1、 一红外光谱（Infrared Spectra ,IR）工 作 原 理利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。方法：将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动） 。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此
2、当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。所以分子的红外光谱属带状光谱。分子越大，红外谱带也越多。 种 类红外光谱仪的种类有：棱镜和光栅光谱仪。属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。当仪器中的动镜移动时，经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点：多
3、通道测量，使信噪比提高。光通量高，提高了仪器的灵敏度。 波数值的精确度可达 0.01 厘米-1 。增加动镜移动距离，可使分辨本领提高。工作波段可从可见区延伸到毫米区，可以实现远红外光谱的测定。 用 途红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。红外光谱具有高度特征性，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。已有几种汇集成册的标准红外光谱集出版，可将这些图谱贮存在计算机中，用以对比和检索，进行分析鉴定。利用化学键的特征波数来鉴别化合物的类型，并可用于定量测定。由于分子中邻近基团的相互作用，使同一基团在不同分子中的特征波数有一定变化范围。此外，在高聚
4、物的构型、构象、力学性质的研究，以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域，也广泛应用红外光谱。 操 作 方 法一 试样的制备对于气体试样使用气体池，先将池内空气抽走，然后吸入待测气体试样。对于液体试样常用的方法有液膜法和液体池法。（1）液膜法：沸点较高的试样，可直接在两片 KBr 盐片之间形成液膜进行测试。（2）液体池法：沸点较低、挥发性较大的试样或粘度小且流动性较大的高沸点样品，可以注入封闭液体池中进行测试。对于固体试样常用的方法有压片法、石蜡糊法和薄膜法。压片法：取样品（约1mg）与干燥的KBr（约200mg）在玛瑙研钵中均匀混合，充分研磨后，然后制片。石蜡糊法：将干燥处理后的试样研细
5、，与液体石蜡混合，调成糊状，夹在盐片中测试。薄膜法：对于高分子化合物的测定，可将它们直接加热熔融后制成膜测定。二、试样的测定测试红外光谱图时，先扫描空光路背景信号，再扫描样品文件信号，经傅里叶变换得到样品的红外光谱图。2核磁共振波谱法（ Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR ）工 作 原 理根据量子力学原理，与电子一样，原子核也具有自旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数 I 决定，原子核的自旋量子数 I 由如下法则确定： 1）中子数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为 0； 2）中子数加质子数为奇数的原子核，自旋量子数为半整
6、数（如，1/2, 3/2, 5/2)； 3）中子数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数（如， 1, 2, 3） 。 迄今为止，只有自旋量子数等于 1/2 的原子核，其核磁共振信号才能够被人们利用，经常为人们所利用的原子核有： 1H、 11B、 13C、 17O、 19F、 31P 。由于原子核携带电荷，当原子核自旋时，会产生一个磁矩。这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动，称为进动。进动具有能量也具有一定的频率。进动频率又称L
7、armor 频率： （=B/2 为磁旋比，B 是外加磁场的强度。磁旋比 是一个基本的核常数） 。可见，原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在已知强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。 原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，自旋量子数为 I 的核在外加磁场中有 2I+1 个不同的取向，原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变化，这样就形成了一系列的能级。这些能级的能量为：（E= -hmB/2 式中，h 是 Planck 常数；m 是磁量子数，取值范围从-I 到+I，即
8、 m= -I, -I+1, I-1, I） 。 当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。根据选择定则，能级的跃迁只能发生在 m=1 之间，即在相邻的两个能级间跃迁。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。根据量子力学，跃迁所需要的能量变化：（E=hB/2 ）为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提供的。当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，即入射光子的频率与 Larmor 频率 相符时，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特
9、定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振信号。应 用核磁共振是有机化合物结构鉴定的一个重要手段,一般根据化学位移鉴定基团；由耦合分裂峰数、偶合常数确定基团联结关系；根据各 H 峰积分面积定出各基团质子比。核磁共振谱可用于化学动力学方面的研究，如分子内旋转，化学交换等，因为它们都影响核外化学环境的状况，从而谱图上都应有所反映。核磁共振还用于研究聚合反应机理和高聚物序列结构。H 谱、C 谱是应用量广泛的核磁共振谱，较常用的还有 F、P、N 等核磁共振谱。核 磁 共 振 谱 -注 意 问 题1）杂质 杂质的来源：溶剂：含杂质或重结晶的溶剂；未分离的
10、化合物 2）单键带有双键性质时产生不等质子 3）互相变异构现象的存在。如乙酰丙酮中酮式与烯醇式的互变异构信号的同时存在。 4）手性碳原子的存在导致不等价质子的存在。 5）受阻旋转：单键不能自由旋转时，会产生不等价质子。 6）加重水在测定共振谱时，由于各种活泼氢交换速度不同产生的异常现象。 7）各向异性效应的影响。操 作 方 法应用核磁共振方法进行测定。3质谱（Mass Spectra，MS） 工 作 原 理 待测化合物分子吸收能量（在离子源的电离室中）后产生电离，生成分子离子，分子离子由于具有较高的能量，会进一步按化合物自身特有的碎裂规律分裂，生成一系列确定组成的碎片离子，将所有不同质量的离子
11、和各离子的多少按质荷比记录下来，就得到一张质谱图。由于在相同实验条件下每种化合物都有其确定的质谱图，因此将所得谱图与已知谱图对照，就可确定待测化合物。应 用一、分子量的测定 二、分子式的测定 利用质谱测定分子式有两种方法：同位素丰度法和高分辨质谱法3、推测化合物的结构 1、确定分子离子峰，从分子离子峰的强弱初步判断化合物类型； 2、子离子的质量数是奇数还是偶数； 3、它的同位素峰是否明显；4、初步提出化合物的分子式，确定此式中含有几个不饱和单位； 5、对碎片离子峰进行分析，根据质谱图中几个主要的，并代表分子不同部分的碎片离子峰，可粗略的推测化合物的大致结构.； 6、以所有可能方式把各个部分结构
12、单元连接起来，再利用质谱数据和其他数据，将连成的结构中不符合的结构排除。 操 作 方 法一 正确开机。二 进入系统及检查系统配置三 正确启动真空泵方法四 进行调谐五 编辑方法The modern analytical instrumental methods involved in this paper are IR, NMR, and MS.The application of these methods in this experiment are as follows:IR spectra were recorded on a Bruker Equinox-55 spectrophoto
13、meter using KBr discs in the 4000400 cm -1 region. The 1H NMR and 13C NMR data were obtained on a Bruker AC-400 (400 MHz) instrument in DMSO-d6 using TMS as internal standard. Chemical shifts (d) are expressed in ppm and coupling constants J are given in Hz. Mass spectra were obtained on a Agilent 5973N mass spectrometer operating at 70 eV by electron ionization technique (EI/MS). Elemental analyses were performed on an EA-1110 instrument.
