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第一章 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6

1.2 化学位移6

1.2.1 屏蔽常数σ7

1.2.2 化学位移δ7

1.3 自旋-自旋耦合8

1.3.1 自旋-自旋耦合引起峰的分裂(裂分)9

1.3.2 能级图10

1.3.3 耦合常数J12

1.4 宏观磁化强度矢量13

1.4.1 宏观磁化强度矢量13

1.4.2 旋转坐标系14

1.5 弛豫过程15

1.5.1 什么是弛豫过程15

1.5.2 纵向弛豫和横向弛豫15

1.5.3 核磁共振谱线宽度17

1.6 脉冲、傅里叶变换核磁共振波谱仪18

1.6.1 连续皮谱仪的缺点18

1.6.2 强而短的射频脉冲的采用18

1.6.3 时畴谱和频畴谱，二者之间的傅里叶变换19

1.6.4 傅里叶变换波谱仪的优点22

第二章 核磁共振氢谱23

2.1 化学位移24

2.1.1 化学位移的基准24

2.1.2 氢谱中影响化学位移的因素25

2.1.3 化学位移的具体数值29

2.2 耦合常数38

2.2.1 耦合的矢量模型38

2.2.2 1J与2J38

2.2.3 3J39

2.2.4 长程耦合的J42

2.2.5 芳环与杂芳环42

2.3 自旋耦合体系及核磁共振谱图的分类45

2.3.1 化学等价45

2.3.2 磁等价47

2.3.3 自旋体系(Spin system)48

2.3.4 核磁谱图的分类49

2.4 几种常见的二级谱体系50

2.4.1 AB体系50

2.4.2 AB2体系50

2.4.3 AMX体系52

2.4.4 ABX体系52

2.4.5 ABC体系55

2.4.6 A2B2体系或 AA′BB′体系55

2.5 常见的一些复杂谱55

2.5.1 取代苯环55

2.5.4 正构长链烷基58

2.5.3 单取代乙烯58

2.5.2 取代的杂芳环58

2.6 辅助谱图分析的一些方法60

2.6.1 使用高频仪器60

2.6.2 重氢交换60

2.6.3 介质效应61

2.6.4 位移试剂61

2.6.5 计算机模拟谱图62

2.7 双共振63

2.7.1 自旋去耦63

2.7.2 选择性自旋去耦67

2.7.3 核Overhauser效应68

2.7.4 INDOR实验73

2.7.5 自旋微扰77

2.8 核磁共振中的动力学现象78

2.8.1 动力学核磁共振实验78

2.8.2 活泼氢(OH、NH、SH)的图谱80

2.9 核磁共振氢谱的解析82

2.9.1 样品的配制及作图82

2.9.2 解析步骤82

2.9.3 谱图解析举例85

第三章 核磁共振碳谱96

3.1 概述96

3.1.1 核磁共振碳谱的优点96

3.1.2 测定碳谱的困难97

3.2.1 13C谱化学位移的决定因素是顺磁屏蔽98

3.2 化学位移98

3.1.3 碳谱谱图98

3.2.2 链状烷烃及其衍生物101

3.2.3 环烷烃及取代环烷烃104

3.2.4 烯烃及取代烯烃106

3.2.5 苯环及取代苯环109

3.2.6 羰基化合物112

3.2.7 氢键及介质的影响115

3.3 碳谱中的耦合现象及各种去耦方法116

3.3.1 碳谱中的耦合现象116

3.3.2 宽带去耦116

3.3.3 偏共振去耦118

3.3.4 选择性去耦与低功率选择性去耦120

3.3.5 门控去耦123

3.4 弛豫124

3.4.1 有关纵向弛豫的理论124

3.4.2 弛豫时间的测定127

3.4.3 T1的应用130

3.5 核磁共振碳谱的解析130

3.5.1 样品的制备及作图130

3.5.2 碳谱解析的步骤131

3.5.3 谱图解析举例132

第四章 核磁共振的新进展142

4.1 基本知识142

4.1.1 横向磁化矢量142

4.1.2 自旋回波144

4.1.3 选择性布居数翻转SPI152

4.2 碳原子级数的确定153

4.2.1 J调制法或APT法153

4.2.2 INEPT法157

4.2.3 DEPT法161

4.3 二维核磁共振谱163

4.3.1 二维核磁共振谱概述163

4.3.2 J分辨谱165

4.3.3 位移相关谱168

4.4 碳原子的连接顺序173

第五章 有机质谱176

5.1 有机质谱基本知识176

5.1.1 质谱仪器176

5.1.2 质谱178

5.1.3 有机质谱中的各种离子179

5.2 分子离子180

5.2.1 分子离子的形成180

5.2.2 分子离子峰的强度181

5.2.3 分子离子峰的判别182

5.2.4 分子式的确定183

5.3 有机质谱中的反应及其机理187

5.3.1 概述187

5.3.2 简单断裂188

5.3.3 重排193

5.3.4 脂环化合物的复杂断裂201

5.3.6 准平衡理论203

5.3.5 初级碎片离子的后续分解203

5.3.7 Stevenson-Audier规则204

5.3.8 研究有机质谱反应机理的方法205

5.4 常见官能团的质谱裂解模式206

5.4.1 烷烃206

5.4.2 不饱和脂肪烃208

5.4.3 含饱和杂原子的脂肪族化合物208

5.4.4 含不饱和杂原子的脂肪族化合物214

5.4.5 烷基苯216

5.4.6 杂原子取代的芳香族化合物217

5.4.7 杂芳环及其衍生物218

5.5.1 在第二无场区产生的亚稳离子219

5.5 亚稳离子219

5.5.2 在第一无场区产生的亚稳离子221

5.5.3 离子动能谱223

5.5.4 质能谱224

5.5.5 联动扫描225

5.5.6 亚稳离子所提供的信息227

5.5.7 离子分解时内能的释放及亚稳离子的峰宽228

5.6 有机质谱的几项重要进展231

5.6.1 软电离技术231

5.6.2 气相色谱-质谱及液相色谱-质谱联机(GC/MS，LC/MS)233

5.6.3 计算机用于谱图检索、解析234

5.6.4 碰撞活化237

5.6.5 串联质谱238

5.7.1 质谱解析的方法、步骤239

5.7 质谱的解析239

5.7.2 例题241

第六章 红外光谱和拉曼光谱254

6.1 红外谱图基本知识254

6.1.1 波长和波数254

6.1.2 电磁波波段的划分255

6.1.3 近红外、中红外和远红外255

6.1.4 红外吸收强度的表示256

6.2 红外光谱原理256

6.2.1 双原子分子的红外吸收频率256

6.2.2 多原子分子的红外吸收频率258

6.3.1 官能团具有牲吸收频率260

6.3 官能团的特征频率260

6.2.3 红外吸收强度260

6.3.2 影响官能团吸收频率的因素261

6.3.3 常见官能团的特征吸收频率263

6.4 红外谱图解析263

6.4.1 红外吸收波段263

6.4.2 指纹区和官能团区265

6.4.3 红外谱解析及注意事项270

6.4.4 红外谱解析举例271

6.5 拉曼光谱的原理及应用276

6.5.1 拉曼光谱原理276

6.5.2 拉曼光谱的优点及其应用279

7.1.2 紫外及可见光的波段281

7.1.1 作图方法281

7.1 基本知识281

第七章 紫外和可见光谱281

7.1.3 朗伯-比尔定律282

7.2 基本原理283

7.2.1 电子跃迁产生紫外、可见吸收光谱283

7.2.2 紫外吸收谱带的形状283

7.2.3 多原子分子电子能级跃迁的种类284

7.2.4 基本术语284

7.3 各类化合物的紫外吸收285

7.3.1 简单分子285

7.3.2 含有共轭体系的分子286

7.3.3 芳香族化合物291

7.4.2 紫外谱图提供的结构信息297

7.4.1 隔离效应与加各规律297

7.4.3 解析紫外谱图方法及有关注意事项298

7.4.4 紫外谱用于结构推断应用举例299

第八章 谱图综合解析301

8.1 综合解析各种谱图的步骤301

8.2 确定未知物所含官能团(或结构单元)301

8.2.1 取代苯环304

8.2.2 正构长链烷基305

8.2.3 醇和酚306

8.2.4 羰基化合物307

8.3 例题307

参考文献327

附录1 常见官能团红外吸收特征频率表329

附录2 红外吸收和有机化合物结构相关表343