2013有机波谱分析试卷

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1、1、如何解析红外光谱图？叙述芳烃、羧酸、醛和酮的特征吸收峰。（25分）（1）根据分子式计算不饱和度公式：不饱和度Q =n4+1+（n3-n1）/2 其中：n4：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），n3：化合价为3价的原子个数（主要是N原子），n1：化合价为1价的原子个数（主要是H,X原子）（2）分析33002800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界：高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收， 有可能为烯，炔，芳香化合物；而低于3000cm-1 一般为饱和C-H伸缩振动吸收；（3）若在稍高于3000cm-1有吸收，则应在22501450cm-1频区，分析不饱和碳

2、碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中炔 22002100 cm-1，烯16801640 cm-1芳环1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指 纹区，即1000650cm-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺、反，邻、间、对）；（4）碳骨架类型确定后，再依据官能团特征吸收，判定化合物的官能团；（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在如2820，2720和17501700cm-1的 三个峰，说明醛基的存在。芳烃：芳环上C-H伸缩振动31003000cm-1, C=C骨架振动16001450cm-1, C-H面外弯曲振动88

3、0680cm-1。芳烃重要特征：在1600，1580，1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。C-H面外弯曲振动吸收880680cm-1，依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化，在芳香化合物红外谱图分析中，常 用判别异构体。羧酸：羧酸二聚体：33002500cm-1宽而强的O-H伸缩吸收。17201706cm-1 C=O伸缩吸收；13201210cm-1 C-O伸 缩吸收，920cm-1成键的O-H键的面外弯曲振动。醛和酮：醛的特征吸收:17501700cm-1 （C=O伸缩），2820，2720cm-1 （醛基C-H伸缩。脂肪酮：1715cm-1，强的C=O 伸缩振动吸收，如果羰

4、基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低。2、如何解析核磁共振氢谱？ （25分）I. 先观察图谱是否符合要求;四甲基硅烷的信号是否正常；杂音大不大；基线是否平；积分曲线中没有吸收信 号的地方是否平整。如果有问题，解析时要引起注意，最好重新测试图谱。2. 区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰（spinning side bands）、13C 卫星峰（13C satellite peaks）（1）杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂质峰与样品峰之间没有简单整数比的 关系，容易区别。（2）溶剂峰：氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度（大部分试剂的氘代率为9999.8%），因此谱图中往往

5、呈 现相应的溶剂峰，如CDC13中的溶剂峰的0值约为7.27 ppm处。（3）旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节未达到良好工作状态时，会出现旋 转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称的弱峰，称为旋转边峰。（4）13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1%， 只有氢的强峰才能观察到，一般不会对氢的谱图造成干扰。3. 根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。可利用可靠的甲基信号或孤立 的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子数目。4. 先解析图中CH3O、CH3N、CH3C

6、=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子 信号。5. 解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。6. 解析芳香核上的质子信号。7. 比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结构中所连活泼氢官能团，如果在加入重 水后对照未加入重水的谱图对比有共振峰消失则说明此处为活泼氢。8. 根据图谱提供信号峰数目、化学位移和偶合常数，根据n+1规则解析一级谱图。9. 解析高级类型图谱峰信号，如黄酮类化合物B环仅4，位取代时，呈现AA,BB,系统峰信号，二氢黄酮则呈现ABX 系统峰信号。10. 如果一维1H-NMR难以解析分子结构，可考虑测试二维核磁

7、共振谱配合解析结构。II. 组合可能的结构式，根据图谱的解析，组合几种可能的结构式。12. 对推出的结构进行指认，即每个官能团上的氢在图谱中都应有相应的归属信号。13. 在指认时一定要根据耦合常数J对可能结构中的耦合情况进行考虑，等价分为两种情况：一是化学等价二是磁等价当分子结构中存在对称因素即可认为是化学等价，但是磁等价除了要满足化学等价外还必需满足耦合常数J相等 这一条件，要不然氢即为磁不等价，这样的例子很多例如：1.直接与手性碳原子相连的亚甲基上两个H是化学等价但 是磁不等价所以这两个H具有不同的化学位移值；2.环上的亚甲基由于本身不能像链状结构发生快速的氢互换，因而 它们实际上也是磁不

8、等价。3、如何解析核磁共振碳谱？（25分）1.鉴别谱图中的非真实信号峰（1）溶剂峰：虽然碳谱不受溶剂中氢的干扰，但为兼顾氢谱的测定及磁场需要，仍常采用氘代试剂作为溶剂，氘 代试剂中的碳原子均有相应的峰，因此首先要将氘代溶剂所对应的碳原子共振峰加以区分，以下为常用氘代溶剂的相 应碳谱化学位移，其中常用的为氘代氯仿。（2）杂质峰：杂质含量相对于样品少得多，其峰面积极小，与样品化合物 中的碳呈现的峰不成比例。（3）测试条件的影响：测试条件会对所测谱图有较大影响。如脉冲倾斜角较大而脉冲间隔不够长时，往往导致季 碳不出峰；扫描宽度不够大时，扫描宽度以外的谱线会折叠到图谱中来；等等，均造成解析图谱的困难。

9、2. 不饱和度的计算根据分子式计算的不饱和度，推测图谱烯碳的情况。不饱和度f = 1 + C - H/2(其中C为碳原子数目，H为氢原子数目)，若计算结果f大于或等于4则必须考虑分子结 构中含有苯环或毗啶类杂环的可能性。3. 分子对称性的分析若谱线数目等于分子式中碳原子数目，说明分子结构无对称性；若谱线数目小于分子式中碳原子数目，说明分子 结构有一定的对称性，在分子中存在着一些常见的对称结构例如卬曲1(叔丁基)和iso-propyl(异丙基)等；此外，化合物 中碳原子数目较多时，有些核的化学环境相似，可能。值产生重叠现象，应予以注意。4. 碳原子0值的分区碳原子大致可分为三个区(1) 高0值区

10、。165ppm，属于羰基和叠烯区：分子结构中，如存在叠峰，除叠烯中有高值信号峰外，叠烯 两端碳在双键区域还应有信号峰，两种峰同时存在才说明叠烯存在；。200 ppm的信号，只能属于醛、酮类化合物； 160180ppm的信号峰，则归属于酸、酯、酸酐等类化合物的羰基。(2) 中6值区。90160ppm (一般情况。为100150ppm)烯、芳环、除叠烯中央碳原子外的其他SP2杂化碳 原子、碳氮三键碳原子都在这个区域出峰。(3) 低6值区6 100ppm，主要脂肪链碳原子区：不与氧、氮、氟等杂原子相连的饱和的6值小于55ppm；炔碳原子6值在70 100ppm，这是不饱和碳原子的特例。5.碳原子级数

11、的确定由低共振或 APT(attached proton test)、DEPT(distortionless enhancement by polarization transfer)等技术可确定碳原子 的级数，由此可计算化合物中与碳原子相连的氢原子数。若此数目小于分子式中的氢原子数，二者之差值为化合物中 活泼氢的原子数。6. 推导可能的结构式先推导出结构单元，并进一步组合成若干可能的结构式。7. 对碳谱的指认将碳谱中各信号峰在推出的可能结构式上进行指认，找出各碳谱信号相应的归属，从而在被推导的可能结构式中 找出最合理的结构式，即正确的结构式。4、化合物的分子式是C8H8O，其红外光谱如图所示

12、，试解析其结构。(25分)图1-45 GH0的红外光谱(K&)答：首先根据分子式计算其不饱和度u=1+8+(0-8)/2=5,初步推断分析：不饱和度值较高，结构中可能存在苯环(u=4)， 分子中含一个氧原子有可能存在C=O基团(u=1)。谱带归属可从4000400cm-1逐个峰加以分析推断，也可以从特征峰 入手结合相关峰进行分析。1、3030、3070cm-1可能是芳烃氢(Ar H)，或双键氢(=CH)的伸缩振动；16001580cm-1是苯环的U CC，且表明苯环上直接连有共轭基，因为1580cm-1峰基本上只有共轭时才出现；1450cm-1苯环U CC或6 a,CH或6 CH ；苯 环上连

13、有C=0基团时往往1500cm-1吸收峰减弱或消失。据此可初步判断是一个芳香族苯环化合物。322、1685cm-1强峰，酮C=O基团的U C=0是1715cm-1，低移至1685cm-1，表明C=O基与苯环相连是共轭的，至此可 认为具有C6H5-C=O结构，C8H8O-C7H50=CH3，表明结构中还应有一个甲基。3、2900、62800cm-1是U 8a,8CH3 和5U s,CH，强度很低是因为甲基与CO基团邻接，故具有甲基酮结构。甲基酮 的6 a, CH3由1460cm-1低移至1430cm-1，6 CH3由1380cm-1低移至1360cm-1，且强度明显增加，非常特征。4、1265c

14、m-1芳酮骨架振动特征。5、 750、690cm-1苯环单取代的特征。r推断结构乙酰苯为：YJ-CCH32、化合物分子式是C4,其红外光谱如图所示，试解析其结构。答：解：由其分子式可计算出该化合物不饱和度为1。从最强的吸收（1703cm-1）知该化合物含羰基，与一个不饱和度相符。2920，2851cm-1处的吸收很强而2956, 2866处的吸收很弱，这说明CH2的数目远多于CH3的数目。这进一步为723cm-1 的显著吸收所证实（通常这个吸收是弱的），说明未知物很可能具有一个正构的长碳链。2955到2851间的吸收是叠加 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

15、宽峰来自PH，很强的低波数位移说 明有很强的氢键缔合作用。结合1703处的羰基吸收，可推测未知物含羧酸官能团。940，1305, 1412cm-1等处的吸收 进一步说明羧酸官能团的存在。纵上所述，未知物结构为：CH3-（CH2） -COOH。某化合物分子式为。8日802,其1HNMR如下所示，试推导其结构。3H2H 2H不饱和度17=1 + 84-1/2(0-8) = 5可能含有苯环（4）和CO、CC或环（1）谱峰 归属峰号$积分裂分峰数归属推 断(a)(bc)(d)3. 87. 27. 89. 83H2H2H1H单峰双峰双峰单峰ch3AlHAr一HCHO3个氢，CH3峰，单峰,没有与之耦合的

16、质子，和电负性基团 （O）相连向低场位移2个氢，苯环上氢峰.（b）和（c）的四个峰为苯环对位取代特征峰2个氢苯环上氢峰为酸基质子特征峰低场信号确定结构CHOoch3CHO化学位移查表3=9 10| ArOCH3化学位移查表S =3. 61 3. 86本例中一CHO质子化学位移=9.85Ar-O-CH3质子化学位移8 =3.8,故结构正确结构验证其不饱和度与计算结果相符，并与标准谱图对照证明结构正确某化合物（M = 88），根据如下13C NMR谱图，确定结构，并说明依据化昔物分子最为88,谱陶中耆有2种CH31 CHZ, 1种C0,88-2X1$-14-28-16, 结合。氏谱峰的化学悝魏为显

17、，可能妊有-个Q分于式十C比+C = O+。境定肖子式分子式GH.Qs偏共掀第重性推断褊定站构靖柳睑证其不悔和度与计算结臬相特,菲与标腐谱图对照证峋结构正确10、某含氧化合物(M=58),其13C NMR如下所示.试推导其结构,并说明依据。不椒和度UlI-4 + U 览(一幻=1CHwC %HjCCOCH314. 0谱归属结构验证其不饱和度与计算结果相符，并与标准谱图对照证明结构正确11、某化合物分子式为C ,.H. O,其 】H NMR如下所示，试推导其结构。 一 -确定分子式化合物分子量为58,谱图中含有2种CH2,1种CH,58-2X14 13=17.结合CH2谱峰的化学位移为63,因此

18、还有一个OH,分子式：2XCH2+CH + OH确定结构CH2=-CHCH2OH分于式c3h6o偏共振多虞性不饱和度U=l+3 + l/2(0-6) = l推断谱峰归属lJC NMR峰号116. 0138.0TMS不饱和度U= 1 + 10+1/2(0-14) = 4苯环化合物峰属谱归峰号6积分裂分峰数归属推 断(a)(b)(c)(d)1.582. 753. 606. 77. 26H1H3H4H双峰七重峰单峰四重峰CH3ch3ArH6个氢，2个CH3峰，双峰，与一个质子耦合，可 能一CHCH；1个纸，七重峰,CH峰，和两个CH3耦合，和（a）质子同时出 现（双峰-七重峰）为异丙基特征；和电负性

19、基团相连向低场位 移,XCH（CH3）23个氢，单蜂，孤立CH3峰，和电负性基团相连向低场位移， 可能X -CH3对位取代町能结构H3C-V7 一_ f H_ CH3CH3-O-2y- CH CH3(a)CH3(b) CH3确定结构ch3och ch3(b) CH3oCH3化学位移查表S=3. 244.02；O CH化学位移查表8 = 3. 23. 9； Ar -CH3化学位移查表8=2. 12. 4； ArCH化学位移查 表 8 2. 8 o本例中O-CH3质子化学位移8=3.6；Ar-CH-C质子化学位移 3=2.75,故结构（b）正确结构验证其不饱和度与计算结果相符，并与标准谱图对照证明结构正确