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第一章 电磁辐射与谱学基础1

1.1电磁辐射基础1

1.2电磁辐射能与波谱技术1

1.3 X射线光谱3

1.4电子能谱4

1.5分子能级与分子光谱5

1.6磁共振谱6

参考文献9

第二章 有机质谱10

2.1质谱基本知识10

2.1.1质谱计10

2.1.2离子化的方法12

2.1.3质量分析器17

2.1.4质谱术语及质谱中的离子20

2.2分子离子与分子式22

2.2.1分子离子峰的识别22

2.2.2分子离子峰的相对强度24

2.2.3分子式的推导25

2.3有机质谱中的裂解反应34

2.3.1研究有机质谱裂解反应的实验方法34

2.3.2有机质谱裂解反应机理34

2.3.3有机化合物的一般裂解规律36

2.4各类有机化合物的质谱41

2.4.1烃类化合物的质谱41

2.4.2醇、酚、醚45

2.4.3硫醇、硫醚48

2.4.4胺类化合物50

2.4.5卤代烃51

2.4.6羰基化合物52

2.4.7双取代芳环的邻位效应61

2.4.8质谱图中常见碎片离子及其可能来源63

2.5质谱中的非氢重排64

2.5.1环化取代重排（cyclization displacement rearrangement）64

2.5.2消去重排（elimination rearrangement）65

2.6质谱解析及应用66

2.6.1质谱解析一般程序66

2.6.2质谱解析实例67

2.6.3质谱应用实例71

参考文献79

习题80

第三章 核磁共振氢谱84

3.1核磁共振基本原理84

3.1.1原子核的磁矩84

3.1.2核磁共振85

3.1.3弛豫过程87

3.1.4核磁共振的谱线宽度89

3.2核磁共振仪89

3.2.1连续波核磁共振波谱仪（continual wave-NMR）89

3.2.2脉冲Fourier变换核磁共振波谱仪（pulse Fourier transform-NMR）90

3.3化学位移91

3.3.1电子屏蔽效应91

3.3.2化学位移92

3.3.3核磁共振氢谱图示93

3.4影响化学位移的因素94

3.4.1诱导效应94

3.4.2化学键的各向异性95

3.4.3共轭效应98

3.4.4 Van der Waals效应98

3.4.5浓度、温度、溶剂对δ值的影响98

3.4.6各类质子的化学位移及经验计算100

3.4.7氘代溶剂的干扰峰107

3.5自旋耦合与裂分107

3.5.1自旋-自旋耦合机理107

3.5.2 （n＋1）规律109

3.5.3核的等价性109

3.6耦合常数与分子结构的关系112

3.6.1同碳质子间的耦合（2 J或J同）112

3.6.2邻碳质子间的耦合（3J或J邻）114

3.6.3远程耦合121

3.6.4其他核对1H的耦合121

3.7常见的自旋系统124

3.7.1核磁共振氢谱谱图的分类124

3.7.2自旋系统的分类与命名124

3.7.3二旋系统126

3.7.4三旋系统128

3.7.5四旋系统132

3.8简化1H NMR谱的实验方法135

3.8.1使用高频（或高场）谱仪135

3.8.2重氢交换法135

3.8.3溶剂效应136

3.8.4位移试剂（shift reagents）136

3.8.5双照射去耦137

3.9核磁共振氢谱解析及应用140

3.9.1 1 H NMR谱解析一般程序140

3.9.2 1 H NMR谱解析实例142

3.9.3 1 H NMR谱图检索145

3.9.4 1H NMR谱的应用145

参考文献150

习题151

第四章 核磁共振碳谱156

4.1 13C NMR的特点156

4.2 13C NMR的实验方法及去耦技术158

4.2.1 13C NMR的实验方法158

4.2.2 13C NMR的去耦技术161

4.3 13C的化学位移及影响因素168

4.3.1屏蔽原理168

4.3.2影响δc的因素171

4.3.3各类碳核的化学位移范围175

4.4 sp3杂化碳的化学位移及经验计算176

4.4.1烷烃177

4.4.2取代烷烃179

4.4.3环烷烃及其衍生物181

4.5 sp2，sp杂化碳的化学位移及经验计算183

4.5.1烯烃及其衍生物183

4.5.2芳烃、杂芳烃及其衍生物187

4.5.3羰基化合物190

4.5.4 sp杂化碳的化学位移及经验计算194

4.6 13C NMR的耦合及耦合常数195

4.6.1 1H与13C的耦合195

4.6.2 2 H与13C的耦合198

4.6.3 13C与13 C的耦合199

4.6.4 19F与13C的耦合199

4.6.5 31P与13C的耦合201

4.7 13C NMR谱解析203

4.7.1 13C NMR谱解析一般程序203

4.7.2 13C NMR谱解析实例204

4.7.3 13C NMR谱图检索207

4.8 13C NMR的应用208

4.8.1 13C NMR在立体化学中的应用208

4.8.2研究动态过程210

4.8.3正碳离子的研究210

4.8.4合成高分子的研究211

4.8.5有机硅聚合物结构分析212

4.9自旋-晶格弛豫时间（T1）213

4.9.1自旋-晶格弛豫机制213

4.9.2 T1的应用215

4.10二维核磁共振谱217

4.10.1 2DNMR实验方法及分类217

4.10.2几种二维谱的信息220

4.11其他磁共振技术229

4.11.1固体高分辨NMR谱229

4.11.2三维核共振229

4.11 3磁共振成像230

4.12其他重要自旋核的核磁共振230

4.12.1 19F核磁共振谱231

4.12.2 31P核磁共振谱232

4.12.3 29 Si核磁共振谱233

参考文献236

习题237

第五章 红外与拉曼光谱243

5.1基本原理243

5.1.1红外吸收与拉曼散射243

5.1.2振动自由度与选律246

5.1.3分子的振动方式与谱带249

5.2仪器介绍及实验技术250

5.2.1红外光谱仪结构及工作原理250

5.2.2 Fourier变换红外光谱仪251

5.2.3激光拉曼光谱仪252

5.2.4实验技术253

5.3影响振动频率的因素256

5.3.1外部因素256

5.3.2内部结构因素257

5.4各类有机化合物的红外特征吸收265

5.4.1第一峰区（3700 ～2500cm-1）266

5.4.2第二峰区（2500 ～ 1900cm-1）273

5.4.3第三峰区（1900～1500cm-1）278

5.4.4第四峰区（1500 ～ 600cm-1）284

5.5红外光谱解析及应用290

5.5.1红外光谱解析一般程序290

5.5.2红外谱图的检索292

5.5.3红外光谱解析实例293

5.5.4红外光谱的应用296

5.6红外光谱在高分子结构研究中的应用297

5.6.1高分子样品的制备297

5.6.2差减光谱技术297

5.6.3用于聚合物共混的研究299

5.7红外光谱技术及近期发展299

5.7.1 FT-IR反射光谱299

5.7.2光声光谱（photoacoustics spectroscopy， PAS）300

5.7.3时间分辨光谱（time resolved spectroscopy， TRS）301

5.7.4二维红外光谱（two dimensional infrared spectroscopy， 2D IR）301

5.8拉曼光谱的特征谱带302

5.8.1拉曼光谱的特征谱带302

5.8.2拉曼光谱与红外光谱的区别303

5.9拉曼光谱的应用306

5.9.1用于聚合物结构的研究306

5.9.2用于生物大分子的研究307

5.9.3表面增强激光拉曼光谱（SERS）的应用307

参考文献308

习题309

第六章 紫外光谱与荧光光谱313

6.1紫外光谱基本原理313

6.1.1电子光谱的产生313

6.1.2自旋多重性及电子跃迁选择定则315

6.1.3有机分子电子跃迁类型316

6.1.4紫外光谱表示法及常用术语318

6.1.5紫外光谱常用溶剂及溶剂效应320

6.2仪器简介321

6.3非共轭有机化合物的紫外吸收322

6.3.1饱和化合物322

6.3.2烯、炔及其衍生物322

6.3.3含杂原子的双键化合物323

6.4共轭有机化合物的紫外吸收325

6.4.1共轭烯烃及其衍生物325

6.4.2共轭炔化合物328

6.4.3 α，β-不饱和醛、酮329

6.4.4 α，β-不饱和酸、酯、酰胺332

6.5芳香族化合物的紫外吸收332

6.5.1苯及其衍生物的紫外吸收332

6.5.2杂芳环化合物337

6.6空间结构对紫外光谱的影响338

6.6.1空间位阻的影响339

6.6.2顺反异构339

6.6.3跨环效应340

6.7紫外光谱解析及应用341

6.7.1紫外光谱提供的结构信息341

6.7.2紫外光谱解析实例341

6.7.3紫外谱图和数据检索343

6.7.4紫外光谱的应用344

6.8荧光光谱348

6.8.1分子荧光光谱348

6.8.2仪器简介350

6.8.3结构因素对分子荧光的影响351

6.8.4环境因素对分子荧光的影响353

6.8.5荧光光谱的应用354

参考文献357

习题358

第七章 谱图综合解析360

7.1谱图综合解析的一般程序360

7.2解析实例362

参考文献373

习题373

第八章X射线光电子能谱383

8.1光电子能谱基本原理383

8.1.1电离过程384

8.1.2 XPS电子结合能的测定384

8.1.3电子结合能的一些经验规律386

8.1.4谱带强度386

8.2电子能谱仪简介387

8.2.1超高真空系统387

8.2.2激发光源388

8.2.3电子能量分析器389

8.2.4检测和记录系统389

8.2.5样品室390

8.2.6仪器的主要性能指标391

8.3化学位移及其影响因素391

8.3.1电子结合能的计算值及实验值392

8.3.2化学位移393

8.3.3电负性取代基对化学位移的影响394

8.3.4常见有机化合物的电子结合能394

8.4 X射线光电子能谱的应用397

8.4.1 XPS的定性和定量分析397

8.4.2 XPS用于固体表面的分析398

8.4.3 XPS用于分子间相互作用的研究399

8.4.4 XPS在催化研究中的应用400

参考文献401

习题402

主要参考文献403