有机化合物结构鉴定与有机波谱学 第4版PDF电子书下载

第1章 核磁共振概论 1

1.1 核磁共振基本原理 1

1.1.1 原子核的磁矩 1

1.1.2 核动量矩及磁矩的空间量子化 2

1.1.3 核磁共振的产生 3

1.1.4 连续波核磁共振谱仪 9

1.2 化学位移 9

1.2.1 屏蔽常数σ 9

1.2.2 化学位移δ 10

1.3 自旋-自旋耦合 11

1.3.1 自旋-自旋耦合引起峰的分裂（裂分） 11

1.3.2 能级图 12

1.3.3 耦合常数J 14

1.4 宏观磁化强度矢量 15

1.4.1 宏观磁化强度矢量的概念 15

1.4.2 旋转坐标系 16

1.5 弛豫过程 17

1.5.1 什么是弛豫过程 17

1.5.2 纵向弛豫和横向弛豫 17

1.5.3 核磁共振谱线宽度 19

1.6 脉冲-傅里叶变换核磁共振波谱仪 19

1.6.1 连续波谱仪的缺点 19

1.6.2 强而短的射频脉冲的采用 20

1.6.3 时畴信号和频畴谱，二者之间的傅里叶变换 21

1.6.4 从傅里叶分解讨论脉冲-傅里叶变换核磁共振 23

1.6.5 傅里叶变换核磁共振波谱仪的优点 26

参考文献 26

第2章 核磁共振氢谱 27

2.1 化学位移 28

2.1.1 化学位移的基准 28

2.1.2 氢谱中影响化学位移的因素 28

2.1.3 常见官能团化学位移数值 32

2.2 耦合常数J 34

2.2.1 耦合的矢量模型 34

2.2.2 1与2J 35

2.2.3 3J 36

2.2.4 长程耦合的J 38

2.2.5 芳环与杂芳环 39

2.3 自旋耦合体系及核磁共振谱图的分类 41

2.3.1 化学等价 41

2.3.2 磁等价 44

2.3.3 自旋体系 45

2.3.4 核磁共振谱图的分类 46

2.4 几种常见的二级谱体系 46

2.4.1 AB体系 47

2.4.2 AB2体系 47

2.4.3 AMX体系 48

2.4.4 AA＇BB′体系 49

2.5 常见官能团的氢谱特征 49

2.5.1 取代苯环 50

2.5.2 取代的杂芳环 52

2.5.3 单取代乙烯 52

2.5.4 正构长链烷基 52

2.5.5 活泼氢 52

2.6 简化谱图分析的一些方法 53

2.6.1 使用高频仪器 53

2.6.2 重氢交换 53

2.6.3 介质效应 53

2.7 双共振 53

2.7.1 自旋去耦 54

2.7.2 核Overhauser效应 55

2.8 核磁共振中的动力学现象 58

2.8.1 动态核磁共振实验 58

2.8.2 活泼氢（OH、NH、SH）的谱图 60

2.9 核磁共振氢谱的解析 61

2.9.1 样品的配制及作图 62

2.9.2 解析步骤 62

2.9.3 谱图解析举例 67

参考文献 75

第3章 核磁共振碳谱 77

3.1 概述 77

3.1.1 核磁共振碳谱的优点 77

3.1.2 测定碳谱的困难 77

3.1.3 碳谱谱图 77

3.2 化学位移 79

3.2.1 13 C谱化学位移的决定因素是顺磁屏蔽 79

3.2.2 链状烷烃及其衍生物 82

3.2.3 环烷烃和取代环烷烃 83

3.2.4 烯烃和取代烯烃 83

3.2.5 苯环及取代苯环 83

3.2.6 羰基化合物 84

3.3 碳谱中的耦合现象和去耦 87

3.3.1 碳谱中的耦合现象 87

3.3.2 宽带去耦 87

3.3.3 门控去耦（定量碳谱） 89

3.4 弛豫 89

3.4.1 有关纵向弛豫的理论 89

3.4.2 弛豫时间的测定 92

3.4.3 T1的应用 94

3.5 核磁共振碳谱的解析 94

3.5.1 样品的制备及作图 95

3.5.2 碳谱解析的步骤 95

3.5.3 谱图解析举例 96

参考文献 104

第4章 脉冲序列的应用和二维核磁共振谱 105

4.1 基本知识 105

4.1.1 横向磁化矢量 105

4.1.2 自旋回波 107

4.1.3 核磁信号的相位被化学位移所调制 113

4.1.4 BIRD脉冲序列 114

4.1.5 自旋锁定 116

4.1.6 等频混合 117

4.1.7 选择性布居数翻转 119

4.1.8 脉冲场梯度 122

4.1.9 整形脉冲 125

4.2 碳原子级数的确定 126

4.2.1 J调制法或APT法 127

4.2.2 INEPT法 129

4.2.3 DEPT法 132

4.3 二维核磁共振谱概述 134

4.3.1 二维核磁共振谱的概念 134

4.3.2 二维核磁共振时间轴方框图 135

4.3.3 二维核磁共振谱的分类 135

4.3.4 二维核磁共振谱的表现形式 135

4.4 J分辨谱 136

4.4.1 同核J谱 136

4.4.2 异核J谱 138

4.5 异核位移相关谱 140

4.5.1 H，C-COSY 140

4.5.2 H，X-COSY 142

4.6 同核位移相关谱 145

4.6.1 COSY 145

4.6.2 相敏同核位移相关谱 148

4.6.3 COSYLR 151

4.6.4 DQF-COSY 152

4.7 NOE类二维核磁共振谱 153

4.7.1 NOESY 154

4.7.2 COCONOSY 155

4.7.3 ROESY 155

4.7.4 HOESY 157

4.8 接力类位移相关谱和总相关谱 157

4.8.1 RCOSY 158

4.8.2 异核接力相关谱 159

4.8.3 总相关谱 160

4.9 多量子二维核磁共振谱 163

4.9.1 2D INADEQUATE 163

4.9.2 1H的二维双量子核磁共振谱 165

4.10 检出1H的异核位移相关谱 166

4.10.1 HMQC和HSQC 166

4.10.2 HMBC 169

4.11 核磁共振的近期发展 171

4.11.1 LC-NMR 171

4.11.2 DOSY 173

4.11.3 阿达玛变换NMR 174

参考文献 178

第5章 有机质谱法 179

5.1 有机质谱基本知识 179

5.1.1 质谱仪器概述 179

5.1.2 质谱仪器的主要指标 180

5.1.3 质谱（图） 181

5.1.4 有机质谱中的各种离子 181

5.2 质量分析器 182

5.2.1 单聚焦和双聚焦质量分析器 182

5.2.2 四极质量分析器 184

5.2.3 离子阱 186

5.2.4 傅里叶变换质谱计 190

5.2.5 飞行时间质谱计 195

5.2.6 直线离子阱 196

5.2.7 轨道阱 197

5.3 电离过程 200

5.3.1 电子轰击电离 201

5.3.2 化学电离 201

5.3.3 场电离和场解吸 202

5.3.4 快原子轰击和液体二次离子质谱 202

5.3.5 基质辅助激光解吸电离 203

5.3.6 大气压电离 204

5.4 亚稳离子及其检测 204

5.4.1 在第二无场区产生的亚稳离子 205

5.4.2 在第一无场区产生的亚稳离子 206

5.4.3 离子动能谱 208

5.4.4 质能谱 208

5.4.5 联动扫描 209

5.4.6 亚稳离子提供的信息 211

5.5 串联质谱 212

5.5.1 碰撞诱导断裂 212

5.5.2 串联质谱 214

5.6 色谱-质谱联机 218

5.6.1 GC-MS 218

5.6.2 LC-MS 219

参考文献 219

第6章 质谱图解析 221

6.1 确定相对分子质量和元素组成式 221

6.1.1 由EI谱确定相对分子质量 221

6.1.2 由高分辨质谱数据定分子式 222

6.1.3 峰匹配法 223

6.1.4 用低分辨质谱数据推测未知物元素组成 223

6.2 有机质谱中的反应及其机理 225

6.2.1 概述 225

6.2.2 简单断裂 226

6.2.3 重排 231

6.2.4 脂环化合物的复杂断裂 237

6.2.5 初级碎片离子的后续分解 239

6.2.6 Stevenson-Audier规则 239

6.2.7 研究有机质谱反应机理的方法 241

6.3 常见官能团的质谱裂解模式 241

6.3.1 烷烃 241

6.3.2 不饱和脂肪烃 243

6.3.3 含饱和杂原子的脂肪族化合物 244

6.3.4 含不饱和杂原子的脂肪族化合物 249

6.3.5 烷基苯 250

6.3.6 杂原子取代的芳香族化合物 251

6.3.7 杂芳环及其衍生物 252

6.4 EI质谱图的解析 253

6.4.1 EI质谱图解析的方法和步骤 253

6.4.2 EI质谱图解析举例 254

6.5 软电离质谱的解析 262

6.5.1 由CI产生的质谱 262

6.5.2 由FAB产生的质谱 263

6.5.3 由MALDI产生的质谱 264

6.5.4 由APCI产生的质谱 264

6.5.5 由ESI产生的质谱 265

6.6 串联质谱的解析 266

6.7 质谱图的计算机检索 272

参考文献 276

第7章 红外光谱和拉曼光谱 277

7.1 红外谱图基本知识 277

7.1.1 波长和波数 277

7.1.2 电磁波波段的划分 278

7.1.3 近红外、中红外和远红外 278

7.1.4 红外吸收强度的表示 278

7.2 红外光谱原理 279

7.2.1 双原子分子的红外吸收频率 279

7.2.2 多原子分子的红外吸收频率 281

7.2.3 红外吸收强度 282

7.3 官能团的特征频率 283

7.3.1 官能团具有特征吸收频率 283

7.3.2 影响官能团吸收频率的因素 283

7.3.3 常见官能团的特征吸收频率 286

7.4 红外谱图解析 286

7.4.1 红外吸收波段 286

7.4.2 指纹区和官能团区 288

7.4.3 红外谱图解析要点及注意事项 289

7.4.4 红外谱图解析示例 291

7.5 红外光谱学的发展 294

7.5.1 步进扫描 294

7.5.2 光声光谱 297

7.5.3 时间分辨光谱 298

7.5.4 二维红外光谱 301

7.5.5 红外显微镜和化学成像 306

7.5.6 GC-FTIR 307

7.6 拉曼光谱的原理及应用 308

7.6.1 拉曼光谱原理 309

7.6.2 拉曼光谱的优点及其应用 311

7.6.3 傅里叶变换拉曼光谱仪 313

参考文献 315

第8章 谱图综合解析 316

8.1 综合解析一维核磁共振谱和其他谱图的步骤 316

8.2 确定未知物所含官能团（或结构单元） 318

8.2.1 取代苯环 319

8.2.2 正构长链烷基 320

8.2.3 醇和酚 320

8.2.4 羰基化合物 321

8.3 以二维核磁共振谱为主体推导有机化合物结构 321

8.3.1 最常用的以二维核磁共振谱为主体推导有机化合物结构的方法 322

8.3.2 以2D INADEQUATE为核心推导未知物结构 325

8.4 推导结构或谱图指认举例 326

第9章 谱学方法测定构型、构象 386

9.1 核磁共振方法 386

9.1.1 化学位移 386

9.1.2 耦合常数 392

9.1.3 NOE 396

9.2 质谱法 400

9.2.1 电子轰击电离源 400

9.2.2 软电离技术 403

9.2.3 反应质谱 404

9.3 红外光谱和拉曼光谱法 405

参考文献 409

第10章 固体核磁共振 412

10.1 固体核磁共振的特点 412

10.1.1 化学位移的各向异性 412

10.1.2 异核间的偶极耦合 413

10.1.3 同核间的偶极耦合 414

10.2 固体核磁共振实验的理论基础 414

10.2.1 魔角旋转 415

10.2.2 交叉极化 415

10.3 固体二维核磁共振谱 417

10.4 固体核磁共振的实验方法 418

10.4.1 样品准备 418

10.4.2 样品管 418

10.4.3 安放样品管 418

10.5 固体核磁共振谱图举例 419

参考文献 427

附录 428

附录1 用乘积算符分析脉冲序列的原理 428

附录2 常见官能团红外吸收特征频率 435

Subject Index （spectroscopic methods and theories） 449