应减少样品用量。
2、作图时应考虑有足够的谱宽,特别是当样品可能含羧酸、醛基时。当谱线重叠时,可加少量磁各向异性溶剂使重叠的谱线分开(如氘代苯)。作积分曲线可得出各基团含氢的比率。怀疑样品分子中有活泼氢时,可加重水交换,以证实是否存在。
3、具体解析时,区分出杂质峰、溶剂峰、旋转边带等。杂质含量少,峰面积比样品峰面积小,且没有整数比关系,据此可区别杂质峰。氘代试剂总不可能达到100%的同位素纯,其中的微量氢会有相应的峰,如氘代氯仿中微量的氯仿在7.27ppm处出峰。计算不饱和度时,注意氮为五价还是三价的。
(二)、核磁共振碳谱解析:
1、鉴别谱图中的真实谱峰 溶剂氘代试剂中的碳原子均有相应的峰,但氘代试剂都是小分子,虽然用量大,但其谱峰强度并不高。杂质含量少,谱峰强度很低。作图条件选择的好坏,会对谱图产生影响。其中最重要的是不要遗漏了季碳的谱线。脉冲倒角较大而脉冲间隔又不够长时,往往季碳不出峰。当扫描谱宽不够大时,扫描宽度以外的谱线会“折叠”到谱图中来,造成解析的困难。
2、分子对称性的分析 若谱线数目等于元素组成式中碳原子数目,说明分子无对称性;若谱线数目小于元素组成式中碳原子数目,说明分子有一定对称性。这在推测结构时应予以注意。化合物中碳原子数目较多时,应该考虑到不同碳原子的δ值,可能偶然重合。
3、碳原子δ值的分区 碳谱大致可分为三个区:一是羰基或者叠烯区:
δ>150ppm,一般δ>165ppm。分子中如存在叠烯基团,叠烯两端的碳原子应在
双键区也有峰,两种峰的同时存在才说明有叠烯的存在。δ>200ppm的信号只能属于醛、酮类化合物,160-180ppm的信号属于酸、酯、酸酐等化合物;二是不饱和碳原子区(炔碳原子除外)δ=90-160ppm,(一般情况δ=100-150ppm)。烯、芳烃、除叠烯中央碳原子的所有其它SP碳原子,碳氮三建的碳原子都在这个区域出峰。三是脂肪链碳原子区:δ<100ppm。饱和碳原子若不直接连接氧、氮、氟等杂原子,一般其δ值小于55ppm,炔碳原子δ=70-100ppm,其谱线在此,这是不饱和碳原子的特例。
4、碳原子级数的确定 由偏共振等技术可确定碳原子级数,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氢原子数,二者之差值为化合物中活泼氢的原子数。
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5、推出结构单元并进一步组合成若干可能的结构式。 6、进行对碳谱的指认。 碳谱和氢谱的主要区别:
1、碳谱峰型呈单峰,除非分子中含有其他磁性核如P或F。 2、碳谱化学位移分布范围比氢大。 3、碳谱峰的强度不能反映碳原子的数量。 4、碳谱需大量的样品和更长的采样时间。 5、同一种氘代试剂中,溶剂峰的多重性不同。
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四、质谱法[2,3]
质谱法是分离和记录离子化的原子或分子的方法,它的原理是以某种方式使有机分子电离、碎裂,然后按离子的质荷比大小把生成的各种离子分离,检测他们的强度,并将其排列成谱。由于在质谱仪中产生的阳离子主要是带一个电荷的,所以分离开的实际上是不同质量的碎片,在谱图中就显示出各个不同的峰,因为揭示的只是碎片的质量,所以称作质谱。
质谱相比于紫外光谱、红外光谱、核磁共振有两个突出的有点:一是质谱法的灵敏度远远超过其他方法,样品的用量不断降低;二是质谱是唯一可以确定分子式的方法,而分子式对推测结构至关重要,为推测结构,若无分子式,一般至少也需要知道未知物分子量。
有机质谱中的各种离子:
1、分子离子 是由样品分子电离而产生的,标为M+.。其中“+”表示有机物分子因已失去一个电子而电离,“.”表示有机物分子的成对电子因失去一个而剩下一个未配对电子,因此分子离子是一个游离基电子。对于单电子离子,分子离子的质荷比数值上就是该化合物的分子量。
2、准分子离子 常由软电离产生。M+H+、M-H+称为准分子离子。
3、碎片离子 广义的碎片离子包含由分子离子碎片而产生的一切离子。狭义的碎片离子指由简单断裂产生的离子。一般碎片离子均为狭义的碎片离子。
4、重排离子 是经重排反应产生的离子,其结构并非原来分子的结构单元。 5、母离子与子离子 任何一离子进一步产生了某离子,前者称为母离子,后者称为子离子。分子离子是母离子的一个例子。
6、亚稳离子 就是介于稳定和不稳定之间的离子,是从离子源出口到检测
器之间产生的离子。
7、奇电子离子和偶电子离子 具有未配对电子的离子称为奇电子离子,这样的离子同时又是自由基,具有较高的反应活性。不具有未配对电子的离子称为偶电子离子,偶电子离子相对奇电子离子较稳定。
8、多电子离子 失去两个以上电子的离子是多点和离子,由于离子带多电荷而其质荷比下降,当今质谱正是利用多电荷离子来测定大分子的质量。
9、同位素离子 当元素具有非单一的同位素组成时,电离过程产生同位素离子,同位素离子构成同位素离子峰簇。
质谱图的解析:
1、校核质谱谱峰的m/z值。 2、分子离子峰的确定。
3、对质谱图作一总的浏览,从分子离子峰的强度、整个谱图碎片离子的多少、低质量端的碎片离子系列可对未知物的结构类型作出一定的推断。
4、分子式的确定,得出元素组成式之后即可计算出未知物的不饱和度。 5、研究重要的离子,高质量端的离子、重排离子、亚稳离子、重要的特征性离子。
6、尽可能推测结构单元和分子结构。
7、对质谱的校核、指认。质谱中的重要峰(基峰、高质量区峰、重排离子峰、强峰)应得到合理解释,或至少其中大部分峰能得到合理解释,找到其归属。
五、总结
仪器分析技术的发展,特别是波谱技术的发展,能为鉴定有机化合物和确定其结构提供非常有价值的信息。波谱方法具有分析速度快,用量少等优点,已在国内外获得了广泛的应用。本论文介绍了紫外、红外、核磁、质谱这四大谱图的原理。我们要对波谱解析结构深刻地了解、运用,这样才有助于我们的学习、研究工作。
参考文献
[1] Silverstein R M 著,姚海文译. 有机化合物光谱鉴定[M]. 北京:科学出版
社,1988.
[2] 宁永成. 有机化合物结构鉴定与有机波谱学(第二版)[M]. 北京:科学出
版社,2001.
[3] 曾昭琼;有机化学下册[M].第四版;北京:高等教育出版社;2004.

