01 / 导读
导读
引用
Pavia, D. L., Lampman, G. M., Kriz, G. S., & Vyvyan, J. R. (2015). Introduction to Spectroscopy (5th ed.). Cengage Learning.
章节概要
第5版约780页，共11章，另附部分习题答案和13个参考数据附录。出版社将其定位为对谱图及光谱方法基本理论的系统入门，既可作为光谱学课程的主教材，也可作为有机化学教材的配套用书。本书的主题是根据谱图测定有机化合物结构：红外光谱、质谱、核磁共振（五章）和紫外–可见光谱，最后是综合题。各章以习题和参考文献结尾，第2、7、8章的最后一节专门讲如何解答该类问题。
第1章：分子式及从中可获得的信息
简短的开篇章，讲元素分析及其计算、分子质量的测定、分子式、不饱和度（缺氢指数）、从质量推出候选分子式的"十三规则"以及氮规则。
第2章：红外光谱
约90页，是一套完整的红外谱图解读课程。在讲完吸收过程、伸缩与弯曲振动方式、键的性质、色散型和傅里叶变换光谱仪以及样品制备之后，本章说明看谱图时应注意什么、如何使用相关图表，然后逐一考察各官能团的特征吸收：烃类、芳环、醇和酚、醚、羰基化合物（醛、酮、羧酸、酯、酰胺、酰氯、酸酐，以及影响C=O伸缩的因素）、胺、腈及相关基团、硝基化合物、盐和氨基酸、含硫和含磷化合物以及卤代物。最后讲背景谱以及如何解答红外问题。
第3–4章：质谱（一）：基本理论、仪器与进样技术；质谱（二）：碎裂与结构分析
第3章讲进样、电离方法（电子电离、化学电离、包括MALDI在内的解吸电离技术以及电喷雾）、质量分析器（磁质谱、双聚焦、四极杆和飞行时间）、检测，以及通过精确质量和同位素比测定分子量和分子式。第4章转向谱图解读：基本碎裂过程（Stevenson规则、α断裂、诱导断裂、两键断裂、逆Diels–Alder断裂和McLafferty重排），以及烃类、醇/酚/硫醇、醚和硫醚、羰基化合物、胺等化合物的碎裂规律。出版社特别提到，质谱部分包含对生物分子的介绍。
第5–6章：核磁共振波谱（一）：基本概念；核磁共振波谱（二）：碳-13谱，包括与其他核的异核偶合
五个NMR章节中的前两章，出版社的章节列表把它们的标题定为基本概念，以及包括异核偶合在内的碳-13谱。它们为第7章的偶合分析奠定基础；出版社特别指出本书对一维NMR的介绍很现代。
第7章：核磁共振波谱（三）：自旋–自旋偶合
详细讲偶合的一章：一键、二键、三键和远程偶合常数及其机理；磁等价；通过具体化合物讲解非对映异位氢和甲基；n + 1规则失效时的树形图；从一级多重峰测量偶合常数；二级谱（自旋体系表示法、AB等体系、谱图模拟、貌似简单的谱）；烯烃、烯丙体系、取代苯环和杂芳环；¹H与¹⁹F、³¹P的偶合；以及解答偶合常数问题的一节。
第8章：核磁共振波谱（四）：一维NMR的其他问题
氧上和氮上的质子、交换与氘交换、互变异构、四极矩引起的谱线增宽、酰胺、溶剂效应、化学位移试剂和手性拆分试剂、绝对构型与相对构型的测定，以及核Overhauser效应差谱。
第9章：核磁共振波谱（五）：高级NMR技术
脉冲序列、磁化矢量和脉冲场梯度；用于确定所连氢数的DEPT实验；通过COSY、HETCOR（HSQC）、反向检测和NOESY介绍二维方法；磁共振成像；以及一个综合运用一维和二维技术求解的完整结构问题。
第10章：紫外光谱
电子激发、谱带结构、仪器、谱图表示和溶剂；发色团与共轭效应；二烯的Woodward–Fieser规则和烯酮的Woodward规则；芳香化合物及取代基效应；模型化合物研究；可见光谱与颜色；以及看紫外谱图时应注意什么的实用指南。
第11章：综合结构问题
四个例题之后是约65页的习题和一份更多习题来源的清单。
核心概念
第1–2章：分子式与红外
- 不饱和度（缺氢指数）：由分子式推出的环数与π键数。
- 十三规则：由分子质量推出可能分子式的方法。
- 相关图表：把吸收频率与官能团对应起来的表格，是解读红外谱图的主要工具。
第3–4章：质谱
- 电离方法：电子电离、化学电离、解吸电离和电喷雾电离，它们引起碎裂的程度不同。
- 同位素比与精确质量：从质谱图得到分子式的两条途径。
- McLafferty重排与α断裂：用于推断结构的特征碎裂过程。
第5–9章：NMR
- 偶合常数（J）：多重峰谱线之间的间隔，反映了连接相互偶合核的化学键。
- 磁等价与非对映异位质子：为什么化学上相似的质子可能给出不同的信号。
- 二级谱：化学位移差与偶合相比很小、简单的n + 1规则不再适用的谱图。
- DEPT、COSY和HETCOR：用于统计所连氢数、关联质子与质子或质子与碳的实验。
第10–11章：紫外与综合题
- 发色团与共轭：吸收光的基团，以及扩展的π体系引起的吸收位移。
- Woodward–Fieser规则：预测二烯和烯酮最大吸收波长的经验规则。
- 综合结构测定：结合分子式、红外、质谱、核磁和紫外的证据来鉴定未知物。
评析
优点
- 围绕解题来构建。 第2、7、8章以专门讲如何解题的一节结束，第9章以一道完整求解的综合结构题结束，第11章提供四个例题和大量习题，书末附有部分习题答案。
- NMR讲得深入。 五章内容带领读者从基本概念经过偶合分析、二级谱、交换和立体化学方法，一直到DEPT、二维技术和NOESY，比多数入门书都详细。
- 参考价值。 13个附录汇集了红外吸收频率、¹H和¹³C化学位移范围及计算方法、偶合常数、溶剂位移、常见碎片离子以及质谱碎裂指南，使本书也可作为案头参考书。
- 久经检验。 出版社指出本书已使用30多年；四位作者都是西华盛顿大学的化学家，他们所述的兴趣包括教学，Vyvyan还包括用NMR测定结构。
局限
- 重解读轻理论。 各方法的物理基础只在各章开头简要介绍；本书不展开跃迁的量子力学，因此不能代替物理化学教材中的光谱章节。
- 只限于有机分子。 化学中常用的其他光谱方法，如拉曼、荧光、原子光谱和X射线方法，不在本书范围内。
- 仪器反映当时水平。 2015年版描述的是当时的仪器，除FT和飞行时间仪器外，还包括色散型红外和磁质谱分析器；现行做法应参照更新的资料核对。
在课程中的定位
在量子化学与光谱学课程中，Pavia负责应用的一面：如何解读谱图以测定有机化合物的结构。物理基础则在书单中的其他书里。Engel和Reid的 Physical Chemistry: Quantum Chemistry and Spectroscopy 建立量子理论并将其应用于主要的分子光谱形式；Ajit Thakkar的 Quantum Chemistry: A Concise Introduction for Students of Physics, Chemistry, Biochemistry and Materials Science 为将使用光谱而非发展理论的读者解释分子能级背后的概念。两者都能与Pavia很好地配合，说明谱图为何呈现那样的形态。Donald McQuarrie的 Quantum Chemistry 和Frank Jensen的 Introduction to Computational Chemistry 把理论推进得远得多，解读谱图并不需要它们。
Silverstein、Webster、Kiemle和Bryce的 Spectrometric Identification of Organic Compounds 是一本根据质谱、红外数据以及一维和二维NMR鉴定有机结构的专题指南，以真实数据练习为中心。两者覆盖的内容大体相同；Pavia有解题方法的小节和完整求解的综合题，适合初学，Silverstein则适合在之后或同时作为第二个讲解与练习来源。
如何使用本书
本书适合正在修读或已修完第一门有机化学课程的本科生、修读专门的光谱学或结构测定课程的学生，以及需要参考书的研究生。主要的先修知识是熟悉官能团以及基本的结构与成键。
实用的阅读计划：
- 开始： 第1章（分子式）和第2章（红外）。第2章的官能团部分可以选读，但关于看谱要点和如何解红外题的小节应完整阅读。
- NMR核心： 依次读第5–7章；第7章关于非对映异位质子和二级谱的小节，是许多学生最需要多加练习的地方。
- 质谱： 第3–4章，同时参照附录12的碎裂指南。
- NMR进阶： 交换和立体化学读第8章，DEPT和二维方法读第9章。
- 紫外： 第10章，学完第1章后随时可读。
第11章应贯穿始终地使用，而不是只在最后：学完红外和NMR后，综合题就是练习真实结构测定的最佳材料。先自己做题再查看部分习题答案，并把附录当作随手可查的参考表放在手边。