波谱学原理及解析 9787122423788 陈义平主编 化学工业出版社

1 分子振动光谱

1.1 分子振动光谱的发展历程

1.2 双原子分子的振动-转动光谱

1.2.1 双原子分子的转动光谱

1.2.2 双原子分子的振动光谱

1.3 多原子分子的振动光谱

1.3.1 振动自由度和振动形式

1.3.2 分子的对称性及基频振动的选律

1.4 红外光谱的分子结构信息

1.4.1 红外光谱官能团特征频率

1.4.2 谱带的强度和影响谱带位移的因素及谱带的形状

1.5 红外光谱谱图的解析

1.5.1 样品的原始资料

1.5.2 计算未知物分子式的不饱和度

1.5.3 谱图的解释

1.5.4 聚合物的红外光谱

1.5.5 谱图解释范例

1.5.6 用标准谱图验证

1.6 无机化合物和配位化合物的振动光谱

1.6.1 无机化合物的振动光谱

1.6.2 配位化合物的红外振动光谱

1.6.3 无机新材料的红外光谱研究

1.7 二维红外相关光谱分析

1.7.1 二维红外相关光谱的特点

1.7.2 二维红外相关光谱的应用实例

1.8 拉曼光谱

1.8.1 拉曼效应

1.8.2 退偏振比

1.8.3 拉曼光谱的应用

1.8.4 晶体的拉曼散射

1.8.5 拉曼光谱新技术

习题

2 紫外-可见吸收光谱

2.1 紫外-可见吸收光谱与电子跃迁

2.1.1 电子从基态（成键轨道）向激发态（反键轨道）的跃迁

2.1.2 杂原子未成键电子被激发向反键轨道的跃迁

2.1.3 常用术语

2.2 紫外光谱与分子结构的关系

2.2.1 饱和有机化合物

2.2.2 不饱和有机化合物

2.2.3 共轭烯烃的λmax

2.2.4 α,β-不饱和醛类和酮类化合物的λmax

2.2.5 α,β-不饱和羧酸及其酯化合物的λmax

2.2.6 苯的单取代和多取代物的λmax

2.3 无机配合物的紫外-可见吸收光谱

2.3.1 过渡金属配合物的d-d跃迁

2.3.2 过渡金属配合物的荷移光谱

习题

3 核磁共振谱

3.1 核磁共振基本原理

3.1.1 原子核的自旋和磁矩

3.1.2 核磁能级和核磁共振

3.1.3 弛豫过程

3.2 化学位移

3.2.1 化学位移与磁屏蔽

3.2.2 化学位移的表示方法和测量

3.2.3 影响化学位移的因素

3.2.4 化学位移的计算

3.2.5 由化学位移推断化合物结构

3.3 自旋耦合和自旋裂分

3.3.1 自旋耦合机理

3.3.2 耦合常数

3.3.3 一级耦合（n+1规律）

3.3.4 耦合常数与分子结构的关系

3.3.5 核的不等价性

3.4 高级谱的分析

3.4.1 AB型1H NMR谱的分析

3.4.2 AB2型1H NMR谱的分析

3.4.3 ABX型的1H NMR谱分析

3.4.4 ABC系统

3.4.5 谱形小结和对照

3.5 解析复杂谱图的特殊技术

3.5.1 加大磁场强度

3.5.2 双照射去耦

3.5.3 核Overhauser效应

3.5.4 化学位移试剂

3.6 核磁共振谱的解析和应用

3.6.1 核磁共振谱的解析

3.6.2 1H NMR的应用

3.7 13C核磁共振

3.7.1 13C NMR谱的特点

3.7.2 13C化学位移

3.7.3 耦合常数

3.7.4 13C二维核磁（2D NMR）

习题

4 质谱

4.1 质谱的基本原理

4.1.1 质谱的基本过程

4.1.2 质谱的几种重要的性能指标

4.1.3 质谱裂解表示法

4.2 分子离子和分子离子簇

4.2.1 分子离子和分子离子峰的判断

4.2.2 利用质谱确定分子式

4.3 碎片离子及产生的规律

4.3.1 碎片离子及其断裂规律

4.3.2 亚稳离子

4.4 质谱的解析

4.4.1 质谱的检索工具与利用

4.4.2 利用质谱推测分子结构

4.4.3 推测分子结构实例

4.5 色谱-质谱联用

4.5.1 色谱-质谱联用的特点

4.5.2 气相色谱-质谱联用

4.5.3 液相色谱-质谱联用

习题

5 综合运用波谱法确定分子结构

5.1 波谱综合运用的一般过程

5.1.1 充分发挥各种波谱方法的功能

5.1.2 运用波谱法确定分子结构的一般程序

5.2 综合运用波谱法实例

习题

附录 碳、氢、氮和氧的各种组合的质量和同位素丰度比

参考文献

1.1分子振动光谱的发展历程

分子振动光谱的发展源远流长，可追溯到1665年牛顿（英国数学家、天文学家）用三棱镜将太阳光分成七色光的实验，这个实验的方法是分光光度计的基础。但光谱学的较大发展是近百年的事。1892年，朱利叶斯采用牛顿分光原理，利用岩盐作为棱镜、电阻温度计作为检测器的“红外分光光度计”测定了20多种有机化合物的红外光谱，发现了分子具有复杂的特征振动指纹，特定的化学官能团（如羰基、羟基等）都有其相应的振动频率，这就是后人所说的“基团（或官能团）特征振动频率”，这些振动频率位于4000～50cm-1。显然，只有那些偶极矩变化的振动才能产生红外光谱吸收。这些实验事实，为20世纪初量子理论的创立奠定了实验基础。此后，人们发现了高灵敏度的红外检测器，加上电子元器件的发展，从而使红外光谱的测试成为常规的分析手段。20世纪60年代，用光栅作为分光器的第二代红外光谱仪投入使用，20世纪70年代后期干涉型的傅里叶变换红外光谱仪成为主导机型。

在1923年，Smekal 首先预见了分子在光的辐射下具有非弹性散射，他的预见很快得到Raman和Mandelstamm的验证，他们使用高强汞灯激发样品产生拉曼散射光，用一台简易的摄谱仪和照相纸作记录。这些发现，成为了第二次世界大战前的非破坏性的主要研究方法。相比之下，当时拉曼光谱测试需要熟练的技术和使用暗室，它所测试的谱图受到很强的荧光、磷光效应和热谱等测试信号的影响而限制其发展。但在拉曼光谱测试中，固体样品的制样简单、玻璃能透过可见光和近红外光及拉曼散射光，这对于样品的研究会带来很大的方便，因而激励人们进一步开拓拉曼光谱的应用技术。到20世纪60年代，由于使用可见光激光器作为色散型拉曼光谱的激发光源，拉曼光谱技术有了很大的发展，但由于可见光能量较高，容易导致一些芳香有机化合物、高分子材料等物质产生荧光，其强度比拉曼散射光的强度大好几个数量级，严重影响拉曼光谱测定。此外，可见激光能量较高，有的样品容易遭破坏，而且仪器结构复杂、造价高，虽有很多应用，但还难成为常规分析方法。

傅里叶变换红外（FT-IR）光谱仪的出现，克服了分光型的红外光谱技术的一些局限性，许多功能附件及联机技术的使用，促进了红外光谱研究的开展，使FT-IR处于光谱学研究的举足轻重的地位，成为常规的研究手段之一。1964年，Chantry和Gebbie就证明了傅里叶变换技术用于拉曼光谱的可行性，但由于瑞利线的过滤等问题，直到1986年，Hirschfeld才第一次报道了近红外傅里叶变换拉曼光谱（NIRFT-Raman)。他们用近红外激光器、FT-IR的干涉仪、干涉滤光器滤去瑞利散射，以Ge检测器检测和经傅里叶变换技术获得拉曼光谱。近来，配置多种可供选择的激发波长(紫外、可见和近红外）的共焦拉曼光谱仪面世及应用技术的开发，促进了拉曼光谱研究的开展，并与红外光谱互补成为研究分子振动光谱的方法并逐渐成为常规研究的重要手段。近年来，在FT-IR和Raman的发展中，又开发了步进扫描（Step-Scan)技术，在时间分辨光谱（TRS）等方面的应用呈现出较好的发展势头。

……

本书着重阐述了红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、核磁共振谱和质谱等波谱的基本原理、分子结构和波谱的关系，以及利用这种构效关系来解析化合物结构的方法。本书介绍的研究方法具有快速、灵敏、准确与信息量丰富等特点，已成为现代化学实验室中不可缺少的工具，并且广泛地应用于化学、石油化工、生物、医药、环保和材料学等许多科研及工业部门。