综合谱图解析.docx

综合谱图解析.docx

《综合谱图解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《综合谱图解析.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

综合谱图解析

综合谱图解析（总33页）

1、某未知物分子式为C5H12O，它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在200nm以上没有吸收，试确定该化合物结构。

[解]从分子式C5H12O，求得不饱和度为零，故未知物应为饱和脂肪族化合物。

未知物的红外光谱是在CCl4溶液中测定的，样品的CCl4稀溶液的红外光谱在3640cm-1处有1尖峰，这是游离OH基的特征吸收峰。

样品的CCl4浓溶液在3360cm-1处有1宽峰，但当溶液稀释后复又消失，说明存在着分子间氢键。

未知物核磁共振谱中δ4.1处的宽峰，经重水交换后消失。

上述事实确定，未知物分子中存在着羟基。

未知物核磁共振谱中δ处的单峰，积分值相当3个质子，可看成是连在同一碳原子上的3个甲基。

δ处的单峰，积分值相当2个质子，对应1个亚甲基，看来该次甲基在分子中位于特丁基和羟基之间。

质谱中从分子离子峰失去质量31（－CH2OH）部分而形成基峰m/e57的事实为上述看法提供了证据，因此，未知物的结构是

根据这一结构式，未知物质谱中的主要碎片离子得到了如下解释。

2、某未知物，它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它的紫外吸收光谱在210nm以上没有吸收，确定此未知物。

[解]在未知物的质谱图中最高质荷比131处有1个丰度很小的峰，应为分子离子峰，即未知物的分子量为131。

由于分子量为奇数，所以未知物分子含奇数个氮原子。

根据未知物的光谱数据亚无伯或仲胺、腈、酞胺、硝基化合物或杂芳环化合物的特征，可假定氮原子以叔胺形式存在。

红外光谱中在1748cm-1处有一强羰基吸收带，在1235cm-1附近有1典型的宽强C－O－C伸缩振动吸收带，可见未知物分子中含有酯基。

1040cm-1处的吸收带则进一步指出未知物可能是伯醇乙酸酯。

核磁共振谱中δ处的单峰（3H），相当1个甲基。

从它的化学位移来看，很可能与羰基相邻。

对于这一点，质谱中，m/e43的碎片离子（CH3C=O）提供了有力的证据。

在核磁共振谱中有2个等面积（2H）的三重峰，并且它们的裂距相等，相当于AA’XX'系统。

有理由认为它们是2个相连的亚甲－CH2－CH2，其中去屏蔽较大的亚甲基与酯基上的氧原子相连。

至此，可知未知物具有下述的部分结构：

从分子量减去这一部分，剩下的质量数是44，仅足以组成1个最简单的叔胺基

，正好核磁共振谱中δ2.20处的单峰（6H），相当于2个连到氮原子上的甲基。

因此，未知物的结构为

此外，质谱中的基峰m/e58是胺的特征碎片离子峰，它是由氮原子的β位上的碳碳键断裂而生成的。

结合其它光谱信息，可定出这个碎片为

3、待鉴定的化合物（I）和（II）它们的分子式均为C8H12O4。

它们的质谱、红外光谱和核磁共振谱见图。

也测定了它们的紫外吸收光谱数据：

（I）λmax223nm，δ4100；（II）λmax219nm，δ2300，试确定这两个化合物。

未之物（I）的质谱

未之物（II）质谱

化合物（I）的红外光谱

化合物（II）的红外光谱

化合物（I）的核磁共振谱

化合物（II）的核磁共振谱

[解]由于未知物（I）和（II）的分子式均为C8H12O4，所以它们的不饱和度也都是3，因此它们均不含有苯环。

（I）和（II）的红外光谱呈现烯烃特征吸收，

未知物（I）：

3080cm-1，（υ=C-H），1650cm-1（υ=C-C）

未知物（II）：

:

3060cm-1（υ=C-H），1645cm-1（υ=C-C）

与此同时两者的红外光谱在1730cm-1以及1150～1300cm-1之间均具有很强的吸收带，说明（I）和（II）的分子中均具有酯基；

（I）的核磁共振谱在δ处有1单峰，（II）在δ处也有1单峰，它们的积分值均相当2个质子。

显然，它们都是受到去屏蔽作用影响的等同的烯烃质子。

另外，（I）和（II）在δ4.2处的四重峰以及在δ处的三重峰，此两峰的总积分值均相当10个质子，可解释为是2个连到酯基上的乙基。

因此（I）和（II）分子中均存在2个酯基。

这一点，与它们分子式中都含有4个氧原子的事实一致。

几何异构体顺丁烯二酸二乙酯（马来酸二乙酯）和反丁烯二酸二乙酯（富马酸二乙酯）与上述分析结果一致。

现在需要确定化合物（[）和（II）分别相当于其中的哪一个。

顺丁烯二酸二乙酯反丁烯二酸二乙酯

利用紫外吸收光谱所提供的信息，上述问题可以得到完满解决。

由于富马酸二乙酯分子的共平面性很好，在立体化学上它属于反式结构。

而在顺丁烯二酸二乙酯中，由于2个乙酯基在空间的相互作用，因而降低了分子的共平面性，使共轭作用受到影响，从而使紫外吸收波长变短。

有关化合物的紫外吸收光谱数据如下：

化合物

λmax

ε

顺丁烯二酸二乙酯

219

2300

反丁烯二酸二乙酯

223

4100

未知物（I）

223

4100

未知物（II）

219

2300

可见，未知物（I）是富马酸二乙酯，未知物（II）是顺丁烯二酸二乙酯。

4、某未知物C11H16的UV、IR、1HNMR、MS谱图及13CNMR数据如下，推导未知物结构。

未知物碳谱数据

序号

δc（ppm）

碳原子个数

序号

δc（ppm）

碳原子个数

1

1

6

1

2

2

7

1

3

2

8

1

4

1

9

1

5

1

[解]1.从分子式C11H16，计算不饱和度Ω＝4；

2.结构式推导

UV：

240～275nm吸收带具有精细结构，表明化合物为芳烃；

IR:

：

695、740cm-1表明分子中含有单取代苯环；

MS：

m/z148为分子离子峰，其合理丢失一个碎片，得到m/z91的苄基离子；

13CNMR：

在（40～10）ppm的高场区有5个sp3杂化碳原子；

1HNMR：

积分高度比表明分子中有1个CH3和4个－CH2－，其中（～）ppm为2个CH2的重叠峰；

因此，此化合物应含有一个苯环和一个C5H11的烷基。

1HNMR谱中各峰裂分情况分析，取代基为正戊基，即化合物的结构为：

3.指认（各谱数据的归属）

UV：

λmax208nm（苯环E2带），265nm（苯环B带）。

IR（cm-1）：

3080，3030（苯环的υCH），2970，2865（烷基的υCH），1600，1500（苯环骨架），740，690（苯环δCH，单取代），1375（CH3的δCH），1450（CH2的CH3δCH）。

1HNMR和13CNMR：

MS：

主要的离子峰可由以下反应得到：

各谱数据与结构均相符，可以确定未知物是正戊基苯。

5、某未知物的IR、1HNMR、MS谱图及13CNMR数据如下，紫外光谱在210nm以上无吸收峰，推导其结构。

未知物碳谱数据

序号

δc（ppm）

碳原子个数

序号

δc（ppm）

碳原子个数

1

1

5

1

2

1

6

1

3

1

7

1

4

1

1

[解]

（1）分子式的推导

MS：

分子离子峰为m/z125，根据氮律，未知物分子中含有奇数个氮原子；

13CNMR：

分子中由7个碳原子；

1HNMR：

各质子的积分高度比从低场到高场为1:

2:

2:

6，以其中ppm1个质子作基准，可算出分子的总氢数为11。

IR：

1730cm-1强峰结合氢谱中ppm峰和碳谱中204ppm峰，可知分子中含有一个－CHO；

由相对分子量125－12×7－1×11－16×1＝14，即分子含有1个N原子，所以分子式为C7H11NO。

（2）计算不饱和度Ω＝3（该分子式为合理的分子式）

（3）结构式推导

IR：

2250cm-1有1个小而尖的峰，可确定分子中含一个R－CN基团；

13CNMR：

119ppm处有一个季碳信号；

UV：

210nm以上没有吸收峰，说明腈基与醛基是不相连的。

1HNMR：

H数

峰型

结构单元

6

单峰

2

2

多重峰

对称

多重峰

—CH2—CH2—

（A2B2系统）

1

单峰

—CHO

可能组合的结构有：

计算两种结构中各烷基C原子的化学位移值，并与实例值比较：

从计算值与测定值的比较，可知未知物的正确结构式应为B。

（4）各谱数据的归属：

IR：

~2900cm-1为CH3、CH2的υCH，~1730cm-1为醛基的υC=O，~2700cm-1为醛基的υCH，~1450cm-1为CH3，CH2的δCH，~2250cm-1为υC≡N。

1HNMR：

δH/ppm

MS：

各碎片离子峰为：

m/z96为（M—CHO）+，m/z69为（M—CHO—HCN）+，基峰m/z55为

，m/z41为

。

UV：

210nm以上没有吸收峰，说明腈基与醛基是不相连的，也与结构式相符。

6、某未知物，它的质谱、红外光谱及核磁共振谱，双共振照射的核磁共振谱如图。

它的紫外吸收光潜数据为：

λmax=259nm，ε=×104，试确定该未知物。

[解]根据分子离子峰的质荷比及其与同位素峰之间的相对丰度的比值，发现下列三组原子组合，是可能的分子式：

C7H12N2OC8H12O2C8H15N2

由于红外光谱中存在着酯基的特征吸收，只有C8H12O2可以作为未知物的分子式。

该分子式不饱和度为3，故未知物为脂肪族酯类化合物。

核磁共振谱中δ处（3H）的三重峰和δ处（2H）的四重峰是典型的乙酯基的信号。

另一方面，与一般饱和酯的羰基红外吸收波数（1725～1750cm-1）相比较，未知物红外光谱中酯碳基的波数较低（1710cm-1），估计这个酯羰基是与双键共轭的。

从未知物的紫外吸收光谱数据看，λmax为259nm，ε=×104。

而一般α,β-不饱和酯的λmax仅为215nm左右。

可见还应有1个双键与α,β一不饱和酯的双键共轭才行。

事实上，未知物的红外光谱中1650cm-1和1620cm-1处存在着2个υc=c吸收带，进一步说明未知物分子具有2个双键。

因此，未知物可能具有下列部分结构：

由于未知物不含芳环，因此在核磁共振谱的低场δ处（1H）和δ处（（2H）的多重峰，以及在δ处（（1H）的二重峰，均可解释为烯键质子的信号。

δ处（3H）的二重峰，应是双键上的1个甲基。

利用双共振技术可进一步指出该甲基是在共扼双键的末端位置上的。

双共振照射的核磁共振谱图，见图2－58,2-59和图2－60。

当照射δ时、δ和δ的信号都没有变化，但δ的信号有显著变化（见图2-58）。

因此的多重峰（2H）应为CH3－CH＝CH－烯键上的2个质子。

若照射ε，δ的信号变为单峰（见图2-59），表示这个质子只与δ的质子偶合。

因此δ的信号应为

中的α-H信号。

δ的信号应为β-H的信号。

照射δ时，δ的多重峰不变化，而δ的多重峰有显著变化（见图10），这又进一步证明，δ的质子与δ的质子之间有偶合关系。

综上所述，未知物分子的结构式为：

7、某未知物，它的质谱、红外光谱以及核磁共振谱如图，它均紫外吸收光谱在200nm以上没有吸收。

确定该化合物。

[解]从质谱中得知未知物的分子量为84，同位素峰的相对丰度[M+1]=，[M+2]=。

根据这些数据，从Beynon表中找出有关式子，除去其中含奇数个氮原子的式子，发现C5H8O一式的同位素峰丰度比值最接近实验值，故定为未知物的分子式。

从分子式求得不饱和度为2，所以未知物不是芳香族化合物。

紫外吸收光谱也表明未知物不含有芳环或杂芳环体系，也不含有醛或酮基。

核磁共振谱中δ处（（1H）的双峰（2个峰都带有裂分）偶合常数J=7Hz，显然只能是烯键质子的信号。

事实上红外光谱中3058cm-1处的弱吸收带以及1650cm-1处的强吸收带，证明未知物分子中的确存在着烯键。

在725cm-1处的强峰，则是顺式—CH=CH—的面外弯曲振动吸收带。

核磁共振谱中δ4.55处（1H）的多重峰，相当于烯键的另1个质子，它与δ的烯键质子相偶合，偶合常数7Hz。

显然，这种偶合常数值正好与顺式烯键质子的偶合常数的范围相当。

关于δ处的烯健质子峰处于较为低场的原因，可能是由于这个烯键质子上的碳原子与1个氧原子相连（—CH=CH—O—）引起的。

对于这一点，从红外光谱1241cm-1和1070cm-1处的2个强吸收带得到证实，因为这2个吸收带说明存在着1个不饱和醚。

核磁共振谱中δ处（2H）的三重峰（带有进一步裂分），相当1个亚甲基，由于它位于较低场，有理由认为它是与氧原子相连的，即—CH2—O—CH=CH—。

这样，如果从已知分子式减去—CH2—O—CH=CH—这一部分，则只剩下C2H4，相当于2个亚甲基。

后者与已确定的结构部分一起，只能构成1个环，

即未知物的结构式。

恰好在核磁共振谱的δ~2.20处有一宽而强的峰（4H）,相当于多个亚甲基，其化学位移与相应质子在结构式中的位置也是匹配的，从而印证了所提出的未知物的结构。

11、某一未知化合物的质谱、红外光谱和核磁共振谱见图2-16.2-1'l和218。

也测定了它的紫外光谱数据：

在200nm以上没有吸收。

试确定该化合物的结构。

质谱数据

m/z

相对峰度/%

m/z

相对峰度/%

m/z

相对峰度/%

m/z

相对峰度/%

26

1

39

11

44

4

102（M）

27

18

41

17

45

100

103（M+1）

29

6

42

6

59

11

104（M+2）

31

4

43

61

87

21

[解]根据M+1=,M+2=，从Beynon表找出有关式子，然后排除含有奇数个氮原子的式子（因为未知物的分子量为偶数），剩余的列出：

M+1

M+2

C5H14N2

C6H2N2

C6H14O

C7H2O

其中最接近未知物的M+1（）和M+2（）值的是C7H2O。

此外，C5H14N2和C6H14O也较为接近。

考虑到未知物的紫外光谱在200nm以上没有吸收，核磁共振谱在芳环特征吸收区域中也没有吸收峰等事实，说明未知物是脂肪族化合物。

根据这一点，上述三个式子只有C6H14O可以作为未知物的分子式。

从分子式可知该化合物不饱和度为零。

在未知物的红外光谱中，没有羰基或羟基的特征吸收，但分子式中又含有氧原子，故未知物为醚的可能性很大。

在1130cm-1~1110cm-1之间有一个带有裂分的吸收带，可以认为是C—O—C的伸缩振动吸收。

另一方面，核磁共振谱中除了在δ1.15处的双峰和δ处的对称七重峰（它们的积分比为6:

1）以外没有其它峰，这非常明确地指出了未知物存在着2个对称的异丙基。

对于这一点，红外光谱中的1380cm-1和1370cm-1处的双峰，提供了另一个证据。

根据上述分析得到的信息，未知物的结构式可立即确定为：

按照这个结构式，未知物质谱中的主要碎片离子可以得到满意的解释：

12、某一未知化合物，其分子式为C10H10O。

已测定它的紫外吸收光谱、红外光谱（KBr压片）以及核磁共振谱，见图确定该化合物结构。

[解]从未知物的分子式知道其不饱和度为6，因此未知物可能含有一个苯环。

这与紫外吸收光谱数据中λmax252，258和264nm的吸收峰指出存在着一个苯环一致。

在未知物的红外光谱中在3100~3000cm-1有一较小的吸收带为υ=CH，在1600crn-1和1495crn-1处的吸收带是由苯核的骨架振动引起的，而770crn-1和700crn-1为δ=CH（面外）吸收带，这些都足以说明存在着一个单取代苯环。

对于这一点，我们很容易从未知物的核磁共振谱中δ～处的多重峰，通过积分值指出具有5个质子而证实存在着一个单取代苯环。

在红外光谱中在3600cm-1处有一弱吸收带（在ml的CCl4溶液中进行测定），这说明有游离的轻基。

而在1100～1000crn-1之间的几个中等强度的吸收带指出存在着醇类的C－O吸收，这表明未知物是一个醇。

对于这一点，我们可以从核磁共振谱中得到证明。

在δ处的宽单峰，通过积分值指出具有1个质子，这说明存在着1个OH基。

此外，在3310crn-1处有一强吸收带，这是由单取代乙炔的C-H伸展振动所产生的（此带不同于缔合的OH带，谱带较窄）。

在2110cm-1处的弱吸收为υC=C吸收带，而650cm-1为δCH吸收带。

上述三个吸收带表示未知物存在着一个单取代乙炔基。

这一点，同样也得到核磁共振谱的证实。

在δ2.5处的单峰，通过积分值指出具有1个质子，可认为是乙炔基上的1个质子。

在δ处的单峰，通过积分值指出具有3个质子，这说明存在着1个甲基，它只能与1个叔碳原子相连。

到这里，我们可以指出未知物具有下述的部分结构：

，－OH，－C≡Ｈ，－ＣＨ3

如果将分子式减去上述的碎片，则剩下1个碳原子。

因此，未知物的结构式为

13、某一未知化合物，其质谱的分子离子峰为，红外光谱见图，核磁共振谱中δ6.95为四重峰（8H，每一双峰裂距为8Hz），δ为宽峰（2H），δ为单峰（6H）。

试确定该未知化合物的结构。

[解]首先分析一下红外光谱：

在3300cm-1附近有一强而宽的吸收带指出存在OH伸缩吸收，加上在1300~1000cm-1之间有几个强吸收带，这些说明未知物存在着OH基。

在3030cm-1附近有一弱吸收带为υCH。

在1600和1500cm-1之间具有两个中等强度吸收带是由苯核骨架振动所引起的。

840cm-1处有一强吸收带为δCH（面外）。

这些都说明未知物存在着二取代苯环。

由于在红外光谱中没有看到羰基的吸收带，因此未知物不是酸和酯。

故上述羰基很可能以醇类形式存在。

但由于C－O伸缩振动波数较高，故可以认为是酚羟基。

质谱中未知物的分子离子峰为，假定测定误差为±，小数部分应该在0,～的范围。

根据这个数值，从Beynon表中可以找出C15O16O2。

从分子式C15O16O2知道，不饱和度为8，因此可以假定未知物含有2个苯环。

到这里。

我们可以初步指出未知物具有一下述的碎片结构：

，

如果未知物的分子式减去上述碎片，则剩下C3H6。

由于没有剩下的双不饱和度，所以C3H6的结构可以设想为

这样，未知物的结构可以推出为

我们设想的结构式为未知物的核磁共振谱所证实：

在未知物核磁共振谱中共有三组峰，在δ处的单峰。

积分值指出具有6个质子，这说明存在着2个甲基，并且这2个甲基一定连在1个叔碳原子上；在δ处的宽峰，积分值指出具有2个质子经重水交换后可消失，说明存在2个OH基；在处的四重峰（见图2-16），积分值指出具有8个质子。

从图看出它是典型的对位二取代苯环质子峰，其中四个峰的强度按弱、强、强、弱对称分布，并且每一双峰裂距均为8Hz。

根据以上分析完全证实设想的结构式：

14、试从给出的MS和1HNMR谱推测未知物的结构，其IR谱上在1730cm-1处有强吸收。

[解]从质谱图确定分子量为194。

由于m/z194,m/z196的相对丰度几乎相等，说明分子中含一个Br原子，从红外图1730cm-1的吸收峰可知分子中含羰基，即含一个氧原子，1HNMR谱中，从低场到高场积分曲线高度比为3:

2:

3:

3，H原子数目为11或其整数倍，C原子数目可用下式计算：

C原子数目＝（194－11－16－79）/12=7余4

因不能整除，需用试探法调整。

分析上述计算结果，余数4加12等于16，因此可能另含一个氧原子。

重新检查各谱，发现1HNMR中，处于低场4附近的一簇峰裂分形复杂，估计含有两种或更多H原子，而Br原子存在不能造成两种H的化学位移在低场，羰基也不能使邻近的H化学位移移到4处，因此存在另一个氧原子的判断是合理的。

质谱图中m/z45，m/z87等碎片离子也说明有非羰基的氧存在。

重新计算C原子数目。

C原子数目＝（194－11×2－79）/12＝6

故分子式为CHBrO2，不饱和度为1。

由以上分析可知分子中含Br、C＝O、—O—；从氢谱的高场到低场分别有CH3（三重峰）、CH3（三重峰）、CH2（多重峰），仔细研究δ4处的裂分峰情况，可以发现它由一个偏低场的四重峰和一个偏高场的三重峰重叠而成，一共有三个H，其中四重峰所占的积分曲线略高，它为－CH2－（四重峰），另一个则为CH（三重峰）。

综上所述，分子中应有两个较大的结构单元CH3CH2—和CH3CH2CH—以及Br、C＝O、—O—三个官能团。

前者的CH2化学位移为必须与O相连；后者的CH2左右均连接碳氢基团，它的化学位移只能归属到～2，这样，可列出以下两种可能的结构：

先来看两种结构中CH2（d）的化学位移，理论计算表明结构I中δd＝，结构Ⅱ中羰基α-断裂很容易失去Br生成m/z为115的离子，而实际上在高质量端有许多丰度可观的含Br碎片离子。

因此，可以排除结构Ⅱ，而重点确认结构Ⅰ。

根据理论计算，结构Ⅰ中各种H的化学位移和自旋裂分情况如下：

δa＝（三重峰）

δb＝++＝（多重峰）

δc＝+++＝（三重峰）

δd＝（四重峰）

δe＝+＝（三重峰）

除δc计算结果偏大之外，其余基本与谱图相符。

然后来看质谱主要碎裂方式和产物离子的质荷比。

结构Ⅰ的主要碎裂方式和碎片离子如下，它较好的解释质谱中的重要离子。

由此可以认为结构Ⅰ，即α-溴代丁酸乙酯是未知物的结构。

15、某未知化合物的质谱、红外光谱、核磁共振氢谱如图，分子式根据元素分析为C6H11O2Br，试推测其结构。

[解]质谱图中有几处m/z相差两个质量单位、强度几乎相等的成对的峰，这是因为样品分子含有Br，Br的两种同位素79Br和81Br，天然丰度比约为1:

1的缘故。

最高质量端的一对峰中，m/z为194的质量数与实验式C6H11O2Br的质量一致，说明该峰为分子离子峰，分子式即是C6H11O2Br。

由此可以计算出该化合物的不饱和度为1。

氢谱上共有五组峰，谱线强度比从高场至低场为3:

2:

2:

2:

2，这五组峰所代表的质子数既是3、2、2、2、2。

最高场的δH＝的三重峰与最低场δH＝的四重峰裂距相等，可见化合物结构中含有CH3CH2O单元。

由于只有一个甲基，不可能有支链，而且Br只能连接在另一端的端基上。

δH为、、的三组亚甲基峰依次排列，分别呈现多重峰、三重峰、三重峰，这是因相互偶合造成的谱线裂分，其中低场的CH2与Br相连，说明这是一个CH3CH2CH2Br结构单元。

综合以上分析，连结三个结构单元，该化合物的结构式及δC、δH如下所示。

δC／ppm28

δC／ppm

验证结构，红外光谱上，1300-1000cm-1的二个强吸收带是酯基的νC-O-C，高波数的νas较低波数的νs吸收强度大，吸收带宽。

3000cm-1以上无吸收带，表明该化合物是饱和酯类化合物。

质谱图上，m/z194的分子离子峰和m/z196的（M+2）同位素峰，其强度很弱，说明分子离子峰不稳，极易断裂。

m/z149：

M—OCH2CH3；m/z121：

M—CH3CH2OCO；m/z8