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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