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《有机波谱分析》习题

来源:东饰资讯网
第二章:紫外吸收光谱法

一、选择

1. 频率(MHz)为4.47×108的辐射,其波长数值 为 (1)670.7nm (2)670.7μ (3)670.7cm (4)670.7m

2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致,其能级差的大小决定了 (1)吸收峰的强度 (2)吸收峰的数目 (3)吸收峰的位置 (4)吸收峰的形状 3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于

(1)紫外光能量大 (2)波长短 (3)电子能级差大 (4)电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 4. 化合物中,下面哪一种跃迁所需的能量最高

(1)σ→σ* (2)π→π* (3)n→σ* (4)n→π*

5. π→π*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量,其最大吸收波长最大 (1)水 (2)甲醇 (3)乙醇 (4)正己烷 6. 下列化合物中,在近紫外区(200~400nm)无吸收的是

(1) (2) (3) (4)

7. 下列化合物,紫外吸收λmax值最大的是

(1) (2) (3) (4)

二、解答及解析题

1. 吸收光谱是怎样产生的?吸收带波长与吸收强度主要由什么因素决定?

2. 紫外吸收光谱能提供哪些分子结构信息?紫外光谱在结构分析中有什么用途又有何局限性?

3. 分子的价电子跃迁有哪些类型?哪几种类型的跃迁能在紫外吸收光谱中反映出来? 4. 影响紫外光谱吸收带的主要因素有哪些?

5. 溶剂对紫外吸收光谱有什么影响?选择溶剂时应考虑哪些因素? 6. 什么是发色基团?什么是助色基团?它们具有什么样结构或特征?

7. 为什么助色基团取代基能使烯双键的n→π*跃迁波长红 移?而使羰基n→π*跃迁波长蓝移?

8. 为什么共轭双键分子中双键数目愈多其π→π*跃迁吸收带波长愈长?请解释其因。 9. pH对某些化合物的吸收带有一定的影响,例如苯胺在酸性介质中它的K吸收带和B吸收带发生蓝移,而苯酚在碱性介质中其K吸收带和B吸收带发生红移,为什么?羟酸在碱性介质中它的吸收带和形状会发生什么变化?

10. 某些有机化合物,如稠环化合物大多数都呈棕色或棕黄色,许多天然有机化合物也具有颜色,为什么?

11. 画出酮羰基的电子轨道(π,n,π*)能级图,如将酮溶于 乙醇中,其能级和跃迁波长将发生什么变化?请在图上画出变化情况。

12. 某化合物的紫外光谱有B吸收带,还有λ=240nm,ε=13×104及λ=319nm,ε=50两个吸收带,此化合物中含有什么基团?有何电子跃迁?

13. 下列化合物的紫外吸收光谱可能出现什么吸收带?并请估计其吸收波长及摩尔吸光系数的范围。

(1) (2)

(3) (4)

14. 下列4种不饱和酮,已知它们的n→π*跃迁的K吸收带波长分别为225nm,237nm,349nm和267nm,请找出它们对应的化合物。

(1) (2)

(3) (4)

15. 计算下列化合物在乙醇溶液中的K吸收带波长。

(1)(2)

(3)

部分习题参考答案: 一、选择题

1—7 (1)、(3)、(4)、(1)、(1)、(2)、(2) 二、解答及解析题

12. B,K,R,苯环及含杂原子的不饱和基团,π→π*, n→π* 13. (1)K,R;(2)K,B,R;(3)K,B;(4)K,B,R 14. (1)267nm;(2)225nm;(3)349nm;(4)237nm 15. (1)270nm(2)238nm(3)299nm

第三章 红外吸收光谱法

一、选择题

1. CH3—CH3的哪种振动形式是非红外活性的 (1)υ

C-C

(2)υC-H (3)δ

as

CH

(4)δ

sCH

2.

这是因为

化合物中只有一个羰基,却在1773cm-1和1736 cm-1处出现两个吸收峰,

(1)诱导效应 (2)共轭效应 (3)费米共振 (4)空间位阻 3. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为

(1)玻璃 (2)石英 (3)红宝石 (4)卤化物晶体 4. 预测H2S分子的基频峰数为 (1)4 (2)3 (3)2 (4)1

5. 下列官能团在红外光谱中吸收峰频率最高的是 (1)

(2)—C≡C— (3)

(4)—O—H

二、解答及解析题

1. 红外吸收光谱分析的基本原理、仪器,同紫外可见分光光度法有哪些相似和不同之处?

2. 红外吸收光谱图横坐标、纵坐标各以什么标度?

3. 对于CHCl3、C-H伸缩振动发生在3030cm-1,而C-Cl伸缩振动发生 在758 cm-1 (1) 计算CDCl3中C-D伸缩振动的位置;(2) 计算CHBr3中C-Br伸缩振动的位置。 4. C-C、C=C、C≡C的伸缩和振动吸收波长分别为7.0μm,6.0μm和4.5μm。按照键力常数增加的顺序排列三种类型的碳-碳键。

5. 下列各分子的碳-碳对称伸缩振动在红外光谱中是活性的还是非活性的。

(1)CH3-CH3; (2)CH3-CCl3; (3)CO2; (4)HC≡CH

(5) (6)

6. CO2分子应有4种基本振动形式,但实际上只在667cm-1和2349cm-1 处出现两个基频吸收峰,为什么?

11. 羰基化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ中,C=O伸缩振动出现最低者为

Ⅰ、 ; Ⅱ、

Ⅲ、

7. 试用红外光谱区别下列异构体:

(1)

Ⅳ、

(2)

和 CH3CH2CH2CHO

(3)

8. 乙醇的红外光谱中,羟基的吸收峰在3333 cm-1,而乙醇的1%CCl4 溶液的红外光谱

中羟基却在3650 cm-1和3333 cm-1两处有吸收峰,试解释之。 9. 能与气相色谱仪联用的红外光谱仪有:

(1)傅立叶变换红外分光光度计;(2) 快速扫描红外分光光度计;(3)单光束红外分光光度计;(4) 双光束红外分光光度计。

10. 某一液体化合物,分子量为113,其红外光谱见下图。NMR在δ

1.40ppm(3H)有

三重峰,δ3.48ppm(2H)有单峰,δ4.25ppm(2H)有四重峰,试推断该化合物的结构。

11. 下图为分子式C6H5O3N的红外光谱,写出预测的结构。

12. 有一种液体化合物,其红外光谱见下图,已知它的分子式为C4H8O2,沸点77℃,试推断其结构。

13. 一个化合物分子式为C4H6O2,已知含一个酯羰基和一个乙烯基。用溶液法制作该化合物的红外光谱有如下特征谱带:3090cm-1(强) ,1765cm-1(强),1649cm-1(强),1225cm-1(强)。请指出这些吸收带的归属,并写出可能的结构式。 部分习题参考答案 一、选择题

1—5 (1)、(3)、(4)、(2)、(4) 二、解答及解析题 10.C2H5OOC-CH2-CN 11.

12. CH3COOC2H5 13. CH3COOCH=CH2

第四章 NMR习题

一、选择题

1. 若外加磁场的强度H0逐渐加大时,则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量如何变化?

(1) 不变 (2). 逐渐变大 (3). 逐渐变小 (4). 随原核而变 2. 下列哪种核不适宜核磁共振测定

(1). 12C (2). 15N (3) 19F (4) 31P 3. 下列化合物中哪些质子属于磁等价核

(1)HaHbC=CFaFb (2) CHaHbF (3). R—CO—NHaHb (4) 4. 苯环上哪种取代基存在时,其芳环质子化学位移最大

(1)—CH2CH3 (2)—OCH3 (3)—CH=CH2 (4)—CHO

5. 质子的化学位移有如下顺序:苯(7.27)>乙烯(5.25)>乙炔(1.80)>乙烷(0.80),其原因是

(1)导效应所致;(2)杂化效应和各向异性效应协同作用的结果;(3)向异性效应所致;(4)杂化效应所致

6. 在通常情况下,在核磁共振谱图中将出现几组吸收峰

(1)3 (2)4 (3)5 (4)6

7 .化合物Ph—CH2—CH2—O—CO—CH3中的两个亚甲基属于何种自旋体系

(1)A2X2 (2)A2B2 (3)AX3 (4)AB

8. 3个不同的质子Ha、Hb、Hc,其屏蔽常数的大小为σb>σa>σc。则它们的化学位移如何?

(1)δa>δb>δc (2)δb>δa>δc (3)δc>δa>δb (4)δb>δc>δa

9. 一化合物经元素分析C:88.2%,H:11.8%,它们的1H NMR谱只有一个峰,它们可能的结构是下列中的哪个?

10. 下列化合物中,甲基质子化学位移最大的是

(1)CH3CH3 (2)CH3CH=CH2 (3)CH3C≡CH (4)CH3C6H5 11. 下列化合物中羰基碳化学位移δ

C最大的是

(1)酮 (2)醛 (3)羧酸 (4)酯

12. 在四谱综合解析过程中,确定苯环取代基的位置,最有效的方法是 (1)紫外和核磁(2)质谱和红外(3)红外和核磁(4)质谱和核磁 二、解答及解析题

1.下列哪个核没有自旋角动量?

Li37, He24, C612

2. 电磁波的频率不变,要使共振发生,F和H核哪一个需要更大的外磁场?为什么? 3.下面所指的质子,其屏蔽效应是否相同?为什么?

5. 使用60MHz的仪器,TMS和化合物中某质子之间的频率差为180Hz, 如果使用40MHz仪器,则它们之间的频率差是多少?

6. 曾采用100MHz(2.35T)和60MHz(1.41)两种仪器测定了 的氢谱,

两个甲基的化学位移分别为3.17和1.55,试计算用频率表示化学位移时,两个仪器上测定的结果。

7. 在下列化合物中,质子的化学位移有如下顺序:苯(7.27)>乙烯(5.25)>乙炔(1.80)>乙烷(0.80),试解释之。

8. 一化合物分子式为C6H11NO,其1H谱如图4-1所示,补偿扫描信号经重水交换后消失,试推断化合物的结构式。

图4-1 C5H7O2N的1H-NMR谱图

9.某化合物C6H12Cl2O2的1H谱如下图4-2所示,试推断化合物结构式。

图4-2 C6H12Cl2O2的1H谱图

10. 根据核磁共振图(图4-3),推测C8H9Br的结构。

图4-3 C8H9Br 1H-NMR谱图

11. 由核磁共振图(图4-4),推断C7H14O的结构。

图4-4 C7H14O的1H-NMR谱图

12. 由核磁共振图(图4-5),推断C10H14的结构。

图4-5 C10H14的1H-NMR谱图

13. 由核磁共振图(图4-6),推断C11H16O的结构。

图4-6 C11H16O的1H-NMR谱图

14. 由核磁共振图(图4-7),推断C10H12O2的结构。

图4-7 C10H12O2的1H-NMR谱图

15. 由核磁共振图(图4-8),推断C8H8O的结构。

图4-8 C8H8O的1H-NMR谱图

16. 某未知物分子式C6H14O,其红外光谱在3300cm-1附近是宽吸收带,在1050 cm-1有强吸收,其核磁图如图4-9所示,试确定该化合物的结构。

图4-9 C6H14O的1H-NMR谱图

部分习题参考答案

一、选择题

1—5(2)、(1)、(2)、(4)、(2);6—10(1)、(1)、(3)、(1)、(4) 11—12(1)、(3) 二、解答及解析题 8.

9.

10.

11.

12.

13

14.

15.

16.

第五章 质谱

一、选择题

1. 在质谱仪中当收集正离子的狭缝位置和加速电压固定时,若逐渐增加磁场强度H,对具有不同质荷比的正离子,其通过狭缝的顺序如何变化? (1)从大到小 (2)从小到大 (3)无规律 (4)不变 2. 含奇数个氮原子有机化合物,其分子离子的质荷比值为 (1)偶数 (2)奇数 (3)不一定 (4)决定于电子数 3. 二溴乙烷质谱的分子离子峰M与M+2、M+4的相对强度为 (1)1∶1∶1 (2)2∶1∶1 (3)1∶2∶1 (4)1∶1∶2 4. 在丁酮质谱中,质荷比为29的碎片离子是发生了

(1)α-裂解 (2)I-裂解 (3)重排裂解 (4)γ-H迁移 5. 在通常的质谱条件下,下列哪个碎片峰不可能出现 (1)M+2 (2)M-2 (3)M-8 (4)M-18 二、解答及解析题

1. 样品分子在质谱仪中发生的断裂过程,会形成具有单位正电荷而质荷比(m/z)不同的正离子,当其通过磁场时的动量如何随质荷比的不同而改变?其在磁场的偏转度如何随质荷比的不同而改变?

2. 在质谱仪中当收集正离子的狭缝位置和加速电压V固定时,若逐渐增大磁场强度H,对具有不同荷比的正离子,其通过狭缝的顺序如何确定? 3.在有机质谱中使用的离子源有哪几种?各有何特点?

4. 试确定具有下述分子式的化合物,其形成的分子离子具有偶数电子还是奇数电子?

(1)C3H8 (2)CH3CO (3)C6H5COOC2H5 (4)C6H5NO2

5. 试确定下述已知质何比离子的可能存在的化学式:

(1)m/z为71,只含C、H、O三种元素 (2)m/z为57,只含C、H、N三种元素 (3)m/z为58,只含C、H两种元素

6. 写出丙烷分子离子的碎裂过程,生成的碎片是何种正离子,其m/z是多少? 7. 试解释溴乙烷质谱图中m/z分别为29、93、95三峰生成的原因?

8. 有一化合物其分子离子的m/z为120,其碎片离子的m/z为105,问其亚稳离子的m/z是多少?

9. 下述断裂过程:

所产生的亚稳离子,其m/z是多少?

10. 试解释环己烷质谱图中产生m/z分别为84、69、56、41离子峰的原因?

11. 某有机化合物(M=140)其质谱图中有m/z分别为83和57的离子峰,试问下述哪种结构式与上述质谱数据相符合?

(1)

(2)

12. 某有机胺可能是3-甲基丁胺或1,1-二甲基丙胺,在质谱图中其分子离子峰和基峰的m/z分别为87和30,试判断其为何种有机胺?

13. 某有机物可能是乙基正丁基醚或甲基正戊基醚,其质谱图上呈现离子峰的m/z分别为102、87、73、59、31,试确定其为何物?

14. 在碘乙烷的质谱图中呈现m/z分别为156、127、29的离子峰,试说明其形成的机理。 15. 在丁酸甲酯的质谱图中呈现m/z分别为102、71、59、43、31的离子峰,试说明其碎裂的过程。

16. 某酯(M=116)的质谱图上呈现m/z(丰度)分别为57(100%)、43(27%)和29(57%)的离子峰,试确定其为下述酯中的哪一种。

( 1)(CH3)CH3CH2COOCH2CH2CH3 (3)CH3CH2CH2COOCH3 2CHCOOC2H5 (2)17. 某化合物(M=138)的质谱图中呈现m/z为120的强离子峰,试判断其为下述两种化合物中的哪一种?

(1) (2)

18. 某酯(M=150)的质谱图中呈现m/z为118的碎片峰,试判断其为下述两种化合物中的哪一种?

(1)

(2)

19. 已知某取代苯的质谱图如下图所示,试确定下述4种化合物的哪一种结构与谱图数据相一致?(主要考虑m/z分别为119,105和77的离子峰)

(1)

(2) (3) (4)

20. 说明由三乙胺(M=101)的α、β开裂生成m/z为86的离子峰及随后又进行H重排并开裂生成m/z为58的离子峰的过程机理。

21. 某未知烃类化合物的质谱如下图所示,写出其结构式。

22. 某未知烃类化合物的质谱如下图所示,写出其结构式并说明谱图的主要特点。

23. 某未知烃类化合物的质谱如下图所示,写出其结构式并说明谱图的主要特点。

24. 某未知仲胺化合物的质谱如下图所示,试写出其结构式。

25. 某含氮化合物质谱如下图所示,写出其结构式,并说明m/z为77基峰生成的原

因。

部分习题参考答案 一、选择题

1—5 (2)、(2)、(3)、(2)、(3) 二、解答及解析题

1. m/z值愈大,动量也愈大;m/z值愈大,偏转度愈小。

2.

,因r和V为定值,m/z比值小的首先通过狭缝

4.(1)C3H8+·(2)CH3CO+(3)C6H5COOC2H5+· (4)C6H5NO2+

5.(1)C4H7O或C3H3O2 (2)CH3N3或C2H5N2或C3H7N (3)C4H10

6

m/z 15

7.

m/z 29

8.

9. m1 = 105, m2 = 77, 10.

11. 结构与(1)相符合。 12. 为3-甲基丁胺

13. 其为乙基正丁基醚,m/z102为分子离子峰

14. m/z156为CH3CH2I的分子离子峰

15. m/z102为丁酸甲酯的分子离子峰 (1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

16. 为(2)CH3CH2COOCH2CH2CH3

由于α开裂生成:

17. 为(1)

m/z57;C3H7+ m/z43;C2H5+ m/z29

18. (1)

(2)

19. 结构(4)与谱图相一致

m/z119相当于苄基离子开裂失去CH3 m/z105相当于苄基离子开裂失去C2H5 m/z77为乙烯基开裂后的产物C6H5+ 20. (1)

(2)

21. 为3-甲基戊烷:CH3CH2CH(CH3)CH2CH3 22. 为3-苯基丙烯:C6H5CH2CH=CH2 23. 为苯乙炔:C6H5C≡CH

24.为N-甲基苄基胺:C6H5CH2NHCH3

25. 为硝基苯:C6H5NO2,m/z77为C6H5+;C6H5-NO2→C6H5+ + NO2·

第六章 综合解析

1. 由未知物的MS、IR、NMR图谱及元素分析结果确定其分子结构。MS:121.089(分

1

子离子峰)IR:纯样;H NMR:CDCl3 ;13C NMR:CDCl3;元素分析:79.3%C;9.1%H;

11.6%N

图6-1-1 MS图

图6-1-2 IR图

图6-1-3 1H-NMR图

图6-1-4 13C-NMR图

2. 由未知物的MS、IR、NMR图谱及元素分析结果,确定其分子结构。MS:193、

1

194(分子离子峰);IR:纯样;H NMR:CDCl3;13C NMR:纯样;元素分析:36.9%C;

5.7%H;40.0%Br

图6-2-1 MS图

图6-2-2 IR图

图6-2-3 1H-NMR图

图6-2-4 13C-NMR图

3. 由未知物的IR、MS、NMR图谱确定其分子结构。

图6-3-1 MS图

图6-3-2 IR图

图6-3-3 1H-NMR图

4. 由未知物的IR、MS、NMR图谱确定其分子结构。

图6-4-1 MS图

图6-4-2 IR图

图6-4-3 1H-NMR图

图6-4-4 13C-NMR图

5. 由未知物的MS、IR、NMR图谱及 元素分析结果确定其分子结构。MS:103.076

1

(分子离子峰);IR:纯样;H NMR:CDCl3;13C NMR:纯样;元素分析:57.6%C;

9.7%H;

图6-5-1 MS图

图6-5-2 IR图

图6-5-3 1H-NMR图

图6-5-4 13C-NMR图

6. 化合物C11H20O4的紫外光谱在210nm以上无吸收,质谱中无分子离子峰,4个亚稳离子峰m/z分别为110.5,92.5,83.0,77.5和53。试根据以下谱图推断其结构式。

图6-6-1 MS图

图6-6-2 IR图

图6-6-3 1H-NMR图

图6-6-4 13C-NMR图

综合解析答案: 1.

2.

3.

4.

5.

6.

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