紫外吸收光谱的应用分析
第9章 紫外吸收光谱
第九章 紫外吸收光谱分析
▲溶液酸碱性对紫外光谱的影响
总结 规律
（a）苯酚的UV光谱图
（b）苯胺的UV光谱图
仪器分析 学习指导
第九章 紫外吸收光谱分析
结论：
溶液从中性变为碱性时，吸收峰发生红 移，表明该化合物为酸性物质； 如果化合物溶液从中性变为酸性时，吸 收峰发生蓝移，表明化合物为碱性物质。
第九章 紫外吸收光谱分析
共轭多烯的K带吸收位置λmax ，可利用伍 德沃德（Woodward）规则来进行推测。
该公式为： max= 母体二烯烃
取代基对共轭 双烯 λmax的影 响具有加和性
+ 环外双键 + 延伸双键 + 共轭体系上取代烷基
+ 共轭体系上取代的助色基
仪器分析 学习指导
第九章 紫外吸收光谱分析
σ→σ*
E、π→σ*
C、n→σ* D、
仪器分析 学习指导
第九章 紫外吸收光谱分析
3、指出下述各对化合物中，哪一个化合物 能吸收波长较长的光（只考虑π→π*跃迁）
(3) CH2=CH-CH2-CH=CHNH2及 CH3-CH=CH-CH=CHNH2
仪器分析 学习指导
第九章 紫外吸收光谱分析
4、已知某化合物在己烷中的λmax为327nm，
电子跃迁光谱，吸收光波长范围
紫外吸收光谱 200400 nm（近紫外区），主要
分
用于含共轭结构化合物分析。
子
吸
电子跃迁光谱，吸收光波长范
收 可见吸收光谱 围400750 nm ，主要用于有色
光
物质的定量分析。
谱
红外吸收光谱 分子振动光谱，吸收光波长范围
2.51000 m , 主要用于有机化合 物结构鉴定。
紫外可见吸收光谱法的应用
紫外可见吸收光谱法的应用
紫外可见吸收光谱法是一种利用物质对紫外光和可见光的吸收特性进行分析的光谱技术。
它在化学、生物、医药、环境等领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用：
1. 化学分析：紫外可见吸收光谱法可以用于分析物质的组成和结构。
通过测量物质在特定波长下的吸收光谱，可以确定物质中存在的官能团、化学键等信息，从而推断出物质的结构和组成。
2. 定性分析：紫外可见吸收光谱法可以用于定性分析。
不同的物质在特定波长下的吸收光谱是不同的，因此可以通过比较吸收光谱来鉴定物质的种类。
3. 定量分析：紫外可见吸收光谱法可以用于定量分析。
通过测量物质在特定波长下的吸光度，可以计算出物质的浓度。
这种方法常用于测定溶液中的化学物质浓度、药物含量等。
4. 反应动力学研究：紫外可见吸收光谱法可以用于研究化学反应的动力学。
通过测量反应物和生成物在特定波长下的吸光度随时间的变化，可以确定反应速率常数、反应级数等信息。
5. 环境监测：紫外可见吸收光谱法可以用于环境监测。
例如，可以利用该方法检测水中的有机物、重金属等污染物的含量。
6. 生物分析：紫外可见吸收光谱法可以用于生物分析。
例如，可以利用该方法检测蛋白质、核酸等生物大分子的含量和结构。
紫外可见吸收光谱法是一种简单、快速、灵敏的分析方法，在化
学、生物、医药、环境等领域有着广泛的应用。
第3节 紫外吸收光谱的应用
2. 斯科特(Scott)经验规则
用于计算芳香族羰基的衍生物在乙醇中的苯环E2带的max 苯环E2带 基数 O C X= —R 246nm X —H 250nm —OH，—OR 230nm 取代 烷基 邻、间 +3nm 对 +10nm —OR，— OH 邻、间 +7nm 对 +25nm —O－ 邻 +11nm 间 +20nm 对 +78nm —Br 邻、间 +2nm 对 +15nm —Cl 邻、间 +0nm 对 +10nm —NH2 邻、间 +13nm 对 +58nm —NHCOCH3 邻、间 +20nm 对 +45nm —NHCH3 对 +73nm —N(CH3)2 邻、间 +20nm 对 +85nm 17:09:51
斯科特(Scott)经验规则计算示例
例5
Br
O
基 数 Br间位取代
246nm +2nm
烷基邻位取代 +3nm 计算值 max =251nm （实测值248 nm ）
17:09:51
二、有机化合物分子结构的推断
structure determination of organic compounds
③ 必须是C=C双键。 取代烷基的条件： ① 仅由C，H组成的基团，包括－CH3，－C2H5，环残； ② 共轭链上碳原子上取代烷基，常用R表示； ③ 一个取代基可多次使用。
17:09:51
（2） α，β-不饱和羰基化合物 max(π－π*)的计算
C C C C O C X
母体为直链(无环)、六元环或更大元的环 规定：X= —H –5nm X= —OH，—OR –20nm X= —R –0nm 增加一个共轭双键 +30nm 一个环外双键 +5nm 一个同环二烯 +39nm 一个烷基取代(α) +10nm (β) +12nm (γ位以上) +18nm
紫外吸收光谱分析
单色器是将光源发出的复合光分解为单色光的装置。在紫外吸收光谱分析中，常 用的单色器有棱镜单色器和光栅单色器。棱镜单色器分辨率较低，适用于宽波段 扫描；光栅单色器分辨率较高，适用于窄波段扫描和定量分析。
样品池设计与使用注意事项
样品池设计
样品池是承载样品的装置，其设计应考虑到样品的性质、浓度以及分析波长等因素。常 用的样品池有石英比色皿和玻璃比色皿，前者适用于紫外区域的分析，后者适用于可见 光区域的分析。此外，样品池的光程长也是需要考虑的因素，一般根据分析需求选择合
03 样品前处理与实验条件 优化
样品溶解与稀释方法
选择合适溶剂
根据样品的性质选择合适的溶剂 ，确保样品在溶剂中完全溶解， 避免产生浑浊或沉淀。
稀释倍数确定
根据样品的浓度和仪器的检测范 围，确定合适的稀释倍数，使样 品在检测时处于线性范围内。
pH值调整及缓冲液选择
pH值调整
根据样品的性质和实验需求，使用酸或碱调整样品的pH值，确保样品在合适 的pH值下进行实验。
多组分体系同时测定策略探讨
1 2 3
多波长测定法
利用不同组分在紫外光谱中的特征吸收峰，选择 多个波长进行同时测定，实现多组分体系的分析 。
差分光谱法
通过比较样品与参比溶液在特定波长下的吸光度 差异，消除背景干扰，提高多组分体系测定的准 确性。
化学计量学方法
结合化学计量学算法，对多组分体系的紫外吸收 光谱数据进行解析，实现各组分浓度的同时测定 。
应用举例
在药物分析中，利用紫外光谱法可以 快速识别原料药或制剂中的主成分， 以及可能的杂质或降解产物。
导数光谱法在Biblioteka 合物鉴定中应用原理导数光谱法通过对原始紫外光谱进行数学处理（求导），可 以突出光谱的细微特征，提高混合物中各组分的分辨率。
药物分析中的紫外可见吸收光谱研究
药物分析中的紫外可见吸收光谱研究在药物领域，药物分析是一个重要的研究方向，它涉及到判断药物的纯度、成分以及稳定性等关键性问题。
在药物分析中，紫外可见吸收光谱是一种常用的分析方法，它能够通过对药物在紫外可见光的吸收情况进行研究，得到药物的吸收光谱图谱，并进一步进行定量分析和质量评估。
一、紫外可见光谱的基本原理紫外可见光谱是指药物在紫外光和可见光波段的吸收现象。
根据分子吸收光谱定律，当药物分子受到特定的波长的光照射时，分子中的电子跃迁至激发态，吸收光子的能量。
通过测量吸收的光强度和波长，我们可以得到药物吸收光谱的特征，进而推断药物的结构和成分等信息。
紫外可见光谱的可见光区域通常波长范围为400-800nm，而紫外区域则分为三个子区域：近紫外区（200-400nm）、远紫外区（180-200nm）和真紫外区（≤180nm）。
在药物分析中，主要关注的是可见光区域和近紫外区域的吸收现象。
二、药物分析中的紫外可见光谱应用1. 药物质量评估紫外可见光谱在药物质量评估中起着重要作用。
通过测量药物在特定波长下的吸收光强度，可以获得药物吸光度的数据。
与参比物相比较，根据药物的吸光度变化可以评估药物的纯度。
同时，可以利用吸光度的变化来监测药物的稳定性，判断药物是否发生了分解或氧化等不良变化。
2. 药物定量分析紫外可见光谱也可用于药物的定量分析。
通过建立药物的标准曲线，利用药物在特定波长下吸光度和浓度之间的线性关系，可以根据待测样品的吸光度值，推算出其浓度。
这种定量方法简便、快速，并且对药品的侵蚀小，适用于药物分析中的许多常见成分的测定。
3. 药物结构研究紫外可见光谱也可用于药物结构研究。
药物在不同波长下呈现吸收峰值的变化，可以通过观察药物在不同波长下的吸收光谱图谱，分析吸收峰的位置和强度，推断出药物的结构特征。
这对于药物研发和合成过程中的结构确认非常有帮助。
三、紫外可见光谱的实验方法和注意事项实验过程中，通常需要采用紫外可见光谱仪来进行药物样品的测量和分析。
紫外光谱的原理及其应用
紫外光谱的原理及其应用紫外光谱是紫外分光光度计等分析化学中的重要工具。
UV（紫外线）光谱的另一个名称是电子光谱，因为它涉及将电子从基态提升到更高的能量或激发态。
在本文中，我将解释紫外光谱的基本原理、工作原理和所有应用。
一、紫外光谱简介紫外光谱是一种吸收光谱，其中紫外线区域（200-400nm）的光被分子吸收。
紫外辐射的吸收导致电子从基态激发到更高能态。
被吸收的紫外线辐射的能量等于基态和高能态之间的能量差（deltaE=hf）。
通常，有利的跃迁是从MAX占据分子轨道(HOMO)到LOW未占据分子轨道(LUMO)。
对于大多数分子来说，LOW能量占据的分子轨道是s轨道，对应于sigma键。
p轨道处于较高的能级，具有未共享电子对的轨道（非键轨道）位于较高的能级。
未占轨道或反键轨道（pie*和sigma*）是能量High的占据轨道。
在所有化合物（除了烷烃）中，电子都会经历各种跃迁。
一些随着能量增加的重要转变是：非键到派*，非键到sigma*，派到派*,sigma到pie*和sigma到sigma*。
二、紫外光谱学原理紫外光谱遵循比尔-朗伯定律，该定律指出：当一束单色光通过吸收物质的溶液时，辐射强度随吸收溶液厚度的下降率与入射辐射成正比：以及溶液的浓度。
Beer-Lambert定律的表达式为-A=log(I0/I)=Ecl其中，A=吸光度，I0=入射到样品池，目的光强度I=离开样品池的光强度C=溶质L目的摩尔浓度=样品池长度(cm.)，E=摩尔吸光率从比尔-朗伯定律可以清楚地看出，能够吸收给定波长的光的分子数量越多，光吸收的程度就越大。
这是紫外光谱的基本原理。
三、紫外光谱的仪器和工作可以同时研究紫外光谱仪的仪器和工作。
大多数现代紫外光谱仪由以下部分组成：光源：钨丝灯和氢氘灯是广泛使用的光源，因为它们覆盖了整个紫外区域。
钨丝灯富含红色辐射；具体地说，它们发出375nm的辐射，而氢氘灯的强度低于375 nm。
单色器：单色器通常由棱镜和狭缝组成。
紫外吸收光谱的应用.
2、构型、构象的测定 具有相同化学组成的不同异构体或不同构象的
化合物，它们的紫外光谱有一定的差异，因此根据 此种差异可以对异构体及构象进行判别。 （1）、顺反异构体的判别
丁烯二酸 顺 198nm ε=2.6×104 反 214nm ε=3.4×104
（2）、构象的判别
AcO λmax=283nm εmax=56
紫外吸收光谱能测定化合物中含有微量的具有紫外 吸收的杂质。如果一个化合物在紫外可见光区没有明 显的吸收峰，而其的杂质在紫外区有较强的吸收峰， 就可检出化合物中所含有的杂质（乙醇/苯，苯 λmax=256nm）。如果一个化合物在紫外可见光区有 明显的吸收峰，可利用摩尔吸光系数（吸光度）来检 查其纯度。
AcO O
AcO Br O
Br O
λmax=279nm εmax=72 λmax=309nm εmax=182
以无取代基的酮为标准，可以看出，凡是平伏键 的均蓝移，直立键的均红移，因此从吸收带的红移或蓝 移的情况可以判断取代基是在平伏键还是直立键的上。
3、互变异构体的测定
某些有机化合物在溶液中存在互变异构现象， 常见的互变异构体有酮-烯醇式互变异构体、内酰胺内酰亚胺互变异构体等。在溶液中两种异构体处于 平衡状态，在互变过程中常伴随双键位置的变动， 因此会出现紫外吸收光谱波长的变化。
二纯度检查化合物的紫外吸收光谱基本上是分子中发色基团和助色基团的特性而不是整个分子的特性所以单独从紫外吸收光谱不能完全确定化合物的分子结构必须与irnmrms及其它方法配合才能得出可靠的结论
§5 紫外吸收光谱的应用
一、定性鉴定有机化合物 主要依据：吸收峰形状；吸收峰数目；各吸收峰波 长及摩尔吸光系数。
OH
CH3COCH2CO2CH2CH3
9.5 紫外吸收光谱的应用
ΔA = A λ2 -A λ1 = （εxλ2-εxλ1）bcx
13:03:22
其中，测量波长λ2和惨比波长λ1的选择与组合是关键。 以两组分x和y的双波长测定为例： 设：x为待测组分，y为干扰组分，二者的吸光度差分别为： △Ax和△Ay，则该体系的总吸光度差△Ax+y为： △Ax+y = △Ax + △Ay 如何选择波长λ1、 λ2有一定的要求。
13:03:22
例2 ．
某化合物可能有两种结构，乙醇中紫外光谱最大吸 收λmax＝ 281 nm(κmax 9700 L· mol-1· cm-1)确定其属何种结构。
HO O HO H3C (b) O CH3 (a) O
H3C
O
CH3
解：
结构(a) ：λ max= 五元环烯酮母体 +α-OH + β-R + β-OR = 202 + 35 + 12 + 30 = 279 nm 结构(b) ：λmax = 烯酯母体 + α-OH + 2×β-R + 环内双 键 = 193 + 35 + (2×12) + 5 = 257 nm
B带： 262 nm(κ302 L· mol-1· cm-1) ，274 nm(κ2040 L· mol-1· cm-1) ， 261 (4) pH的影响 加NaOH红移→酚类化合物，烯醇。
加HCl蓝移→苯胺类化合Байду номын сангаас。
13:03:22
9.5.2 在有机化合物结构分析中的应用
一、谱图解析方法
三要素：谱峰位置、强度、形状。 谱峰形状：定性指标；谱峰强度：定量指标； 紫外可见光谱特征参数：λmax和κmax，K，B，R带。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
芳环的特征 吸收(具有精细解构的B吸收带)。
02:11:48
可获得的结构信息：
（4）200～250 nm有强吸收峰(κ≥104 L· mol-1· cm-1)： 表明含有一个共轭体系(K)带。 共轭二烯：K带(230 nm)。
-不饱和醛酮：K带230 nm ，R带310 330n解尽可能多的结构信息，分子式 ，性质等。 2.计算出该化合物的不饱和度。
3.确认最大吸收波长λmax，计算κmax。
4.根据λmax和κmax可初步估计属于何种吸收带，属于何种共轭 体系。 κmax在(1～20)104 L· mol-1· cm-1 ，通常是α,β-不饱和醛酮或 共轭二烯骨架结构。
02:11:48
例2 ．
某化合物可能有两种结构，乙醇中紫外光谱最大吸 收λmax＝ 281 nm(κmax 9700 L· mol-1· cm-1)确定其属何种结构。
HO O HO H3C (b) O CH3 (a) O
H3C
O
CH3
解：
结构(a) ：λ max= 五元环烯酮母体 +α-OH + β-R + β-OR = 202 + 35 + 12 + 30 = 279 nm 结构(b) ：λmax = 烯酯母体 + α-OH + 2×β-R + 环内双 键 = 193 + 35 + (2×12) + 5 = 257 nm
κmax在1000 ～ 104 L· mol-1· cm-1 ，一般含有芳环骨架结构。
κmax<100 L· mol-1· cm-1 ，一般含有非共轭的醛酮羰基。
02:11:48
二、不饱和度计算
定 义：分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。 计算式： 化合物CxHyNzOn u = x + (z –y ) / 2 + 1 x ， z ， y分别为分子中四价、三价、一价元素数目。 作 用：推断分子中含有双键、三键、环、芳环的数目， 验证谱图解析的正确性。 例： C9H8O2 u = 9 + （ 0 – 8 ）/ 2 +1= 6
O C O C OEt OEt
互变异构：
酮式：λmax=204 nm，无共轭； 烯醇式：λmax=243 nm 。
02:11:48
取代苯吸收波长 计算
02:11:48
9.5.3 定量分析
依据：朗伯-比尔定律
吸光度： A= κ l c
透光度：-lgT = κ l c
灵敏度高：
κmax：104～105 L·mol-1 · cm -1；
9.5.1 紫外-可见吸收光谱图中提供的 化合物结构信息
一、 可获得的结构信息
（1）200～800 nm 无吸收峰 饱和化合物，单烯。 （2）270～350 nm有吸收峰(κ=10～100 L· mol-1· cm-1) 醛酮 n→π* 跃迁产生的R吸收带。 （ 3 ） 250 ～ 300 nm 有中等强度的吸收峰 ( κ=200～2000 L· mol-1· cm-1)
260nm，300 nm，330 nm有强吸收峰：3,4,5个双键的 共轭体系。
02:11:48
二、光谱解析注意事项
(1) 确认max，κ，初步估计属于何种吸收带； (2) 观察主要吸收带的范围，判断属于何种共轭体系； (3) 乙酰化位移
C H3 CH3 C H3 O C O C H3
OH
nm(κ300 L· mol-1· cm-1)。
B带： 262 nm(κ302 L· mol-1· cm-1) ，274 nm(κ2040 L· mol-1· cm-1) ， 261 (4) pH的影响 加NaOH红移→酚类化合物，烯醇。
加HCl蓝移→苯胺类化合物。
02:11:48
9.5.2 在有机化合物结构分析中的应用
一、谱图解析方法
三要素：谱峰位置、强度、形状。 谱峰形状：定性指标；谱峰强度：定量指标； 紫外可见光谱特征参数：λmax和κmax，K，B，R带。
测量误差与吸光度读数有关：
A = 0.434，读数相对误差最小。
02:11:48
多组分；双波长法
（1）多组分定量方法
联立方程为：
Aλ1=κX1cXl+κY1cYl Aλ2=κX2cXl+κY2cYl （2）双波长定量方法
寻找干扰成分的等吸光点来消除 干扰。λ1处干扰成份具有与λ2处相 等的吸收， λ1 称为参比波长，因 此当干扰成分共存时： ΔA = A2-A1 c
第九章 紫外-可见吸收 光谱法
UV-VIS spectrophotometry,UV
9.5.1 紫外-可见吸收 光谱图中提供的信息 9.5.2 在有机物结构分 析中的应用 9.5.3 定量分析方法 9.5.4 导数分光光度法
第五节 紫外吸 收光谱的应用
Applications of UV-VIS
02:11:48
02:11:48
吸收波长计算
02:11:48
立体结构和互变结构的确定
H C C H
顺式：λmax= 280 nm；κmax= 10 500 L· mol-1· cm-1； 反式：λmax= 295.5 nm；κmax= 29 000。 共平面产生最大共轭效应， κmax大。
H C C H
O H 3C C OH H 3C C H C H2 C
02:11:48
三、化合物结构确定示例
例1．化合物C10H16，Λ
max231
nm（κmax=9 000
L· mol-1· cm-1 ）。加氢时，1mol试样吸收 2mol H2。红
外表示有异丙基存在，确定结构。 解： (1) 计算不饱和度： u = 10-16/2+1 = 3 含两个共轭的双键和一个环(为什么?)
(2)
可能结构
如何判断？
(a) (b) (c) (d)
02:11:48
（3）计算验证λ
max =
231 nm
结构（a）：λmax=六环二烯母体+4个烷基取代 +环外双键 = 217+（2×5）+5 = 232 nm 结构（b）：λmax=同环二烯母体+4个烷基取 代+环外双键 = 253+（4×5） = 273 nm 结构（c）：λmax=同环二烯母体+3个烷基取= 253+（3×5） = 268 nm 结构（d）：λmax=同环二烯母体+3个烷基取 代+环外双键 = 253+（3×5）+5 = 268 nm 结构(a) 最接近实测值。可再与标准谱图对照验证。