一、课程基本信息

课程代码：13110326课程英文名称 ：OrganicSpectroscopicAnalysis

开课部门（院（系）、教研室）：制药工程课程面向专业：制药工程

课程类型：（必修课或选修课）：选修课先修课程：有机化学

学分：1.5总学时：30

理论学时：30实验学时：上机学时：

二、课程性质与目的

课程性质：《波谱解析》是武汉工业学院制药工程专业高年级学生的一门选修课。是解析有机化合物主要方法。

培养目标：学生在学习 有机化学的基础上，通过该课程的学习，了解波谱分析法的基本原理，掌握图谱解析的基本方法，培养灵活运用所学知识、综合分析问题的能力。

课时安排：30学时

三、课程教学内容与要求

第一章绪论2学时

基本要求：

1、了解波谱的产生和应用

2、了解波谱分析法在测定有机化合物分子结构中的特点

3、掌握电磁波与能量的关系，分子运动形式和对应吸收光谱的波长范围

教学内容：

一、有机分析

1、 有机化合物结构测定的经典方法

2、 波谱分析法

二、 电磁波与辐射能

1、电磁波与能量的关系

2、分子运动形式及对应的光谱范围

三、 波谱的产生

1、吸收光谱与发射光谱

第二章紫外吸收光谱法6学时

基本要求：

1、分子中电子能级及电子跃迁规律，轨道及跃迁与分子结构的关系，电子跃迁产生吸收带波长及其光谱特征

2、分子结构变化及取代基对吸收光谱的影响，共轭体系对吸收波长的影响

3、各类有机化合物的紫外吸收光谱特征、共轭二烯、不饱和羰基化合物及酰基苯衍生物的K吸收带波长计算方法

4、紫外吸收光谱测定有机化合物结构的方法。

基本内容：

一、紫外吸收光谱的基本原理

1、紫外吸收光谱的产生

2、紫外光谱的特征：紫外光谱曲线的形状，紫外光吸收的量度

二、紫外吸收光谱与电子跃迁：分子轨道与电子跃迁类型；发色团、生色团，吸收带；共轭体系与吸收带波长的关系

三、影响紫外吸收光谱主要因素

溶剂的影响；分子结构改变的影响；分子离子化的影响；取代基的影响；氢键的影响

四、有机化合物的紫外吸收光谱

饱和有机化合物

不饱和烃、共轭烯烃：共轭烯烃化合物吸收波长的计算（链状、环状）——伍德瓦尔德——赛塞尔规则

羰基化合物：含羰基的共轭系统化合物的波长的计算——伍德瓦尔德规则

芳香族化合物：苯，取代苯，酰基苯衍生物，稠环芳烃，杂环芳香族化合物

五、紫外分光光度计

紫外分光光度计的构造

紫外分光光度计的种类：单波长，双波长

六、紫外吸收光谱的应用

鉴定物质

纯度检查

推测化合物的分子结构：共轭体系的判断

分子骨架的推定

区分化合物的构型构象

互变异构体的测定

氢键强度的测定

摩尔质量的测定

定量分析：单组分物质的定量分析（工作曲线法，对照法）

多组分物质的定量

双波长测定法进行定量分析

紫外光谱的其他方面应用简介：抗癌药物对DNA变性影响的研究，光致变色性能的研究，反应速度的测定，互变异构平衡

第三章红外吸收光谱法6学时

基本要求：

1、掌握红外吸收光谱产生的条件及吸收峰的位置、峰数、峰强取决那些因素

2、掌握主要有机化合物的红外吸收光谱特征、吸收频率与基团的关系以及影响吸收频率的一些因素，能够确定八个主要的光谱区域，并能鉴别在这些区域里引起吸收的键振动的类型，能够利用红外吸收光谱鉴别各类异构体，并且能够解析简单化合物的结构。

3、了解红外吸收光谱的实验技术。

基本内容：

一、红外吸收光谱的基本原理

红外吸收与振转光谱：红外吸收，纯振动光谱，纯转动光谱，振转光谱

振动方程

分子振动的形式

红外光谱图中吸收峰的位置和强度

红外吸收光谱中常用的几个术语分子振动的能级

二、红外光谱与分子结构的关系

基团频率和红外光谱区域的关系

影响基团频率的因素：内部因素；外部因素

影响谱带强度的因素

三、各类有机化合物的特征基团频率

烷烯，烃烃，炔烃，芳烃，卤化物，羟基化合物——醇和酚，醚和其它化合物，羰基化合物，胺类，硝基化合物，有机卤化合物，高分子化合物

四、红外吸收光谱解析

图谱解析程序

图谱解析程序示例

五、仪器和实验技术

仪器的基本结构及基本原理；仪器的性能指标；样品制备技术

六、红外吸收光谱的应用

官能团定性分析；有机化合物结构分析；纯度的检查；跟踪化学反应；在化学动力学研究中的应用；定量分析，红外吸收光谱解析的辅助方法

第四章核磁共振波谱法 （氢谱）8学时

基本要求：

1、了解核磁共振的基本原理：什么是核磁共振？发生核磁共振的必要条件。

2、了解什么是化学位移，影响化学位移的各种因素：屏蔽效应、诱导效应、各向异性效应等

3、了解核与核之间的相互作用：自旋-自旋偶合及自旋-自旋偶合干扰而产生的裂分。

4、了解核磁共振的基本实验技术和常用的各种去偶方法。

5、要求在学习核磁共振基本知识后，会辨认和计算裂分图象类型，能利用化学位移、偶合常数、积分面积来确定分子结构。

基本内容：

一、核磁共振基本原理

原子核的自旋与磁矩

核磁共振

驰豫过程

核磁共振的谱线宽度

二、化学位移

化学位移的产生；化学位移的表示及测定

三、化学位移与分子结构的关系

影响化学位移的因素；诱导效应

化学键的各向异性

共轭效应

Van der waols效应

浓度、温度、溶剂

不同类别质子的化学位移及经验计算

化学位移与分子结构的关系

四、自旋偶合及自旋裂分与分子结构的关系

自旋偶合及自旋裂分的基本原理

偶合常数

偶合相互作用的一般规则——（n+1）规则

核的等价性

影响偶合常数的因素：同碳质子间的偶合

邻碳质子间的偶合

远距离偶合

其它核对1H的偶合

常见的自旋系统：核磁共振氢谱谱图的分类

自旋系统的分类与命名

二旋系统

三旋系统

四旋系统

五、核磁共振实验技术

核磁共振波谱仪简介；样品的处理方法；位移试剂的应用；去偶技术

六、简化氢核磁共振谱的方法

增加磁场强度，重氢交换法，溶剂效应，位移试剂，双照射去偶

七、核磁共振图谱解析及应用

氢核磁共振谱解析一般程序

氢核磁共振谱解析示例

氢核磁共振谱图检索

氢核磁共振谱的应用

第五章质谱法6学时

基本要求：

1、掌握质谱法的基本原理，了解不同质量的阳离子在质谱中分离的原因。

2、了解质谱机的基本组成和主要性能指标，正确选择进样方式和离子源。

3、了解质谱中的离子类型，正确识别分子离子并根据同位素峰确定分子式。

4、初步了解离子断裂机理和影响离子断裂的因素，掌握阳离子的开裂类型，并能应用开裂规律初步解析一些主要类型化合物的质谱。

5、了解各类常见有机化合物的质谱特征

6、了解利用亚稳峰确证开裂过程的方法

7、了解质谱解析的一般程序，并根据质谱数据推断化合物结构

基本内容：

一、质普法的基本原理

质谱机的一般原理；质谱的基本方程

二、质谱仪简介

仪器简介，质谱仪的主要性能指标——分辨率，进样方式和离子源的种类

三、质谱的表示法——质谱图

四、质谱中离子的主要类型和离子峰

同位素离子和同位素离子峰，碎片离子和碎片离子峰，亚稳离子和亚稳离子峰，重排离子和重排离子峰，多电荷离子，离子-分子相互作用产生的离子，负离子

五、有机质谱的裂解机理及影响因素

1、有机质谱的裂解机理

开裂的表示方法，键的裂解方式，离子中电子数目和离子质量数之间的关系

2、影响解裂的因素

六、常见有机化合物的裂解方式与规律

碳氢化合物，羟基化合物，醚类化合物，羰基化合物，酸和酯类化合物，胺和酰胺类化合物，腈类化合物，硝基化合物，含卤化合物，有机硫化合物，杂环化合物

七、质谱的应用与解析

解析质谱的一般程序；标准质谱的图集和质谱计算机检索，质谱解析实例

第六章四种图谱的综合解析2学时

基本要求：

1、了解有机化合物结构分析的一般程序

2、学会由相对分子质量和元素分析数据推测化合物可能的分子式的基本方法

3、能够运用所学的波谱知识，进行有机化合物的结构分析。

基本内容：

一、样品的纯度及分离

物理状态的观察；物理常数；元素分析；相对分子量的测定；混合物的分离方法

二、综合解析程序

分子式的确定；分子中不饱和度的计算；分子结构式的确定

三、综合解析实例

四、学时分配

本课程参考理论学时30学时其分配学时如下所示

学时分配表

五、教学建议，包括教学原则和教学方法

《有机波谱分析》课程涉及很多谱图，应采用多媒体教学手段，

考核形式：

期末考查（笔试）

六、教材主要参考资料：

教材：有机化合物波谱解析姚新生主编中国医药科技出版社

参考资料：

1.《有机化合物结构鉴定与有机波谱学》,宁永成主编 科技出版

2.《超导核磁共振波谱分析》姚新生、陈英杰中国 医药科技出版社.

3.于世林，李寅蔚主编，《波谱分析法》 第二版，重庆大学出版社，

4.沈淑娟编著，《波谱分析法》，华东理工大学出版社

5.孟令芝，何永炳编著，《有机波谱分析》，武汉大学出版社，

6.陈洁，宋启泽编著，《有机波谱分析》，北京理工大学出版社，

7.唐恢同编著，《有机化合物的光谱鉴定》，北京大学出版社