《有机化合物的波谱分析(含实验)》有机化学硕士教学大纲

 
  课程名称:有机化合物的波谱分析(含实验)

  课程编号:0703032X02

  学分:4

  总学时数:80

  开课学期:2

  考核方式:笔试(闭卷)

  课程说明:

  本课程是有机化学专业硕士研究生学位课程,为培养合格的现代化学专业人才提供必要的波谱法原理、仪器及其在化学中的应用方面的基本知识。通过本课程的学习,要求学生掌握红外光谱、紫外光谱、核磁共振、质谱和旋光光谱及园二色光谱的基本原理,掌握结构与谱图的关系,实验条件及分子结构对图谱变化的影响。掌握化合物的图谱解析及波谱化在结构分析中的应用。了解波谱法在化合物定性、定量及物性与结构的关系研究中的应用。会根据要求选择波谱分析方法。

  教学内容、要求及学时分配:

  第一章绪论(2学时)

  1.1 波谱法及其发展史

  1.2 波谱与电磁波

  1.3 不饱和度的计算

  1.4 波谱实验样品的准备

  1.5 有机化合物纯度检验

   要求:了解波谱法的范畴,了解波谱与电磁波的关系,理解分子能级跃迁与波谱的因果关系,掌握化合物不饱和度的计算,知道各种波谱实验对样品的量和纯度的要求,懂得样品纯度检验的方法。

  第二章紫外光谱(6学时)

  2.1 紫外光谱的基本原理

  2.2 紫外光谱仪和实验中的一些问题

  2.3 各类化合物的紫外光谱

  2.4 紫外波谱的经验规律

  2.5 紫外光谱的应用

  要求:了解化合物吸收紫外光引起电子跃迁而产生紫外光谱;掌握电子跃迁的类型、谱带强度的表示及其所含物理意义;掌握比尔一郎伯定律及应用;掌握生色基、助色基、红移、紫移、增色效应、减色效应、K带、R带、E1、E2带及B带的概念及含义;掌握溶剂极性及溶剂与样品分子形成氢键时对谱带移动的影响;掌握作紫外光谱时选用溶剂的原则,了解做紫外可见光谱应用什么样的吸收池,了解根据定性和定量分析的要求配制成一定浓度的样品溶液;重点掌握含共轭体系和芳香族化合物的紫外光谱吸收规律;掌握共轭体系极大吸收波长的计算;了解紫外光谱在有机化合物结构测定中的应用及定性、定量分析中的应用。

  第三章红外光谱和拉曼光谱(10学时)

  3.1 红外光谱的发展、特点及红外光谱图

  3.2 基本原理

  3.3 红外分光光度计

  3.4 试样的调制

  3.5 有机化合物基团的特征吸收

  3.6 影响基团吸收频率的因素

  3.7 红外光谱图的解析

  3.8 拉曼光谱

  要求:了解红外光谱发展概况,掌握红外光谱的特点,懂得红外光谱谱图的表达方式及物理含义;了解指纹区与官能团区的划分;掌握化合物吸收带位置、个数、强弱及特征;掌握红外光谱解析的一般步骤,会结合元素分析和已知分子式条件下推测分子结构,确定谱带归属;懂得应用标准谱图验证结构解析的结果;了解瑞利散射与拉曼散射的产生;判断振动是否拉曼活性和红外活性,了解拉曼光谱的特点及在结构分析中的应用。

  第四章质子核磁共振(10学时)

  4.1 核磁共振基本原理

  4.2 核磁共振仪简介

  4.3 化学位移

  4.4 各类质子化学位移

  4.5 自旋偶合

  4.6 核磁共振图谱的类型

  4.7 质子NMR实验技术问题

  4.8 质子核磁共振图谱解析步骤及应用实例

  要求:了解原子核的自旋现象,掌握核磁共振产生的条件,懂得饱和和弛豫的概念;掌握化学位移起源的原因,化学位移计量单位及计算方法,掌握不同磁场下化学位移δ值与Hz值的换算,掌握NMR内标物与溶剂的选择,懂得影响化学位移的影响因素;掌握各类质子化学位移的范围;掌握自旋偶合与自旋裂分现象产生的原因及表现,懂得根据分子对称性判别核的等价性;掌握自旋体系的表示法,并由自旋体系推测可能的图谱;掌握用重氢交换法确认活泼氢,懂得位移试剂对谱图的影响,了解核磁双共振法及其中的自旋去偶法、NOE在图谱解析中的应用;掌握图谱解析的一般步骤,会应用谱图推测结构。

  第五章13C核磁共振与二维核磁共振(10学时)

  5.1 13C核磁共振原理

  5.2 13C-NMR测定方法

  5.3 13C-NMR参数

  5.4 各类碳的化学位移

  5.5 13C-NMR的解析

  5.6 二维核磁共振简介

  要求:了解13C-NMR的原理,懂得提高13C信号强度的方法,知道CXn系统中,碳的谱峰重数计算方法;掌握质子宽带去偶、偏共振谱、反转门去偶等方法谱图的特点及解析,掌握DEPT谱图特点及应用;掌握各种影响C化学位移的因素;掌握各类碳化学位移范围;应用13C-NMR谱作化合物结构解析;了解二维核磁共振基本原理,掌握二维J分解谱、同核化学位移相关谱、碳氢化学位移相关谱、总相关谱、NOESY谱、质子检测的异核化学位移相关谱;了解二维核磁共振谱的对照。

  第六章质谱(12学时)

  6.1 原理及仪器

  6.2 质谱裂解方式表示法

  6.3 质谱裂解方式及机理:

  6.4 质谱中离子的类型

  6.5 各类化合物质谱

  6.6 质谱解析

  要求:掌握质谱方程式,并了解其物理意义;掌握质谱产生的原理及质谱图的表达;掌握正电荷表示法和判断正离子电子奇偶性的规则;掌握电子转移表示法及均裂、异裂、半异裂的表达,懂得影响离子丰度的因素,掌握简单开裂、重排开裂的裂解规律及表达;掌握分子离子的含义、特点及可提供的信息;掌握亚稳离子的形成、表达及应用,了解络合离子的形成并掌握从质谱中如何判断络合离子,掌握同位素离子的形成原因及其应用,了解如何在质谱中判断多电荷离子;掌握各类化合物的质谱特征;掌握分子离子峰的判断及氮规则的使用,会用同位素丰度比法确定分子式,了解高分辨质谱可以给出可能的分子式;掌握质谱解析的程序及有机化合物的结构解析。

  第七章综合解析(8学时)

  7.1 各种图谱解析的要点

  7.2 波谱综合解析的一般程序

  7.3 综合解析例题

  要求:了解各种图谱在结构解析中的应用特点,懂得波谱综合解析的一般程序,学会化合物的波谱综合解析。

  第八章旋光光谱和园二色性谱简介(2学时)

  8.1 基本原理

  8.2 各类化合物的ORD和CD谱

  8.3 旋光谱及园二色光谱的应用。

  要求:了解旋光光谱和园二色性谱产生的原因及康顿效应,掌握从ORD和CD谱图上判别康顿效应的符号及对应的旋光性符号、UV、ORD和CD谱的关系;重点了解羰基化合物的CD和ORD谱及八区律,一般地了解α、β不饱醛酮,不饱和烃的CD的ORD谱;一般地了解旋光谱及园二色光谱的应用,弄清楚所举的应用例子。

  

  实验:(20学时)

  1 参观分析测试中心

  2 未知化合物结构解析

  教材和主要参考书:

  1.教材:常建华、董绮功,波谱原理与解析(第二版),科学出版社,2005 2.教学参考书:

  (1)宁永成,有机化合物结构鉴定与有机波谱学(第二版),科学出版社,2000

  (2)张华,现代有机波谱分析,化学工业出版社,2005

  (3)谢晶曦等,红外光谱在有机化学和药物化学中的应用,科学出版社,2001

  (4)黄亮等,紫外光谱在有机化学中的应用,科学出版社,2000

  (5)沈淑娟、方绪云,波谱分析的基本原理及应用,高等教育出版社,1985

  (6)陈耀祖,有机分析,高等教育出版社,1981

  (7)陈荣峰等,旋光光谱和园二色光谱,河南大学出版社,1990

  (8)F.W.Meldferty,王光辉译,质谱解析(第三版),化学工业出版社,1990

  (9)唐恢同,有机化合物的光谱鉴定,北京大学出版社,1992

  (10)杨立,二维核磁共振简明原理及图谱解析,兰州大学出版社,1996

  大纲起草人:白银娟

  大纲审定人:杨秉勤

  
 
 
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