第六章--紫外-可见吸收光谱分析法

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基 --是由非环或六环共轭二烯母体决定的基准值:
无环、非稠环二烯母体:
max=217 nm
异环(稠环)二烯母体: max=214 nm
同环(非稠环或稠环)二烯母体: max=253 nm
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
ni i : 由双键上取代基种类和个数决定的校正:
(1) 每增加一个共轭双键 +30 nm
第六章 紫外-可见吸收光谱分析法
第一节 紫外-可见吸收光谱分析法基础 第二节 紫外-可见分光光度计结构流程 第三节 紫外-可见吸收光谱的应用
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
一、紫外-可见吸收光谱概述 二、紫外-可见吸收光谱的产生 三、电子跃迁与吸收带类型 四、紫外-可见吸收光谱常用术语 五、溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响 六、有机化合物的紫外-可见吸收光谱 七、影响紫外-可见吸收光谱的因素
CC
H
H
H CC H
顺式 λmax=280nm εmax=13500
反式 λmax=295nm εmax=27000
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
2、空间位阻
3、构象异构
4、互变异构
O HO CH3 C C C OC2H5
H
OH O CH3 C C C OC2H5
H
O OH H
O HO
H
酮式:
第二节 紫外可见分光光度计结构流程 (二)、双波长分光光度计
1 2
双波长分光光度计 结构特点
两个单色器 不需要参比溶液
第三节 紫外可见吸收光谱的应用
一、定性分析 二、结构分析 三、定量分析
第三节 紫外可见吸收光谱的应用
一、定性分析
(一)、吸收曲线比较法 吸收峰的数目,形状, λmax, εmax等。
镧系、锕系的f 轨道裂分,吸收辐射后,产生d一d、
f 一f 跃迁;
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
各种电子跃迁吸收光谱的波长分布图
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
(二)、吸收带类型 * 跃迁 n * 跃迁 n * 跃迁
吸收带类型 * 跃迁
电荷转移 跃迁 配位体场跃迁
* 吸收带 n * 吸收带 R带
乙酰苯的紫外 吸收光谱
苯环与羰基双键共轭 羰基双键: K带和R带红移;
苯环: B带简化,E2带与 K带重合且红移
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
伍德沃德 -菲泽规则
适用于共轭烯烃(不多于四个双键)、共 轭烯酮类化合物π→π*跃迁吸收峰λmax的计 算。
max 基 nii
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
(四)、红移和蓝移 红移:吸收峰的波长λmax向长波方向移动。 蓝移(紫移):吸收峰的波长λmax向短波方向移动。
(五)、强带和弱带 最大吸收带的 εmax ≥104 的吸收带为强带。 最大吸收带的 εmax <103 的吸收带为弱带。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
五、溶剂对紫外-可见吸收光谱的影响
K带 B带 E带
电荷转移吸收带 配位体场吸收带
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
四、紫外-可见吸收光谱常用术语
(一)、非发色团 本身在200-800nm近紫外区和可见光区内无
吸收的基团。 结构特征:只具有键电子和n非键电子。
饱和烃类和大部分含有O、N、S、X等杂原 子的饱和烃衍生物。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
共轭双键 λ= 30nm
胆甾-2,4,6-三烯
同环二烯 λ = 253 nm 共轭双键 λ = 30nm 环外双键 λ= 5nm 烷基取代基λ = 3×5nm
计算值: λmax = 303nm 测定值: λmax = 306nm
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
七、影响紫外-可见吸收光谱的因素
(一)、立体异构 1、顺反异构
苯π→π*跃迁的三个吸收带
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
苯环上的取代基使 B带简化、红移,吸收强度增大。
苯胺 苯 甲苯
化合物 苯
λmax(nm) εmax (B带) 254 200
甲苯 间二甲苯
261 300 263 300
1,3,5-三甲苯 266 305
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
反映有机分子部 分结构的特征
吸收曲线的形状; 最大吸收波长λmax; 吸收强度A。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
二、紫外-可见吸收光谱的产生
E = Ee +Ev + Er
hv = ΔE = E2 - E1 = ΔEe + ΔEv + ΔEr
E h
c
hc E
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
化合物 甲烷 乙烷 H2O CH3OH CH3Cl CH3I CH3NH2
λmax (nm) 1245 135 167 177 173 257 215
εmax ~
~ 1480 150 200 365 600
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
(二)、不饱和脂肪烃
σ → σ*
π→π*
共轭烯烃
→ *
伍德沃德 -菲泽 规则估算。
KR K
R n
Y=H, R
Y= -NH2, -OH, -OR
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
3. 不饱和醛酮
不饱和醛酮 K 带:红移: 165250 nm R 带:红移: 290310 nm
165nm
n
n
cc
cO
cO
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础 (四)、苯环及其衍生物
E1带: 180 nm ε=60000 E2带: 204 nm ε=8000 B带: 250 nm ε=200
(一)、溶剂的选择 1. 溶剂本身的透明范围; 2. 溶剂对溶质的惰性; 3. 溶剂对溶质要有良好的溶解性。
相似相容原理 极性化合物选择极性溶剂,
非极性化合物选择非极性溶剂。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
(二)、溶剂的影响
能量
π*
n π
无溶剂效应
π*
n π
极性溶剂效应
溶剂极性增加, π→π* 跃迁吸收带红移, n→π*跃迁吸收带蓝移。
(2) 环外双键
+5 nm
(3) 双键上取代基: 酰基(-OCOR)0 nm 卤素(-Cl,-Br) +5 nm 烷基(-R) +5 nm 烷氧基(-OR) +6 nm 硫烷基(-SR)+30 nm 氮二烷基(-NR2) +60 nm
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
计算共轭多烯烃) → *跃迁 max时要注意:
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
六、有机化合物的紫外-可见吸收光谱
(一)、饱和烃及其衍生物 饱和烃:σ→σ* 含氧、氮、卤素等杂原子的饱和烃衍生物:
σ→σ*、 n→ σ*
饱和烃及其衍生物在紫外-可见光区没有吸收, 可以作为测定有机化合物紫外-可见吸收光谱的良 好溶剂。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
λmax=272nm, εmax=6
烯醇式:
OO H
λmax=243nm, εmax=16000
第二节 紫外可见分光光度计结构流程
一、结构流程
光源
光源
单色器
碘 钨 灯
样品池
检测器
数据处理 仪器控制
氘 灯光
电 倍 增 管
参比池 样品池
单色器
数据处理和仪器控制
第二节 紫外可见分光光度计结构流程
(一)、光源 作用: 提供辐射能激发被测物质分子,使之产生 电子能级跃迁吸收光谱。
π→π*
λmax/nm 230
238
n→π*
237 243
λmax/nm 329 315 309
305来自百度文库
报告某化合物的紫外-可见吸收光谱时, 需注明所使用的溶剂。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
对芳烃和杂环芳烃B带精细结构的影响。
H
C
N
N
N
N
C
H
溶剂:水
气态
溶剂:环己烷
对称四嗪在蒸气态、环己烷和水中的吸收光谱
* n * * n *
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
1. * 跃迁
饱和键σ电子的能级跃迁; 吸收光谱在远紫外区(或真空紫外区), λmax< 200 nm。可作为溶剂使用,如甲烷、乙烷、环丙烷等。
2. n * 跃迁
含有O、N、S、X 等杂原子的饱和烃衍生物分子 的电子能级跃迁。
吸收光谱位于远紫外区,λmax< 200 nm。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
1.3. n * 跃迁(R带)
2. 不饱和键中杂原子上的n电子到π*轨道的跃
迁。
吸收光谱在近紫外-可见光区,属于禁阻跃迁,
ε4m.ax<
100。
*
跃迁
电子从π轨道到π*轨道的跃迁, 吸收光谱在近
紫外光区,属于允许跃迁,εmax>103-104。 吸收峰随双键共轭程度的增加向长波方向移动。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
n < p
CO
n
p
n
n
CO
非极性 极性
n → * 跃迁:
蓝移; ;
C
C
n
>p
n
p
CC
非极性 极性
→ * 跃迁: 红移; ;
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
CH3 π→π*和n→π*跃迁的溶剂效应
CH3 C CH C
O
CH3
溶剂 正己烷 CHCl3 CH3OH H2O
1. 与标准化合物的 吸收光谱比较
维生素A2
合成维生素
第三节 紫外可见吸收光谱的应用 2. 与标准谱图比较
相同化学环境与测量条件下,
比较未知物与标准物质吸收光谱图
吸收光谱的形状、吸收峰的数目、 λmax 、εmax(λ) 完全相同
具有相同的生色团与助色团
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
* 跃迁 产生 体系
K带 B带 E带
共轭非封闭体系 εmax >104,为强吸收带
芳香族和杂环芳香族化合物 弱吸收带εmax ≈200, 包含精细结构。
封闭共轭体系 属于中等吸收带
B带和E带为芳香结构的特征谱带。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
芳香族的吸收带
三、电子跃迁与吸收带类型
(一)、电子跃迁类型
成键的价电子 外层电子
σ电子 — σ成键轨道, σ* 成键轨道 π电子 — π成键轨道,π* 成键轨道
非成键的价电子 — n 电子 — n 轨道
能量大小顺序: σ <π < n < π* < σ*
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
*、n *、 n *、 * 四种类型。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
5. 电荷转移 跃迁
电子从给体向与受体相联系的轨道上跃迁,发 生在近紫外线区与可见光区之间。
吸收谱带较宽、吸收强度大、εmax≥104,是强吸收带。
R hv
C O
_R
+
C
O
电子给予体
电子接受体
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
6. 配位体场跃迁
在配体的作用下,过渡金属离子的d轨道和
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
一、紫外-可见吸收光谱概述
紫外-可见分光光度法是利用物质的分子对紫外 -可见光区辐射的吸收来进行定性、定量及结构分 析的方法。
产生于成键原子的分子轨道中电子跃迁。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
波长范围:100-800 nm (1) 远紫外光区: 100-200nm; (2) 近紫外光区: 200-400nm; (3) 可见光区: 400-800nm。
光电倍增管,二极管阵列检测器
第二节 紫外可见分光光度计结构流程
二、仪器类型
(一)、单波长分光光度计 1. 单光束分光光度计
测量结果易受光源波动性的影响,误差较大; 不能自动记录吸收光谱。
第二节 紫外可见分光光度计结构流程 2. 双光束分光光度计
可自动扫描吸收光谱; 自动消除光源强度变化带来的误差。
钨灯、卤钨灯: 热辐射,可见光区,320~2500 nm。
氢灯、氘灯: 气体放电,紫外光区,200~375nm 。
第二节 紫外可见分光光度计结构流程
(二)、单色器 作用: 由连续光源中分离出所需要的足够窄波段 的光束。 (三)、样品池
石英吸收池:紫外-可见区使用。 玻璃吸收池:可见区使用。 (四)、检测器
(二)、发色团 在近紫外光区和可见光区有特征吸收的基团。 结构特征:含有n非键电子和π电子。 C=C、N=O、C=O、C=S等。
(三)、助色团 分子中含有杂原子的基团。 结构特征:含有n非键电子。 -OH、-OR、-NHR、-SH、-Cl、-Br、-I。 使发色团红移,吸收强度增加。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
丁二烯的分子轨道图
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
(三)、羰基化合物
羰基化合物 通式:
R
CO Y
1. Y = H, R R 带: 270~300 nm K 带: ~ 150nm
2. Y = -NH2, -OH, -OR
K 带: 红移 R 带: 蓝移
n →π* (R带) n → σ* π→π* (K带)
1. 分子中与共轭体系无关的双键不参与计算; 2. 不在双键上的取代基不进行校正; 3. 环外双键是指在某一环的环外并与该环直接相
连的双键。
第一节 紫外可见吸收光谱分析法基础
烷基取代基 λ= 5nm
烷基取代基 λ= 5nm
C8H17
烷基取代基 λ= 5nm
同环二烯 λ= 253nm
环外双键 λ= 5nm
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