分享五大波谱解析步骤简述一紫外光谱解析UV应用时顾及吸收带
紫外光谱
6 ． 增 色 效 应 （ hyperchromic effect ） 和 减 色 效 应 （hypochromic effect） 增色效应：由于化合物结构改变或其他原因使吸收强 度增强的效应，也称浓色效应。 减色效应：使吸收强度减小的效应，也称淡色效应。
四、吸收带类型和影响因素 （一）吸收带类型
第一章 紫外吸收光谱（UV） Ultraviolet Absorption Spectra
教学要求： 1、掌握紫外吸收光谱的基本原理，电子跃迁类型、 影响位移的因素及有关术语。 2、熟悉吸收光谱与分子结构的关系。 3、了解紫外光谱在有机化合物结构测定中的应用。
第一节 紫外吸收光谱的基础知识
一、紫外-可见吸收光谱的产生
★ 三、含共轭体系的分子
1、 共轭烯类化合物的紫外光谱
一般把共轭体系的π →π *吸收带称为K带。K带 对近紫外吸收是重要的，因其出现在近紫外范围，且 摩尔吸光系数也高一般ε max>10000。 共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，甚 至到可见光部分。随着吸收移向长波方向，吸收强度 也增大。 π*2 π* π*1 π π2
化合物 H2O CH3OH CH3CL CH3I CH3NH2 max（nm） 167 184 173 258 215 max 1480 150 200 365 600
3. π→ π*跃迁： 不饱和基团（—C＝C—，—C ＝ O ） E较小，λ~ 200nm 体系共轭，E更小，λ更大，强吸收 4. n→ π*跃迁： 含杂原子不饱和基团（—C ≡N ，C＝ O ） E最小，λ 200~400nm（近紫外区）
图示
back
3．生色团（发色团）(chromophore)： 产生紫外或可见吸收的不饱和基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和π电子的基团 产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁 跃迁E较低 例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— 等 注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强
第9章 紫外吸收光谱分析
讨论：
（1） 转动能级间的能量差Δ Ε r：0.005～0.050eV，跃迁 产生吸收光谱位于远红外区。远红外光谱或分子转动光谱； （2） 振动能级的能量差Δ Ε v约为：0.05～１eV，跃迁产 生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振动光谱； （3） 电子能级的能量差Δ Ε e较大1～20eV，电子跃迁产生 的吸收光谱在紫外—可见光区，紫外—可见光谱或分子的电 子光谱；
p → p*跃迁：红移； ；e
pp np
max(正己烷)
230 329
max(氯仿)
238 315
max(甲醇)
237 309
max(水)
243 305
溶剂的影响
苯
1
1：乙醚
酰
丙
2：水
酮
2
极性溶剂使精细结构 消失；
250 300
非极性 → 极性 n → p*跃迁：兰移； ；e p → p*跃迁：红移； ；e
（2）共轭烯烃中的 p → p*
p*
p*₃
p*
p p*
165nm 217nm p₂
(HOMO LVMO) p
p₁
p
max
共轭烯烃（不多于四个双键）p p*跃迁吸收峰位置可由伍德
沃德——菲泽 规则估算。 max= 基+nii
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
红移与蓝移
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λmax和吸 收强度发生变化:
λmax向长波方向移动称为 红移，向短波方向移动称为 蓝移 (或紫移)。吸收强度即 摩尔吸光系数ε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。
紫外光谱分析法分析
max 1480 150 200 365 600
π→π＊跃迁
Unsaturated alkane π→π*
s*
Chromophore (生色团): 含有π键 的不饱和基团称为生色团。 —C＝C—、 —C＝O、 —N＝O、 —N＝N—、 —C三C 、—C三N
E
p*
K E ,B R
n
p
s
n→π＊跃迁
ห้องสมุดไป่ตู้
杂芳环化合物 五元杂芳环按照呋喃、吡咯、噻吩的顺序 增强芳香性，其紫外吸收也沿此顺序逐渐接近 于苯的吸收。在上述三种杂芳环中，硫的电子 较氮、氧能更好地和二烯的π 电子共轭，因此 噻吩的紫外吸收在最长波长。生色团、助色团 的取代，导致五元杂芳环的紫外吸收发生较大 的变化(深色位移和增色效应)。 吡啶的共轭体系和苯环相类似，故吡啶的 紫外吸收类似于苯的紫外吸收， 吡啶在251nm 处的吸收强，ε ＝2000，也显示精细结构。
（1）含有O、N、S、卤素等杂 原子的饱和基团，
如—OH、—OR、—NH２、
s* p*
K R
—NHR、—X 等，与生色团相 连时，就会发生n →π＊跃迁。
E
n
p
s
E ,B
（2）含有杂原子的不饱和基团， 如-C=O、-N=N-等，在杂原子 上有未成键的n 电子，发生n →π＊跃迁。
Absorption band 吸收带
A.饱和的有机化合物
a.饱和的碳氢化合物 唯一可发生的跃迁为σ → σ * ，能级差 很大，紫外吸收的波长很短，属远紫外范围。如 甲烷、乙烷的最大吸收分别为125nm、135nm。 b.含杂原子的饱和化合物 杂原子具有孤电子对，一般为助色团，这 样的化合物有n → σ *跃迁。但大多数情况，它 们在近紫外区仍无明显吸收。硫醚、二硫化物、 硫醇、胺、溴化物、碘化物在近紫外有弱吸收， 但其大多数均不明显。
UV光谱
碳上2个电子，氧上4个电子，形成ζ、π、n、π*、 ζ*轨道
σ* π* n π σ
电子的跃迁方式有以下几种: ζ→ ζ * 、 ζ → π *、 π → ζ *、n → ζ *、 π → π *、n → π * ,跃迁能量也以上次 顺依次递减 。 考虑到有些跃迁ζ → π *， π → ζ * 是禁阻的， 实际常 见的电子跃迁有以下几种: ζ→ ζ * 、 n → ζ *、 π → π *、 n → π *。
λmax λmax 223 (ε22600) 258 (ε35000)
（3）B带(Benzenoid band，苯型谱带)和E带(Ethylenic band，乙烯型谱带)。均为芳香化合物的π→π*吸收带，苯 环有三个π→π* 跃迁的吸收峰。
（a）B带:(有的称为’Lb峰)，由苯的π→π* 跃迁和振动 效应的重叠引起，为一宽峰并出现若干小峰，在230 ~ 270nm之间，中心在254nm处，εmax250左右。是苯环的特 征峰。 苯环被取代后，精细结构消失或部分消失。B带常用来 识别芳香族化合物。
紫外光谱谱带有： B带 ε 值约250 ~ 3000 E带 ε 值约2000 ~ 10000 K带 ε 值约10000 (或大于10000) R带 ε 值<100
3.溶剂效应: 紫外光谱数据要特别注明所使用的溶剂。
如λmaxEthanol是指在乙醇溶液中检测得到谱带最大的 吸收位置。 溶剂效应之一是：原在气态或在非极性溶剂中，能观察 到的振动跃迁的精细结构在极性溶剂中变模糊，以至完全 消失，成为平滑的吸收谱带。
能 量 E1V2' E1V1' E 1 V0 '
E0V0 r/核 间 距
当电子从基态(E0V0)向激发态E1某一振动能级跃迁时， 由基态平衡位置向激发态作一垂线(所谓”垂直跃迁”)， 交于某一振动能级的波函数最大处，在这个振动能级跃迁 几率最大。跃迁几率大,吸收峰也大。
波谱分析紫外光谱(研究生)PPT课件
(3). 吸收池
样品室放置各种类型的吸收池（比色皿）和相 应的池架附件。吸收池主要有石英池和玻璃池两种 。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。
有0.1-10cm多种规格，以1cm的最常用。
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(4). 检测系统
利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可 测的电信号，常用的有光电池、光电管或光电倍 增管。
子或原子团，一般为带有孤电子对的基团，如-OH, -OR, -
NHR, -SH, -SR, -X。
O
OH
Cl
N
16
(3)红移(Red shift)：吸收带的最大吸收波长向长波方向移动 的效应。
(4)蓝移(Blue shift)：吸收带的最大吸收波长向短波方向移动 的效应。
(5)增色效应(Hyperchromic effect)：使吸收带强度增加的效 应。
紫外可见光谱一般简称紫外光谱（UV)。
7
1.1.1 紫外吸收的产生
光是电磁波，光的能量(E)用波长(λ)或频率(ν) 表示
光的能量与波长成反比，与频率成正比，波长越长，能 量越低，频率越高，能量越高。
8
分子绕其重心转动---转动 能---转动能级
能级 差逐
分子内原子在平衡位置附 渐增 近振动---振动能---振动能 大
起源：均由苯环的π-π*跃迁引起，是苯环的UV特征 吸收。 特点：
①B带为宽峰 ，有精细结构 (苯的B带在230－ 270nm，中心在254nm)
εmax偏低：200＜ε＜1500 (苯的ε为215)； ② E1带特强(εmax ＞10000) , λmax 184nm；
E2 带 中 等 强 度 (2000 ＜ εmax ＜ 10000),λmax 203nm。
第二章 紫外光谱(UV)详解
A、溶剂极性的对光谱的影响
随着溶剂极性的增大: π→π*跃迁吸收峰向长波方向移动，即发生红移
n→π*跃迁吸收峰向短波方向移动，即发生蓝移
例：异亚丙基丙酮
O
CH3 C
溶剂正己烷CH3 CC来自HCH3氯仿 水
极性越大
π→π* 230 nm 238 nm 243 nm 红移
n→π* 329 nm 315 nm 305 nm 蓝移
C=C
、
C=O 、
O C=N- 、 -N=N- 、 -N
O、
等
π→ π*（孤立双键）跃迁在200nm，而n → π*跃 迁则在200-400nm，由π→ π*跃迁引起的吸收强度 一般比n→ π*跃迁强10-100倍。
由于不同的有机分子所含有的发色团不同，组 成它们的分子轨道不同，能级不同，发生价电子跃 迁的能量不同，故λmax 是UV用于结构分析的主要 依据。
H CO
H3C
入max 289nm
跃迁类型
n → *
H3C CO
H3C
280nm n → *
H CO
H2C HC
310nm
n → *
5、芳香族有机化合物的紫外吸收
芳香族有机化合物都具有环状的共轭体系， 一般来讲，它们都有三个吸收带。最重要的芳 香化合物苯的吸收带为：
lmax= 184 nm (e = 47000） E带 lmax= 204 nm (e = 6900） K带 lmax= 255 nm (e = 230） B带 苯环最重要的吸收带是B带，虽然强度不高但具有 精细结构很典型。
• 峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收 系数εmax。
• 分子的结构不同，分子UV吸收的λmax和εmax 不同。 因而可根据λmax和εmax了解一些分子结构的
紫外光谱的原理构造和应用
紫外光谱的原理构造和应用1. 简介紫外光谱是一种分析化学技术，通过测量样品对紫外光的吸收和散射来获取样品的结构和化学性质的重要信息。
紫外光谱广泛应用于药学、环境科学、食品安全等领域，成为分析化学的重要工具之一。
2. 原理构造紫外光谱仪由光源、样品室、单色仪、光电倍增管等部分组成。
2.1 光源光源是产生紫外光的部分，常用的光源包括氘灯和氘氖灯。
其中，氘灯适用于短波紫外光谱，而氘氖灯则适用于长波紫外光谱。
2.2 样品室样品室是放置样品的空间，通常采用石英室，因为石英对紫外光的透过性较好，能够减少光的吸收或散射。
2.3 单色仪单色仪是将光的色散现象应用于光谱分析的核心部分。
它由凹面反射镜和凸面反射镜构成，通过调节凹面反射镜和凸面反射镜的角度，可以选择某一波长的光通过。
2.4 光电倍增管光电倍增管是转换光信号为电信号的装置。
光电倍增管能够将光子转化为电子，然后通过增倍机构增强电子的数量，最终输出一个比较明显的电信号。
3. 应用领域紫外光谱在许多领域都有广泛的应用，下面将重点介绍它在药学、环境科学和食品安全等领域的应用。
3.1 药学在药学领域，紫外光谱常用于药物的质量控制和纯度分析。
通过测定药物在紫外光谱下的吸收特征峰，可以判断药物的纯度和含量是否符合要求。
同时，紫外光谱也可以用于药物的稳定性研究，通过监测药物在不同存储条件下紫外吸收的变化，可以评估药物的稳定性和储存条件的影响。
3.2 环境科学紫外光谱在环境科学领域的应用主要集中在环境监测和污染物分析方面。
例如，通过测定水样中有机物的紫外吸收峰，可以评估水源的污染程度；通过测定大气中臭氧的吸收峰，可以评估大气中臭氧的浓度，从而判断大气质量。
3.3 食品安全紫外光谱在食品安全领域的应用主要用于食品中有害物质的分析和检测。
例如，通过测定食品中农药的紫外吸收峰，可以评估食品的残留农药含量是否超标；通过测定食品中重金属元素的紫外吸收峰，可以评估食品中重金属元素的含量。
波谱解析第1章紫外光谱分析解析
药物分析学科组
药学院
韦 国 兵
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是：
紫外光谱(ultraviolet spectroscopy 缩写为UV)、
红外光谱(infrared spectroscopy 缩写为IR)、
核磁共振谱(nuclear magnetic resonance 缩写为 NMR) 质谱(mass spectroscopy 缩写为MS).
2017/9/19
药物分析学科组
1、近紫外分光光度法 near-UV; UV
药学院
化合物分子吸收紫外-可见光（波长1～800nm ）的电 磁辐射，分子中外层电子由基态跃迁到激发态而产生的吸 韦 收信号，称为紫外可见光谱。用于结构分析的紫外光谱一 国 般指200～400 nm的近紫外光谱，可提供分子中共轭体系 兵 的结构信息，含有共轭双键或α，β-不饱和羰基结构的化 合物、芳香化合物以及香豆素类、黄酮类、蒽醌类、强心 苷类等具有共轭体系的天然产物，都有典型的紫外吸收， 在其结构鉴定中紫外光谱有重要的实际应用价值。
一、吸收光谱的基础知识
Ultraviolet Absorption Spetra
二、紫外光谱的基本知识
三、紫外吸收光谱与分子结构的 关系 四、紫外光谱在有机化合物结构 研究中的应用
药学院
本章学习要求：
韦 国 兵
1、了解电磁辐射能与分子吸收光谱类型之间的关系。 2、了解电子跃迁类型、发色团类型及其与紫外光吸 收峰波长的关系。
2017/9/19
药物分析学科组
药学院
3应用：
韦 国 兵
在定性上，不仅可以鉴别不同官能团 和化学结构不同的化合物，而且可以鉴别 结构相似的不同化合物； 在定量上，不仅可以进行单一组分的 测定，而且可以对多种混合组分不经分离 进行同时测定。 还可以根据吸收光谱的特性，与其他 分析方法配合，用以推断有机化合物的分 子结构。
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分享：五大波谱解析步骤简述
(一) 紫外光谱
解析UV应用时顾及吸收带的位置，强度和形状三个方面。
从吸收带(K
带)位置可估计产生该吸收共轭体系的大小;从吸收带的强度有助于K带，B带和R带的识别;从吸收带的形状可帮助判断产生紫外吸收的基团，如某些芳香化合物，在峰形上可显示一定程度的精细结构。
一般紫外吸收光谱都比较简单，大多数化合物只有一、两个吸收带，因此解析较为容易。
可粗略归纳为以下几点：
①如果化合物在220～800nm区间无吸收，表明该化合物是脂肪烃、脂环
烃或它们的简单衍生物。
②如果在220～250nm间显示强吸收(ε近10000或更大)，表明有R带吸
收，即分子结构存在共轭双烯或α，β—不饱和醛、酮。
③如果在250～290nm间显示中等强度(ε为200～1000)的吸收带，且常
显示不同程度精细结构，表明结构中有苯环或某些杂芳环的存在。
④如果在290nm附近有弱吸收带(ε<100)，则表明分子结构中非共轭羰基。
⑤如果在300nm上有***度吸收，说明该化合物有较大的共轭体系;若***度
吸收具有明显的精细结构，说明为稠环芳、稠环杂芳烃或其衍生物。
(二)红外光谱
1. 解析红外光谱的三要素(位置、强度和峰形)
在解析红外光谱时，要同时注意红外吸收峰的位置，强度和峰形。
吸收位置是红外吸收最重要的特点，但在鉴定化合物分子结构时，应将吸收峰的位置辅以吸收峰强度和峰形综合分析。
每种有机化合物均显示若干吸收峰，对大量红外图谱中各吸收峰强度相互比较，归纳出各种官能团红外吸收强度的变化范围。
只有熟悉各官能团红外吸收的位置和强度处于一定范围时，才能准确推断出官能团的
存在
2 .确定官能团的方法
对于任何有机化合物的红外光谱，均存在红外吸收的伸缩振动和多种弯曲振动。
因此，每一个化合物的官能团的红外光谱图在不同区域显示一组相关吸收峰。
只有当几处相关吸收峰得到确认时，才能确定该官能团的存在。
例1. 甲基(CH3)：2960cm-1和2870cm-1为伸缩振动，1460cm-1和1380cm-1为其弯曲
振动。
例2. 亚甲基(CH2)：2920cm-1和2850cm-1为其伸缩振动，1470cm-1和
720cm-1为其弯曲振动。
例3. 酯基：νC=O为1750~1725cm-1，νC-O在1300~1050cm-1有两个
吸收谱带。
l3.3 红外光谱解析的顺序
(1)根据确定的分子，计算不饱和度，预测可能的官能团。
(2)首先观察红外光谱的官能团区，找出该化合物可能存在的官能团。
(3)查看红外光谱的指纹区，找出官能团的相关吸收峰，最后才确定该化合
物存在某官能团。
(4)判断是否芳香族化合物，若为芳香化合物，找出苯的取代位置。
(5)根据红外光谱指纹区的吸收峰与已知化合物的红外光谱或标准图谱对
照，确定是否为已知化合物。
(三)核磁共振氢谱
核磁共振技术发展较早，20世纪70年代以前，主要是核磁共振氢谱的研究和应用。
70年代以后，随着傅里叶变换波谱仪的诞生，13C—NMR的研究迅速开展。
由于1H—NMR的灵敏度高，而且积累的研究资料丰富，因此在结构解析方面1H—NMR的重要性仍强于13C—NMR。
解析图谱的步骤
1.先观察图谱是否符合要求;①四甲基硅烷的信号是否正常;②杂音大不大;
③基线是否平;④积分曲线中没有吸收信号的地方是否平整。
如果有问题，解析
时要引起注意，最好重新测试图谱。
2.区分杂质峰、溶剂峰、旋转边峰(spinning side bands)、13C卫星峰(13C
satellite peaks)
(1)杂质峰：杂质含量相对样品比例很小，因此杂质峰的峰面积很小，且杂
质峰与样品峰之间没有简单整数比的关系，容易区别。
(2)溶剂峰：氘代试剂不可能达到100%的同位素纯度(大部分试剂的氘代率为99-99.8%)，因此谱图中往往呈现相应的溶剂峰，如CDCL3中的溶剂峰的δ
值约为7.27 ppm处。
(3)旋转边峰:在测试样品时，样品管在1H-NMR仪中快速旋转，当仪器调节未达到良好工作状态时，会出现旋转边带，即以强谱线为中心，呈现出一对对称
的弱峰，称为旋转边峰。
(4)13C卫星峰：13C具有磁距，可以与1H偶合产生裂分，称之为13C卫星峰，但由13C的天然丰度只为1.1%，只有氢的强峰才能观察到，一般不会对
氢的谱图造成干扰。
3.根据积分曲线，观察各信号的相对高度，计算样品化合物分子式中的氢原子数目。
可利用可靠的甲基信号或孤立的次甲基信号为标准计算各信号峰的质子
数目。
4.先解析图中CH3O、CH3N、、CH3C=O、CH3C=C、CH3-C等孤立的
甲基质子信号，然后再解析偶合的甲基质子信号。
5.解析羧基、醛基、分子内氢键等低磁场的质子信号。
6.解析芳香核上的质子信号。
7.比较滴加重水前后测定的图谱，观察有无信号峰消失的现象，了解分子结
构中所连活泼氢官能团。
8.根据图谱提供信号峰数目、化学位移和偶合常数，解析一级类型图谱。
9.解析高级类型图谱峰信号，如黄酮类化合物B环仅4，-位取代时，呈现
AA,BB,系统峰信号，二氢黄酮则呈现ABX系统峰信号。
10. 如果一维1H-NMR难以解析分子结构，可考虑测试二维核磁共振谱配
合解析结构。
11. 组合可能的结构式，根据图谱的解析，组合几种可能的结构式。
12. 对推出的结构进行指认，即每个官能团上的氢在图谱中都应有相应的归
属信号。
(四)核磁共振碳谱(13C—NMR)
解析图谱的步骤
1.鉴别谱图中的非真实信号峰
(1)溶剂峰：虽然碳谱不受溶剂中氢的干扰，但为兼顾氢谱的测定及磁场需
要，仍常采用氘代试剂作为溶剂，氘代试剂中的碳原子均有相应的峰。
(2)杂质峰：杂质含量相对于样品少得多，其峰面积极小，与样品化合物中
的碳呈现的峰不成比例。
(3)测试条件的影响：测试条件会对所测谱图有较大影响。
如脉冲倾斜角较大而脉冲间隔不够长时，往往导致季碳不出峰;扫描宽度不够大时，扫描宽度以外的谱线会折叠到图谱中来;等等，均造成解析图谱的困难。
2.不饱和度的计算
根据分子式计算的不饱和度，推测图谱烯碳的情况。
3.分子对称性的分析
若谱线数目等于分子式中碳原子数目，说明分子结构无对称性;若谱线数目小于分子式中碳原子数目，说明分子结构有一定的对称性。
此外，化合物中碳原子数目较多时，有些核的化学环境相似，可能δ值产生重叠现象，应予以注意。
4.碳原子δ值的分区
碳原子大致可分为三个区
(1)高δ值区δ>165ppm，属于羰基和叠烯区：①分子结构中，如存在叠峰，除叠烯中有高δ值信号峰外，叠烯两端碳在双键区域还应有信号峰，两种峰同时存在才说明叠烯存在;②δ>200 ppm的信号，只能属于醛、酮类化合物;③
160-180ppm的信号峰，则归属于酸、酯、酸酐等类化合物的羰基。
(2)中δ值区δ90-160ppm(一般情况δ为100-150ppm)烯、芳环、除叠烯中央碳原子外的其他SP2杂化碳原子、碳氮三键碳原子都在这个区域出峰。
(3)低δ值区δ<100ppm，主要脂肪链碳原子区：①不与氧、氮、氟等杂原子相连的饱和的δ值小于55ppm;②炔碳原子δ值在70-100ppm，这是不饱和碳原子的特
例。
5.碳原子级数的确定
由低共振或APT(attached proton test)、DEPT(distortionless enhancement by polarization transfer)等技术可确定碳原子的级数，由此可计算化合物中与碳原子相连的氢原子数。
若此数目小于分子式中的氢原子数，二者之差值为化合物
中活泼氢的原子数。
6.推导可能的结构式
先推导出结构单元，并进一步组合成若干可能的结构式。
7.对碳谱的指认
将碳谱中各信号峰在推出的可能结构式上进行指认，找出各碳谱信号相应的归属，从而在被推导的可能结构式中找出最合理的结构式，即正确的结构式。