有機結構波譜鑒定

前言

有機波譜分析已成為有機化合物結構鑒定最常用的有效手段。有機波譜分析方法在化學工業(yè)、石油化工、橡膠工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等領域有著廣泛的應用，同時對有機化學、分析化學，乃至生命科學和環(huán)境科學的發(fā)展起著積極的推動作用。掌握有機波譜分析的基本原理，學會光波譜解析的方法已成為化學工作者和相關科學工作者的必需。目前以紫外一可見光譜（UV-VIS）、紅外光譜（IR）、核磁共振波譜（NMR）和質(zhì)譜（MS）為主的四種有機波譜（合稱為四大譜）分析方法相互配合，形成了一套完整的有機結構鑒定方法，在有機結構鑒定中起著非常重要的作用。20世紀30年代發(fā)展的紫外光譜和20世紀40年代發(fā)展起來的紅外光譜為化學家提供了識別有機化合物生色團和官能團的有效方法；20世紀50年代發(fā)展起來的質(zhì)譜可給出化合物的分子式，并且通過裂解方式提供分子的結構信息；而20世紀60年代普遍發(fā)展的核磁共振波譜有助于指出是什么化合物，已成為目前有機化合物結構鑒定不可缺少的重要手段。有機波譜分析是化學化工及相關學科高年級本科生和研究生的重要課程之一。通過多年來有機波譜分析的教學，編者深深感到，雖然有機波譜分析的參考書比較多，但適合作為研究生和高年級本科生教材的書相對偏少。編寫本書的思路就是要把多年來教學實踐的心得融入其中，反映有機波譜分析領域的最新科學研究成果。本書譜圖解析實例較多，還詳細提供了典型的波譜數(shù)據(jù)及經(jīng)驗公式，不僅可作為高年級本科生和研究生有機化合物結構鑒定、有機波譜分析和相關課程的教學用書，也可作為化學工作者和相關科學工作者的重要參考書。本書詳細闡述了有機波譜分析的基本原理，對有機波譜在有機結構分析中的應用，包括譜圖解析方法，特別是幾種譜圖的綜合解析進行了重點闡述。本書主要介紹了有機質(zhì)譜、H核磁共振波譜、C核磁共振波譜和二維核磁共振波譜、紫外一可見吸收光譜、紅外吸收光譜、激光拉曼光譜和波譜組合鑒定等內(nèi)容。本書的編寫目的是既要有利于學生掌握普及型儀器的分析方法，又要讓學生了解波譜分析領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向。例如，為了充分體現(xiàn)核磁共振波譜在有機化合物結構鑒定中的突出地位，本書不僅詳細闡述了HNMR和CNMR的基本原理和在有機結構鑒定中的應用，而且系統(tǒng)闡述了2D-NMR技術和應用。

內(nèi)容概要

　　有機波譜分析已成為有機化合物結構鑒定最常用的有效手段。有機波譜分析方法在化學工業(yè)、石油化工、橡膠工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等領域有著廣泛的應用，同時對有機化學、分析化學，乃至生命科學和環(huán)境科學的發(fā)展起著積極的推動作用。掌握有機波譜分析的基本原理，學會光波譜解析的方法已成為化學工作者和相關科學工作者的必需?！　　　∧壳耙宰贤庖豢梢姽庾V（UV—VIS）、紅外光譜（IR）、核磁共振波譜（NMR）和質(zhì)譜（MS）為主的四種有機波譜（合稱為四大譜）分析方法相互配合，形成了一套完整的有機結構鑒定方法，在有機結構鑒定中起著非常重要的作用。20世紀30年代發(fā)展的紫外光譜和20世紀40年代發(fā)展起來的紅外光譜為化學家提供了識別有機化合物生色團和官能團的有效方法；20世紀50年代發(fā)展起來的質(zhì)譜可給出化合物的分子式，并且通過裂解方式提供分子的結構信息；而20世紀60年代普遍發(fā)展的核磁共振波譜有助于指出是什么化合物，已成為目前有機化合物結構鑒定不可缺少的重要手段?！　∮袡C波譜分析是化學化工及相關學科高年級本科生和研究生的重要課程之一。通過多年來有機波譜分析的教學，編者深深感到，雖然有機波譜分析的參考書比較多，但適合作為研究生和高年級本科生教材的書相對偏少。編寫《高等學校理工科化學化工類規(guī)劃教材：有機結構波譜鑒定》的思路就是要把多年來教學實踐的心得融入其中，反映有機波譜分析領域的最新科學研究成果?！陡叩葘W校理工科化學化工類規(guī)劃教材：有機結構波譜鑒定》譜圖解析實例較多，還詳細提供了典型的波譜數(shù)據(jù)及經(jīng)驗公式，不僅可作為高年級本科生和研究生有機化合物結構鑒定、有機波譜分析和相關課程的教學用書，也可作為化學工作者和相關科學工作者的重要參考書?！　　陡叩葘W校理工科化學化工類規(guī)劃教材：有機結構波譜鑒定》詳細闡述了有機波譜分析的基本原理，對有機波譜在有機結構分析中的應用，包括譜圖解析方法，特別是幾種譜圖的綜合解析進行了重點闡述?！陡叩葘W校理工科化學化工類規(guī)劃教材：有機結構波譜鑒定》主要介紹了有機質(zhì)譜、1H核磁共振波譜、13C核磁共振波譜和二維核磁共振波譜、紫外一可見吸收光譜、紅外吸收光譜、激光拉曼光譜和波譜組合鑒定等內(nèi)容?！陡叩葘W校理工科化學化工類規(guī)劃教材：有機結構波譜鑒定》的編寫目的是既要有利于學生掌握普及型儀器的分析方法，又要讓學生了解波譜分析領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向。例如，為了充分體現(xiàn)核磁共振波譜在有機化合物結構鑒定中的突出地位，《高等學校理工科化學化工類規(guī)劃教材：有機結構波譜鑒定》不僅詳細闡述了1HNMR和13C NMR的基本原理和在有機結構鑒定中的應用，而且系統(tǒng)闡述了2D-NMR技術和應用。質(zhì)譜法是鑒定有機化合物結構的重要方法，其靈敏度遠遠超過NMR和IR等波譜方法，《高等學校理工科化學化工類規(guī)劃教材：有機結構波譜鑒定》充分考慮質(zhì)譜法十多年來的發(fā)展和應用情況，重點闡述了其在有機化學和生物化學等方面的應用，詳細介紹四極桿、離子阱、飛行時間、FT—MS質(zhì)譜儀和各種聯(lián)用技術，并對有機化學、生物化學中應用的多種離子化方式特別是電噴霧離子化（ESI）和基質(zhì)輔助激光解吸離子化（MALDI）技術及其應用進行了詳細介紹，給出了在蛋白質(zhì)和多肽質(zhì)譜分析中的典型應用，更加充分地反映了質(zhì)譜研究的前沿。書中收錄了各類有機化合物的有機波譜圖和參考數(shù)據(jù)表，而且各章均附有適量的譜圖解析實例和習題?！　　陡叩葘W校理工科化學化工類規(guī)劃教材：有機結構波譜鑒定》編寫過程中，參考了國內(nèi)外的一些優(yōu)秀教材、專著和文獻，在此向這些作者表不衷心的感謝；同時吸取了我校分析中心彭勤紀、孫琢璉、董振溫、王璧人和劉立新等教授的先進學術思想和教學經(jīng)驗，感謝各位老師和同志的幫助！

書籍目錄

第1章 緒論1.1 電磁輻射與分子光譜／11.1.1 電磁輻射的性質(zhì)／11.1.2 電磁輻射與物質(zhì)的作用方式／21.1.3 光吸收定律／31.1.4 分子光譜／41.2 有機化合物結構鑒定與有機波譜學／61.2.1 有機波譜分析方法／61.2.2 有機波譜的產(chǎn)生／71.2.3 有機化合物結構鑒定的方法／91.2.4 有機波譜學的新進展／121.2.5 各種波譜分析方法應用性能的比較／15第2章 有機質(zhì)譜2.1 有機質(zhì)譜基礎和儀器／192.1.1 質(zhì)譜儀／192.1.2 進樣系統(tǒng)／212.1.3 真空系統(tǒng)／212.1.4 離子源／222.1.5 質(zhì)量分析器／252.1.6 檢測器／302.1.7 質(zhì)譜儀的性能指標／312.1.8 質(zhì)譜的表示方法及質(zhì)譜術語／322.2 質(zhì)譜中的離子／342.2.1 質(zhì)譜中的離子類型／342.2.2 分子離子／352.2.3 同位素離子／362.2.4 碎片離子／402.3 典型有機化合物的電子轟擊質(zhì)譜(EI-MS)／462.3.1 烷烴／462.3.2 烯烴／482.3.3 芳烴／512.3.4 日手／522.3.5 醚／532.3.6 胺／542.3.7 鹵代烷／552.3.8 硝基化合物／562.3.9 腈基化合物／572.3.10 醛、酮、羧酸、酯、酰胺／582.3.11 芳香化合物／642.4 有機結構質(zhì)譜鑒定／692.4.1 電子輕擊質(zhì)譜解析／692.4.2 軟電離質(zhì)譜的解析／76習題／78第3章 1H核磁共振波譜3.1 核磁共振波譜基本知識／813.1.1 核磁共振原理／823.1.2 1H核磁共振波譜圖／853.1.3 飽和與弛豫／873.1.4 核磁共振的宏觀理論／893.2 核磁共振波譜儀和實驗技術／903.2.1 核磁共振波譜儀／903.2.2 樣品準備和測定／923.2.3 核磁共振波譜常用溶劑／933.3 化學位移／943.3.1 化學位移的表示方法／943.3.2 影響化學位移的因素／963.3.3 化學位移與結構的關系／993.4 自旋一自旋耦合和偶合常數(shù)／1063.4.1 自旋耦合與偶合裂分／1063.4.2 偶合常數(shù)／1083.4.3 n+1規(guī)律／1083.4.4 偶合常數(shù)與結構的關系／1093.5 自旋耦合系統(tǒng)及譜圖分類／1153.5.1 化學等價和磁等價／1153.5.2 自旋耦合系統(tǒng)／1173.5.3 一級譜分析／1183.5.4 二級譜分析／1203.6 有機結構1H核磁共振波譜鑒定／1283.6.1 1H核磁共振波譜解析的輔助方法／1283.6.2 1H核磁共振譜圖提供的結構信息／1313.6.3 1H核磁共振譜圖結構鑒定步驟／1313.6.4 1H核磁共振譜結構鑒定實例／131習題／135第4章 13C核磁共振波譜和二維核磁共振波譜／1394.1 13C核磁共振波譜／1394.1.1 13C核磁共振波譜的特點／1394.1.2 脈沖傅立葉變換技術／1404.1.3 13CNMR譜的標識技術／1414.1.4 碳原子級數(shù)的測定方法／1434.1.5 13CNMR的化學位移／1484.1.6 自旋耦合／1624.1.7 有機結構13C核磁共振波譜鑒定／1644.1.8 固體高分辨核磁共振波譜／1674.2 二維核磁共振波譜／1674.2.1 一維核磁共振波譜與二維核磁共振波譜／1674.2.2 二維核磁共振波譜中的基本概念／1704.2.3 二維J分解譜／1734.2.4 二維化學位移相關NMR譜／1754.2.5 NOE相關譜／1804.2.6 2D-INADEQUATE／1804.2.7 有機結構2D.NMR鑒定／181習題／183第5章 紫外－可見吸收光譜5.1 紫外一可見吸收光譜基本知識／1885.1.1 紫外一可見光區(qū)的劃分／1885.1.2 紫外一可見吸收光譜的產(chǎn)生／1895.1.3 紫外一可見光譜圖／1905.1.4 紫外一可見吸收光譜基團類型和常用術語／1905.2 分子軌道和電子躍遷／1925.2.1 分子軌道和能級／1925.2.2 電子躍遷和吸收帶類型／1945.3 典型有機化合物的紫外一可見吸收光譜／1975.3.1 飽和烴／1975.3.2 飽和烴衍生物／1975.3.3 不飽和脂肪烴／1985.3.4 羰基化合物／2015.3.5 苯及其衍生物／2075.3.6 多環(huán)和稠環(huán)芳烴化合物／2125.3.7 雜環(huán)化合物／2145.4 影響紫外一可見光譜的一些因素／2155.4.1 隔離效應與加和規(guī)律／2155.4.2 立體效應／2165.4.3 互變異構／2175.4.4 共振結構／2185.4.5 溶劑／2185.4.6 pH／2205.4.7 乙酰化位移／2215.5 紫外一可見分光光度計／2215.5.1 紫外一可見分光光度計的類型／2225.5.2 紫外一可見分光光度計的組成部件／2235.6 有機結構紫外一可見光譜鑒定／224’5.6.1 紫外一可見光譜提供的結構信息.／2245.6.2 紫外一可見光譜結構鑒定方法／2255.7 紫外一可見吸收光譜的定量分析／2285.8 紫外一可見吸收光譜的進展／2295.9 分子發(fā)光光譜／2315.9.1 分子熒光與磷光的產(chǎn)生／2315.9.2 激發(fā)光譜和熒光(或磷光)發(fā)射光譜／2335.9.3 熒光光譜的基本特征／2355.9.4 熒光的產(chǎn)率與分子結構的關系／2365.9.5 分子發(fā)光光譜的應用／240習題／241第6章 紅外吸收光譜6.1 紅外光譜基本知識／2446.1.1 紅外光區(qū)的劃分／2446.1.2 紅外光譜的產(chǎn)生／2456.1.3 紅外光譜圖／2466.2 分子振動和特征振動頻率／2476.2.1 分子振動模型／2476.2.2 分子振動類型／2506.2.3 紅外光譜吸收頻率／2516.2.4 紅外光譜吸收帶的強度／253……第7章 激光拉曼光譜第8章 波譜組合鑒定參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：隨著現(xiàn)代儀器分析方法的不斷發(fā)展和普遍應用，由紫外一可見光譜（UV-VIs）、紅外光譜（IR）、核磁共振波譜（NMR）和質(zhì)譜（MS）等為主的四種光波譜分析方法（合稱為四大譜）相互配合，形成了一套完整的有機結構鑒定方法，在有機結構鑒定中起著非常重要的作用。20世紀末，隨著現(xiàn)代分析儀器制造技術和計算機技術的迅速發(fā)展，光波譜分析展現(xiàn)出十分誘人的前景。四種光波譜分析方法在最近涌現(xiàn)許多新的分析技術。例如，紫外吸收光譜的雙波長光譜、多波長光譜和導數(shù)光譜的應用，提高了分析的靈敏度和選擇性，可用于多組分等復雜體系的分析。紅外吸收光譜普遍采用傅立葉變換技術，提高了儀器的靈敏度和分辨率，實現(xiàn)了對微量樣品的分析。特別是一些聯(lián)用技術的進展，實現(xiàn)了對混合樣品的分析。激光拉曼光譜與紅外吸收光譜相配合已成為分子結構研究的主要手段。利用表面增強拉曼效應使激光拉曼光譜的靈敏度提高105～107倍。共振拉曼光譜靈敏度高，特別適用于微量生物大分子檢測，可以直接獲得人體體液的拉曼光譜圖。核磁共振波譜采用脈沖傅立葉變換技術，使”C-NMR發(fā)展為常規(guī)的分析方法，多脈沖序列的應用發(fā)展了二維核磁共振波譜（2D-NMR）和多維核磁共振波譜。有機質(zhì)譜出現(xiàn)了多種新的軟電離技術，例如，快原子轟擊離子源（FAB）、大氣壓離子源（API）和基質(zhì)輔助激光解析離子源（MALDI）等，適合于難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定的分子以及蛋白質(zhì)、核酸、多糖、多聚物等生物分子的結構測定，把質(zhì)譜推向生物大分子的研究領域，發(fā)展成為生物質(zhì)譜。

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《有機結構波譜鑒定》：高等學校理工科化學化工類規(guī)劃教材

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