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目录1

第1章　绪论1

1.1　现代分析化学1

1.1.1　现代分析化学的发展阶段1

1.1.2　现代分析化学的发展趋势1

1.1.3　现代分析化学的内容2

1.2 电磁辐射与物质相互作用5

1.2.1　电磁辐射的性质5

1.2.2　电磁辐射与物质的作用方式6

1.2.3　光吸收定律8

1.3　吸收光谱和发射光谱9

1.3.1　吸收光谱9

1.3.2　发射光谱9

1.4　原子光谱和分子光谱10

1.4.1　原子光谱10

1.4.2　分子光谱13

1.5　现代有机光波谱14

1.5.1　有机光波谱分析方法14

1.5.2　有机光波谱的产生15

1.5.3　有机光波谱谱图的构成要素17

1.5.4　有机光波谱的新进展18

1.5.5　各种光波谱分析方法应用性能的比较24

第2章　有机质谱27

2.1　质谱基本原理27

2.1.1　质谱仪结构27

2.1.2　进样系统28

2.1.3　离子的产生方法28

2.1.4　离子的分离方法29

2.1.5　检测器34

2.1.6　真空系统35

2.1.7　质谱仪性能指标35

2.1.8　质谱术语及质谱中的离子36

2.2　其他离子化法37

2.2.1　化学电离源37

2.2.2　快原子轰击源37

2.2.3　电喷雾电离源38

2.2.4　大气压化学电离源38

2.2.6　激光解吸源40

2.2.5　大气压光致电离源40

2.3　分子离子41

2.3.1　分子离子的产生41

2.3.2　分子离子的判定42

2.4　质谱中的碎片离子43

2.4.1　质谱单裂反应43

2.4.2　重排离子和邻位效应45

2.4.3　影响断裂反应的因素46

2.5　同位素离子48

2.6.1　烷烃类50

2.6　常见有机化合物的EI谱特征50

2.6.2　烯烃52

2.6.3　芳烃52

2.6.4　醇和酚类54

2.6.5 醚56

2.6.6　胺类59

2.6.7 卤代烷61

2.6.8　醛和酮62

2.6.9　羧酸及酯65

2.6.11　其他芳香族化合物67

2.6.10　芳香硝基化合物67

2.7　EI质谱解析70

2.7.1　谱图解析的一般方法71

2.7.2　谱图解析实例72

2.8　软电离质谱解析的一般方法78

2.8.1　化学电离质谱78

2.8.2　快原子轰击质谱78

2.8.3　大气压化学电离质谱79

2.8.4　电喷雾电离质谱80

2.8.5　基质辅助激光解吸电离质谱81

2.9　质谱技术的应用82

习题83

第3章　氢核磁共振波谱86

3.1　核磁共振波谱基本原理86

3.1.1　原子核的自旋和磁性质86

3.1.2　原子核的进动和在磁场中的取向87

3.1.3　核磁共振和宏观磁化强度矢量88

3.2.2　弛豫89

3.2.1　饱和89

3.2　饱和和弛豫89

3.3　磁矢量的经典力学描述91

3.3.1　实验室坐标系中的布洛赫（Bloch）方程92

3.3.2　旋转坐标系中的布洛赫（Bloch）方程92

3.4　核磁共振波谱仪和实验技术93

3.4.1　连续波核磁共振波谱仪93

3.4.2　傅里叶变换核磁共振波谱仪95

3.4.3　样品准备和测定95

3.4.4　氘代试剂的性质及在NMR谱中的残余峰96

3.5　化学位移及其表示方法97

3.6 自旋-自旋耦合和耦合裂分98

3.6.1 自旋-自旋耦合和耦合裂分概述98

3.6.2　n+1规律99

3.7　影响质子化学位移的因素100

3.7.1　取代基的诱导效应100

3.7.2　共轭效应101

3.7.3　芳环、双键和羰基屏蔽的各向异性效应101

3.7.5　氢键效应102

3.7.4　叁键和单键屏蔽的各向异性效应102

3.8　化学位移与分子结构的关系103

3.8.1　不同类型化合物的一般化学位移范围103

3.8.2　饱和烃和取代烷烃103

3.8.3　烯烃的化学位移106

3.8.4　芳烃质子化学位移107

3.9 自旋耦合体系及谱图分类109

3.9.1　化学位移等价和磁等价109

3.9.2　一级谱分析111

3.9.3　二级谱分类及解析112

3.9.4 自旋-自旋耦合与分子结构的关系116

3.10　氢核磁共振波谱的应用118

3.10.1　核磁共振波谱谱图解析的辅助方法118

3.10.2　氢核磁共振波谱谱图解析步骤122

3.10.3　核磁共振波谱谱图解析实例123

3.10.4　核磁共振波谱在定量分析中的应用128

3.10.5　核磁共振波谱在反应动力学方面的应用129

习题133

4.2.1　宽带去耦（质子噪声去耦）137

4.2　碳核磁共振波谱的谱标识技术137

4.1　碳核磁共振波谱的特点137

第4章　碳核磁共振波谱137

4.2.2　偏共振去耦138

4.2.3　选择质子去耦138

4.2.4　门控去耦139

4.2.5　碳原子级数的测定方法140

4.3　13C NMR化学位移与分子结构的关系144

4.3.1　各类化合物的化学位移范围144

4.3.2　饱和碳氢化合物146

4.3.3　取代烷烃147

4.3.4　烯烃及取代烯烃150

4.3.5　炔烃151

4.3.6　芳烃151

4.3.7　羰基化合物152

4.4 自旋耦合153

4.4.1　13C—1H耦合153

4.4.2　13C—X耦合153

4.5　固体高分辨核磁共振波谱154

4.5.1 固体高分辨核磁共振波谱的基本原理154

4.5.2 固体高分辨NMR技术（CP/MAS）155

4.5.3 固体NMR谱实例156

4.6　13C NMR的解析156

习题163

第5章　核磁共振波谱新技术和二维谱168

5.1　二维核磁共振波谱的原理和分类168

5.2　在二维核磁共振波谱中涉及的基本概念169

5.2.1　一维谱中量子跃迁的选律——单量子跃迁169

5.2.2　多量子跃迁169

5.2.3　反转检测和BIRD脉冲序列170

5.2.4　脉冲梯度场及应用173

5.3　二维J分解谱174

5.3.1　二维同核J分解谱174

5.3.2　二维异核J分解谱176

5.4　同核二维相关谱176

5.4.1　COSY和gCOSY同核二维化学位移相关谱176

5.4.2　Relay同核化学位移二维相关谱177

5.5　质子全相关谱（TOCSY）178

5.6　NOE相关谱179

5.6.1 NOESY180

5.6.2 双脉冲场梯度自旋回波NOE（DPFGSE-NOE）181

5.7　13C—1H异核化学位移相关谱182

5.7.1 13C—1H异核化学位移相关谱（HETCOR）182

5.7.2 1H检测的13C—1H异核相关谱（gHSQC）183

5.8　1H检测的13C—1H异核远程相关谱（gHMBC）184

5.9　二维谱综合解析实例186

6.1.2　电子能级跃迁产生紫外-可见吸收光谱190

6.1.1　紫外-可见光的波段190

6.1　紫外-可见吸收光谱基本知识190

第6章　紫外-可见吸收光谱190

6.1.3　紫外-可见吸收光谱图191

6.2　分子轨道和电子跃迁191

6.2.1　分子轨道和能级191

6.2.2　电子跃迁和吸收带类型193

6.3　紫外-可见吸收光谱常用术语196

6.3.1　基团类型196

6.4　溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响198

6.4.1　紫外-可见吸收光谱常用的溶剂198

6.3.2　常用术语198

6.4.2　溶剂的影响199

6.5　常见有机化合物的紫外-可见吸收光谱200

6.5.1　饱和烃200

6.5.2　饱和烃衍生物200

6.5.3　不饱和脂肪烃201

6.5.4　羰基化合物204

6.5.5　苯及其衍生物211

6.5.6　多环和稠环芳烃化合物218

6.5.7　杂环化合物219

6.6　影响紫外-可见吸收光谱的一些因素222

6.6.1　隔离效应与加和规律222

6.6.2　立体效应222

6.6.3　互变异构的影响223

6.6.4　共振结构的影响224

6.6.5　溶剂的影响224

6.6.6　pH值的影响225

6.6.7　跨环效应225

6.6.8　乙酰化位移的应用225

6.7.1　紫外-可见分光光度计的类型226

6.7　紫外-可见分光光度计226

6.7.2　紫外-可见分光光度计的组成部件227

6.8　紫外-可见吸收光谱的应用228

6.8.1　紫外-可见吸收光谱提供的结构信息228

6.8.2　紫外-可见吸收光谱在结构分析中的应用228

6.8.3　紫外-可见吸收光谱的定量分析232

6.8.4　紫外-可见吸收光谱的进展233

习题235

7.1.1 电子激发态的多重性与电子跃迁238

7.1　分子荧光与磷光的产生238

第7章　分子发光光谱238

7.1.2　激发态→基态的能量传递途径239

7.2　激发光谱和荧光（或磷光）发射光谱240

7.2.1　激发光谱240

7.2.2　荧光（或磷光）发射光谱240

7.2.3　同步荧光光谱240

7.2.4　三维荧光光谱241

7.4　荧光的产率与分子结构的关系242

7.3.3　镜像规则242

7.3.2　发射光谱的形状242

7.3　荧光光谱的基本特征242

7.3.1　Stokes位移242

7.4.1　产生荧光的分子应具备的条件243

7.4.2　化合物的结构与荧光243

7.5　影响荧光强度的环境因素244

7.5.1　溶剂的影响244

7.5.2　温度的影响244

7.5.3　溶液pH的影响244

7.5.6　溶液荧光的猝灭245

7.6　分子荧光和磷光光谱仪245

7.5.4　氢键的影响245

7.5.5 内滤光作用和自吸现象245

7.7　分子发光光谱的应用246

7.7.1　荧光光谱的应用246

7.7.2　磷光分析法的应用247

7.7.3　化学发光简介248

习题248

8.1.1　红外光区的划分250

8.1　红外光谱基本知识250

第8章　红外吸收光谱250

8.1.2　红外光谱的产生251

8.1.3　红外光谱图的特征251

8.2　分子振动和特征振动频率252

8.2.1　分子振动模型252

8.2.2　分子的振动类型257

8.2.3　红外光谱吸收带258

8.2.5　分子振动与偶极矩和极化率的变化259

8.2.4　红外光谱吸收带的强度259

8.2.6　振动的耦合作用261

8.2.7　基团特征频率和特征吸收峰263

8.3　频率位移的影响因素267

8.3.1　外部因素268

8.3.2 内部因素269

8.4　常见有机化合物的红外光谱275

8.4.1　饱和烃及其衍生物275

8.4.2　烯烃和炔烃284

8.4.3　芳烃287

8.4.4　稠环芳烃和杂环化合物292

8.4.5　羰基化合物293

8.4.6 氰基（C？N）和累积双键（X＝Y＝Z）化合物302

8.4.7　氮氧化合物302

8.4.8　硫氧化合物305

8.4.9　无机化合物305

8.5　红外光谱仪及实验技术307

8.5.1　色散型红外分光光度计307

8.5.2　傅里叶变换红外分光光度计309

8.5.3　红外光谱附件和联机技术311

8.5.4　样品的处理和制样方法312

8.6　红外吸收光谱的应用313

8.6.1　红外光谱图解析步骤313

8.6.2　红外光谱的定性分析313

8.6.3　红外光谱的定量分析327

习题329

第9章　激光拉曼光谱336

9.1　拉曼光谱基本原理336

9.1.1　瑞利（Rayleigh）散射与拉曼（Raman）散射336

9.1.2　拉曼光谱图337

9.1.3　拉曼光谱选律338

9.1.4　拉曼光谱参数339

9.2　红外光谱与拉曼光谱的比较339

9.3　拉曼光谱的特征341

9.4　激光拉曼光谱仪342

9.4.1　色散型激光拉曼光谱仪342

9.4.2　傅里叶变换拉曼光谱仪342

9.7.1　拉曼光谱的应用领域343

9.7　拉曼光谱的应用343

9.6　表面增强拉曼343

9.5　共振拉曼效应343

9.7.2　激光拉曼光谱的谱图解析实例344

习题346

第10章 电子自旋共振波谱348

10.1　电子自旋共振波谱基本原理348

10.2　仪器348

10.3　电子自旋共振波谱测定中的标准物质349

10.4　电子自旋共振波谱和超精细结构的测定349

10.5　g因子测定350

10.6 自旋浓度的测定351

第11章　谱图综合解析352

11.1　综合解析的方法352

11.2　谱图综合解析的步骤354

11.3　谱图综合解析实例356

习题377

第12章　联用技术397

12.1　气相色谱联用技术397

12.1.1 气相色谱-质谱联用（GC-MS）398

12.1.2 气相色谱-傅里叶变换红外光谱联用（GC-FTIR）401

12.1.3　气相色谱-原子发射光谱联用（GC-AED）403

12.2　液相色谱联用技术405

12.2.1　液相色谱-质谱联用（LC-MS）405

12.2.2　液相色谱-质谱／质谱联用（LC-MS/MS）416

12.2.3　液相色谱-傅里叶变换红外光谱联用（LC-FTIR）420

12.2.4　液相色谱-核磁共振波谱联用（LC-NMR）420

12.3　其他联用技术425

12.3.1　液相色谱-核磁共振波谱-质谱联用（LC-NMR-MS）425

12.3.2　毛细管电泳-质谱联用（CE-MS）426

参考文献427