第六章 多谱综合解析
6.1 各种图谱解析的主要着眼点
1,质谱（ MS）
（ 1）从 M.+－－分子量
（ 2）从 (M+2)/M、（ M+1)/M查贝农表，估计 C数
（ 3）从 M,M+2,M+4－－ Cl,Br,S
（ 4）氮律
（ 5）主要碎片离子峰－－官能团
2,NMR
（ 1）积分曲线－－ H个数
（ 2）化学位移－－各类质子
（ 3）从偶合裂分－－各基团的相互关系
（ 4）判断活泼 H－－加 D2O
3,IR
判断各种官能团
（ 1）含 O,
（ 2）含 N:
（ 3）芳环－－取代
（ 4）炔、烯－－类型
4,UV
（ 1）共轭体系、发色团
（ 2）从 B带精细结构－－苯环的存在
6.2 综合分析方法
1.确定分子式
2.计算不饱和度
3.结构单元的确定（官能团）
4.结构单元的相应关系
5.提出可能的结构式
6.对结构式、每一个基团对照 4个谱图进行指认 。
6.3 解析实例：
例 1：某未知物 C11H16 的 UV,IR,1H NMR,MS 谱
图及 13C NMR 数据如下，推导未知物结构。
未知物碳谱数据
序号 δc（ ppm） 碳原子个数 序号 δc（ ppm） 碳原子个数
1 143.0 1 6 32.0 1
2 128.5 2 7 31.5 1
3 128.0 2 8 22.5 1
4 125.5 1 9 10.0 1
5 36.0 1
解,1,从分子式为 C11H16,计算 Ω＝ 4；
2,结构式推导
UV, 240～ 275 nm 吸收带具有精细结构，表明化合物为芳烃；
IR, 695,740 cm-1 表明分子中含有单取代苯环；
MS, m/z 148为分子离子峰，其合理丢失一个碎片，得到
m/z 91 的苄基离子；
13C NMR,在（ 40～ 10） ppm 的高场区有 5个 sp3 杂化碳原子；
1H NMR,积分高度比表明分子中有 1 个 CH3 和 4 个 － CH2－，
其中（ 1.4～ 1.2） ppm 为 2 个 CH2 的重叠峰；
因此，此化合物应含有一个苯环和一个 C5H11 的烷基。
1H NMR 谱中各峰裂分情况分析，取代基为正戊基，即化合
物的结构为：
3,指认（各谱数据的归属）
MS,主要的离子峰可由以下反应得到：
各谱数据与结构均相符，可以确定未知物是正戊基苯。
例 2：某未知物的 IR,1H NMR,MS 谱图及 13C NMR
数据如下，紫外光谱在 210 nm 以上无吸收峰，推导其
结构。
序号 δc（ ppm） 碳原子个数 序号 δc（ ppm） 碳原子个数
1 204.0 1 5 32.0 1
2 119.0 1 6 21.7 1
3 78.0 1 7 12.0 1
4 54.5 1
未知物碳谱数据
解,
（ 1）分子式的推导
MS：分子离子峰为 m/z 125，根据氮律，未知物分子中含有
奇数个氮原子；
13C NMR：分子中由 7 个碳原子；
1H NMR：各质子的积分高度比从低场到高场为 1,2,2,6，
以其中 9.50 ppm 1 个质子作基准，可算出分子的总氢数为 11 。
IR,1730 cm-1 强峰结合氢谱中 9.5 ppm 峰和碳谱中 204 ppm
峰，可知分子中含有一个－ CHO；
由相对分子量 125－ C× 7－ H× 11－ O× 1＝ 14，即分子含有
1 个 N 原子，所以分子式为 C7H11NO。
（ 2）计算不饱和度 Ω＝ 3。（该分子式为合理的分子式）
（ 3）结构式推导
IR,2250 cm-1 有 1 个小而尖的峰，可确定分子中含一个
R－ CN 基团；
13C NMR, 119 ppm 处有一个季碳信号；
不饱和度与计算值相符。
UV,210 nm 以上没有吸收峰，说明腈基与醛基是不相连的。
1H NMR：
可能组合的结构有：
计算两种结构中各烷基 C 原子的化学位移值，并与实例值比较：
从计算值与测定值的比较，可知未知物的正确结构式应为 B。
（ 4）各谱数据的归属：
UV,210 nm 以上没有吸收峰，说明腈基与醛基是不相连的，也
与结构式相符。
例 1,未知物核磁共振碳谱数据如表 1所示，其质谱、核
磁共振氢谱、红外光谱则分别如图 2,3,4所示。
推导未知物结构。
表 1 未知物核磁共振碳谱数据
图 2 未知物质谱
图 3 未知物核磁共振氢谱
图 4
未知物
红外谱
解：
1.元素组成式的确定
碳谱－－ 18个碳原子
氢谱－－ 0.8199ppm处的三重峰可考虑是与 CH2相连的
端甲基，以此作为氢谱积分曲线定标的基准，得出未知
物共含 35个氢原子。
质谱－－ m/z 281符合分子离子峰的条件，可初步判断
为分子离子峰，因此未知物含奇数个氮原子。
红外－－ 1649.1cm-1的吸收，碳谱－－ 171.45ppm的吸
收，可知未知物含羰基，即未知物含氧原子。
综上所述，未知物元素组成式为 C18H35ON，分子量为
281，与各种谱图均很吻合。
2.不饱和度的计算
Ω＝ 2
3.官能团的确定
1）未知物中含有 基团，其理由如下,
① 碳谱 171.45 ppm 的峰反映羰基应与杂原子相连，而未知物
中，除氧之外，杂原子仅余氮；
② 红外光谱中,1649.1 cm-1 的强吸收只能是此基团，羰基若不
连氮，其吸收位置在 1680 cm-1 之上；目前数值与叔酰胺相符。
2）未知物中含正构长链烷基：
① 碳谱,27 ppm 附近的多个碳原子，以及 26,25,21,20，
11 ppm 的峰，说明未知物含正构长链烷基；
② 氢谱,1.195 ppm 的高峰（ 18 个氢）及 0.819 ppm 的三重峰，
说明未知物含正构烷基；
③ 红外,2924.5 和 2853.5 cm-1 的吸收极强，以致未见 ～ 2960，
2870 cm-1 的甲基吸收； 721.4 cm-1 的吸收也说明含
CH2长链；
④ 质谱：从 m/z 238～ 98 相隔 14u 的峰簇。
3）未知物含一个环，且为内酰胺：
① 未知物含羰基，但所有的谱图均说明不含烯基，而由分子
式计算其不饱和度为 2,因此必含一个环；
② 碳谱,46.98 和 45.68 ppm 的两个峰说明这两个碳原子应与
氮原子相连，而且它们的化学环境略有不同；
③ 氢谱,3.26 ppm 处的四个氢原子与碳谱的结论相呼应；
④ 碳谱中 35.02 ppm 的峰和氢谱中 2.42 ppm 的峰说明一个
－ CH2－与羰基相连；
⑤ 红外：从 1422.6 到 1482.9 cm-1 共有四个吸收，这说明未
知物中 － CH2－ 的环境有几种（与碳原子相连的 CH2,
与杂原子或与电负性基团相连的 CH2 ）；
由以上几点可知，未知物含一个内酰胺基团，再加上前面分析
的未知物含一个正构长链烷基，因此该化合物结构为：
至此，剩下的任务就是确定烷基链的长度了。质谱的基峰
m/z 126,其强度远远超过其它峰，结合上面所得的结论，基
峰应对应下列结构：
因而定出：
于是氮上取代的烷烃
为
正构 － C12H23。
因此未知物结构为：
指认从简。
6.1 各种图谱解析的主要着眼点
1,质谱（ MS）
（ 1）从 M.+－－分子量
（ 2）从 (M+2)/M、（ M+1)/M查贝农表，估计 C数
（ 3）从 M,M+2,M+4－－ Cl,Br,S
（ 4）氮律
（ 5）主要碎片离子峰－－官能团
2,NMR
（ 1）积分曲线－－ H个数
（ 2）化学位移－－各类质子
（ 3）从偶合裂分－－各基团的相互关系
（ 4）判断活泼 H－－加 D2O
3,IR
判断各种官能团
（ 1）含 O,
（ 2）含 N:
（ 3）芳环－－取代
（ 4）炔、烯－－类型
4,UV
（ 1）共轭体系、发色团
（ 2）从 B带精细结构－－苯环的存在
6.2 综合分析方法
1.确定分子式
2.计算不饱和度
3.结构单元的确定（官能团）
4.结构单元的相应关系
5.提出可能的结构式
6.对结构式、每一个基团对照 4个谱图进行指认 。
6.3 解析实例：
例 1：某未知物 C11H16 的 UV,IR,1H NMR,MS 谱
图及 13C NMR 数据如下，推导未知物结构。
未知物碳谱数据
序号 δc（ ppm） 碳原子个数 序号 δc（ ppm） 碳原子个数
1 143.0 1 6 32.0 1
2 128.5 2 7 31.5 1
3 128.0 2 8 22.5 1
4 125.5 1 9 10.0 1
5 36.0 1
解,1,从分子式为 C11H16,计算 Ω＝ 4；
2,结构式推导
UV, 240～ 275 nm 吸收带具有精细结构，表明化合物为芳烃；
IR, 695,740 cm-1 表明分子中含有单取代苯环；
MS, m/z 148为分子离子峰，其合理丢失一个碎片，得到
m/z 91 的苄基离子；
13C NMR,在（ 40～ 10） ppm 的高场区有 5个 sp3 杂化碳原子；
1H NMR,积分高度比表明分子中有 1 个 CH3 和 4 个 － CH2－，
其中（ 1.4～ 1.2） ppm 为 2 个 CH2 的重叠峰；
因此，此化合物应含有一个苯环和一个 C5H11 的烷基。
1H NMR 谱中各峰裂分情况分析，取代基为正戊基，即化合
物的结构为：
3,指认（各谱数据的归属）
MS,主要的离子峰可由以下反应得到：
各谱数据与结构均相符，可以确定未知物是正戊基苯。
例 2：某未知物的 IR,1H NMR,MS 谱图及 13C NMR
数据如下，紫外光谱在 210 nm 以上无吸收峰，推导其
结构。
序号 δc（ ppm） 碳原子个数 序号 δc（ ppm） 碳原子个数
1 204.0 1 5 32.0 1
2 119.0 1 6 21.7 1
3 78.0 1 7 12.0 1
4 54.5 1
未知物碳谱数据
解,
（ 1）分子式的推导
MS：分子离子峰为 m/z 125，根据氮律，未知物分子中含有
奇数个氮原子；
13C NMR：分子中由 7 个碳原子；
1H NMR：各质子的积分高度比从低场到高场为 1,2,2,6，
以其中 9.50 ppm 1 个质子作基准，可算出分子的总氢数为 11 。
IR,1730 cm-1 强峰结合氢谱中 9.5 ppm 峰和碳谱中 204 ppm
峰，可知分子中含有一个－ CHO；
由相对分子量 125－ C× 7－ H× 11－ O× 1＝ 14，即分子含有
1 个 N 原子，所以分子式为 C7H11NO。
（ 2）计算不饱和度 Ω＝ 3。（该分子式为合理的分子式）
（ 3）结构式推导
IR,2250 cm-1 有 1 个小而尖的峰，可确定分子中含一个
R－ CN 基团；
13C NMR, 119 ppm 处有一个季碳信号；
不饱和度与计算值相符。
UV,210 nm 以上没有吸收峰，说明腈基与醛基是不相连的。
1H NMR：
可能组合的结构有：
计算两种结构中各烷基 C 原子的化学位移值，并与实例值比较：
从计算值与测定值的比较，可知未知物的正确结构式应为 B。
（ 4）各谱数据的归属：
UV,210 nm 以上没有吸收峰，说明腈基与醛基是不相连的，也
与结构式相符。
例 1,未知物核磁共振碳谱数据如表 1所示，其质谱、核
磁共振氢谱、红外光谱则分别如图 2,3,4所示。
推导未知物结构。
表 1 未知物核磁共振碳谱数据
图 2 未知物质谱
图 3 未知物核磁共振氢谱
图 4
未知物
红外谱
解：
1.元素组成式的确定
碳谱－－ 18个碳原子
氢谱－－ 0.8199ppm处的三重峰可考虑是与 CH2相连的
端甲基，以此作为氢谱积分曲线定标的基准，得出未知
物共含 35个氢原子。
质谱－－ m/z 281符合分子离子峰的条件，可初步判断
为分子离子峰，因此未知物含奇数个氮原子。
红外－－ 1649.1cm-1的吸收，碳谱－－ 171.45ppm的吸
收，可知未知物含羰基，即未知物含氧原子。
综上所述，未知物元素组成式为 C18H35ON，分子量为
281，与各种谱图均很吻合。
2.不饱和度的计算
Ω＝ 2
3.官能团的确定
1）未知物中含有 基团，其理由如下,
① 碳谱 171.45 ppm 的峰反映羰基应与杂原子相连，而未知物
中，除氧之外，杂原子仅余氮；
② 红外光谱中,1649.1 cm-1 的强吸收只能是此基团，羰基若不
连氮，其吸收位置在 1680 cm-1 之上；目前数值与叔酰胺相符。
2）未知物中含正构长链烷基：
① 碳谱,27 ppm 附近的多个碳原子，以及 26,25,21,20，
11 ppm 的峰，说明未知物含正构长链烷基；
② 氢谱,1.195 ppm 的高峰（ 18 个氢）及 0.819 ppm 的三重峰，
说明未知物含正构烷基；
③ 红外,2924.5 和 2853.5 cm-1 的吸收极强，以致未见 ～ 2960，
2870 cm-1 的甲基吸收； 721.4 cm-1 的吸收也说明含
CH2长链；
④ 质谱：从 m/z 238～ 98 相隔 14u 的峰簇。
3）未知物含一个环，且为内酰胺：
① 未知物含羰基，但所有的谱图均说明不含烯基，而由分子
式计算其不饱和度为 2,因此必含一个环；
② 碳谱,46.98 和 45.68 ppm 的两个峰说明这两个碳原子应与
氮原子相连，而且它们的化学环境略有不同；
③ 氢谱,3.26 ppm 处的四个氢原子与碳谱的结论相呼应；
④ 碳谱中 35.02 ppm 的峰和氢谱中 2.42 ppm 的峰说明一个
－ CH2－与羰基相连；
⑤ 红外：从 1422.6 到 1482.9 cm-1 共有四个吸收，这说明未
知物中 － CH2－ 的环境有几种（与碳原子相连的 CH2,
与杂原子或与电负性基团相连的 CH2 ）；
由以上几点可知，未知物含一个内酰胺基团，再加上前面分析
的未知物含一个正构长链烷基，因此该化合物结构为：
至此，剩下的任务就是确定烷基链的长度了。质谱的基峰
m/z 126,其强度远远超过其它峰，结合上面所得的结论，基
峰应对应下列结构：
因而定出：
于是氮上取代的烷烃
为
正构 － C12H23。
因此未知物结构为：
指认从简。
