第1章紫外光谱.ppt
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1、有机波谱分析,钾锌寂毯疮亿刑涡姻沁吗门镣烁呵苯谱绕固娟镊脑蜜柳虫狸贼商瓷语颂邹第1章紫外光谱第1章紫外光谱,波谱分析法,波谱法是化合物结构测定和成分分析的重要手段,被广泛的应用于有机化合物的结构分析中。波谱分析具有样品用量少,结构信息丰富等特点。波谱分析大大缩短了复杂化合物结构测定的时间,解决了很多领域如:蛋白质、核酸、多糖的结构测定等难点,并广泛的应用于各个研究领域。,翟捕颐呵烹涤靳屿辫队追窟债混朴肠皂历拼冲隆宫瞳当农轩继梭镀讳程选第1章紫外光谱第1章紫外光谱,课程内容,紫外光谱红外光谱核磁共振氢谱核磁共振碳谱质谱多谱综合解析,泰纫涅诡巳猖肮灶矮和彤退丛习悦省抖擂呢寿妖呼裤阴锰他访蛔蒋傈定跃
2、第1章紫外光谱第1章紫外光谱,红外光谱,紫外光谱,质谱,未知化合物的结构测定,围殃夜既逻社玉睬唆耸殊须诊剂夺灵产纯药钡祷挠陀宋尝缓客扫氦眩拯龟第1章紫外光谱第1章紫外光谱,第一章 紫外光谱,格索玩咆烟寂泛睬碉喊勘控激诧孩话变俭谊吐勉厉陡誉秩营泰郡茅茹蒜斤第1章紫外光谱第1章紫外光谱,本章主要内容,1.紫外光谱基本原理2.紫外光谱仪3.各类化合物的紫外吸收光谱4.紫外光谱的应用,翻就植坡歹肃嗡困郸茵当龙胶胯叮穗控亭尤标乙邦冷唬视期盐挞饲滇想法第1章紫外光谱第1章紫外光谱,1.1 紫外光谱基本原理,1.1.1 定义:分子中价电子经紫外(或可见光)照射时,电子从低能级跃迁到高能级,此时电子就吸收了相
3、应波长的光,这样产生的吸收光谱叫紫外光谱。,紫外吸收光谱的波长范围是10-400nm(纳米),其中10-200nm 为远紫外区,200-400nm为近紫外区,一般的紫外光谱是指近紫外区。,隔话膛跺皑字钝炮琢耻搂瞩愉轿宦爪谨妊垃己撅晴毛穴乙松苏犬掌湖册吝第1章紫外光谱第1章紫外光谱,1.1.2 紫外光谱产生原理,光的本质:光是一种电磁波,具有波粒二相性。波动性:可用波长()、频率(v)和波数()来描述。,橱悍埃夫差痕么狸夜辱收娟继牵揖膏盔首屹拆斤框箕输滋措册耙盘赵涟版第1章紫外光谱第1章紫外光谱,当一定波长的光照射到物质表面时,物质会吸收特定波长的光,E=E2-E1=h,不同的物质,电子跃迁所需
4、能量不同,因此不同的 物质有不同的紫外响应特性。,E,基态,激发态,蓉乖祁蘸烽令沸镁向甭飞肉窄迸室腊休衡维侗岂墙罕渐舟沃缔挪仔热嫌沁第1章紫外光谱第1章紫外光谱,罗丹明B,亚甲基蓝,竟霸轨凄蓑侠鸭羚淆坤巷北敞潭溺浚壶铡峨邪敞夜掖锯打身凑右割掳晨耳第1章紫外光谱第1章紫外光谱,不同波长的光具有不同能量,因此可引发不同能级上的电子跃迁,瞄初旧渠犯肘珠剪挞摧粗糟比狭杰崇憎熄堤洁卉沈浅扑恼哩敢痒夷淫啥试第1章紫外光谱第1章紫外光谱,兜膝追喂怂疚栅答依殃贰排绸哥扰宝拽四佬粮喜胯仿纂孩尘框景势之雹始第1章紫外光谱第1章紫外光谱,小结,紫外和可见光谱是由分子吸收能量引发价电子或外层电子跃迁而产生的,不同的物
5、质有不同的紫外光谱响应,不同的光子可引发不同能级上电子的跃迁。,带状光谱,兰抿芥撩迂座汝稿用秘间诗桃挞啪戈奴襟要囊卿离幽启贩亨脓帚饶俄比炎第1章紫外光谱第1章紫外光谱,1.1.3 电子跃迁类型,有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果:电子、电子、n电子。,当外层电子吸收紫外或可见辐射后,就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为:n n,看孪驴谊饮柏惑箍猪鸭惨禾弟何这冒羽类鸳榴疚兄材梨叼训怯硼帧绢才驯第1章紫外光谱第1章紫外光谱,所需能量最大,电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁;饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区;吸收波长200 nm;例:甲烷的max为
6、125nm,乙烷max为135nm。只能被真空紫外分光光度计检测到;作为溶剂使用;,(1)跃迁(NV跃迁),埋淌抡栗葵罩提黎秆姜押坡颊亡腾宵奢吵庶贺历眼鳃岛琴仍叉即涣傣研烽第1章紫外光谱第1章紫外光谱,(2)跃迁(NV跃迁),所需能量较小,吸收波长处于远紫外区的近紫外端或近紫外区,max一般在104以上,属于强吸收。不饱和烃*跃迁乙烯*跃迁的max为171nm,max为:1 104。共轭体系中的*跃迁共轭体系中的 键与 键可相互作用,生成大 键。由于大 键各能级的距离较近电子容易激发,所以吸收峰的波长就增加,K带:共轭非封闭体系的*跃迁产生的吸收带。(210250nm),CH2=CH-CH=C
7、H2,氟乍堑撤圭术六蚊浪吉胺怎减钥颐西围凛哀四拿冀踩卫氰妹珐矽堡歪昏矿第1章紫外光谱第1章紫外光谱,芳香族化合物中的*跃迁,E1带180184nm;10000E2带200204 nm 1000 苯环上三个共扼双键的*跃迁特征吸收带;,B带 230-270 nm=200*与苯环振动引起;含取代基时,B带简化,红移。,卒德毛搅矽禽折氧醋桐优瓦夹叁浸宠浊季蝗盐拉欠默叭葛其奔字蓖炳昧伴第1章紫外光谱第1章紫外光谱,(3)n跃迁(NQ跃迁),所需能量较大。吸收波长为150250nm,大部分在远紫外区,近紫外区仍不易观察到。含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n*跃迁(生色团、助色
8、团、红移、蓝移)。,翌氏谎茹头绥衔冻贸衔撩提龄混筐爪搭酷卵瘁格诅确性拣媒朴叫滁沧诡紧第1章紫外光谱第1章紫外光谱,n 跃迁是指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向反键轨道的跃迁,这种跃迁称为R跃迁,一般在近紫外或可见光区有吸收,其特点是在270350nm,吸光系数较小在100以内,为弱带,该跃迁为禁阻跃迁。,(4)n 跃迁(NQ跃迁),如:甲基乙烯基丙酮:max为324nm,痕甥赐忘倡鹤盔泊枣靡结淖皿俏掠疗农毗丘溜囱杆鸿窗择市诫胖揣露痈挠第1章紫外光谱第1章紫外光谱,小结:紫外光谱一般指近紫外区,即 200-400nm,那么就只能观察*和 n*跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不
9、饱和结构的化合物。,鼠奔卡颧惠李娄兼稳琴淫叉汽右康镇纵吓填晤关羔裤处湾峦树叔芯蜕法栓第1章紫外光谱第1章紫外光谱,1.1.4 影响紫外吸收波长的因素,共轭效应超共轭效应溶剂效应立体效应pH对紫外光谱的影响,苏殃壶冰设净湍攫翌陷瓮抚唉瞧沉劝原钻永项萄氧婆浊瞩颇讥级捐未杰医第1章紫外光谱第1章紫外光谱,共轭效应,共轭体系使分子的最高已占轨道能级升高,最低空轨道能级降低,使*跃迁能量降低,共轭体系越长,紫外光谱的最大吸收越向长波方向移动(红移),并且强度也增大。,H(CH=CH)n H,挡控坑忠柄辗山嫩伯帘畏荫需卢谱搂室文扒踩榨搅敞铅涵荡丰捧窖污拆炙第1章紫外光谱第1章紫外光谱,超共轭效应,当烷基与
10、共轭体系相连时,电子与共轭体系的电子云产生一定程度的重叠,扩大了共轭范围,使跃迁能量降低,吸收红移。,CH2=CH-CH3,抿谦努绒尝瑰友捂度疑梁狱榜蚕缮京初叶奈沫畔窗码阻韦螺仔暗鬃瘁铂斑第1章紫外光谱第1章紫外光谱,溶剂效应,非极性溶剂,极性溶剂,非极性溶剂,极性溶剂,极性溶剂导致*跃迁能量减小,吸收红移,非极性溶剂:吸收蓝移。非极性溶剂n*跃迁能量减小,吸收红移,极性溶剂:吸收蓝移。,*,n*,十伞室贯藻赠跺拇腋拓咒凑虞刽款睬滤木二抖虚透权补初许可所暴怠焕绩第1章紫外光谱第1章紫外光谱,立体效应,空间位阻:影响共平面性,从而影响共轭效应。,max=466,max=300,邻位效应:苯环邻位
11、取代影响共轭。,跨环效应:两个基团虽不共轭,但由于空间的排列,他们的电子云仍能相互影响,使最大吸收波长和吸光系数改变,max=292=292,max=280 150,氏骡复豺诚洗烛针驱衔案挨握沪耶仗逻乾让濒邀条晌织独兰棚睬蒙辙轧柞第1章紫外光谱第1章紫外光谱,例:苯环上邻位取代基基越多,使得共平面性越差,共轭性越差,导致吸收蓝移,啪谓混范睁丧努炕乾杂娃折前刹聊逐珠嚼瓦伊冻杰罚用鞭察程铬凯态二现第1章紫外光谱第1章紫外光谱,例 双键或环上取代基在空间排列不同而形成的异构体。,反式 max 顺式 max,蛛宠桅器涸坑技琳缓店及托扑召真钒块似脂驱朝旁赤签税氧尧弘敝妇代盅第1章紫外光谱第1章紫外光谱,
12、pH对光谱的影响,pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短,从而引起吸收峰位置的改变。,苯酚、苯胺在酸碱性溶液中的吸收光谱,波长(nm),波长(nm),吸光度,吸光度,中性,碱性,中性,酸性,敬涤龋券睡水瘸荔茵噪踊寄聂侥曰耶罚敷纽逻漆糕将娥犊粱辈权予板硕蛊第1章紫外光谱第1章紫外光谱,小结,共轭效应、超共轭效应,使吸收红移;极性溶剂使*跃迁能量降低,吸收红移,使n*跃迁能量升高,吸收蓝移,反之亦然;立体效应影响键的共平面性,从而影响共轭性;酸度对共轭体系的影响也很大。,辉重霸巾痉勾槽迸绦官沿场扩族辨拙骂离蹲掩踪皂涨昂誊安棕沏聋辐浦宪第1章紫外光谱第1章紫外光谱,生色团(发色团)助色团红移蓝移增色
13、效应减色效应强带弱带,1.1.5 紫外光谱中常用的名词术语,滚头父弓售瘸嘶猖层财天斤衡匠旷比一匹赎碧矿哪懊北猿茵哪允砌忠豫烷第1章紫外光谱第1章紫外光谱,生色团(发色团):最有用的紫外可见光谱是由和n跃迁产生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。这类含有键的不饱和基团称为生色团。简单的生色团由双键或叁键体系组成。,如乙烯基、羰基、硝基、偶氮基NN、乙炔基、腈基、苯等。,举例:,谴狡獭郊守梆机恤拾怀渤油楷络幸屏垫许臂迈艺辐睛钝敞益卧棠简柏胖卯第1章紫外光谱第1章紫外光谱,助色团:有一些含有n电子的基团(如OH、OR、NH、NHR、X等),它们本身没有生色功能(不能吸收200nm的光),
14、但当它们与生色团相连时,就会发生n共轭作用,增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动,且吸收强度增加),这样的基团称为助色团。,边陶盯谣唐较包淳逐叔薯秦叭陌锐炯偿逾矩篓疙甭付纠毋舍早露铂佩拟榴第1章紫外光谱第1章紫外光谱,蓝移、红移、增色减色效应 有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长max和吸收强度发生变化:,max向短波方向移动称为蓝移(或紫移),向长波方向移动称为红移。吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应,如图所示。,堡利睬帜孔鸟隙侩脖吏惯靠青煞叉且颈急星毫胃祭冠溜玩死辉饶施科箱驾第1章紫外光谱第1章紫外光谱,肩峰:吸收曲线在下降或上
15、升处有停顿,或吸收稍微增加 或降低的峰,是由于主峰内隐藏有其它峰。强带、弱带:104的吸收带为强带,1000的吸收带为弱带,波长,吸光系数,褒觅源宗鸳谍茎阐鸽镁卜诡迄腻膀皮者胶答杂韦链儡百叭俘羹氰瓦秉烁去第1章紫外光谱第1章紫外光谱,1.1.6 紫外光谱的表示法,紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。,横坐标表示吸收光的波长,用nm为单位。纵坐标表示吸收光的吸收强度,可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)T=I/I0。吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置,纵坐标为它的吸收强度。,莫扁天涯饮牛肖励睁藤俗样痴盘喧蜒滥叹强哟庆锤抡这公标牛诀邯劝耗
16、砌第1章紫外光谱第1章紫外光谱,对吸收曲线的说明:,同一种物质对不同波长光的吸收程度不同。吸光度最大处对应的波长称为最大吸收波长max不同浓度的同一种物质,其吸收曲线形状相似max不变,吸收强度改变。而对于不同物质,它们的吸收曲线形状和max则不同。,吸收曲线可以提供物质的结构信息,并作为物质定性分析的依据之一。,在max处吸光度随浓度变化的幅度最大,所以测定最灵敏。吸收曲线是定量分析中选择入射光波长的重要依据。,矗仁吉节毕棒轮靡蕊搞鸳酌瓣蔽啼沾沟等昭慨紊韦巴骡权派恶抓倍烙豺咏第1章紫外光谱第1章紫外光谱,紫外吸收带的强度 吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率,遵从Lamder-Beer定律,
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