《紫外光谱分析》PPT课件.ppt

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1、0.1-1mg,1-5mg,2-10万,5-50万,100-1000万,50-500万,紫外光谱,紫外光的波长范围？紫外光谱的所属类别？分子轨道的种类？电子越迁类型？发色团与助色团？紫外光谱的影响因素？根据化学结构计算最大紫外吸收波长的方法？紫外光谱在结构解析中的应用？,第二章 紫外光谱,第一节 基础知识 一、电磁波的基本性质与分类电磁波:在空间传播的周期性变化的电磁场、无线电波、光线、X射线、射线等都是波长不同的电磁波，又称电波，电磁辐射。光是电磁波或叫电磁辐射。具有微粒性及波动性的双重特性,（Ultraviolet-Visible Spectrophotometry）（UV-Vis）,与光

2、的传播有关的现象宜用波动性来解释。,在讨论光与原子和分子相互作用时，可把光看成是一种从光源射出的能量子流或者高速移动的粒子，这种能量子也叫光量子或光子。,光子能量(E)与光的频率()成正比:E=h=h.C/式中h为普朗克(Plank)常数(6.6310-34J.s).根据电磁波波长的不同可分成无线电波、微波、红外、紫外及X-射线几个区域。,The electromagnetic spectrum/radiation(EMR),跃迁类型：根据分子轨道理论,*反键轨道*反键轨道n 非键轨道成键轨道 成键轨道,*n*n*,E跃迁类型实例 CC C=C CX C=X C=X X=O,S,N,P,F,C

3、l,Br,Imax 104 102 101_102,*n*n*,三、原子或分子的能量组成与分子轨道（一）原子或分子的能量E分子=E移动+E转动+E振动+E电子 E移动 E转动 E振动 E电子 移动能级排列紧密，能级跃迁只需较少能量，跃迁产生的吸收光谱看不到。我们所讨论的吸收光谱是光或电磁波与原子及分子相互作用后，原子或分子吸收一定能量的电磁辐射能而产生的振动、转动吸收光谱和电子吸收光谱。,（二）分子轨道 分子轨道是由组成分子的原子轨道相互作用形成的。分子成键轨道;分子反键轨道,分子轨道的种类,n轨道也叫未成键轨道，在构成分子轨道时，该原子轨道不参与分子轨道的形成，可按在原子中的能量画出。,紫外

4、光谱与电子跃迁 紫外光谱：200400nm，属近紫外区或石英紫外区；4200nm，属远紫外区。紫外光谱是电子光谱的一部分，电子光谱是由电子跃迁而产生的吸收光谱的总称，它还包括可见吸收光谱。,电子跃迁及类型：,紫外区的划分,可见光各吸收区,不同类型化合物产生的电子跃迁类型,五 紫外光谱的max及其主要影响因素,紫外吸收光谱的表示方法及常用术语,紫外吸收光谱的表示方法 是以波长为横坐标，以吸光度A或吸光系数为纵坐标所描绘的曲线。吸收峰吸收谷肩峰末端吸收强带：104；弱带：103表示方法：237nm(104)或：237nm(lg4.0),紫外吸收光谱中的一些常见术语,发色团：分子结构含有电子的基团。

5、助色团：含有非成键n电子的杂原子饱和基团。红移（长移）：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向长波方向移动的现象。蓝（紫）移：由于取代作用或溶剂效应导致吸收峰向短波方向移动的现象。增色效应和减色效应：由于取代或溶剂等的改变，导致吸收峰位位移的同时，其吸收强度发生变化，增强的称增色（浓色）效应，减弱的称减色（淡色）效应。,（一）电子跃迁类型对max的影响*跃迁峰位：150nm左右n*跃迁峰位:200nm左右*跃迁峰位:200nm(孤立双键),强度最强（跃迁 时产生的分子极化强度高）n*跃迁峰位:200400nm,（二）发色团与助色团对max的影响紫外吸收光谱主要由*及n*跃迁贡献的。,（三）样品溶液

6、的浓度对max的影响在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光线的吸收遵守Lambert-Beers定律，即吸光度（A）与溶液的浓度（C）和吸收池的厚度（l）成正比 A=lC 为摩尔吸光系数max=500010000 强吸收max=2005000 中强吸收max200 弱吸收,Lambert-Beer定律,在单色光和稀溶液的实验条件下，溶液对光线的吸收遵循Lambert-Beer定律。即吸光度（A）与溶液的浓度（C）和吸收池的厚度（l）成正比。A=alC若溶液的浓度用摩尔浓度，吸收池的厚度以厘米为单位，则Beer定律的吸光系数（a）可表达为，即摩尔吸光系数。A=lC=-lgI/I0;即=A/lCI

7、0:入射光强度；I:透射光强度,实际工作中吸光系数的表示方法,百分吸光系数和摩尔吸光系数吸收具有加和性,（四）吸光度的加和性对max的影响A混(1)=A1 1+A2 1A混(2)=A1 2+A2 2,（五）共轭体系对max的影响,丁二烯吸收峰：max=217nm乙烯吸收峰：max=175nm,共轭体系的形成使吸收移向长波方向，吸收强度增大。,电子能级 乙烯 丁二烯,CH2=CH-CH=CH2 max=217nm（21000）CH2=CH-CH=CH-CH=CH2 max=258nm（35000）,讨论,下面两个异构体(A与B)，能否用UV鉴别？简单说明理由。,两个不同发色团相互共轭时对紫外光谱

8、的影响,(六)立体效应对max的影响,空间位阻的影响：,顺反异构的影响,跨环效应的影响,二环庚二烯,二环庚烯,（1）n*跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增大而向短波方向移动。（2）*跃迁所产生的吸收峰随着溶剂极性的增大而向长波方向移动。,1、溶剂极性对跃迁的影响,(七)溶剂对光谱的影响,八、吸收带及芳香化合物的紫外光谱特征,吸收带,E1带：*184nm(10000)E2带：*203nm(7400)B带：*254nm(200),吸收带,（1）R带：n*跃迁所产生的吸收带。特点：吸收峰处于较长吸收波长范围（250-500nm），吸收强度很弱,100。（2）K带：共轭双键的*跃迁所产生的吸收带。特点

9、：吸收峰出现区域210-250nm，吸收强度大,10000（lg 4）。（3）B带：苯环的*跃迁所产生的吸收带，是芳香族化合物的特征吸收。特点：吸收峰出现区域230-270nm，重心在256nm左右，吸收强度弱,220。非极性溶剂可出现细微结构，在极性溶剂中消失。,radikal,konjugierte,benzenoid,（4）E带：苯环烯键电子*跃迁所产生的吸收带。E带也是芳香族化合物的特征吸收。E带又分为E1和E2两个吸收带：E1带：是由苯环烯键电子*跃迁所产生的吸收带，吸收峰在184nm，lg 4（约为60000）。E2带：是由苯环共轭烯键电子*跃迁所产生的吸收带，E2带的吸收峰出现在

10、204 nm，lg=4（约为7900）。,ethylenic,例3 计算下列化合物的max值,对多功能基取代苯，可按取代基的电负性和位置用下表的增值计算K带（E2带）,第三节 紫外光谱在有机化合物结构研究中的应用一 确定检品是否为某已知化合物 两个化合物相同，则紫外光谱应完全相同；而紫外光谱相同，结构不一定相同。,确定未知不饱和化合物的结构骨架（一）将max的计算值与实测值进行比较,（二）与同类型的已知化合物UV光谱进行比较同类化合物在紫外光谱上既有共性，又有个性。其共性可用于化合物类型的鉴定，个性可用于具体化合物具体结构的判断。黄酮类化合物：300400nm(谱带I);220280nm(谱带

11、II),三 确定异构体或构型,上述化合物的紫外光谱给出max:206nm(=5350);250nm(=10500)A计算值：max=249nm,例2 二苯乙烯,max:280nm(max=10500)max:295.5nm(max=29000),(A):245nm;(B):308nm;(C):323nm,例2 乙酰乙酸乙酯,极性溶剂（water）非极性溶剂(hexane)max:272nm(=16)max:243nm(强峰）,五、确定构象,本章重点内容,电磁辐射能与分子吸收光谱之间的关系；电子越迁类型与紫外光吸收峰之间的关系；发色团与助色团的类型；共轭体系与紫外光谱吸收峰之间的关系，吸收峰波长的计算方法；紫外光谱的影响因素；紫外光谱在有机化合物结构分析中的作用。,