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第一章电磁辐射与谱学基础1

1.1电磁辐射基础1

1.2电磁辐射能与波谱技术1

1.3X射线光谱2

1.4电子能谱4

1.5分子能级与分子光谱4

1.6磁共振谱5

参考文献7

第二章有机质谱9

2.1质谱基本知识9

2.1.1质谱计9

2.1.2离子化的方法10

2.1.3质量分析器11

2.1.4质谱术语及质谱中的离子13

2.2分子离子与分子式14

2.2.1分子离子峰的识别14

2.2.2分子离子峰的相对强度16

2.2.3分子式的推导17

2.3有机质谱中的裂解反应23

2.3.1研究有机质谱裂解反应的实验方法23

2.3.2有机质谱裂解反应机理24

2.3.3有机化合物的一般裂解规律25

2.4各类有机化合物的质谱29

2.4.1烃类化合物的质谱29

2.4.2醇、酚、醚33

2.4.3硫醇、硫醚35

2.4.4胺类化合物37

2.4.5卤代烃38

2.4.6羰基化合物39

2.4.7双取代芳环的邻位效应45

2.4.8质谱图中常见碎片离子及其可能来源47

2.5质谱中的非氢重排48

2.5.1环化取代重排（cyclizationdisplacementrearrangement）48

2.5.2消去重排（eliminationrearrangement）49

2.6质谱解析及应用50

2.6.1质谱解析一般程序50

2.6.2质谱解析实例51

2.6.3质谱应用实例54

2.7电喷雾电离质谱59

2.7.1ESI-MS的多电荷离子峰簇59

2.7.2由ESI-MS的多电荷离子峰簇求分子量59

2.7.3ESI-MS的应用60

参考文献61

习题62

第三章核磁共振氢谱66

3.1核磁共振基本原理66

3.1.1原子核的磁矩66

3.1.2核磁共振67

3.1.3弛豫过程69

3.1.4核磁共振的谱线宽度70

3.2核磁共振仪70

3.2.1连续波核磁共振波谱仪（continualwave-NMR）70

3.2.2脉冲Fourier变换核磁共振波谱仪（pulseFouriertransform-NMR）71

3.3化学位移72

3.3.1电子屏蔽效应72

3.3.2化学位移72

3.3.3核磁共振氢谱图示73

3.4影响化学位移的因素74

3.4.1诱导效应74

3.4.2化学键的各向异性75

3.4.3共轭效应77

3.4.4Vanderwaals效应77

3.4.5浓度、温度、溶剂对δ值的影响78

3.4.6各类质子的化学位移及经验计算78

3.4.7氘代溶剂的干扰峰85

3.5自旋偶合与裂分85

3.5.1自旋－自旋偶合机理85

3.5.2（n＋1）规律87

3.5.3核的等价性87

3.6偶合常数与分子结构的关系89

3.6.1同碳质子间的偶合（2J或J同）90

3.6.2邻碳质子间的偶合（3J或J邻）91

3.6.3远程偶合97

3.6.4其他核对1H的偶合98

3.7常见的自旋系统100

3.7.1核磁共振氢谱谱图的分类100

3.7.2自旋系统的分类与命名101

3.7.3二旋系统102

3.7.4三旋系统103

3.7.5四旋系统107

3.8简化1HNMR谱的实验方法109

3.8.1使用高频（或高场）谱仪109

3.8.2重氢交换法109

3.8.3溶剂效应110

3.8.4位移试剂（shiftreagents）111

3.8.5双照射去偶111

3.9核磁共振氢谱解析及应用114

3.9.11HNMR谱解析一般程序114

3.9.21HNMR谱解析实例115

3.9.31HNMR谱图检索118

3.9.41HNMR谱的应用118

参考文献121

习题121

第四章核磁共振碳谱（13CNMR）127

4.113CNMR的特点127

4.213CNMR的实验方法及去偶技术129

4.2.113CNMR的实验方法129

4.2.213CNMR的去偶技术132

4.313C的化学位移及影响因素137

4.3.1屏蔽原理137

4.3.2影响δC的因素139

4.3.3各类碳核的化学位移范围143

4.4sp3杂化碳的化学位移及经验计算144

4.4.1烷烃144

4.4.2取代烷烃146

4.4.3环烷烃及其衍生物148

4.5sp2,sp杂化碳的化学位移及经验计算150

4.5.1烯烃及其衍生物150

4.5.2芳烃、杂芳烃及其衍生物153

4.5.3羰基化合物156

4.5.4sp杂化碳的化学位移及经验计算158

4.613CNMR的偶合及偶合常数160

4.6.11H与13C的偶合160

4.6.22H与13C的偶合163

4.6.313C与13C的偶合163

4.6.419F与13C的偶合164

4.6.531P与13C的偶合165

4.713CNMR谱解析167

4.7.113CNMR谱解析一般程序167

4.7.213CNMR谱解析实例168

4.7.313CNMR谱图检索171

4.813CNMR的应用172

4.8.113CNMR在立体化学中的应用172

4.8.2研究动态过程[2]173

4.8.3研究有机金属配合物[2]174

4.8.4正碳离子的研究[3]175

4.8.5合成高分子的研究175

4.9自旋－晶格弛豫时间（T1）[2,5]176

4.9.1自旋－晶格弛豫机制176

4.9.2T1的应用178

4.10二维核磁共振谱180

4.10.12DNMR实验方法及分类[7]180

4.10.2几种二维谱的信息[8,9]182

4.11其他磁共振技术188

4.11.1固体高分辨NMR谱188

4.11.2三维核磁共振[13]188

4.11.3磁共振成像[8]188

参考文献189

习题189

第五章红外与拉曼光谱194

5.1基本原理194

5.1.1红外吸收与拉曼散射194

5.1.2振动自由度与选律196

5.1.3分子的振动方式与谱带199

5.2仪器介绍及实验技术200

5.2.1红外光谱仪结构及工作原理200

5.2.2Fourier变换红外光谱仪200

5.2.3激光拉曼光谱仪202

5.2.4实验技术203

5.3影响振动频率的因素205

5.3.1外部因素205

5.3.2内部结构因素206

5.4各类有机化合物的红外特征吸收213

5.4.1第一峰区（3700～2500cm-1）214

5.4.2第二峰区（2500～1900cm-1）219

5.4.3第三峰区（1900～1500cm-1）223

5.4.4第四峰区（1500～600cm-1）228

5.5红外光谱解析及应用233

5.5.1红外光谱解析一般程序233

5.5.2红外谱图的检索235

5.5.3红外光谱解析实例236

5.5.4红外光谱的应用238

5.6红外光谱在高分子结构研究中的应用239

5.6.1高分子样品的制备239

5.6.2差减光谱技术240

5.6.3用于聚合物共混的研究[6]241

5.7红外光谱技术及近期发展241

5.7.1FT-IR反射光谱[7]241

5.7.2光声光谱（photoacousticsspectroscopy,PAS）242

5.7.3时间分辨光谱（timeresolvedspectroscopy,TRS）242

5.7.4二维红外光谱（twodimensionalinfraredspectroscopy,2DIR）[10]243

5.8拉曼光谱的特征谱带243

5.8.1拉曼光谱的特征谱带244

5.8.2拉曼光谱与红外光谱的区别244

5.9拉曼光谱的应用247

5.9.1用于聚合物结构的研究247

5.9.2用于生物大分子的研究248

5.9.3表面增强激光拉曼光谱（SERS）的应用248

参考文献248

习题249

第六章紫外光谱与荧光光谱253

6.1紫外光谱基本原理253

6.1.1电子光谱的产生253

6.1.2自旋多重性及电子跃迁选择定则254

6.1.3有机分子电子跃迁类型255

6.1.4紫外光谱表示法及常用术语256

6.1.5紫外光谱常用溶剂及溶剂效应258

6.2仪器简介259

6.3非共轭有机化合物的紫外吸收260

6.3.1饱和化合物260

6.3.2烯、炔及其衍生物261

6.3.3含杂原子的双键化合物261

6.4共轭有机化合物的紫外吸收263

6.4.1共轭烯烃及其衍生物263

6.4.2共轭炔化合物265

6.4.3α,β－不饱和醛、酮266

6.4.4α,β－不饱和酸、酯、酰胺268

6.5芳香族化合物的紫外吸收269

6.5.1苯及其衍生物的紫外吸收269

6.5.2杂芳环化合物273

6.6空间结构对紫外光谱的影响274

6.6.1空间位阻的影响274

6.6.2顺反异构274

6.6.3跨环效应275

6.7紫外光谱解析及应用276

6.7.1紫外光谱提供的结构信息276

6.7.2紫外光谱解析实例276

6.7.3紫外谱图和数据检索277

6.7.4紫外光谱的应用278

6.8荧光光谱280

6.8.1分子荧光光谱281

6.8.2仪器简介282

6.8.3结构因素对分子荧光的影响283

6.8.4环境因素对分子荧光的影响285

6.8.5荧光光谱的应用285

参考文献286

习题287

第七章谱图综合解析289

7.1谱图综合解析的一般程序289

7.2解析实例290

习题297

第八章X射线光电子能谱306

8.1光电子能谱基本原理[1-2]306

8.1.1电离过程307

8.1.2XPS电子结合能的测定307

8.1.3电子结合能的一些经验规律308

8.1.4谱带强度309

8.2电子能谱仪简介[1,3]310

8.2.1超高真空系统310

8.2.2激发光源310

8.2.3电子能量分析器311

8.2.4检测和记录系统311

8.2.5样品室312

8.2.6仪器的主要性能指标313

8.3化学位移及其影响因素313

8.3.1电子结合能的计算值及实验值313

8.3.2化学位移314

8.3.3电负性取代基对化学位移的影响315

8.3.4常见有机化合物的电子结合能[3]316

8.4X射线光电子能谱的应用318

8.4.1XPS的定性和定量分析318

8.4.2XPS用于固体表面的分析319

8.4.3XPS用于分子间相互作用的研究320

8.4.4XPS在催化研究中的应用320

参考文献322

习题322

主要参考文献323