波谱分析概论作业.docx
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波谱分析概论作业
波谱分析概论作业
第一章紫外光谱 一、简答 1.丙酮的羰基有几种类型的价电子。
试绘出其能级图,并说明能产生何种电子跃迁?
各种跃迁可在何区域波长处产生吸收?
答:
有n电子和π电子。
能够发生n→π*跃迁。
从n轨道向π反键轨道跃迁。
能产生R带。
跃迁波长在250—500nm之内。
2.指出下述各对化合物中,哪一个化合物能吸收波长较长的光线。
(1)CH3CHCH2及CH3NHR
(2)及CHCHOCH3 答:
的后者能发生n→π*跃迁,吸收较长。
后者的氮原子能与苯环发生P→π共轭,所以或者吸收较长。
3.与化合物的电子光谱相比,解释化合物与的电子光谱发生变化的原因。
(A)(CH)32NNNNO2入max=475 εmax=32000入max=438 εmax=22000(B)(CH)32NHC3NNNO2(C)(CH)32N(CH)32HCNNNO2入max=420 εmax=18600 答:
B、C发生了明显的蓝移,主要原因是空间位阻效应。
二、分析比较 1.指出下列两个化合物在近紫外区中的区别:
CH3CH2(A)(B) 答:
和中各有两个双键。
的两个双键中间隔了一个单键,这两个双键就能发生π→π共轭。
而这两个双键中隔了两个单键,则不能产生共轭。
所以的紫外波长比较长,则比较短。
2.某酮类化合物,当溶于极性溶剂中时,溶剂对n→π跃迁及π→π跃迁有何影响?
用能级图表示。
答:
对n→π*跃迁来讲,随着溶剂极性的增大,它的最大吸收波长会发生紫移。
而π→π*跃迁中,成键轨道下,π反键轨道跃迁,随着溶剂极性的增大,它会发生红移。
** 三、试回答下列各问题 某酮类化合物λ引起的?
答:
乙醇比正己烷的极性要强的多,随着溶剂极性的增大,最大吸收波长从305nm变动到307nm,随着溶剂极性增大,它发生了红移。
化合物当中应当是π→π反键轨道的跃迁。
hexane max=305nm,其 ** λEtOHmax=307nm,试问,该吸收是n→π跃迁还是π→π跃迁 第二章红外光谱 一、回答下列问题:
1.C—H,C—Cl键的伸缩振动峰何者要相对强一些?
为什么?
答:
于CL原子比H原子极性要大,C—CL键的偶极矩变化比较大,因此C—CL键的吸收峰比较强。
2.?
C═O与?
C═C都在μm区域附近。
试问峰强有何区别?
意义何在?
答:
C=C双键电负性是相同的,C=O双键,O的双键电负性比C要强。
在振动过程中,肯定是羰基的偶极矩的变化比较大,所以羰基的吸收峰要比C=C双键的强的多。
二、分析比较 1.试将C═O键的吸收峰按波数高低顺序排列,并加以解释。
(1)CH3COCH3CH3COOHCH3COOCH3 CH3CONH2 CH3COClCH3CHO (A) (B) (C) (D) (E) (F) OOCH3CCH3OCH3CNH2
(2)CH3C (A) (B) (C) CH3OCH3CCH3CH3 OCH3CNO2 (D) (E) 答:
顺序是E〉B〉C〉F〉A〉D。
因为CL原子电负性比较强,对羰基有诱导效应,它的峰位最高。
COOH电负性也比较强,对羰基本也有诱导效应,但是比CL弱些。
CH3相对吸电子效应要弱一点。
CHO的诱导效应不是很明显。
的共轭效应比CHO要低一点。
NH3的吸收峰向低处排列。
中有两甲基处在邻位,可阻碍羰基和苯环的共轭,共轭吸收峰会向低波位数移动,阻碍共轭,吸收峰位会提高。
中有个硝基,硝基是个吸电子的诱导效应,羰基是向高峰位处移动,和两者差不多。
只有一个羰基,对位也没有取代基。
对位有个甲基,可与苯环发生超共轭,比低点。
对位的氮原子氨基可以与苯环发生共轭,使得羰基的吸收峰位向低频处移动。
因此顺序是D和E最高,其次是A〉B〉C。
2.能否用稀释法将化合物(A)、(B)加以区分,试加以解释。
OOHOOHOO (A) (B) 答:
能形成峰子内氢键,能形成峰子间氢键。
峰子内稀释对其红外吸收峰无影 响。
峰子间稀释,浓度越高,形成的氢键越强,向低波处移动的越厉害。
稀释会阻碍形成氢键,吸收峰会向高波处移动。
所以可以用稀释的方法来辨别。
三.结构分析 1.用红外光谱法区别下列化合物。
O
(2)
(1) O COOC2H5COOC2H5COCH3CH3CH3COCH3 CH3 (A) (B) (A) (B)答:
有两个羰基,在两个羰基的影响下,两个亚甲基会发生互变异构。
有两个羰基的吸收峰。
有非常大的空间位度,它的吸收峰的峰位会比较高,波数也会比较高,会阻碍羰基和双键的共轭,波数会升高。
波数比较低。
2.某化合物在4000~1300cm–1区间的红外吸收光谱如下图所示,问此化合物的结构是(A)还是(B)?
OHO(A)CN (B)CNH2 答:
应该是。
因为在2400-2100cm处出现了吸收峰,如果有炭氮三键在,它会在2400-2100之间出现伸缩振动的吸收峰。
OH的吸收峰在3300cm左右,也比较明显。
五、简答 1.1–丙烯与1–辛烯的IR光谱何处有明显区别?
答:
如果化合物中存在亚甲基,而亚甲基的数目在4个以上,它会在722左右出现面内摇摆振动的吸收峰,1-辛烯里有722左右的面内摇摆振动的吸收峰,而1-丙烯没有。
2.下列两个化合物,哪个化合物的IR光谱中有两个?
C═O吸收峰?
OOHOOOHOHOOH (A) (B) 答:
是两个a位的OH,可与羰基形成氢键。
这两个羰基是等价的,只会出现一个吸收峰。
a位的OH可以和羰基形成氢键,而下面的羰基不能,则可能会出现两个不同的吸收峰。
所以是B有两个吸收峰。
六、结构解析. 1、某化合物分子式为C2H4O2,红外光谱如下图所示,试推测其结构。
答:
计算出不饱和度是1,说明它可能有双键或者有羰基。
透光率越小,吸收越强。
1714透光率只有4,这个吸收峰是最强的。
1700吸收峰左右应该是羰基。
2937有个非常强而宽的吸收峰,是羧基里非常典型的羟基振动吸收峰。
从1714和2937两个吸收峰可以证明羧基是存在的。
3000-2850之间有饱和炭氢吸收峰,于羟基吸收峰振动太强将其掩盖,1460-1375左右有甲基吸收峰。
1414-1360有两个较强的吸收峰。
可以证明甲基是存在的。
这个化合物是乙酸。
2、某化合物分子式为C2H5NO,红外光谱如下图所示,试推测其结构。
答:
1681吸收峰最强,在1700左右,可能是羰基。
于小于1700,可能会发生共轭效应。
3348-3173有两个很强的吸收峰,在3300-3100有吸收峰,可能是氮氢收缩振动的吸收峰。
而且这里是双峰,胺应该是伯胺。
通过1681和这里的两个吸收峰可以证明酰胺基的存在。
剩下一甲基,伸缩振动吸收峰在1398-1460,这两个吸收峰是甲基和碱基的吸收峰,可以证明甲基是存在的。
这个化合物应该是一个乙酰胺。
3、某化合物分子式为C8H8O,红外光谱如下图所示,试推测其结构。
答:
计算得不饱和度为5。
不饱和度高,可能有苯环。
1686为最强吸收峰,在1700左 右,因此这个吸收峰是羰基所产生的。
峰位小于1700,可能是发生了共轭。
1599有吸收峰,1583有吸收峰,1492有吸收峰。
此三个吸收峰应该是C=C双键伸缩振动的吸收峰。
3100-3000之间有吸收峰,是不饱和炭氢伸缩振动的吸收峰。
761-691有两个很强的吸收峰。
以上三组吸收峰可证明苯环的存在。
1360-1450都有比较强的吸收峰,3000-2800内有较弱的炭氢伸缩振动吸收峰,所以甲基存在。
此化合物应该是个环丙酮。
第三章核磁共振 一、简答 乙酸乙酯中的三种类型氢核电子屏蔽效应相同否?
若发生核磁共振,共振峰应当怎么排列?
?
值何者最大?
何者较小?
为什么?
CH3—COO—CH2—CH3 答:
顺序是(b)〉〉。
最大,最小。
因为受到氧诱导效应的影响,也受到羰基的影响,所以它的吸电子诱导效应最强.(a)只受到羰基的影响,因此仅次与.离羰基和氧都比较远,所以(c)最小。
. 二、比较题 1.标记的氢核可预期在1H-NMR的什么区域有吸收?
CH3(c)NS(b)CH2(a)CH3(b)⑴ (a)H ⑵ (c)(b)CH3CH2CH2 OCH(a)⑶ O(a) ⑷ (d)(c)(b) OOCH2(b)CH3(c) ⑸ CH3(a)CCH3⑹ (a)CH(b)CH(c)CH(d)O⑺Cl2CH(a)COCH2(b)CH3(c) ⑻ (a)CH3CH(NO2)CH3(b) 答:
(a)(b)(c)
(2)(a)(b)(c)(3)(a)(b)(4)(a)(b)(c)(d)(5)(a)(b)(c)(6)(a)(b)(c)(d)(7)(a)(b)(c)(8)(a)(b) 3.下列图谱为AB系统氢核给出的信号还是AX系统中的X氢核给出的信号,为什么?
答:
如果是AX系统,那么每个高度应该是相等的,应该是1:
1的关系。
如果是AB系统,中间会高起来,两边会低下去,这个图形代表的是典型的AB系统的偶合。
三、结构推定 1、某化合物分子式为C4H8O,1HNMR谱及13CNMR谱如下,试解析其化学结构。
答:
答:
计算出不饱和度为1。
2应该是亚甲基,两个3应该是甲基。
甲基裂坡成 了三重坡,亚甲基裂坡成了四重坡,说明这边刚好是个乙基。
在210左右有个吸收峰,这是典型的羰基的一个吸收峰。
40左右有个碳的信号,应该是受到了氧的诱导效应的影响。
这个化合物的结构应该是乙酸乙酯。
2、某化合物分子式为C7H6O,1HNMR谱及13CNMR谱如下,试解析其化学结构。
答:
7-8之间有5个氢,是苯环上的。
10左右的信号很有可能是醛基上的氢。
140-120之间有4个信号。
一个信号代表两个此等价的碳,因此有6个碳。
190-200之间应该是羰基的信号。
因此这个化合物应该是苯甲醛。
3.一化合物,分子式为C6H8,高度对称,在噪音去偶谱上只有两个信号,在偏共振去耦谱上只有一个三重峰及一个二重峰(d),试写出其结构。
答:
三重峰应该是亚甲基,二重峰应该是四甲基。
结构应该是环己烷,里面有两个双键。
1,4环-2-己烯。
1位和4位是双键,是个环二烯。
4、某化合物分子式为C8H8O,1HNMR谱及13CNMR谱如下,试解析其化学结构。
答:
7-8上有5个氢,应该是个单取代苯环。
处有个信号,应该是个甲基。
120-140之间有4个信号,应该是苯环上6个碳。
200左右应该是羰基的信号,30左右是甲基的信号,这个化合物应该是苯乙酮。
第四章质谱 一、简答题 1.根据下面给出的质谱图,求出化合物的分子式,并推导其可能的结构。
答:
结构可能是环丙烷。
2.甲基环己烷的EIMS如下。
归属下列信息:
a.分子离子b.基峰 c.M+-37碎片离子 . 答:
分子离子98,基峰是信息最高的83,M+-37碎片离子应该是61。
二、分析题 3-甲基-3-庚醇有三种可能的?
裂解途径。
在下面的EI质谱中找到他们并指出他们的相 对多少。
答:
3-甲基-3-庚醇,羟基上面有一个甲基,一个亚甲基;还有一个甲基,乙基,丁基,正丁基。
a裂解也是从优先基团裂解,所以3-甲基-3-庚醇失去一个丁基,一个正丁基,应该是信号最强的。
也可失去乙基。
73是失去正丁基的碎片离子,101是失去乙基的碎片离子。
115是失去甲基的碎片离子。
第五章综合解析 1、试论述UV、IR、1HNMR、13CNMR、MS谱的各主要光谱参数,以及各光谱对有机化合物结构解析的作用。
答:
UV:
λmax,ε;紫外光谱可用于共轭体系及化合物结构母核的推测。
IR:
吸收峰的峰位ν及ε;可用于化合物官能团的鉴定。
1 HNMR:
化学位移δ,耦合常数J,积分曲线高度或面积;化学位移可用于推测氢核类型, J可用于推测H核与H核之间的耦合作用,J相等,互相有耦合作用,积分曲线高度可用于相应氢核数目的推测。
13 CNMR:
化学位移δ;可用于碳结构类型的推测及结构骨架的推测。
MS:
m/z可用于确定分子量,HR-MS可用于推测分子式。
碎片离子可用于裂解规律的推测及化合物结构分析。
2、某化合物分子式为C9H12,其分子量为120,其红外光谱、氢谱、碳谱、质谱数据如下图所示,试解析其结构。
并对红外光谱和氢谱上主要波谱数据进行归属。
答:
1HNMR ①Ω=/2=4推测可能含有苯环 ②共有4组氢原子,原子个数分别为5、2、2、3 ③δ:
7~8为苯环上质子信号,有5个氢,提示苯环可能为单取代。
④δ:
~之间信号为甲基氢,裂分为三重峰,其临近应有-CH2 ⑤δ:
~;δ:
~两组氢应为2个-CH2信号。
δ:
~的 -CH2受相邻-CH2偶合作用的影响裂分为三重峰;δ:
~的-CH2受相邻-CH2,-CH3偶合作用的影响裂分为多重峰。
13CNMR ①13CNMR上有7组信号。
2、6号碳为磁等同碳核;3、5号碳为磁等同碳核,故9个碳只有7个信号。
②δ:
、、、为苯环上碳信号。
δ:
、、为CH3、CH2信号。
IR中,3062,3027,1602,1455,741,699cm-1一组峰,可推出有苯环存在。
且为单取代。
其中3062,3027cm-1为C-H伸缩振动的吸收峰;1602,1455cm-1为苯环骨架振动的吸收峰,741,699cm-1为C-H面外弯曲振动的吸收峰。
2885,1378cm-1证明有烷基存在,分别为C-H伸缩振动及C-H面内弯曲振动的吸收峰。
EI-MS:
120为分子离子峰;105为失去-CH3以后的碎片;91为失去乙基后形成的鎓离子,也表明苯环上有烷基取代。
CH2CH2CH3故:
化合物的结构应为:
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