制藥分析-波譜綜合解析課件

波譜綜合解析

有機波譜綜合解釋1.質(zhì)譜(MS)：確定分子量、分子式。4.紅外光譜(IR)：官能團類型。5.核磁共振氫譜(1H-NMR)：質(zhì)子類型(具有哪些種類的含氫官能團)；氫分布(各種官能團中含氫的數(shù)目)；氫核間的關(guān)系。3.紫外光譜(UV)：是否具有共軛基團，是芳香族還是脂肪族化合物。6.質(zhì)譜(MS)：驗證所推測的未知物結(jié)構(gòu)的正確性2.計算不飽和度，推測化合物的大致類型。綜合解析方法

（一）質(zhì)譜圖（MS）1.由分子離子峰確定相對分子量、分子式，計算不飽和度。2.由譜圖概貌可推斷開裂過程，判斷分子穩(wěn)定性，對化合物類型進行歸屬。3.由氮律、斷裂形式推斷是否含氮原子。4.由碎片離子推測官能團及可能的結(jié)構(gòu)片斷，證實某些基團及結(jié)構(gòu)的存在。一、各種譜圖可提供的信息要點（三）紅外光譜圖（IR）1.主要提供官能團的信息，特別是含氧、氮官能團和芳香環(huán)。2.判斷化學(xué)鍵的類型（如炔烴、烯烴及其它雙鍵類型等）3.有關(guān)芳香環(huán)的信息。（四）1H核磁共振譜圖（1H-NMR）1.根據(jù)積分線和分子式計算分子中各類氫原子數(shù)目，含氫基團類型及連接順序。2.判斷各類質(zhì)子個數(shù)比。3.判斷與雜原子、不飽和鍵相連的甲基、亞甲基和次甲基。二、綜合解析的一般程序（一）測試樣品的純度

可用各種各種方法來確定樣品的純度（如測熔點：純物質(zhì)具有確定的熔點、沸點和折光率等，色譜法也可判斷樣品的純度：如薄層層析法等）。只有確定樣品為純品時，才能對各種波譜數(shù)據(jù)進行綜合解析。若樣品不純，則必須通過蒸餾、分餾、萃取、重結(jié)晶、色譜等分離手段進一步純化后再進行各種譜圖測試及綜合解析。二、綜合解析的一般程序2.質(zhì)譜法：同位素豐度法和高分辨質(zhì)譜法

3.利用元素定量分析數(shù)據(jù)結(jié)合分子量，計算分子中各元素的原子數(shù)，從而確定分子式（三）確定分子式4．結(jié)合各種譜圖推測分子式

說明可能有8(3:2:3)、16、24……個H

由IR、MS、NMR確定雜原子的類型和數(shù)目例:1H-NMR二、綜合解析的一般程序（四）計算不飽和度（五）結(jié)構(gòu)式的確定1．確定分子內(nèi)結(jié)構(gòu)單元及剩余單元2．簡單結(jié)構(gòu)單元的組合3．結(jié)構(gòu)單元的綜合與結(jié)構(gòu)式的確定4．結(jié)構(gòu)最終鑒定小結(jié)（一）分子式的確定（二）結(jié)構(gòu)單元確定（三）結(jié)構(gòu)式的確定（四）驗證示例例1：某化合物，各譜數(shù)據(jù)如圖，試判斷此化合物的結(jié)構(gòu)

確定分子量和分子式MS：分子離子峰在152處，可以推斷未知物分子量為152。分子量為偶數(shù)，可知分子中不存在奇數(shù)個氮原子。而（M）與（M+2）峰的豐度比接近1：1，所以未知物分子中可能含有一個溴原子（Br）。IR

2500～3200cm-1處有一寬峰說明存在羥基（-OH），1700cm?1處有一個強峰說明存在羰基（-C=O），而1H-NMR譜圖中在δ11附近有一單質(zhì)子峰應(yīng)對應(yīng)羧基（－COOH）中的氫原子，因此可推測分子中含有羧基（－COOH）；所以推測分子中含有2個氧原子。解：1.確定分子式①MS可以看出分子離子峰在152處，可以推斷未知物分子量為152。分子量為偶數(shù)，可知分子中不存在奇數(shù)個氮原子。而（M）與（M+2）峰的豐度比接近1：1，所以未知物分子中可能含有一個溴原子（Br）。②1H-NMR從低場到高場各組峰的積分曲線高度比為1：2：2，因此推測分子中存在5個氫原子（H）。③IR2500～3200cm-1處有一寬峰說明存在羥基（-OH），1700cm?1處有一個強峰說明存在羰基（-C=O），而1H-NMR譜圖中在δ11附近有一單質(zhì)子峰應(yīng)對應(yīng)羧基（－COOH）中的氫原子，因此可推測分子中含有羧基（－COOH）；所以推測分子中含有2個氧原子。④推斷分子中所含的C原子數(shù)目為：

⑤推斷分子式為：C3H5O2Br2.結(jié)構(gòu)單元的確定①計算不飽和度：

前已推出含有C=O，故無其他不飽和結(jié)構(gòu)。②分析1H-NMR譜圖：在δ11附近有一單質(zhì)子峰應(yīng)對應(yīng)羧基（－COOH）中的氫原子，因此可推測分子中含有羧基（－COOH）；δ3.0和δ3.5處有兩個分別對應(yīng)兩個質(zhì)子的三重峰，可能對應(yīng)兩個相連（相互偶合）的亞甲基（-CH2--CH2-）。由MS知含一個Br。③從而推斷出存在如下結(jié)構(gòu)單元：-Br，-COOH，-CH2-CH2--3.結(jié)構(gòu)式的確定綜上分析可以推斷未知物分子結(jié)構(gòu)為：

Br-CH2-CH2-COOH4.驗證MS譜圖中碎片離子峰m/z107為分子失去一個羧基（-COOH）得到；而m/z73為分子失去溴（Br）得到，由于C與雜原子的鍵易斷，所以這個碎片離子峰的豐度最大。因此我們可以確定未知物的分子結(jié)構(gòu)為：Br-CH2-CH2-COOH確定分子量與分子式：MS分子離子峰在m/z200處，可確定化合物分子量為200，M+峰與(M+2)+峰相對豐度近似為3：1，因此可以確定分子中含有1個氯原子。IR2500～3200cm-1處有一寬峰說明存在羥基（-OH），1700cm?1處有一個強峰說明存在羰基,而1H-NMR譜圖中在δ11附近有一單質(zhì)子峰應(yīng)對應(yīng)羧基（－COOH）中的氫原子，因此可推測分子中含有羧基（－COOH）；1H-NMR譜圖

1H-NMR：從低場到高場各組峰的積分曲線高度比為1：2：2：1：3，由此推斷共有9個氫原子（H）。2.結(jié)構(gòu)單元的確定①計算不飽和度由不飽和度計算表明化合物可能存在芳環(huán)。②判斷可能存在的結(jié)構(gòu)單元前已說明存在-COOH，雙鍵加上一個苯環(huán)，不飽和度為5，與計算值相符。分析1H-NMR：δ1.7的二重峰與δ4.7的四重峰組合應(yīng)為：CH-CH3

δ7附近兩個變形的雙二重峰說明苯環(huán)被不同基團的對位雙取代，δ11附近則應(yīng)為羧基-COOH上的H。③綜合各譜圖信息表明存在以下結(jié)構(gòu)單元：-Cl，CH-CH3，，-COOH和醚鍵-O-。（A）

(B)3.結(jié)構(gòu)式的確定這些結(jié)構(gòu)單元組合滿足分子式要求。而且醚鍵應(yīng)與次甲基相連即存在如下結(jié)構(gòu)：-O-CH-CH3用這些結(jié)構(gòu)單元可以組成下面兩種可能結(jié)構(gòu)：4.驗證可利用質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)驗證。高質(zhì)量端三個碎片離子m/z155、128和111均含有Cl原子，說明Cl原子與苯環(huán)直接相連，因為這時Cl上的孤對電子與苯環(huán)發(fā)生p-π共軛，不易被丟失。所以未知物的結(jié)構(gòu)應(yīng)為（A）。確定未知物分子量和分子式：

MS

可以看出分子離子峰在165處，所以未知物分子量為165。分子量為奇數(shù)，因此可能存在奇數(shù)個氮原子。IR

3300～3500cm-1處的兩個強峰說明未知物分子中可能含有氨基（-NH2），所以推測分子中含有一個氮原子（N）；1700cm-1處有一個強峰說明存在羰基，且不與氨基相連，可能為酯；而1280cm-1處的強峰對應(yīng)C-O鍵的振動，證明存在酯（-COO-）的結(jié)構(gòu)，因此推測分子中含有兩個氧原子（O）。1H-NMR從低場到高場各組峰積分曲線高度比為2：2：4：3，可以推斷分子中存在11個氫原子（H）。如果上述推斷成立，那么分子中存在的碳原子（C）個數(shù)為：因此可以初步推測分子式為：C9H11NO2解：1.確定分子式①MS：可以看出分子離子峰在165處，所以未知物分子量為165。分子量為奇數(shù)，因此可能存在奇數(shù)個氮原子。②IR：3300～3500cm-1處的兩個強峰說明未知物分子中可能含有氨基（-NH2），所以推測分子中含有一個氮原子（N）；1700cm-1處有一個強峰說明存在羰基，且不與氨基相連，可能為酯；而1280cm-1處的強峰對應(yīng)C-O鍵的振動，證明存在酯（-COO-）的結(jié)構(gòu)，因此推測分子中含有兩個氧原子（O）。③1H-NMR：從低場到高場各組峰積分曲線高度比為2:2:4:3，可以推斷分子中存在11個氫原子（H）。④如果上述推斷成立，那么分子中存在的碳原子（C）個數(shù)為：⑤因此可以初步推測分子式為C9H11NO2。2.結(jié)構(gòu)單元的確定①計算不飽和度由不飽和度計算表明化合物可能存在芳環(huán)。②推測可能存在的結(jié)構(gòu)單元IR：3200cm-1處的吸收峰反映了芳香C-H鍵的伸縮振動，1600～1400cm-1處的強吸收峰也反映了未知物分子具有芳環(huán)。已推測出分子中存在羰基，這樣一個雙鍵加上一個苯環(huán)，不飽和度為5與計算值相符，因此推斷未知物分子中含有苯環(huán)。1H-NMR：δ6.6和δ7.8處分別對應(yīng)兩個質(zhì)子的二重峰應(yīng)對應(yīng)苯環(huán)上的質(zhì)子，說明未知物分子中的苯環(huán)可能為對位雙取代的苯環(huán)，再結(jié)合IR譜圖中800cm-1處的峰證實未知物分子中確實存在對位雙取代的苯環(huán)結(jié)構(gòu)。δ1.3處對應(yīng)三個質(zhì)子的峰可能對應(yīng)甲基上三個質(zhì)子（-CH3），此峰裂分為三重峰，說明此甲基應(yīng)與一個亞甲基（-CH2－）相連，因此推測分子中存在如下結(jié)構(gòu)：-CH2-CH3。而δ4.2附近四個質(zhì)子的多重峰就對應(yīng)氨基和亞甲基的質(zhì)子。③綜合上述分析，推測未知物分子中存在如下結(jié)構(gòu)單元：-NH2，-CH2-CH3，3.結(jié)構(gòu)式的確定根據(jù)以上結(jié)構(gòu)單元，可以推測未知物分子結(jié)構(gòu)如下：4.驗證最后可以通過質(zhì)譜圖對此結(jié)構(gòu)進行驗證，MS譜圖中豐度100的峰m/z120處應(yīng)為C-O鍵處斷裂，失去-OCH2CH3結(jié)構(gòu)得到，因此以上推斷是正確的。m/z137處為O與CH2之間斷裂，又捕獲一個質(zhì)子得到。作業(yè)1．已知某化合物分子式為C9H10O2（若無分子式），其譜圖如下，試寫出該化合物的結(jié)構(gòu)式。2.某化合物元素分析及各譜圖如下，試判斷該化合物結(jié)構(gòu)式。3.一化合物為無色液體，bp144℃，其譜圖如下，試推測結(jié)構(gòu)。UV：λmax=275nm(εmax=12)4.已知某化合物分子式為C9H10O3（若無分子式），其譜圖如下，試寫出該化合物的結(jié)構(gòu)式。答案：1.2.3.4.1.某化合物的分子式是C4H10O，NMR波譜圖見下，試推其結(jié)構(gòu)。

1H-NMR習(xí)題：2．一個未知物的分子式為C9H13N。δa1