有机化合物波谱综合解析.ppt

有机化合物波谱综合解析,波谱综合解析的含义：利用各种波谱分析方法获得尽可能多的结构信息，通过对各种波谱分析信息之间的相互对比、印证，从而获得被分析化合物准确结构的定性分析方法。不同波谱分析方法在功能上既有重叠部分，也有互补部分，在综合解吸时应该充分发挥各自优势。在条件允许的情况下，要充分关注1HNMR和13CNMR，因为NMR提供数据最丰富，可靠性最高。,第一节 波谱解析的一般程序,一、分子式（元素组成）确定：a.由高分辨质谱测定的精确分子量计算（试误法）得到。分子量尾数=（0.078y+0.0031z+0.0051),结合N规则进行判断。b.由同位素相对丰度计算:(M+1)/Mx100%=1.1x+0.37z,(M+2)/Mx100%=(1.1x)2/200+0.2wc.元素分析+分子量。C数目=M*C%/12,H数目=M*H%,O数目=M*O%/16,N数目=M*N%/14,二、不饱和度计算=C+1-H/2 X/2+N/2。0,有不饱和键结构或者环状结构。4，有苯环结构可能。HNMR，5,双键氢存在，7，芳香氢存在，9，醛氢存在13CNMR，100,可能有不饱和碳。IR，1600-1900cm-1之间有强峰，可能含有羰基，30003100cm-1有吸收，含不饱和氢。UV-Vis:在200nm以上有吸收，可能有不饱和结构。,官能团的确定：IR:3100 cm-1:-NH2,-OH等活性氢的确定,:饱和与不饱和氢的确定，2100 cm-1:三键和累积双键的确定，19001600 cm-1羰基的确定等。UV-Vis:共轭体系的确定（母核基本吸收波长+取代基波长变化）。MS:不同烃类特征，苯环特征，羟基特征等。13CNMR和HNMR：不同官能团的特征吸收。,分子碎片的确定：主要依靠MS的裂解机理，特别注意分子离子峰，同位素峰，脱小分子峰，重排机理，断裂机理，断裂机理等。注意N规则，同位素规则等确定碎片可能元素组成。根据质谱、分子组成信息提供所有可能碎片。结合其他分析方法提供的信息，排除不合理部分。,分子骨架的确定：主要依靠NMR，特别关注偶合常数关系，积分关系，充分利用二维NMR，以及其他特殊NMR技术，如DEPT,结合IR,MS,UV-Vis等数据，将可能的碎片合理连接。最后充分利用所有波谱分析数据对可能结构进行确证，排除所有不合理结构。,1.,例题1：根据提供的IR,HNMR,13CNMR和MS推测结构,解：设MS中m/z250为M+峰，因该峰与相邻碎片离子峰mz 206(M-44)mz 178(M-72)之间关系合理,故mz 250为分子离子峰。分子量250为偶数，说明化合物不含氮或偶数个氮。MS中无明显含S、F、C1、Br、I的特征碎片离子峰存在。13C NMR谱中有12种化学环境不同的碳，由峰的相对强度判断，分子中应含有14个碳。1H NMR谱中积分简比(由低场至高场)为3：2：1：2：3：4：3，简比数字之和为18表明分子中至少含有18个H。由以上分析可知，当N0时，O4，可能分子式为C14H18O14,当N2时O2.5不合理应舍去，故该化合物的分子式为C14H18O14，因UN6，所以分子中可能有苯基存在。,C14H18O14不饱和基团的确定：IR：1715cm-1(s)CO,1630cm-1(s)，CC,1600cm-1、1580cm-1、1510cm-1为苯环骨架振动。820cm-1(s)为苯环上两个相邻氢的面外弯曲振动，表明为对位取代苯。13C NMR 114-167范围的共振吸收峰为sp3杂化碳的共振吸其中有苯，碳碳双键和羰基。活泼氢的确定：IR谱3000cm-1以上无OH、NH特征吸收峰，偏共振13C NMR提供的信息表明所有的氢都与碳直接相连且无CHO基存在，故分子中无活泼氢存在。,13C NMR信息(ppm)：sp3C:15.2(q)CH3-C,55.2(q)CH3-O,63.6(t)CH2-O,66.5(t)CH2-O,68.5CH2O。sp2C;114.4(d)2CH,129.8(d)2CH，1272(s)的季碳及161.5(s)的CO表明分子中含有对位取代苯基，且其中一个季碳与氧原子相连-ph-O-。115.4(d)与144.6(d)为双取代烯碳-CH=CH-)。167.0(s)为酯基碳(-COOR)，IR 11001300cm-1的强、宽谱带也证明了酯基的存在。1HNMR信息：1.25(3H,t)为CH3CH2-：3.6(2H，q)CH3CH2-O。3.9(3H，s)为CH3O-，且表明与不饱和基相连。3.8(2H，t)与4.4(2H，t)相关，且与电负性取代基氧相连，故存在-OCH2CH2O-，低场位移较大，可能与不饱和基相连。6-8范围为6H的多重峰，由氢原子数目、裂距、峰形的对称性分析：6.4(1H,d)与7.65(1H,d)相关，J16Hz，为反式双取代烯的共振吸收峰。66.87.5范围的4个氢为是对位取代苯氢的共振吸收峰。,综合以上分析，推导出该化合物的可能结构如下烯碳氢互为反式)：,结构若为A或B，质谱图中均应出现M-31(-OCH3)峰，此处未观测到故否定之。苯环上季碳的为161.5，表明该碳与氧相连，1H NMR谱中约为6.9也表明邻位碳与氧直接相连而乙烯碳的值表明其不与氧直接相连因向排除结D：故化合物的结构为C:,MS裂解机理,例题2：UV(甲醇）：max=236 nm,(=8200),300 nm(=3500),1NMR,13CNMR,IR,MS如下，推测结构：,解：MS中m/z 249为M+峰质荷比为奇数表明分子中含有奇数氮。由M：M+2:M+4=1:2:1可知，含由两个Br。M+与相邻碎片离子170和91之差分别为79,为脱Br碎片，M/z 90为(170HBr)，可知分子中的确含有二个溴原子。中等强度的M峰表明该分子具有较稳定结构构。分子中剩余部分的质量为91，设N1、可能组成为C6H5NBr2,UN=4,N=3,可能组成为C4HN3Br2 UN=5。IR中3000一2800cm-1无明显的饱和碳氢伸缩峰，有不饱和碳氢的伸缩振动吸收带3430cm-1和3220cm-1的吸收带可能为N-H2伸缩振动，1600和1560，以及1460为疑似苯环特征。宽带去偶13CNMR表明有4种sp2碳，无羰基碳，偏共振13CNMR表示其中两种为叔碳，两种为季碳，因此分子至少有二个以上氢。可以排除后一种组成可能。分子式应为C6H5NBr2,而分子组成式中有6个碳，必然有两种是化学环境相同。1H NMR的积分简比为2：1：2，表明分子中含5个氢(与分子式相符)，其中两个为活泼氢（重水交换），可能为-NH2,得到IR证实。其余三个氢属于苯环氢，其中一个有两个相邻氢，两个有一个相邻氢。三个氢必然相邻。符合上述分析的只有1,5-二溴苯胺。,结构验证：IR:3430cm-1和3220cm-1为NH2伸缩振动，1600,1560，1460为苯环特征峰。3000以上弱吸收为苯环碳氢的伸缩振动吸收带。13CNMR:142（q)为胺碳，118(t)为对位碳，132(t)为3，5位碳，108(q)为溴碳。1HNMR:4.7(s)为NH2,6.5(t)为ph-H(4),7.5(d)为ph-H(3),ph-H(5)。UV:取代苯的e带和K带(受三个取代基影响发生红移）。,MS:,例题三：1H NMR、13C NMR、IR、MS谱见下图，在甲醇溶剂中测得紫外光谱max(nm):232(1.23),276(0.57),312(0.57),组成式C8H6O3,推测结构。,解：IR：31002700cm-1吸收表明有饱和和不饱和碳氢振动，1695cm-1、表明有羰基（醛或酮），1600、1470cm-1中等强度吸收带为苯环的骨架伸缩振动，1230cm-1的强吸收带为CO伸缩振动吸收。UV:232nm,276nm,313nm三个吸收带可能为苯的E带、B带及醛或酮碳基的R带。和值增大表示它们可能与助色团相连。13CNMR:宽带去偶表明分子中有8种化学环境不同的碳，由偏共振13C NMR可知192(t),表明为醛基碳，130155范围内三个季碳共振吸收垮及106，108，128三个叔碳共振吸收表明分子中有三取代苯结构，102表示有仲碳，并发生强去屏蔽，暗示可能与两个吸电基团连接。1H NMH：从低场到高场积分比约为1：2：1：2,可能含有6个氢，其中9.8(1H,s)为醛基氢，6.7,7.4的多重峰为苯环上三个氢的共振吸收峰。从分裂形状判定，两个化学环境不同的氢相邻，另外一个仅发生远程偶合，为孤立氢。6.0(2H.s)为对应碳谱亚甲基结构，没有相邻氢，从化学位移判断，必然为两个强吸电基团两端连接，IR中有C-O强吸收，可能为两个氧相邻。,MS:M+为150，不含N或偶数N，M-1峰为基峰，表明有醛，121为M-29，可能为脱醛基。考虑到有上述因素，应该含有3个氧，故化合物的分子式为C8H6O3,与质谱数据相符。其UN6，应该有一个苯环（三取代），一个羰基，两个环，其结构为：,练习题1：根据下列谱图推测结构，UV:max=295 nm,C9H11NO2,练习题2：根据下列图谱推测结构：UV:max=251 nm,C15H14O2,练习题3：根据下列图谱推测结构,紫外无吸收。,C7H10O3,练习题4：根据下列谱图推测结构,UV:max=243 nm,C9H10,练习题5：根据下列图谱推测结构：紫外无吸收,C7H11NO,练习题6：根据下列图谱推测结构：UV:max=285 nm,练习题7：根据下列图谱推测结构：紫外无吸收,C6H12O2,练习题8：根据下列图谱推测结构,UV:max=270 nm,C9H12O3S,练习题：两个异构体A和B,分子式皆为C8H10O,它们的R和1H-NMR的谱图如下所示,试推测其结构。,练习题：某有机化合物在紫外光区的 205nM 以上没有吸收，它的质谱、红外（纯液膜）和氢核磁共振谱如下图。试推定该化合物的分子结构，并对各谱数据作合理的解释。,练习题：某有机化合物在 95%乙醇中测其紫外光谱得Max 为290nM,它的质谱、红外（液膜）光谱和氢核磁共振波谱如下图。试推定该化合物的结构，并对各谱数据作合理解释。,4779某未知物的分子式为C5H12O，某MS、R和NMR谱图如下，UV 200nM没有吸收，推测该化合物的结构。,