波谱分析概论作业

浙江大学远程教育学院《波谱分析概论》课程作业姓名：学号：年级：2014秋药学学习中心：衢州学习中心—————————————————————————————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（只考虑π→π*跃迁）。(2)(1)及NHR3CHCHOCH3CH及CH3CHCH2答：（1）的后者能发生n→π*跃迁，吸收较长。（2）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（A）的电子光谱相比，解释化合物（B）与（C）的电子光谱发生变化的原因（在乙醇中）。(C)(B)(A)入max＝420　εmax＝18600入max＝438　εmax＝22000入max＝475　εmax＝320003NNNNOHC32(CH)2NNNNOHC32(CH)2232(CH)(CH)23NNNNO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：CHCH32(A)(B)答：（A）和（B）中各有两个双键。（A）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（B）这两个双键中隔了两个单键，则不能产生共轭。所以（A）的紫外波长比较长，（B）则比较短。2．某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇中）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λhexanemax＝305nm，其λEtOHmax=307nm,试问，该吸收是由n→π*跃迁还是π→π*跃迁引起的？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。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：由于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6.0μm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)CH3COCH3CH3COOHCH3COOCH3CH3CONH2CH3COClCH3CHO(A)(B)(C)(D)(E)(F)(2)(A)(B)(C)(D)(E)答：（1）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。（A）的共轭效应比CHO要低一点。NH3的吸收峰向低处排列。（2）（D）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。（E）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，（D）和（E）两者差不多。（A）只有一个羰基，对位也没有取代基。（B）对位有个甲基，可与苯环发生超共轭，比（A）低点。（C）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。(A)(B)答：（A）能形成峰子内氢键，（B）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。OCH3COCH3CCH3OCH3CCH3CH3CH3OOOHOOOHOCH3CNH2OCH3CNO2三．结构分析1.(1)(2)(A)(B)(A)(B)答：（1）（B）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。（A）有两个羰基的吸收峰。（2）（B）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。（A）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)?(A)(B)\答：应该是（A）。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?OCOOC2H5OCOOC2H5COCH3COCH3CH3CH3CH3HOCNCONH2OOOHOHOOOHOH答：（A）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。（B）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，由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。由于小于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（a）（b）（c）答：顺序是(b)〉（a）〉（c）。（b）最大，（c）最小。因为（b）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（b）.（c）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？⑴NS(a)HCH3(b)CH3(c)⑵CH2(a)(b)(c)⑶O(a)(b)⑷CH2CH2HCH3CO(d)(c)(b)(a)⑸CH3COCH2CH3(c)(b)(a)⑹CH3CHCHCHO(d)(c)(b)(a)⑺Cl2CHCOOCH2CH3(c)(b)(a)⑻CH3CH(NO2)CH3(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：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（COM）上只有两个信号，在偏共振去耦谱（OFR）上只有一个三重峰（t）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。2.5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（波数）及ε；可用于化合物官能团的鉴定。1HNMR：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。13CNMR：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：（1）1HNMR①Ω＝（2+2×9-12）/2＝4推测可能含有苯环②共有