一、 总览：四大波谱的“破案”分工
想象我们要破解一个未知化合物的“身份”，四位“光谱侦探”各司其职，层层推进：
1.质谱：确定“体重与指纹” → 分子量、分子式、碎片结构。
2.红外光谱：识别“外貌特征” → 官能团种类。
3.紫外光谱：判断“骨架轮廓” → 共轭体系类型。
4.核磁共振：透视“内部细节” → 碳氢类型、数目、连接关系。
二、 各“侦探”的破案手册
侦探一：质谱 —— 分子的“秤”与“碎裂图”
1.原理：化合物在高能电子流等作用下被打碎，形成带正电荷的离子，按质荷比 (m/z) 分离得到谱图。
2.核心线索：
（1）分子离子峰 (M⁺)：→ 确定分子量。
（2）同位素峰：特别是 M+2峰（如Cl、Br）→ 推断元素组成。
（3）碎片离子峰：分子键断裂产生 → 提供结构单元和连接顺序信息。
（4）关键应用：
①求算分子式（结合高分辨质谱HR-MS）。
②根据特征碎片推断化合物类型（如苯环、羰基化合物的裂解规律）。
（5）记忆口诀：质谱称重又裂解，分子碎片现原形。
侦探二：红外光谱 —— 官能团的“身份证”
1.原理：分子中化学键的振动-转动吸收红外光（4000-400 cm⁻¹），形成指纹性图谱。
2.核心线索：特征吸收峰位
（1）官能团区 (4000-1300 cm⁻¹)：定性关键，如O-H、N-H、C=O、C≡C等键的特征峰。
（2）指纹区 (1300-400 cm⁻¹)：分子整体结构的细微特征，用于最终确认化合物。
3.关键应用：
（1）快速鉴定化合物中含有何种官能团。
（2）区分结构相似的化合物。
（3）考试重点：记住几个关键峰的波数范围，如：O-H (3600-3200，宽峰)，C=O (约1700，强峰)，苯环 (约1600, 1500)。
4.记忆口诀：红外专看官能团，特征峰位是关键。
侦探三：紫外光谱 —— 共轭体系的“探测仪”
1.原理：分子中共轭体系的价电子吸收紫外-可见光（200-800 nm）发生跃迁。
2.核心线索：最大吸收波长 (λmax) 和 吸收强度 (ε)。
（1）λmax：反映共轭体系的大小与类型。
（2）ε：反映跃迁概率。
3.关键应用：
（1）判断是否存在共轭体系（如共轭烯、芳香环、α,β-不饱和羰基）。
（2）推断骨架类型（如黄酮、蒽醌等具有特征紫外吸收）。
（3）局限性：只能反映发色团信息，对饱和化合物不敏感。
4.记忆口诀：紫外专测共轭链，波长越长链越延。
侦探四：核磁共振 —— 原子环境的“高清扫描”
这是结构测定中信息量最大、最核心的技术。
（一）氢谱 (¹H-NMR)
1.原理：处于不同化学环境的氢原子，在外磁场中产生不同的化学位移。
2.三大核心线索：
（1）化学位移 (δ, ppm)：揭示氢的类型（如芳氢δ 6-8，醛氢δ 9-10）。
（2）峰面积 (积分高度)：直接对应氢的数目。
（3）峰裂分 (耦合)：揭示相邻氢的数目与关系（n+1规律，耦合常数J）。
3.关键应用：确定分子中有几种氢、每种氢有几个、以及它们各自连接在什么位置、周围邻居是谁。
（二）碳谱 (¹³C-NMR)
1.原理：类似氢谱，反映不同化学环境的碳原子。
2.核心线索：化学位移 (δ, ppm) 范围宽，分辨率高，能区分伯、仲、叔、季碳。
3.关键应用：确定分子中碳骨架信息，特别是无氢连接的季碳。
（三）二维核磁 (2D-NMR)
1.常用技术：COSY（氢-氢相关）、HSQC（氢-碳直接相关）、HMBC（氢-碳远程相关）。
2.关键应用：解决复杂结构，直接确定原子间的连接关系，是推导未知结构的“终审法官”。
3.NMR记忆口诀：核磁共振信息全，化学位移定环境，积分面积知数目，耦合裂分见邻居。
三、 综合鉴定流程（“破案”步骤）
面对一个未知单体化合物：
1.第一步（称重/指纹）：质谱(MS) → 得分子量、分子式。
2.第二步（外貌/特征）：红外(IR) → 确认主要官能团（OH, C=O, 苯环等）。
3.第三步（骨架/轮廓）：紫外(UV) → 判断是否存在共轭体系及类型。
4.第四步（内构/细节）：
（1）¹H-NMR → 确定氢的全面信息。
（2）¹³C-NMR → 确定碳骨架。
（3）2D-NMR → 连接碎片，完成最终结构推导。
5.最终核对：将所有谱图信息与已知化合物数据库或文献对照，确证结构。
四、速记对比表
