波譜原理及解析（第四版）

成書過程

修訂背景

《波譜原理及解析》從2001年出版以來，受到了讀者的歡迎，被多所高校選為教材或參考書。第三版發行至今（2011年6月至2020年12月），波譜法無論從理論、技術、儀器還是套用等各方面都有了很大的發展，同時對化學和相關學科工作者的波譜解析和套用能力的要求也越來越高，教學條件、教學水平和對教材的要求都發生了很大變化。為此，作者對第三版進行了全面的修訂和增補，以便教材能更好地適應課程學習和自學，使讀者開卷有益，學以致用。

修訂情況

該次再版將全書重新編寫，並充實了一些套用性較強的新內容。主要修訂工作有：對部分章節內容進行了調整，將某些分散的知識進行了整合，如實驗樣品的準備全部集中於緒論部分進行介紹；紫外-可見光譜中，將最大吸收波長的計算合併於相應的化合物中等。對一些內容進行了增補，如在核磁共振氫譜中增加了n+1規律的說明；補充了二維核磁共振具體實例等。對例題和習題進行了篩選更新。

該書具體分工為：第1~3章由張世平修訂和增補，第4章由白銀娟修訂和增補，第5章由曾凡龍修訂和增補，第6~7章由王雲俠修訂和增補，第8章無改動，全書由白銀娟統稿和定稿。常建華教授和董綺功教授是該書前三版的作者，為該書的出版奠定了基礎，該次修訂工作也得到了兩位教授的指導。在該次修訂過程中還得到了孫偉高級工程師和王曉青實驗師的幫助。該書參考了相關著作和文獻。

出版工作

2021年8月1日，《波譜原理及解析（第四版）》由科學出版社出版發行。

出版工作人員及單位

責任編輯	責任校對	責任印製	封面設計
丁里	楊賽	師艷茹	迷底書裝

內容簡介

該書主要講述各種波譜法的原理、譜圖與物質結構的關係、譜圖解析方法及波譜法的套用。全書共8章，包括緒論、紫外-可見光譜、紅外光譜和拉曼光譜、H核磁共振、C核磁共振與二維核磁共振、質譜法、綜合解析、旋光光譜和圓二色光譜。此外，書中配有插圖和表格。

教材目錄

第四版前言

第三版前言

第二版前言

第一版前言

第1章緒論 1

1.1 波譜法 1

1.2 電磁波與波譜 2

1.2.1 電磁波的性質 2

1.2.2 吸收光譜 4

1.2.3 分子能級與吸收光譜 4

1.3 分子不飽和度的計算 7

1.4 波譜實驗樣品的準備 8

1.4.1 樣品的量 9

1.4.2 樣品的純度 9

習題 11

第2章紫外-可見光譜 12

2.1 紫外光譜的基本原理 12

2.1.1 基本原理 13

2.1.2 常見光譜術語和譜帶的分類 19

2.1.3 溶劑效應 23

2.2 紫外光譜儀和實驗方面的一些問題 25

2.2.1 紫外-可見分光光度計的基本構造 25

2.2.2 紫外-可見分光光度計的儀器類型 26

2.2.3 樣品溶液的配製 28

2.3 各類化合物的紫外光譜 29

2.3.1 飽和烴及其含雜原子的簡單化合物 29

2.3.2 烯類化合物 30

2.3.3 羰基化合物 35

2.3.4 不飽和含氮化合物 39

2.3.5 芳香族化合物 40

2.3.6 金屬配合物 44

2.4 紫外光譜的套用 46

2.4.1 共軛體系的判斷 46

2.4.2 骨架的推定 47

2.4.3 構型與構象的測定 48

2.4.4 測定分子量 50

2.4.5 純度檢查 50

2.4.6 氫鍵強度的測量 51

2.4.7 光譜解析應注意的事項 51

2.4.8 定性分析 54

2.4.9 定量分析 54

習題 56

第3章紅外光譜和拉曼光譜 59

3.1 引言 59

3.1.1 紅外光譜的發展 59

3.1.2 紅外光譜法的特點 60

3.1.3 紅外光譜圖 60

3.2 紅外光譜的基本原理 61

3.2.1 化學鍵的振動與頻率 61

3.2.2 分子振動與紅外光譜 63

3.3 紅外光譜儀 65

3.3.1 雙光束紅外分光光度計的工作原理 66

3.3.2 紅外分光光度計的主要部件 66

3.3.3 傅立葉變換紅外分光光度計 68

3.3.4 氣相色譜-傅立葉變換紅外光譜聯用儀 70

3.3.5 紅外顯微鏡 70

3.4 試樣的調製 71

3.4.1 制樣時要注意的問題 71

3.4.2 固體樣品的制樣方法 71

3.4.3 液體樣品的制樣方法 74

3.4.4 氣體樣品 75

3.5 有機化合物基團的特徵吸收 75

3.5.1 烷烴 75

3.5.2 烯烴 77

3.5.3 炔烴 79

3.5.4 芳香烴 80

3.5.5 醇和酚 82

3.5.6 醚 83

3.5.7 酮 84

3.5.8 醛 86

3.5.9 羧酸 87

3.5.10 酯 88

3.5.11 酸酐 89

3.5.12 醯鹵 90

3.5.13 醯胺 91

3.5.14 胺與銨鹽 93

3.5.15 硝基化合物 95

3.5.16 含鹵素化合物 96

3.6 無機化合物及配位化合物的紅外光譜 96

3.6.1 無機鹽中基團的紅外光譜 96

3.6.2 金屬配合物的紅外光譜 97

3.7 影響基團吸收頻率的因素 100

3.7.1 外部條件對吸收位置的影響 100

3.7.2 分子結構對基團吸收譜帶位置的影響 102

3.8 紅外光譜定量分析 106

3.8.1 朗伯-比爾定律 106

3.8.2 定量分析 106

3.9 紅外光譜圖的解析 108

3.9.1 紅外光譜一般解析步驟 108

3.9.2 標準紅外光譜圖集和紅外光譜圖的線上檢索 111

3.10 拉曼光譜法簡介* 113

3.10.1 拉曼散射 113

3.10.2 拉曼選律 114

3.10.3 拉曼光譜的特徵譜帶及強度 115

3.10.4 拉曼光譜的套用 117

習題 119

第4章 1H核磁共振 127

4.1 NMR的基本原理 127

4.1.1 原子核的自旋 127

4.1.2 核磁共振 128

4.1.3 巨觀磁化強度矢量 129

4.1.4 飽和與弛豫 130

4.2 核磁共振儀簡介 130

4.2.1 連續波核磁共振儀 131

4.2.2 脈衝傅立葉變換核磁共振儀 132

4.2.3 脈衝傅立葉變換核磁共振的基本原理* 133

4.3 化學位移 134

4.3.1 化學位移的起源 134

4.3.2 內標物和溶劑 136

4.3.3 影響化學位移的因素 137

4.4 各類質子的化學位移 142

4.4.1 各類質子的粗略化學位移 142

4.4.2 甲基、亞甲基和次甲基的化學位移 143

4.4.3 烯氫的化學位移 145

4.4.4 苯氫的化學位移 146

4.4.5 炔氫的化學位移 147

4.4.6 活潑氫的化學位移 147

4.4.7 脂環氫的化學位移 148

4.4.8 雜芳環氫的化學位移 148

4.4.9 醛基氫的化學位移 148

4.5 自旋耦合 149

4.5.1 自旋耦合與自旋分裂 149

4.5.2 n+1規律 149

4.5.3 耦合常數與分子結構的關係 151

4.5.4 耦合常數的計算 155

4.5.5 其他核與1H的耦合 157

4.6 核磁共振譜圖的類型 158

4.6.1 核的等價性 158

4.6.2 一級譜的條件與規律 162

4.6.3 典型的一級譜系統 163

4.6.4 二級譜* 169

4.7 1H NMR若干實驗技術問題 173

4.7.1 重氫交換法確認活潑氫 173

4.7.2 位移試劑的套用 173

4.7.3 高磁場強度儀器的套用 174

4.7.4 核磁雙共振 174

4.8 1H NMR譜圖解析步驟 176

4.8.1 1H NMR譜圖解析的一般步驟 176

4.8.2 1H NMR解析實例 177

4.9 1H NMR的套用* 180

4.9.1 配合物的研究 180

4.9.2 聚合物的研究 181

4.9.3 定量分析 181

4.9.4 分子量的測定 182

4.9.5 固體核磁共振 182

4.9.6 磁共振成像 182

4.9.7 手性化合物對映體的測定 182

4.9.8 高效液相色譜-核磁共振聯用 183

4.9.9 在超分子化學研究中的套用 184

習題 184

第5章 13C核磁共振與二維核磁共振* 193

5.1 13C核磁共振的原理 193

5.2 13C NMR測定方法 194

5.2.1 質子寬頻去耦譜 195

5.2.2 偏共振去耦譜 195

5.2.3 質子選擇去耦譜 197

5.2.4 門控去耦譜 198

5.2.5 反轉門控去耦譜 198

5.2.6 極化轉移技術、DEPT譜和APT譜 199

5.3 13C NMR參數 203

5.3.1 化學位移及其影響因素 203

5.3.2 耦合常數 208

5.4 各類碳的化學位移 211

5.4.1 烷烴 211

5.4.2 環烷烴 213

5.4.3 烯烴 213

5.4.4 炔烴 216

5.4.5 芳烴及取代苯 216

5.4.6 鹵代烷 219

5.4.7 醇 219

5.4.8 胺 220

5.4.9 羰基化合物 220

5.5 13C NMR的譜圖解析、計算機模擬及標準譜圖的網上查對 223

5.6 二維核磁共振簡介 228

5.6.1 二維核磁共振的基本原理 228

5.6.2 二維J分解譜 229

5.6.3 同核化學位移相關譜 231

5.6.4 異核碳氫化學位移相關譜 239

5.6.5 總相關譜 244

5.6.6 NOESY和ROESY 249

5.6.7 1H檢測的異核化學位移相關譜 252

5.6.8 二維核磁共振譜的對照 259

習題 260

第6章質譜法 269

6.1 儀器及原理 269

6.1.1 質譜儀 270

6.1.2 質譜儀的性能指標 283

6.1.3 質譜儀的聯用技術 285

6.2 質譜裂解表示法 288

6.2.1 正電荷表示法 288

6.2.2 電子轉移表示法 289

6.3 裂解方式及機理 290

6.3.1 影響離子豐度的主要因素 290

6.3.2 質譜裂解的方式 292

6.4 質譜中離子的類型 311

6.4.1 分子離子 311

6.4.2 簡單裂解離子 311

6.4.3 重排裂解離子 312

6.4.4 絡合離子 312

6.4.5 亞穩離子 313

6.4.6 同位素離子 314

6.4.7 多電荷離子 316

6.5 各類化合物的質譜 317

6.5.1 烴 317

6.5.2 羥基化合物 321

6.5.3 鹵化物 324

6.5.4 醚 325

6.5.5 醛、酮 327

6.5.6 羧酸 329

6.5.7 羧酸酯 331

6.5.8 胺 332

6.5.9 醯胺 334

6.5.10 腈 336

6.5.11 硝基化合物 337

6.6 質譜的解析 338

6.6.1 分子離子峰和分子量的測定 338

6.6.2 分子式的確定 342

6.6.3 質譜的解析 347

習題 356

第7章綜合解析 359

7.1 各種譜圖解析時的要點 359

7.2 波譜解析的一般程式 360

7.2.1 測試樣品的準備 360

7.2.2 分子量及分子式的確定 360

7.2.3 計算不飽和度 362

7.2.4 各部分結構的確定 362

7.2.5 結構式的推定 365

7.2.6 核對並確定結構式 365

7.3 化學方法與其他經典分析方法的套用 365

7.4 波譜綜合解析例題 367

習題 389

第8章旋光光譜和圓二色光譜* 417

8.1 基本原理 417

8.1.1 旋光光譜 417

8.1.2 圓二色光譜 420

8.1.3 ORD、CD、UV之間的關係 420

8.1.4 科頓效應的分類 423

8.2 各類化合物的ORD和CD譜 423

8.2.1 羰基化合物 423

8.2.2 酸和酯 428

8.2.3 飽和烴 429

8.2.4 不飽和烴類 429

8.2.5 芳香族化合物 431

8.3 旋光光譜和圓二色光譜的套用 433

習題 436

習題參考答案 437

主要參考文獻 447

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

配套教材

《波譜原理及解析（第四版）》有配套教材和學習指導書——《波譜分析實驗》《波譜原理及解析學習指導（第二版）》。

書名	作者	出版社	出版時間	書號
波譜分析實驗	曾凡龍、徐同玉、白銀娟	科學出版社	2021-04-01	9787030636157
波譜原理及解析學習指導（第二版）	白銀娟等	科學出版社	2022-04-01	9787030636027

課程資源

《波譜原理及解析（第四版）》為慕課“波譜分析”的參考教材。

課程名稱	類別	建設院校	授課平台	授課教師
波譜分析	國家精品線上開放課程	西北大學	中國大學MOOC	白銀娟、白璐、張世平、孫偉、曾凡龍、王永強

波譜原理及解析（第四版）

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