂距等于偶合常数。 二级谱图相互偶合核的化学位移差值v6J 裂分峰数目不符合(n+1)规则。裂分峰强度不再是(a十b)n展开项的系数。 裂分峰的间隔并不相等，化学位移值与偶合常数J 往往不能从图上直接得到，需通过计算求得。6常用化学位移标准物氢谱：非水溶

22、剂四甲基硅烷(TMS)水溶液为2,2-二甲基戊硅烷-5-磺酸钠(DSS) 碳谱：四甲基硅烷(TMS)或者氘代试剂中的碳峰 硼谱：乙醚三氟化硼或者三甲氧基硼 磷谱：85%磷酸(但只能作为外标) 锂谱：4M高氯酸锂溶液 钠谱：1M氯化钠溶液硅谱：四甲基硅烷，但在低频区则用四乙基正硅酸酯记住：无论内标还是外标，实际化学位移值随温度变化而变化，而标准物本身就受温度的影响。如温度每改变30K，TMS质子共振信号将变化0.1 ppm。因此，如果做变温试验，最好标明详细的实验过程。样品要求尽可能使用氘代试剂对于氢谱，3到10毫克样品足够。对于分子量较大的样品，有时需要浓度更大的溶液。但浓度太大会因饱和或者粘

23、度增加而降低分辨率。对于碳谱和杂核，样品浓度至少为氢谱的5倍(一般在100毫克左右)。 对于二维实验，为了获得较好的信噪比，样品浓度必须够。根据经验，25毫克样品足以完成所有实验，包括氢碳相关HMBC实验。如果样品只有1到5毫克，只能完成均核氢氢相关实验，是与碳相关的实验至少需要过夜。保持样品高度或者体积一致。这将减少换样品后的匀场时间。对于5毫米核磁管，样品体积应为0.6毫升或者样品高度为4厘米。187应用例：C10H12O的核磁共振氢谱如下，推导其结构。191、UN=10+1-6=5 含苯环, 双键或羰基2、积分比：2：2：2：3：3，符合氢数目。 含2个CH3。3.75ppm(s, 3H

24、), CH3O-,3、5.8-6.5ppm,(m, 2H), 双键2H， 且为CH=CHCH34、6.5-7.5ppm, 对称四峰，4H，说明苯环对位取代，2峰小于7. 27ppm, 说明连有供电子基(CH3O-)。5、双键2H，J=1-2=16Hz，反位。ABX3系统核磁共振谱分析法教学设计3分子被激发后，分子中各个原子或基团(化学键)都会产生特征的振动，从而在特点的位置会出现吸收。相同类型的化学键的振动都是非常接近的，总是在某一范围内出现。常见官能团的红外吸收频率整个红外谱图可以分为两个区，40001350区是由伸缩振动所产生的吸收带，光谱比较简单但具有强烈的特征性，1350650处指纹区

25、。通常，40002500处高波数端，有与折合质量小的氢原子相结合的官能团O-H, N-H, C-H, S-H键的伸缩振动吸收带，在2500-1900波数范围内常常出现力常数大的三件、累积双键如：- CC-，- CN, -C=C=C-, -C=C=O, -N=C=O等的伸缩振动吸收带。在1900以下的波数端有-C=C-, -C=O, -C=N-, -C=O等的伸缩振动以及芳环的骨架振动。1350650指纹区处，有C-O, C-X的伸缩振动以及C-C的骨架振动，还有力常数较小的弯曲振动产生的吸收峰，因此光谱非常复杂。该区域各峰的吸收位置受整体分子结构的影响较大，分子结构稍有不同，吸收也会有细微的差

26、别，所以指纹区对于用已知物来鉴别未知物十分重 要。有机化学有机化合物红外吸收光谱伸缩振动，面内弯曲振动，面外弯曲振动一、烷烃饱和烷烃IR光谱主要由C-H键的骨架振动所引起，而其中以C-H键的伸缩振动最为有用。在确定分子结构时，也常借助于C-H键的变形振动和C-C键骨架振动吸收。烷烃有下列四种振动吸收。1、C-H在29752845 cm-1范围，包括甲基、亚甲基和次甲基的对称与不对称伸缩振动2、C-H在1460 cm-1和1380 cm-1处有特征吸收，前者归因于甲基及亚甲基C-H的as，后者归因于甲基 C-H的s。1380 cm-1峰对结构敏感，对于识别甲基很有用。共存基团的电负性对1380

27、cm-1峰位置有影响，相邻基团电负性愈强，愈移向高波数区，例如，在CH3F中此峰移至1475 cm-1。异丙基 1380 cm-1 裂分为两个强度几乎相等的两个峰 1385 cm-1、1375 cm-1 叔丁基 1380 cm-1 裂分1395 cm-1 、1370cm-1两个峰，后者强度差不多是前者的两倍，在1250 cm-1、1200 cm-1附近出现两个中等强度的骨架振动。3、4、C-C在1250800 cm-1范围内，因特征性不强，用处不大。 大于或等于4时，在722 cm-1有一个C-H分子中具有(CH2)n链节，n 弱吸收峰，随着CH2个数的减少，吸收峰向高波数方向位移，由此可推断

28、分子链的长短。二、烯烃烯烃中的特征峰由C=C-H键的伸缩振动以及C=C-H键的变形振动所引起。烯烃分子主要有三种特征吸收。1、C=C-H 烯烃双键上的C-H键伸缩振动波数在3000 cm-1以上，末端双键氢 2在30753090 cm-1有强峰最易识别。16701620 cm-1。随着取代基的不同，C=C2、C=C 吸收峰的位置在吸收峰 的位置有所不同，强度也发生变化。3、C=C-H烯烃双键上的C-H键面内弯曲振动在15001000 cm-1，对结构不敏感，用途较少;而面外摇摆振动吸收最有用，在1000700 cm-1范围内，该振动对结构敏感，其吸收峰特征性明显，强度也较大，易于识别，可借以判

29、断双键取代情况和构型。RHC=CH2 995985cm-1(=CH，S) 915905 cm-1(=CH2，S) R1R2C=CH2 895885 cm-1(S)(顺)-R1CH=CHR2 690 cm-1 (反)-R1CH=CHR2 980965 cm-1(S) R1R2C=CHR3 840790cm-1 (m)三、炔烃在IR光谱中，炔烃基团很容易识别，它主要有三种特征吸收。1、C 该振动吸收非常特征，吸收峰位置在33003310 cm-1，中等强度。N-H值与C-H 值相同，但前者为宽峰、后者为尖峰，易于识别。2、 CC 一般 C 键的伸缩振动吸收都较弱。一元取代炔烃 C C 出现在214

30、02100 cm-1，二元取代炔烃在22602190 cm-1，当两个取代基的性质相差太大时，炔化物极性增强，吸收峰的强度增大。当 处于分子的对称中心时， C C3、 C H 炔烃变形振动发生在680610 cm-1。四、芳烃芳烃的红外吸收主要为苯环上的C-H键及环骨架中的C=C键振动所引起。芳族化合物主要有三种特征吸收。1、Ar-H 芳环上C-H吸收频率在31003000 cm-1附近，有较弱的三个峰，特征 C=C-H频率相近，但烯烃的吸收峰只有一个。 性不强，与烯烃的2、C=C 芳环的骨架伸缩振动正常情况下有四条谱带，约为1600，1585，1500，1450 cm-1，这是鉴定有无苯环的

31、重要标志之一。3、Ar-H 芳烃的C-H变形振动吸收出现在两处。1275960 cm-1为Ar-H，由于吸收较弱，易受干扰，用处较小。另一处是900650 cm-1的Ar-H吸收较强，是Ar-H频率越高，识别苯环上取代基位置和数目的极重要的特征峰。取代基越多，见表3-10。若在16002000 cm-1之间有锯齿壮倍频吸收(C-H面外和C=C面内弯曲振动的倍频或组频吸收)，是进一步确定取代苯的重要旁证。苯 670cm-1(S) 单取代苯 770730 cm-1(VS)，710690 cm-1(S) 1,2-二取代苯 770735 cm-1(VS)1,3-二取代苯 810750 cm-1(VS)

32、,725680 cm-1(mS) 1,4-二取代苯 860800 cm-1(VS)五、卤化物随着卤素原子的增加，如C-X降低。C-F(11001000 cm-1);C-Cl(750700 cm-1);C-Br(600500 cm-1);C-I(500200 cm-1)。此外，C-X吸收峰的频率容易受到邻近基团的影响，吸收峰位置变化较大，尤其是含氟、含氯的化合物变化更大，而且用溶液法或液膜法测定时，常出现不同构象引起的几个伸缩吸收带。因此IR光谱对含卤素有机化合物的鉴定受到一定限制。六、醇和酚醇和酚类化合物有相同的羟基，其特征吸收是O-H和C-O键的振动频率。1、 O-H 一般在36703200

33、 cm-1区域。游离羟基吸收出现在36403610 cm-1，峰形尖锐，无干扰，极易识别(溶剂中微量游离水吸收位于3710 cm-1)。OH是个强极性基团，因此羟基化合物的缔合现象非常显著，羟基形成氢键的缔合峰一般出现在35503200 cm-1。 1,2-环戊二醇 顺式异构体 P47 0.005mol/L (CCl4) 3633 cm-1(游离)，3572 cm-1(分子内氢键)。0.04 mol/L (CCl4) 3633 cm-1(游离)，3572 cm-1(分子内氢键)3500cm-1(分子间氢键)。2、C-O和O-H C-O键伸缩振动和O-H面内弯曲振动在14101100 cm-1处

34、有 C-O强吸收，当无其它基团干扰时，可利用的频率来了解羟基的碳链取代情况 (伯醇在1050cm-1，仲醇在1125cm-1，叔醇在1200cm-1，酚在1250cm-1)。七、醚和其它化合物醚的特征吸收带是C-O-C不对称伸缩振动，出现在11501060cm-1处，强度大，C-C骨架振动吸收也出现在此区域，但强度弱，易于识别。醇、酸、酯、内酯的C-O吸收在此区域，故很难归属。八、醛和酮醛和酮的共同特点是分子结构中都含有(C=O)，C=O在17501680cm-1范围内，吸收强度很大，这是鉴别羰基的最明显的依据。临近基团的性质不同，吸收峰的位置也有所不同。羰基化合物存在下列共振结构：- + A

35、 B C=O 键有着双键性 强的A结构和单键性强的B结构两种结构。共轭效应将使吸电子的诱导效应使C=O的吸收峰向高波数C=O吸收峰向低波数一端移动， 方向移动。，不饱和的羰基化合物，由于不饱和键与C=O的共轭，因此C=O键的吸收峰向低波数移动C=O RCH=CHCORRCHClCOR 16851665cm-1 17451725cm-1 苯乙酮 对氨基苯乙酮 对硝基苯乙酮C=O 1691cm-1 1677cm-1 1700cm-1 27002900cm-1 区域内，通常在2820 cm-1、2720 cm-1附近各有 一般在一个中等强度的吸收峰，可以用来区别醛和酮。九、羧酸1、O-H 游离的O-

36、H在3550 cm-1，缔合的O-H在33002500 cm-1，峰形宽而散，强度很大。2、C=O 游离的C=O一般在1760 cm-1附近，吸收强度比酮羰基的吸收强度大，但由于羧酸分子中的双分子缔合，使得C=O的吸收峰向低波数方向移动，一般在17251700 cm-1，如果发生共轭，则C=O的吸收峰移到16901680 cm-1。3、4、C-O O-H 一般在14401395 cm-1，吸收强度较弱。 一般在1250 cm-1附近，是一强吸收峰，有时会和C-O重合。十、酯和内酯1、C=O 17501735 cm-1处出现(饱和酯C=O 位于1740cm-1处)，受相邻基团的影响，吸收峰的位置

37、会发生变化。2、C-O 一般有两个吸收峰，13001150 cm-1，11401030 cm-1 十一、酰卤C=O 由于卤素的吸电子作用，使C=O双键性增强，从而出现在较高波数C=O变小，处，一般在1800cm-1处，如果有乙烯基或苯环与C=O共轭，会使一般在17801740cm-1处。 十二、酸酐1、C=O 由于羰基的振动偶合，导致分别处在C=O有两个吸收，18601800 cm-1和18001750 cm-1区域，两个峰相距60 cm-1。2、C-O 为一强吸收峰，开链酸酐的C-O 在11751045 cm-1处，环状酸酐13101210 cm-1处。 十三、酰胺1、C=O 酰胺的第谱带，

38、由于氨基的影响，使得C=O向低波数位移，伯酰胺16901650 cm-1，仲酰胺 16801655 cm-1，叔酰胺16701630 cm-1。2、N-H 一般位于35003100 cm-1，伯酰胺 游离位于3520 cm-1和3400 cm-1，形成氢键而缔合的位于3350 cm-1和3180 cm-1，均呈双峰;仲酰胺 游离位于3440 cm-1，形成氢键而缔合的位于3100 cm-1，均呈单峰;叔酰胺无此吸收峰。3、N-H 酰胺的第谱带，伯酰胺N-H位于16401600 cm-1;仲酰胺15001530 cm-1，强度大，非常特征;叔酰胺无此吸收峰。4、C-N 酰胺的第谱带，伯酰胺142

39、01400 cm-1，仲酰胺 13001260 cm-1，叔酰胺无此吸收峰。 十四、胺1、N-H 游离位于35003300 cm-1处，缔合的位于35003100 cm-1处。含有氨基的化合物无论是游离的氨基或缔合的氨基，其峰强都比缔合的OH峰弱，且谱带稍尖锐一些，由于氨基形成的氢键没有羟基的氢键强，因此当氨基缔合时，吸收峰的位置的变化不如OH那样显著，引起向低波数方向位移一般不大于100cm-1。伯胺 35003300 cm-1有两个中等强度的吸收峰(对称与不对称的伸缩振动吸收)，仲胺在此区域只有一个吸收峰，叔胺在此区域内无吸收。2、3、C-N N-H 脂肪胺位于12301030 cm-1处

40、，芳香胺位于13801250 cm-1处。 位于16501500 cm-1处，伯胺的仲胺的吸收强度N-H吸收强度中等， 较弱。4、N-H 位于900650 cm-1处，峰形较宽，强度中等(只有伯胺有此吸收峰)。 主要基团的红外特征吸收峰核磁共振谱分析法教学设计4现代近红外光谱(NIR)分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。近红外区域按ASTM定义是指波长在7802526nm范围内的电磁波，是人们最早发现的非可见光区域。由于物质在该谱区的倍频和合频吸收信号弱，谱带重叠，解析复

41、杂，受当时的技术水平限制，近红外光谱“沉睡” 了近一个半世纪。直到20世纪50年代，随着商品化仪器的出现及Norris等人所做的大量工作，使得近红外光谱技术曾经在农副产品分析中得到广泛应用。到60年代中后期，随着各种新的分析技术的出现，加之经典近红外光谱分析技术暴露出的灵敏度低、抗干扰性差的弱点，使人们淡漠了该技术在分析测试中的应用，从此，近红外光谱进入了一个沉默的时期。80年代后期，随着计算机技术的迅速发展，带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展，通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果，加之近红外光谱在测样技术上所独有的特点，使人们重新认识了近红外光谱的价值，近红

42、外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。进入90年代，近红外光谱在工业领域中的应用全面展开，有关近红外光谱的研究及应用文献几乎呈指数增长，成为发展最快、最引人注目的一门独立的分析技术。由于近红外光在常规光纤中具有良好的传输特性，使近红外光谱在在线分析领域也得到了很好的应用，并取得良好的社会效益和经济效益，从此近红外光谱技术进入一个快速发展的新时期。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，除一些专业分析工作人员以外，近红外光谱分析技术还鲜为人知。但1995年以来已受到了多方面的关注，并在仪器的研制、软件开发、基础研究和应用等方面取得了较为可喜的成果。但是目前国内能够提供整套近红外光谱分析技术(近

43、红外光谱分析仪器、化学计量学软件、应用模型)的公司仍是寥寥无几。随着中国加入WTO及经济全球化的浪潮，国外许多大型分析仪器生产商纷纷登陆中国，想在第一时间占领中国的近红外光谱分析仪器市场。由此也可以看出近红外光谱分析技术在分析界炙手可热的发展趋势。在不久的未来，近红外光谱分析技术在分析界必将为更多的人所认识和接受。现代近红外光谱分析是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。是将近红外光谱所反映的样品基团、组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型，然后通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模型来快速预测其组成或性质的一种分

44、析方法。 与常规分析技术不同，近红外光谱是一种间接分析技术，必须通过建立校正模型(标定模型)来实现对未知样品的定性或定量分析。具体的分析过程主要包括以下几个步骤：一是选择有代表性的样品并测量其近红外光谱;二是采用标准或认可的参考方法测定所关心的组分或性质数据;三是将测量的光谱和基础数据，用适当的化学计量方法建立校正模型;四是未知样品组分或性质的测定。由近红外光谱分析技术的工作过程可见，现代近红外光谱分析技术包括了近红外光谱仪、化学计量学软件和应用模型三部分。三者的有机结合才能满足快速分析的技术要求，是缺一不可的。与传统分析技术相比，近红外光谱分析技术具有诸多优点，它能在几分钟内，仅通过对被测样

45、品完成一次近红外光谱的采集测量，即可完成其多项性能指标的测定(最多可达十余项指标)。光谱测量时不需要对分析样品进行前处理;分析过程中不消耗其它材料或破坏样品;分析重现性好、成本低。对于经常的质量监控是十分经济且快速的，但对于偶然做一两次的分析或分散性样品的分析则不太适用。因为建立近红外光谱方法之前必须投入一定的人力、物力和财力才能得到一个准确的校正模型。 近红外光谱主要是反映C-H、O-H、N-H、S-H等化学键的信息，因此分析范围几乎可覆盖所有的有机化合物和混合物。加之其独有的诸多优点，决定了它应用领域的广阔，使其在国民经济发展的许多行业中都能发挥积极作用，并逐渐扮演着不可或缺的角色。主要的应用领域包括：石油及石油化工、基本有机化工、精细化工、冶金、生命科学、制药、医学临床、农业、食品、饮料、烟草、纺织、造纸、化妆品、质量监督、环境保护、高校及科研院所等。在石化领域可测定油品的辛烷值、族组成、十六烷值、闪