2．单取代苯的取代基为烷基时，苯环上的芳氢（5个）为单峰，为什么？两取代基为极性基团（如卤素、－NH2、－OH等），苯环的芳氢变为多重峰，试说明原因，并推测是什么自旋系统。

单取代苯若取代基为饱和烷基，则构成A5系统，呈现单峰；取代基不是饱和烷基时，可能构成ABB′CC′系统；如苯酚等。

双取代苯若对位取代苯的两个取代基X≠Y，苯环上四个氢可能形成AA′BB′系统，如对氯苯胺。对取代苯的谱图具有鲜明的特点，是取代苯谱图中最易识别的。它粗看是左右对称的四重峰，中间一对峰强，外面一对峰弱，每个峰可能还有各自小的卫星峰。

3．在质子共振谱中，可以看到HF质子的双峰，而只能看到HCl的质子单峰。为什么？

HF中1H与19F的自旋分裂氟(19F)自旋量子数I也等于1/2，与1H相同，在外加磁场中也应有2个方向相反的自旋取向。这2种不同的自旋取向将通过电子的传递作用，对相邻1H核实受磁场强度产生一定的影响。所以HF中1H核共振峰分裂为2个小峰(二重峰)。同理，HF中19F核也会因相邻1H核的自旋干扰，偶合裂分为2个小峰。并非所有的原子核对相邻氢核都有自旋偶合干扰作用。如35Cl、79Br核，虽然，I≠0，预期对相邻氢核有自旋偶合干扰作用，但因它们的电四极矩很大，会引起相邻氢核的自旋去偶作用，因此看不到偶合干扰现象。

4. 一个未知物的分子式为C9H10N。δa 1.22（d）、δb 2.80（sep）、δc 3.44（s）、δd 6.60（m，多重峰）及δ

。氢核磁共振谱如图所示，试确定其结构式。 e 7.03（m）

① U=4，结构式中可能具有苯环。

② 氢分布为从右至左：a：b：c：d：e = 6H (1.8cm)：1H (0.3cm)：2H (0.6cm)：2H (0.6cm)：2H (0.6cm)。 ③ 根据化学位移、氢分布及峰形解析

(1) a、b为－CH(CH3)2。理由：a与6个H相邻分裂为七重峰，b与1个H相邻分裂为二重峰。?b=2.80，可

知－CH与苯环相连，可由教材表14-3计算证明。δb = 1.55 + 1.33 (Ar) = 2.88 (2) δd 6.60（2H，m）与δe 7.03（2H，m）：查教材图14-3为芳氢，根据峰形与教材图14-17相似，

H数又为4 H，可能是对位双取代苯环（AA‵BB‵系统） (3) δc 3.44（2H，s）：由分子式C9H10N中减去（C3H7 + C6H4）余NH2（氨基），化学位移也相符。

dH2NeCHCH3d'e'CH3④ 未知物可能是对异丙基苯胺。

⑤ 核对：不饱和度吻合；查对Sadtler标准NMR波谱，证明结论合理。

5．由下述NMR图谱，进行波谱解析，给出未知物的分子结构及自旋系统。 (1)已知化合物的分子式为C9H12，核磁共振谱如图14-25所示。

(异丙苯，A6X及A5，2个自旋系统)

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① U=4，结构式中可能具有苯环。 ② 氢分布a：b：c = 6：1：5。 ③ Δ?/J=14.4，一级偶合系统。 ④ ?a =1.22峰为甲基蜂。根据氢分布，应是两个化学位移一致的甲基峰，此峰被分裂为二重峰(1:1)，说明与－CH－相连。?b =2.83峰为－CH－峰。该峰被分裂为七重峰(峰高比为1:6:15:20:15:6:1)，说明与6个氢相邻。?c =7.09峰为孤立峰。根据氢分布为5个氢，说明是不与其他氢核偶合的单取代苯。

⑤Δ?/J >10，符合n+1律及一级偶合的其他特征。综合上述理由，未知物是异丙苯，A6X及A5，两个一级自旋系统。

(2)某一含有C、H、N和O的化合物，其相对分子质量为147，C为73.5％，H为6%，N为9.5%，O为11％，核磁共振谱如图14-26所示。试推测该化合物的结构。

① 根据元素分析的结果可知：化合物分子式为C9H9ON ② U=6，结构式中可能具有苯环。

③ 由织分线曲线知：氢分布为从右至左：a：b：c：d=2H：3H：4H。

a含2个氢，单峰，为孤立的亚甲基蜂。?a~3.5，可知CH2不是与氧相连(－Ar－CH2－O－的?为4.2~5.0) b含3个氢，单峰，为孤立的甲基蜂。?b为3.5~3.8，由计算公式?=?+?Si估算，CH3与氧相连(CH3－O－)。 d含4个氢，?~7，双二重峰。说明是对位双取代苯环。 ④ 综上所述，结构式为

自旋系统：A3、AA‵BB‵、A2。

(3)已知化合物的分子式为C10H10Br2O，核磁共振谱如图14-27所示。

① U=5，结构式中可能具有苯环。

② 由积分线曲线知：氢分布为从右至左：a：b：c：d=3H：1H：1H：5H。

③ a含3个氢，单峰，为孤立的甲基蜂。?a为2.42，说明CH3与C=O相连，由计算公式?=?+?Si估算，而不是与氧相连(CH3－O－的?为3.5~3.8)。

④ d含5个氢，?=7.35。说明是单取代苯环。单峰，说明苯环与烃基相连。

⑤ 分子式中扣除CH3－C=O及C6H5－，余C2H2Br2，c、d皆为二重峰，?b=4.91、?c=5.33，说明存在着－CHBr－CHBr－基团。

⑥ 综上所述，结构式为

BrCHBrCHOCCH3

⑦自旋系统：A5、AB、A3。

14

质 谱 法

1．质谱仪由哪几个部分组成？各部分的作用是什么。

质谱仪，其基本组成是相同的。都包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器和真空系统。 进样系统：高效重复地把被分析的物质，即样品送进离子源。 离子源：将欲分析样品电离，得到带有样品信息的离子。 质量分析器：将离子源产生的离子按m/z顺序分离开来。 检测器：用以测量、记录离子流强度而得出质增图。

真空系统：保证离子源中灯丝的正常工作，保证离子在离子源和分析器正常运行，消减不必要的离子碰撞，散射效应，复合反应和离子-分子反应，减小本底与记忆效应,

2、离子源的作用是什么？试述几种常见离子源的原理及优缺点。

离子源又称电离源。其功能是将进样系统导入的气态样品分子转化成离子。 电子轰击源（EI）：电加热锑或钨丝至2000℃，产生高速的电子束，样品经气化进入电离室，与电子流撞击，若获得能量高于分子的电离能则分子M 失去电子而发生电离或破碎。

EI源的优点：(1)非选择性电离，电离效率高；（2）应用广，重现性好；（3）灵敏度高，所得碎片离子多，质谱图能提供丰富的结构信息；（4）稳定性高，操作简便。

EI源的缺点：(1)样品必须能气化，不适宜分析难挥发、热敏性的物质；（2）有的化合物在EI方式下分子离子不稳定，易破碎，得不到分子量信息。

化学电离源（CI）：利用低压样品气与高压的反应气，在高能电子流（~500 eV）轰击下，发生离子分子反应。反应气在电子流的作用下电离或裂解，生成的离子和反应气分子进一步反应或与样品分子发生离子-分子反应，通过质子交换使样品分子电离。

CI源的优点：(1)属于软电离，准分子离子峰强度大；（2）易获得有关化合物的基团信息；（3）适宜做多离子检测。

CI源的缺点：(1)其图谱与实验条件有关，一般不能制作标准图谱。（2）碎片离子少，缺少样品的结构信息；（3）样品需加热气化后进行离子化，不适合于热不稳定和难挥发样品的分析。

3、试计算C6H4N2O4及C12H24两化合物的(M+1/M)×100的值（强度比）。

C6H4N2O4(M?1)%?M?1?100?1.12nc?0.38nN?1.12?6?0.38?2?7.48 MC12H24(M?1)%?M?1?100?1.12nc?1.12?12?13.44 M

4、某一脂肪胺的分子离子峰为m/z 87，基峰为 m/z 30，以下哪个结构与上述质谱数据相符？为什么？ （A）

?位无取代基的伯胺形成的基峰为[CH2=NH2]+ (m/z 30)

5、解释下列化合物质谱中某些主要离子的可能断裂途径：（1）丁酸甲酯 m/z 43、59、71、74；（2）乙基苯 m/z 91、92；（3）庚酮-4 m/z 43、71、86；（4）三乙胺m/z 58、86。

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OCH3CCH2COCH3H2（1）

OH2CCH3CCOCH3H2OCOCH3m/z 59+OH2CCH3CCH2+OCH3m/z 31HH2CCOCH3m/z 74.+OH2CCH3CH2+m/z 71m/z 43

（2）乙基苯

+CH2CH3CH2m/z 91

（3）庚酮-4

OCH3CCH2CCH2CH2CH3H2OCCH2CH2CH3m/z 71CH2CH2CH3m/z 43++OHH2CCCH2CH2CH3m/z 86

C2H5H2CNCH2CH3（4）三乙胺

C2H5H3CCH2NCH2CH3+m/z 86C2H5H2CNHm/z 58+

6、试判断下列化合物质谱图中，有几种碎片离子峰？何者丰度最高？

CH3H3CCH3H3CCH2C++CH2CCH2CH2CH3CH3

CH3+H3CCH2CCH2CH2CH3CH3CCH2CH2CH3CH3H3CCH2+CH3

m/z 71 （丰度最高） 99 85 29

CH3H3CCH2CCH2CH2CH3CH3

CH3H3CCH2C++CH2CH2CH3CH316