带( 930cm-1附近)。在天然产物包含环氧乙烷结构的很多,识别上述三个特征谱带对这类化合物的结构鉴定是很重要的.
与环氧乙烷相似,环丙烷在这个频率区出现两个归属于骨架振动吸收谱带:一个在1025cm-1附近,为中等强度,一个在860cm -1附近,吸收强度较高。
缩醛和缩酮分子中,由于两个C-O-C键连在一起而发生振动偶合,光谱比较复杂,相应的吸收谱带常分裂为三个,分别归属于以下振动模式
有时在更低频率1050-1035cm-1还可以观察到第四个谱带,可以认为是由对称振动引起的。
酯在1280-1050cm-1范围内出现两个c-o-c伸缩振动吸收谱带。处于高频的为反对称伸缩振动,强度很高,出现在低频的为对称的伸缩振动,强度较小。一般的酯,这两个谱带相距130cm-1左右),乙烯醇酯的VS(c-o-c)谱带向高频位移,两个谱带相互接近,苯醋的这两个谱带几乎重合在一起。
酸酐的C-O-C伸缩振动吸收谱带强度很高,在1050cm-1处形成宽谱带。环状酸醉由于张力增加,VC-O-C谱带向高频位移可达1300cm-1
碳一氮键的伸缩振动VC-N频率比相应的,VC-O高一些,与饱和碳相连的VC-N谱带在1100-1250cm-1,与不饱和碳或芳环相连的,VC-N谱带出现在1250-1350cm-1.但强吸电子的硝基衍生物的谱带频率很低,硝基苯的VC-N为870cm-1吸收强度比VC-O低,又由于处在复杂的指纹区,其特征性和结构鉴定的应用价值都比VC-O谱带差得多。二级酞胺中的,VC-N振动与其QN-H振动发生偶合,相应谱带在1320cm-1附近,称为酞胺III带,对二级酞胺的鉴定有实用价值。
C-C键振动吸收一般很弱,应用价值较小。只有酮的已-CH2-CO-CH2-结构在1300-1100cm-1
范围内出现一个或儿个吸收谱带,归因于这类结构C-C键的伸缩和弯曲振动,或称为酮的骨架振动。其中一个强度较大,可以作为未知结构中有无酮存在的辅证。脂肪酮的这类振动谱带在1230-1100cm-1,芳香酮或不饱和酮骨架振动吸收频率高一些,均在1260cm-1附近出现较强吸收。
1000-635cm-1低频区
此波段最为重要的有烯烃和芳香环的不饱和C-H面外变形振动吸收谱带Y-C-H,若在3100-3000cm-1范围内发现吸收,则在该区域内可能出现相应的面外变形振动的强吸收。这类谱带的数目和出现的位置是判断烯键和芳环取代类型的重要依据。 烯烃的y-c- H吸收谱带出现于1000-700cm -1,与取代类型的关系见附录表I一7,有的烯烃还可能在1800cm-1附近观察到y-C-H的倍频谱带。
芳香环的y=c-H振动吸收在900-6SOcrn-1出现1-2个强度相当大的谱带,它们的位置取决于苯环的取代类型。在芳环上具有孤立氢的五取代衍生物的频率较高,出现在900-860cm-1范围,二氢相邻的对二取代或1,2,3,4一四取代衍生物的y-C-H频率相对低一些,在850-800cm-1范围,依次相邻的氢愈多的芳环,其Y--c-H的频率亦愈低。它们的吸收位置一般与取代基的性质无关,只有当强吸电于取代基如硝基等取代时,相应谱带才向高频位移。芳香环的Y=C-H谱带的泛频(倍频与合频)在2000-1660cm-1显示一组弱的谱带,一定的芳环取代类型都有特定的泛频吸收谱带形状,与其基频一起,为判别芳环取代的类型提供论据。
芳环C-H面内变形振动吸收在1225-950cm-1,与1030cm-1附近的苯环呼吸振动构成“苯指”区,出现较多的多重谱带,由于于扰严重,较少应用,但在核对标准谱图时有重要价值。
芳香环各种类型的振动吸收频率及吸收谱带状况详见附录表I-8. 经常出现在1350cm-1以下频率范围的还有羚基的变形振动QCH、氨基面外摇摆振动yN-H和炔氢的变形振动Q=C-H.
QOH一般在1350cm-1左右出现中等强度的谱带,酚的相应吸收谱带比醉的吸收频率位置高一些,见图1一25.
QOH对样品的物态变化和溶剂性质敏感程度与VOH相似,但对吸收谱带位移的影响则相反,在液态或在极性大的溶剂中,由于形成氢键,QCH吸收谱带向高频方向移动。例如甲醇的气态光谱QCH吸收在1346cm-',而在液态则移至1420cm-1。由于这类谱带强度不太高,位置又如此多变,因而降低了其在结构鉴定中的应用价值。
羧酸的经基面内变形振动QCH在1400cm-1附近表现中强的谱带,缔合的拨酸在960-910cm-1呈中等强度的经基面外变形振动yCH的宽谱带。
yNH吸收一般出现在840-650cm-1,为较强的宽谱带,如有缔合则向高频移至910-770cm-1。当形成钱盐时这个谱带消失。
QC-H吸收在680-600cm-1呈现较强的宽谱带,其倍频在1250cm-1附
近有相当的吸收强度,有助于该谱带的指认。一般具有炔氢的脂肪族炔烃只呈现一个Q=C-H谱带,而相应的芳香炔烃苯乙炔的光谱有两个Q=C-H谱带。一个属于垂直苯环方向的变形振动,另一个则是在苯环平面内的变形振动,分别出现在640cm-1和610cm-1。
此外,在720cm-1附近出现的亚甲基面内摇摆振动吸收谱带Y}对于鉴定-(CH2)2-结构有一定的价值,n<4时吸收很弱,不易观察到;n>4的长链结构单元则表现出明显的吸收谱带,且随着n值的增大谱带强度增加,位置略向低频移动。
(6)结构式拼接 (7)验证结构式准确性
复杂分子的组合光谱解析 各类光谱在分子结构鉴定中的作用
MS给出精确的相对分子质量,并能借以推出分子式。断裂碎片及其相对丰度提供分子结构信息。
IR给出大多数官能团和某些特殊结构基团存在的信息,并对鉴别环结构问题具有特别作用。若能与13C-NMR联合起来考察宫能团,则能给出更为全面、准确的结果。
UV显示共扼体系和某些官能团(生色团和助色团)的结构特点和分子的某些立体化学信息。UV与IR结合,便于观察官能团间的相互关系,以及整个共扼体系的骨架结构和取代状况。在天然产物研究中,经常可用以了解某些天然产物的类别。
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H-NMR表现分子中全部氢核的化学环境(QH值)和氢核间的相互
关系(J值),以自旋体系组成结构单元。
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C-NMR显示全部碳核的化学环境(QC)和碳一氢、碳一杂、碳一
碳关系。13C自旋一晶格弛豫(T1)可以表征碳核在整个分子中的地位和运动状态。
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H-NMR与13C-NMR相结合,以及由极化转移和多脉冲技术发展
起来的二维和多维核磁共振,对鉴定复杂的有机化合物和生物大分子结构发挥更大的作用。
NMR是洞察分子中所有的结构单元、最后构筑分于结构的有力工具;一个正确的分子结构,一定能写出合理的质谱断裂机制,用质
谱断裂规律,研究质谱断裂机制是考验构筑的分子结构正确与否的重要判断方法。 组合光谱的解析程序
如上所述,四种光谱方法各具特色,从不同角度提供大量的结构信息,将这些信息联系起来,彼此配合,相互论证,在分子结构鉴定的研究中将显示巨大威力。如下图所示,经过严密的逻辑推理过程,可建立正确的分子结构。