四大光谱在有机分析中的应用论文

四大谱在有机分析中的应用

摘要：有机化学领域内无论研究何种有机化合物在分析或合成时都会遇到

结构测定的问题。近三四十年来各种波谱测量技术的出现及其迅速发展使紫外光谱、红外光谱、核磁共振波谱和质谱法得到了普遍应用。现在这四种谱已

成为鉴定有机化合物以及测定其结构的常用手段。

关键词：波谱法，紫外——可见光谱，红外光谱，核磁共振，质谱，应用

前言：有机波谱分析是分析化学中发展最快、应用最广泛的领域之一。波谱分析的基础理论与实验的应用已成为生命科学、材料科学、环境科学、石油化工等诸领域中重要的、不可缺少的部分。近年来西方发达国家的大学教学中，波谱分析越来越受到重视。有机波谱分析主要从红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱、质谱，四大领域来分析及应用。以美国为倒，近年的国家自然科学基金、高等学校提供的基金与实验室改造资金中，核磁共振谱仪居第一位，色谱与质谱联用项目次之。充分考虑在各

研究领域中各种波谱方法的特点和应用，除了对基本理论和仪器进行描述外，还应掌握波谱数据与分子结构关系的一般规律。近些年来发展起来的波谱分析方法主要是以光学理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而进行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构的分析和鉴定。由于它具有快速、灵敏、准确、重现等特点，使之成为有机物结构分析和鉴定的常用分析工具和重要分析方法。在实际工作中，单用一种方法往往难以得出明确的结论，需要综合利用多种波谱方法联合解析，相互说明，互为佐证。

一、红外光谱

概述

红外光谱具有测定方法简便、迅速、所需试样量少，得到的信息量大的优点，而且仪器价格比核磁共振谱和质谱便宜，因此红外光谱在结构分析中得到广泛的应用。

红外光谱主要用于有机和无机物的定性和定量

分析，其应用领域十分广泛：如石油化工、高聚

物（塑料、橡胶、合成纤维）、纺织、农药、医药、环境监测、矿物甚至司法鉴定等。近二十年来精细化工发展很快，红外光谱是分析鉴定精细化工产品的有力工具。

红外光谱的功能

1.鉴定有机物官能团

根据特征吸收峰的位置和强度可鉴定有机物分子所含的化学键和官能团，推断化合物属于饱和或不饱和，是脂肪族还是芳香族,是否含有双键、叁键、羟基(0H)、氨基(NH、NH2)或羰基(C=O)等。

2.推断分子结构

根据存在的化学键和官能团以及其他结构信息，通过与标准谱图的对比推断分子结构，进行定性分析。

3、定量分析

红外光谱适用于一些异构体和特殊体系的定量

分析，它们的红外光谱尤其是指纹区的光谱各有特征，因此可利用各自特征吸收峰的强度定量。

4、鉴定无机化合物

不要认为红外光谱只能鉴定有机物，它也是鉴定无机物很好的手段之一，例如络合物的研究，地矿科学的研究也普遍采用红外光谱。

无机化合物的红外光谱是酸根离子的特征。对其特征性和规律性的研究不及有机化合物成熟，不过有些无机物的特征却是很明显的，例如

和。它们结构上的差异仅仅是所带结晶水的多少不同，可红外光谱有较大差异，很容易区分它们。

5、在精细化工中的应用

红外光谱能够明显地揭示未知物的结构特征含有什么或不含有什么官能团和化学键，从谱带位置和强度还可以判断官能团周围的化学环境。近年来在各种文献和标准谱库中已积累了大量的红外标准谱图，常可用于未知物的“指纹”鉴定，即当未知样品的处理方法与标准谱图相同时，红外光谱的谱带位置、峰的强度次序以及峰形与标准谱图完全一致时，就几乎可以肯定两者是同一化合物。近年来又发展了许多检索程序，使未知物的结构鉴定变得比较容易。但许多精细化工品，特别是商品并不是某种纯净的化合物，具有同系物、复配物和杂质，未反应的原料和副产物等，使红外光谱的应用受到限制。特别是某些新化合物和商品还没有标准谱图，用解析谱带归属的方法来推断未知物的结构就不是一件容

易的事。

二、紫外-可见吸收光谱

概述

紫外-可见吸收光谱是利用某些物质的分子吸收200 ~ 800 nm光谱区的辐射来进行分析表征的方法。这种分子吸收光谱产生于价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁，广泛用于无机和有机化合物的结构表征和定量分析

紫外光谱的功能

检定物质

根据吸收光谱图上的一些特征吸收，特别是最大吸收波长虽ax和摩尔吸收系数是检定物质的常用物理参数。这在药物分析上就有着很广泛的应用。在国内外的药典中，已将众多的药物紫外吸收光谱的最大吸收波长和吸收系数载入其中，为药物分析提供了很好的手段。

纯度检验

推测化合物的分子结构

研究生物大分子的构象和构型

通过电子吸收光谱研究蛋白质分子构象。牛血清白蛋白(BSA) 水溶液在276 nm 和193 nm 有

两个吸收峰。前者主要是蛋白质中酪氨酸、色氨酸的光吸收,后者主要是由肽基团的吸收而产生的。由紫外吸光谱的性质知,193 nm 附近的吸收峰是肽链α(螺旋和无规则卷曲构象的主要识别峰) ,而β(折迭构象型的吸收峰) 应在波长198 nm附近。故可推测此BSA 溶液中没有β(折迭构象或极少) 。

氢键强度的测定

实验证明，不同的极性溶剂产生氢键的强度也不同，这可以利用紫外光谱来判断化合物在不同溶剂中氢键强度，以确定选择哪一种溶剂。络合物组成及稳定常数的测定

反应动力学研究

在有机分析中的应用

有机分析是一门研究有机化合物的分离、鉴别及组成结构测定的科学，它是在有机化学和分析化学的基础上发展起来的综合性学科。

精细化工中的应用

紫外光谱可用于含有发色团的有机物分析，如芳烃、共轭烯烃、酮和醛等，尤其在定量分析中具有灵敏度高、准确和快速方便的优点。其应用的局限性也很明显，如分子不含有发色团，就不