如何综合利用紫外,红外,核磁,质谱和核磁四大谱提供的信息确定未知有机化合物的结构

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文档介绍:
2012 综合谱图分析首先, 要清楚各个谱图的基本应用地位. IR,U V 谱图解决的是有机化合物的官能团的问题, 质谱主要解决的是化合物的分子量和分子式, 质谱中许多碎片离子提供了化合物的许多有用结构信息. 对于一个未知化合物的结构, 尤其是比较复杂的分子, 起着主导作用的是 NMR 。我们推导结构时, 可以说是以核磁共振谱图为基础来推导结构, 这是因为核磁共振谱图规律性强可解析性高信息量多谱图多样。以核磁共振谱图为基础推导结构便捷准确度高。未知化合物解析过程中, 就象玩拚图 7.1 有机化合物结构综合分析一般步骤推导有机化合物的结构对于一个未知化合物尤其是复杂的分子的结构推导是一个繁琐的工作也是一个逻辑推理的综合分析的过程涉及到四大谱的方方面面的知识, 但是化合物的结构推导也是有规律可寻这里介绍有机化合物结构鉴定的一般步骤。波谱综合解析步骤:1. 确定分子离子峰以确定分子量。 2. 利用质谱的分子离子峰 M 和同位素峰 M+1 , M+2 的相对强度可得出最可能的分子式。 MS4. 由分子式可计算不饱和度进而推测化合物的大致类型如是否芳香化合物有否羰基等。 5. 从紫外光谱可计算出值根据值及 max 的位置可推测化合物中有否共轭体系或芳香体系。 6. 红外光谱可提供分子中可能含有的官能团信息.。 7. 核磁共振谱可给出分子中含几种类型氢各种氢的个数以及相邻氢之间的关系以验证所推测结构是否合理。一个高质量的 H NMR 谱对阐明结构是至关重要的。要先将 H NMR 谱中每个能辨认 H 信号自左至右分别标号如abcd ……。对于重叠的信号根据其所含 H 数目( 由积分求出) 也要分别用字母标出如 e,f,g,h 等。谱中所标出的 H 数应与分子式中 H 数目相当。若是一个对称性分子则只能观察到分子中一半氢的信号。 8 分子结构的推导结构片段如何拼接而成为分子结构则必须解决绕过季碳或杂原子的连接方法。*9 测定分子的立体化学通常放在结构测定的后期进行。化合物的分子量主要从质谱图中分析得到,在 EIMS 谱中, 在高质区找出质荷比(m/z) 最大值的离子峰可能就是相对分子质量(M+) 。一般分子离子峰上在质谱中最右端但是在 EIMS 中往往分子离子峰不能出现特别是含羟基或者含多个羟基化合物中如果最高质量的离子峰和它相邻的碎片峰之间质量相差 3-14 21-25 之间, 可以确定该最高离子峰肯定不是分子离子峰。从质谱图中必要时参考 NMR 谱。所含碳原子的数目可以从碳谱中得出。如果碳谱有偏共振去耦 DEPT 数据时碳原子上所连氢原子的数目可以算出。由氢谱的积分曲线并以个别可识别基团的氢原子数作为基准化合物中所含氢原子数目可以算出。如碳原子上所连氢原于数目小于化合物氢原子数目这表明化合物含活泼氢。分子个所含杂原子的种类及数目则从质谱可提供大量信息。从[M十 2]/M 的峰强度比的数值很易确定分子中 Br、 Cl, S 原子的数目。利用氮率从分子量可以分析出该化合物含氮原子数的信息。若存在比烷基或苯基离子系列大两质量单位的离子(m/z 为 31、 45或 m/z 为 93等) 可知分子中氧的存在从 M-18 M-2 9 等峰的存在也可知分子中氧的存在。从 M-19 、 M-20(HF) 、 M-50(CF 2) 等质谱峰可知分中***的存在、从 M-127 的峰可知碘的存在。依前所述从碳谱和氢谱已能确定分子中绝大部分( 甚至全部) 的元素组成碳原子数、氢原子数及某些杂质子其余仅是部分杂原于而已。元素分析一般需要样品 10mg 对于合成的化合物来说,样品纯度和数量都不成问题但对于分离得到的化合物,大部分情况下有难度。高分辨质谱可以测出样品分子精确质量精确到分子量的小数点后面的 4 位数加上对杂原子的数目限制质谱仪的附属计算机系统可以给出分子离子的元素组成式同时也给出质谱中的碎片离子的元素组成, 可以直接写出分子式。在有机化合物的结构分析中在整理论文时元素分析和高分辨质谱数据二者必居其一对于合成的化合物可以考虑选择元素分析在天然产物结构鉴定中更多的是选择 HRMS 。在做 HRMS 前往往也需要做低分辨质谱判断分子离子峰。当然, 有机化合物的结构鉴定是一个复杂的工作很难有一个统一的步骤在解析有机化合物的结构时要具体情况, 具体分析不一定完全按照这一步骤。视有机化合物的结构复杂程度而定尽量用最少的谱图解析满足将结构和信号解释清楚对于合成的有机化合物和不复杂的天然产物能用一维谱结合其它谱图解析结构可以不再作二维谱或者尽量少做二维谱。以上所介绍是鉴定化合物的一般步骤。具体解析谱图还应该注意一些几点 1) 解析谱图时, 首先从各种谱图获得一些最基本的结论. 2) 选择合适的出发点, 推导未知物分子的结构单元 3) 选择出最有可能的结构 4) 天然化合物的生源关系5 重原子效应碳谱中卤素取代氢后除诱导效应外碘溴还存在重原子效应。随着原子序数的增加重原子的核外电子数增多抗磁屏蔽增加 C 移向高场。这主要是由于诱导效应引起的去屏蔽作用和重原子效应的屏蔽作用的综合作用结果。对于碘化物随着原子数的增大表现出屏蔽作用化合物 Cl BrI CH3XCH2X2CHX3CX425.154.277.7 96.7 10.221.612.3 -28.5 -20.5-53.8-139.7 -292.37.2 在所测得的各种谱图中、虽然从谱图反映的信息即可确定某种官能团的存在但从另—方面来看分子中某官能团的存在应该在各种谱图( 有时是它们之中的大多数) 中都反映出来至少是和各谱图不应有矛盾。有机化合物常见的官能团很多。现仅以几种最常见的为例进行讨论。 7.2.1 取代苯环在下述五种谱图中均有所反映氢谱 6.5-8.0 ppm 有峰除对位取代以外一般取代苯环偶合都较复杂。碳谱 110-165 ppm 有峰一般有取代的碳原子的值都明显移向低场。质谱单取代的苯环存在 m/z 39、 51、 65、 77 序列常可见 m/z91 、 92。苯环的存在能使分子离子峰强度增加。红外官能团区有 3030 、 1600 、 1500 的吸收峰苯环指纹区(670-910cm-1) 有吸收峰。紫外吸收位置视共扼体系的大小而走但吸收波长总大于 250nm.1) 苯环上取代基数目从氢谱苯环区谱峰所对应的氢的数目( 它反映苯环取代后所剩下的氢的数目) 可推出苯环上取代基的数目。这种推论是比较可靠的。从碳谱中被取代的苯环碳原子δ值移向低场且偏共振去耦时为单峰对比 DEPT 等数据也可以确定苯环上取代基的数目。当分子具有对称性时应予以相应的修正。 2) 苯环上取代基的类型 A) 氢谱从氢谱中苯环氢的化学位移可以对苯环取代基的类型可以通过计算估计。从一些基团在氢谱中的化学位移有可能区分该基团是与苯环还是与脂肪链相连的如再如苯环上的羟基(酚) 比烷基链上的羟基(醇) 有更大的δ值。 B) 红外从红外吸收峰的位置可判断基团是否与苯环相连。如脂肪族硝基的吸收频率大约在 1370 、 1550cm-l 而芳香族硝基的吸收频率大约在 1345 、1
内容来自淘豆网转载请标明出处.  2016年&有机化学&(科目代码803)考试大纲
  一、考试要求
  考生需要掌握有机化学基本理论,各类有机化合物的结构特点和命名、物理和化学性质、制备方法,重要人名反应;研究有机化学的方法,实验手段;有机化合物结构的解析。
  二、考试内容
  1、有机化学与有机化合物
  (1)有机化合物分类,官能团,同分异构体和各种同分异构现象。(2)化学键及杂化理论,键的性质,键的极性和分子的极性,键的极化,偶极矩。(3)酸碱理论;电子效应、立体效应和溶剂效应。
  2、烷烃和环烷烃
  (1)通式、系统命名。(2)同系列和构造异构、碳架异构;构象,构象的表示方法;环烷烃顺、反异构。(3)物理、化学性质;烷烃和环烷烃的制法。(4)环烷烃的结构及其稳定性;环己烷的构象。
  3、立体化学
  (1)对映异构和对映异构体,非对映异构和非对映异构体,外消旋体和外消旋化,内消旋体。(2)对称元素:对称轴,对称面,对称中心;手性,不对称碳原子,不对称分子,非对称分子;比旋光度,ee值。(3)Fischer投影式;R/S命名法;相对构型和绝对构型。(4)对映异构体的性质;外消旋体的拆分方法;前手性。
  4、烯烃
  (1)(环)烯烃的通式、系统命名。(2)烯烃的物理、化学性质。(3)烯烃的主要来源和制法。
  5、炔烃、二烯烃
  (1)炔烃的通式、系统命名。(2)炔烃的物理、化学性质。(3)炔烃的制备。(4)二烯烃的分类和命名;共轭效应;电子离域概念;超共轭效应。(5)共轭二烯烃的化学性质。
  6、芳香烃、杂环化合物
  (1)单环芳烃的构造异构和命名;苯的分子轨道、共振结构式;H&ckel规则及其应用;芳香性。(2)单环芳烃的物理和化学性质,来源和制法。(3)联苯及其衍生物的结构、命名和反应。(4)杂环化合物的分类和命名、结构和芳香性;杂环化合物的合成。
  7、卤代烃
  (1)卤代烷、卤代芳烃的分类和命名及制法。(2)卤代烷、卤代芳烃的物理和化学性质及反应。(3)p-&共轭;超共轭效应,烯丙基重排。
  8、醇、酚、醚
  (1)醇的命名、结构和分类;氢键。(2)饱和一元醇的物理和化学性质;多元醇的反应。(3)醇的制法;常用醇类的工业制法和性质。(4)硫醇的构造、命名、性质、用途以及制法。(5)酚的构造、命名、物理、化学性质及制法。(6)醚的构造、命名和分类;物理、化学性质及制法;冠醚,相转移催化。
  9、醛和酮
  (1)醛和酮的构造、命名;羰基的结构;醛、酮的物理性质。(2)醛和酮的化学性质及反应;乙烯酮的性质和反应。(3)醛和酮的制法;甲醛、乙醛、丙酮的性质和工业制法。(4)醌的结构和命名及反应;苯醌、萘醌、蒽醌的结构和制法。
  10、羧酸及其衍生物
  (1)羧酸分类、命名和结构;物理化学性质、制备方法。(2)羟基酸的命名、物理化学性质。(3)羧酸衍生物的结构和命名、物理化学性质。
  11、含氮化合物
  (1)硝基化合物的命名、结构、制法以及物理化学性质。(2)胺的命名、结构;物理和化学性质,制法。(3)重氮和偶氮化合物的命名、结构及反应;偶氮染料。(4)碳烯结构及性质;叠氮化合物和氮烯、胍;离子液体。(5)腈的命名和结构、制法、性质和用途。
  12、糖、氨基酸、蛋白质、核酸结构、命名以及物理化学性质;代表性化合物。
  13、元素有机和金属有机化学有机磷、硅、锂、铝化合物的制法、性质和用途。
  14、有机化合物结构解析
  (1)质谱、紫外光谱、红外光谱、核磁共振:基本原理及各术语、知识点。(2)利用四大谱进行有机化合物结构的解析。
  15、有机化学实验技能
  (1)各单元操作的标准方法、原理、使用范围、步骤。(2)一些常规基础有机实验的方法、原理、步骤。
  (实习编辑:杨颖雄)
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有机化学的四大谱论文
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有机化学的四大谱论文
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3秒自动关闭窗口某芳香烃A是有机合成中非常重要的原料.通过质谱法测得其最大质荷比为118,其核磁共振氢谱中有5个峰.峰面积之比为1:2:2:2:3,其苯环上只有一个取代基.以下是以A为原料合成高分子化合物F.I的路线图.试回答下列问题:(1)A的结构简式为 (2)E中的官能团名称是 (3)G的结构简式为 (4)反应②.④的反应类型分别是 (5)反应⑥.⑦生成的高分子化合物的 题目和参考答案——精英家教网——
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某芳香烃A是有机合成中非常重要的原料,通过质谱法测得其最大质荷比为118;其核磁共振氢谱中有5个峰,峰面积之比为1:2:2:2:3;其苯环上只有一个取代基.以下是以A为原料合成高分子化合物F、I的路线图,试回答下列问题:(1)A的结构简式为(2)E中的官能团名称是(3)G的结构简式为(4)反应②、④的反应类型分别是(5)反应⑥、⑦生成的高分子化合物的反应原理是否相同?(6)写出下列反应的化学方程式:反应③;反应⑦(7)符合以下条件的C的同分异构体有种(不考虑立体异构)a、苯环上有两个取代基&&&&&&&b、苯环上的一氯代物有两种c、加入三氯化铁溶液显色&&&&&d、向1mol该物质中加入足量的金属钠可产生1mol氢气.
考点:有机物的推断
专题:有机物的化学性质及推断
分析:通过质谱法测得芳香烃A的相对分子质量为118,其苯环上只有一个取代基,其核磁共振氢谱中有5个峰,峰面积之比为1:2:2:2:3;则A物质只能为:,因此物质A与溴的四氯化碳溶液可发生加成反应得到卤代物B,卤代物在氢氧化钠的水溶液中发生取代反应生成物质:C,醇在铜做催化剂,与氧气反应生成对应的醛即物质:D;醛与氢氧化铜做氧化剂的条件下,被氧化生成对应的酸:E,而E物质在浓硫酸条件下,可脱去羟基,生成物质:G,物质G在浓硫酸的条件下,能与甲醇发生酯化反应生成物质:H 2-苯基丙烯酸甲酯;物质H可发生加聚反应生成物质I:;化合物E即含羧基由含羟基,发生缩聚反应生成F,据此进行解答.
解:通过质谱法测得芳香烃A的相对分子质量为118,其苯环上只有一个取代基,则A物质只能为:,因此物质A与溴的四氯化碳溶液可发生加成反应得到卤代物B,卤代物在氢氧化钠的水溶液中发生取代反应生成物质C:,醇在铜做催化剂,与氧气反应生成对应的醛即物质D:;醛与氢氧化铜做氧化剂的条件下,被氧化生成对应的酸,即物质E:,而E物质在浓硫酸条件下,可脱去羟基,生成物质:G&2-苯基丙烯酸,物质G在浓硫酸的条件下,能与甲醇发生酯化反应生成物质:H 2-苯基丙烯酸甲酯;物质H可发生加聚反应生成物质I:,化合物E即含羧基由含羟基,发生缩聚反应生成F,(1)根据以上分析可知,A的结构简式为:,故答案为:;(2)根据以上分析可知,E的结构简式为,该有机物分子中含有的官能团为羟基、羧基,故答案为:羟基、羧基;(3)根据分析可知,G的结构简式为:,故答案为:;(4)根据分析可知,反应②为卤代物在氢氧化钠的水溶液中发生取代反应生成物质C;反应④为E物质在浓硫酸条件下,脱去羟基发生消去反应生成物质G,故答案为:取代反应、消去反应;(5)根据以上分析,反应⑥H因为含有碳碳双键所以为加聚生成高分子I,⑦为化合物E因为含羧基由含羟基,所以发生缩聚反应生成高分子F,所以生成的高分子化合物的反应原理是不相同,故答案为:不相同;(6)反应③为催化氧化生成,反应的化学方程式为:,反应⑦为在一定条件下转化成高分子F,反应的化学方程式为:n一定条件+(n-1)H2O;故答案为:;n一定条件+(n-1)H2O;(7)C为的同分异构体a、苯环上有两个取代基;b、苯环上的一氯代物有两种,则为对位结构;c、加入三氯化铁溶液显色,说明其中一个取代基为酚羟基;d、向1mol该物质中加入足量的金属钠可产生1mol氢气,说明另一个还含有一个羟基,则符合条件的取代基可能为-OH和-CH2CH2CH2OH,或者-OH和-CH2CHOHCH3,或者-OH和-CHOHCH2CH3,或者-OH和-CH(CH3)CH2OH,或者-OH和-COH(CH3)2,共5种故答案为:5;
点评:本题考查了有机推断及有机合成,题目难度较大,正确理解题干信息及合成原理为解答关键,注意掌握常见有机物结构与性质,试题有利于培养学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力.
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科目:高中化学
下列说法不正确的为(  )
A、金属钠与氧气反应,条件不同产物不同B、铁与水蒸汽在高温下的反应产物为Fe3O4和氢气C、钠加入CuSO4溶液中有气体产生并有红色的铜析出D、少量的钠可保持在煤油中
科目:高中化学
在两个质量相等的烧杯中均盛有100mL 1mol.L-1的稀硫酸,分别向两烧杯中加入Ag NaHCO3和Bg KHCO3固体,反应完全后,两烧杯中所剩物质的总质量相等.(1)当两种盐均不足时,A:B的值为多少;(2)当硫酸不足时,试求A:B的值,并求出A和B的取值范围.
科目:高中化学
环己烷可制备1,4-环己二醇,下列七步有关反应(其中无机产物都已经略去)中,其中有两步属于取代反应,两步属于消去反应,三步属于加成反应,试回答:(1)写出下列化合物的结构简式:B:C:(2)反应④所用的试剂和条件分别为:(3)写出①、④的化学方程式:①:;④:.
科目:高中化学
物质B是光导纤维的主要成分,A为单质,C是一种气体,E是白色胶状沉淀.A~E的转化关系如图所示,根据题意及图示回答下列问题:(1)写出各物质的化学式:A,C,E.(2)写出B→D+C的化学方程式:
科目:高中化学
下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)(  )
A、常温、常压下,11.2&L&N2含有的分子数为0.5NAB、常温、常压下,1&mol&Ne含有的原子数为NAC、22.4L&Cl2所含原子数为2NAD、在同温、同压下,相同体积的任何气体单质所含分子数和原子数都相同
科目:高中化学
已知反应:ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O.下列说法正确的是(  )
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科目:高中化学
下列有关Al(OH)3的图象不正确的是(  )
A、向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液B、向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液C、向NaAlO2溶液中通入CO2D、向AlCl3溶液中滴氨水
科目:高中化学
将某溶液逐滴加入Fe(OH)3溶胶内,开始时产生沉淀,继续滴加时沉淀又溶解,该溶液是(  )
A、H2SO4溶液B、NaOH溶液C、MgSO4溶液D、硅酸溶胶
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