spContent=《波谱分析》课程是化学类各专业方向的一门专业基础选修课,目前已经成为从事化学、化工、制药、材料、生物、医学等方面科学研究中不可或缺的手段。课程内容包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法以及质谱法。开设课程目的是使学生掌握表征分子结构的四大波谱学方法,培养学生解析化合物分子结构的基本技能,能综合利用谱图信息,相互补充来推导一般未知化合物的分子结构,为将来从事研究工作打下必要和坚实的基础。本课程是一门实践性和应用性很强的课程,我们会注重理论和应用研究实例的结合,并引入大量波谱图以及网络资源来增强同学们的感性认识,使学生可以较好地掌握波谱分析技术手段。从现在开始,让我们一起开始探索波谱奥秘、解析分子结构之旅吧!
《波谱分析》课程是化学类各专业方向的一门专业基础选修课,目前已经成为从事化学、化工、制药、材料、生物、医学等方面科学研究中不可或缺的手段。课程内容包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法以及质谱法。开设课程目的是使学生掌握表征分子结构的四大波谱学方法,培养学生解析化合物分子结构的基本技能,能综合利用谱图信息,相互补充来推导一般未知化合物的分子结构,为将来从事研究工作打下必要和坚实的基础。本课程是一门实践性和应用性很强的课程,我们会注重理论和应用研究实例的结合,并引入大量波谱图以及网络资源来增强同学们的感性认识,使学生可以较好地掌握波谱分析技术手段。从现在开始,让我们一起开始探索波谱奥秘、解析分子结构之旅吧!
—— 课程团队
课程概述
《波谱分析》课程是化学类各专业方向的一门专业选修课,是实践性和应用性很强的一门课程。本课程计划32学时,16周,每周2个学时,课程内容包括紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法以及质谱法,其中核磁共振波谱法是课程的重点。开设该课程的目的是使学生了解四大波谱分析技术的基本原理,培养学生解析化合物波谱的基本技能,掌握利用波谱分析法鉴定有机化合物结构的基本方法,能综合利用谱图信息,相互补充来推导一般未知化合物的分子结构。同时了解现代波谱学技术的一些最新进展以及在化学各领域的应用,为将来从事化学研究工作打下必要和坚实的基础。
本课程采用多种形式的教学方式,注重调动学生学习的主观能动性和培养学生的科学研究能力。多媒体课件中采用大量图片及网络资源,增大教学信息量,以利于学生掌握相关知识,增强对波谱特征的感性认识,以达到最佳的教学效果。本课程视频采取将课程内容分解为多个相对独立的知识点的形式,制作每段视频约10分钟左右,以便于学生灵活学习,从而掌握解析化合物分子结构所必需的知识。
授课目标
《波谱分析》课程是化学类各专业方向的一门主要专业选修课,是以交叉学科知识为基础,实践性和应用性很强的一门课程。其目的是使学生了解各种波谱分析技术及其基本工作原理,培养学生解析化合物波谱图的基本技能,掌握利用波谱分析法鉴定有机化合物结构的基本方法。并能综合利用多种谱图信息,互相参照,互相补充来推导未知化合物的分子结构。本课程培养了学生解析化合物波谱的基本技能,为将来从事化学研究工作打下必要和坚实的基础。
成绩 要求
课程成绩初步设计为每个单元测验成绩和期末考试成绩构成。单元测验题和考试题权重占比为20:80。
课程大纲
第一章.紫外光谱法
课时目标:了解《波谱分析》课程的内容和目标;认识波谱分析技术在化学研究中的地位、作用及重要性;掌握波谱学的基础知识;了解有机结构测定中应用的其它方法。了解紫外吸收光谱的基本工作原理以及仪器的基本结构;掌握影响化合物最大吸收波长的因素以及各类有机化合物的紫外光谱特征;掌握紫外光谱法在有机化合物结构鉴定中的应用。
1.0 波谱分析法绪论
1.1紫外光谱法原理
1.2影响紫外光谱吸收峰的因素
1.3紫外光谱解析及应用
第二章.红外光谱法
课时目标:掌握红外吸收光谱法的基本原理;了解红外光谱仪器的基本结构及一般实验技术;掌握影响化合物吸收频率的各种因素;熟练掌握各类有机化合物的红外光谱特征,尤其是常见官能团,如苯环、羰基、羟基、氨基等的红外光谱学特征;掌握红外谱图解析的一般方法及其在有机化合物结构鉴定中的应用。
2.1红外光谱法原理
2.2红外光谱仪器及实验技术
2.3影响振动频率的因素
2.4碳氢化合物的红外特征吸收
2.5含氧化合物的红外特征吸收
2.6含氮化合物的红外特征吸收
2.7红外光谱解析示例
第三章.核磁共振波谱法
课时目标:掌握核磁共振波谱法的基本原理;了解核磁共振波谱仪的工作原理和一般实验技术;掌握化学位移和自旋偶合的概念及其影响因素;熟练掌握氢谱中常见各类结构单元的波谱特征及氢谱解析的一般方法;初步了解碳谱以及二维核磁共振谱技术;掌握核磁共振波谱法在有机化合物结构鉴定中的应用。
3.1核磁共振波谱法基本原理
3.2核磁共振方程式
3.3核磁共振仪器及制样
3.4化学位移的概念
3.5化学位移的表示方法
3.6影响化学位移的因素(一)
3.7影响化学位移的因素(二):磁各向异性效应
3.8影响化学位移的因素(三):外部因素
3.9自旋偶合
3.10偶合常数与分子结构的关系
3.11 Karplus方程
3.12原子核的等价性
3.13常见自旋系统
3.14芳氢核磁信号特征
3.15简化核磁氢谱的实验方法
3.16 氢谱图解析示例(一)
3.17 氢谱图解析示例(二)
3.18 碳核磁共振谱简介
3.19二维核磁共振谱简介
第四章.质谱法
课时目标:了解质谱法的基本知识;了解各类质谱仪器的工作原理及不同类型质谱仪器的适应范围;掌握质谱中离子的类型以及分子式的确定方法;掌握常见有机化合物质谱的裂解特征及谱图解析的一般方法;了解质谱新技术在化合物结构解析中的应用。
4.1质谱法原理、特点以及用途
4.2质谱中离子的类型
4.3质谱仪器:离子源
4.4质谱仪器:质量分析器
4.5 EI谱与ESI谱
4.6有机质谱中的裂解反应
4.7质谱解析与应用
第五章.波谱综合解析
课时目标:掌握综合解析四大谱图的一般步骤;通过实例掌握四谱综合解析的方法与技巧,能够较熟练地利用多种谱学信息相互补充来解决一般有机化合物的结构鉴定问题。
5.1波谱综合解析一般步骤
5.2波谱综合解析示例(一)
5.3波谱综合解析示例(二)
5.4波谱综合解析科研示例
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预备知识
参考资料
1. 刘宏民、贾陆、曹书霞等编著,《实用有机光谱解析》,郑州大学出版社,2015年,第二版;
2. 孟令芝等编著,《有机波谱分析》武汉大学出版社,2016年,第四版;
3. D. H. Williams ; I. Fleming, <Spectroscopic Methods in Organic Chemistry>, 2008, 6th edition;
4. 荣国斌译,E. Pretsch, et.al., 《波谱数据表—有机化合物的结构解析》,科学出版社,2013年.
网络资源:
1. 免费波谱图检索网站:日本的一个研究所建立的网站,可以查询化合物的IR、1H-NMR、13C-NMR、MS谱图数据。 https://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi
2. 环球谱学网站:由剑桥同位素实验室和加利福尼亚大学洛杉矶分校化学和生物化学系共同维护的一个网站,不但有NMR和IR的基础理论知识,而且提供了许多有关1H-NMR、13C-NMR、DEPT、COSY和IR光谱的练习题,这些练习题分别设置为初级、中级和高级,可以供不同阶段的学生进行练习。https://www.chem.ucla.edu/~webspectra/index.html
3. 美国Scripps质谱中心网站:有许多关于质谱发展史、质谱基础理论、质谱前沿知识以及最新质谱研究的内容,可以供对质谱感兴趣的同学学习和参考。https://masspec.scripps.edu/
4. 核磁共振学习网站:由美国罗切斯特技术学院化学系的Joseph P. Hornak博士创建的网站,详细阐述了核磁共振的原理及应用,在原理讲解中还穿插了许多形象生动的Flash动画,是深入学习和理解核磁共振原理的一个全面而且优秀的网站。https://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm