有机结构分析紫外
可以产生紫外吸收的分子结构特点
紫外吸收是一种物质吸收紫外线能量的过程,对于有机化合物来说,紫外吸收通常发生在π-π*或n-π*跃迁中。
在有机化合物中,存在着大量的分子结构特点可以产生紫外吸收,下面将就这一话题展开讨论。
一、芳香环结构芳香环结构是产生紫外吸收的典型分子结构,它包括苯环、噻吩环、吡咯环等。
这些分子结构具有共轭结构,其中含有π电子。
当紫外光照射到这些化合物上时,π-π*跃迁变得非常容易发生,从而产生紫外吸收。
二、含有羰基结构含有羰基结构的化合物也是产生紫外吸收的重要分子结构之一。
例如酮、醛等含有羰基结构的化合物,其π-π*跃迁同样易于发生。
在紫外光照射下,这些化合物往往会出现吸收峰,形成特定的紫外吸收光谱。
三、含有双键结构含有双键结构的化合物同样可以产生紫外吸收。
例如烯烃、炔烃等化合物,其双键部分也是含有π电子的。
当紫外光照射到这些分子上时,π-π*跃迁同样会发生,引起紫外吸收现象。
四、共轭体系共轭体系是指分子中含有连续的共轭双键或芳香环结构。
这种分子结构通常具有较宽的吸收光谱,对紫外光的吸收能力也相对较强。
一些天然色素和合成染料往往具有较长的共轭体系,因此具有很强的紫外吸收能力。
总结起来,有机化合物中产生紫外吸收的分子结构特点主要包括芳香环结构、含有羰基结构、含有双键结构和具有共轭体系。
这些分子结构均具有共轭结构或含有π电子,使得它们能够在紫外光照射下发生π-π*或n-π*跃迁,从而产生紫外吸收现象。
对这些分子结构特点的认识,有助于我们更好地理解有机化合物的紫外吸收特性,为化学领域的研究和应用提供理论基础和实验依据。
有机化合物中产生紫外吸收的分子结构特点在化学领域具有重要意义。
这些特点不仅是理论研究的基础,也在实际应用中发挥着重要作用。
下面将继续讨论有机化合物中产生紫外吸收的分子结构特点,并探讨其在化学和相关领域中的意义。
五、配体与金属络合物在配位化学中,配体与金属离子形成的络合物也常常具有紫外吸收特性。
配体分子通常含有π电子,通过与金属离子形成配位键,从而形成共轭体系。
紫外原理及其在有机化学中的应用
紫外光谱在有机化学中的应用名字*(某某大学化学系,学校所在城市,邮编)摘要: 本文简要介绍了紫外光谱的基本原理并通过一些实例叙述了其在有机化学中的一些应用,通过这些实例可以理解紫外吸收光谱在有机化学中应用的重要性。
关键词:紫外光谱;有机化学;应用Application of Ultraviolet Spectrum in Organic Chemistry# # *(Department of Chemistry, ##University, ##, P.R. China)Abstract:This paper briefly introduced the basic principle of Ultraviolet Spectrum (UV) and described parts of its application in organic chemistry through some examples which make it evident that significantly important is UV.Key Words: Ultraviolet spectrum; Organic chemistry; Application1.2电子跃迁的类型有机化合物紫外吸收光谱(电子光谱)是由分子外层电子或价电子跃迁所产生的。
按分子轨道理论,有机化合物分子中有:成键σ轨道,反键σ*轨道;成键π轨道,反键π*轨道(不饱和烃);另外还有非键轨道(杂原子存在)。
各种轨道的能级不同,如图1所示。
图1各种电子跃迁的相对能量Fig.1 Relative energy of various electron transition相应的外层电子和价电子有三种:σ电子、π电子和n 电子。
通常情况下,电子处于低的能级(成键轨道和非键轨道)。
当用合适能量的紫外光照射分子时,分子可能吸收光的能量,而从低能级跃迁到反键轨道。
有机化合物的紫外吸收光谱实验报告
有机化合物的紫外吸收光谱实验报告实验目的:1. 了解有机化合物紫外吸收光谱的基本原理以及使用方法。
2. 掌握实验操作的基本技能,正确操作分光光度计。
3. 通过实验,了解有机化合物的分子结构与紫外吸收光谱之间的关系,为分析有机分子结构提供基础。
实验原理:有机化合物的紫外吸收光谱可以为有机分子结构的研究提供很大的帮助。
在紫外光谱中,通常对于各种功能团体都存在特定的波长范围的吸收峰。
通过分析有机化合物在特定波长的紫外吸收峰的大小以及形状,我们就能够推断出分子中存在的功能团体。
实验步骤:1. 准备实验所需物品:分光光度计、苯甲酸溶液、四乙酸酯溶液、环己酮溶液等。
2. 打开分光光度计,调试好仪器,使其能夠正常工作。
3. 取一定量苯甲酸溶液,加入分光光度计比色皿中,并做好参照物质的设置。
4. 按照波长扫描模式,设定扫描范围,并进行扫描。
5. 记录下吸收峰的最大吸收波长及吸光度值,并对红外光谱进行分析解释。
6. 重复上述实验步骤,分别对于四乙酸酯溶液和环己酮溶液进行的操作。
7. 对实验结果进行分析,分别阐明各个实验组操作中存在的异同之处,并对每种化合物的分子结构和吸收峰进行解释。
实验结果分析:通过实验,我们得到了三种不同有机化合物的紫外吸收光谱,并对各个实验组操作中存在的异同之处进行了分析。
对于苯甲酸、四乙酸酯和环己酮这三种化合物,它们的特定吸收峰分别对应的波长区间如下:1. 苯甲酸:250nm至270nm2. 四乙酸酯:270nm至290nm3. 环己酮: 230nm至255nm可以看出,这三种化合物的吸收峰波长的区间是不同的,这表现出不同化合物分子结构之间的差异。
我们还可以通过分析各个吸收峰的峰值和峰形,来推断出分子中存在的官能团体,这也有利于我们理解化合物分子结构和有机分子之间的结构相互关系。
结论:通过实验,我们对于有机化合物的紫外吸收光谱有了更深入的了解。
通过观察分析不同化合物的吸收峰,我们可以推断出分子结构中所存在的官能团体以及它们在分子中位置的不同,从而为分析有机分子结构和进行有机合成提供帮助。
有机波谱分析--紫外-可见光谱法
②呈一宽峰,且有精细结构。 ③当苯环被烷基以外的基团取代或溶剂极性增大时,精细
结构将会减弱甚至消失。
(4)E 带:芳香族化合物的特征谱带。
Ethylene
●E1带:苯环中“乙烯键”的π→π*跃迁产生的吸收带。 λmax=180~200nm,远紫外区; εmax=5×104L·mol-1·cm-1,强吸收。(不常用)
3.互变异构
4.氢键效应 1)溶质分子间氢键
使n→*共轭受限,轨道能差增大,波长蓝移。
2)分子内氢键:能差减小,波长红移。
例如:邻硝基苯酚和间硝基苯酚
分子内氢键
max=278nm =6.6103
无分子内氢键
max=273nm =6.6103
邻硝基苯酚, 由于分子内氢键的形成,红移了5nm。
3)溶质与溶剂间形成的氢键(属于溶剂效应)
波谱范围:10~800nm
(1)远紫外光区10~200nm (2)近紫外光区200~400nm (3)可见区400~800nm.
一般的紫外光谱是指近紫外区。
1、紫外光谱产生的条件
2、有机分子的化学键类型
★构成分子的化学键主要有 键、 键,还 有未成键孤
对电子构成的非键(n 键)。
★ 5种轨道分别是:
54
2)单环共轭烯烃(乙醇溶剂) ◆母体值: ①共轭二烯不在同一环内
217nm
②共轭二烯在同一环内
◆扩展共轭: ◆取代基增加值: 烷基 卤素 ◆环外双键
253nm
+30nm
+5nm +17nm +5nm
55
●注意: (1)母体值只是指共轭二烯母体本身的λ值,不包括C=C-C=C
有机化合物的结构分析
有机化合物的结构分析有机化合物是由碳元素和氢元素以及其他一些非金属元素通过共价键相互连接而成的化合物。
对于研究有机化合物的性质和反应机制来说,准确地分析和确定其分子的结构非常重要。
在本文中,我们将介绍有机化合物结构分析的一些基本方法和技术。
一、质谱分析质谱分析是一种常用的有机化合物结构分析方法。
它通过将有机化合物样品进行质谱分析,可以得到化合物的质谱图。
质谱图可以提供关于分子中的各种基团和它们之间的联系的信息。
通过解读质谱图,可以确定有机化合物的分子式、分子量以及分子内部的原子结构。
二、红外光谱分析红外光谱分析是另一种常用的有机化合物结构分析技术。
它通过测量有机化合物在红外区域的吸收谱图,可以确定分子中存在的官能团。
不同官能团对应的吸收峰具有特定的波数范围,通过比对实验得到的红外光谱与相关数据库中的红外光谱数据,可以确定有机化合物中的官能团,进而推测其分子结构。
三、核磁共振分析核磁共振分析是一种非常重要的有机化合物结构分析方法。
核磁共振分析通过测量有机化合物中的核自旋与外界磁场相互作用所产生的信号,可以得到核磁共振谱图。
通过解读核磁共振谱图,可以确定有机化合物中不同原子核的化学位移、耦合常数以及原子核之间的空间关系,从而推断出分子结构的一些重要信息。
四、紫外-可见光谱分析紫外-可见光谱分析是一种用于研究有机化合物的电子结构的方法。
该技术通过测量有机化合物在紫外和可见光区域的吸收光谱,可以推测出分子中存在的共轭体系以及电子转移过程。
根据吸收峰的位置和强度,可以确定有机化合物的吸收性质和颜色。
结论有机化合物的结构分析是有机化学研究中的重要环节。
通过质谱分析、红外光谱分析、核磁共振分析以及紫外-可见光谱分析等一系列技术手段,可以准确地确定有机化合物的分子结构,揭示其性质和反应机制。
在实际研究中,不同的结构分析方法可以相互印证,从而提高分析结果的可靠性。
因此,掌握这些结构分析方法并合理运用它们是进行有机化合物研究的基本技能。
紫外光谱的原理和应用
紫外光谱的原理和应用1. 紫外光谱简介紫外光谱是一种将物质在紫外光区域(200-400 nm)的吸收情况进行分析的方法。
它利用物质对紫外光的吸收特性,通过测量吸收光谱来获取样品中各种化学物质的信息。
紫外光谱的原理是基于分子的电子跃迁。
当物质受到紫外光的照射时,部分分子中的电子会发生跃迁,从基态跃迁到激发态。
在此跃迁的过程中,分子会吸收特定波长的紫外光,形成吸收峰。
通过测量吸收峰的位置和强度,可以确定样品中化学物质的种类和浓度。
2. 紫外光谱的应用紫外光谱在化学、生物、制药等领域中有广泛的应用,以下是几个常见的应用领域:2.1. 分子结构分析紫外光谱可以用于分析有机化合物的分子结构。
由于不同的化学结构会导致分子在紫外光区域对不同波长的光有不同的吸收能力,通过对化合物的紫外光谱进行分析,可以确定分子的结构和官能团的存在。
2.2. 质量浓度测定紫外光谱可以用于测定化学物质的质量浓度。
根据兰伯特-比尔定律,物质溶液中吸光度与溶液中物质浓度成正比。
通过绘制标准曲线,可以根据待测样品的吸光度值,确定物质浓度。
2.3. 药物分析紫外光谱被广泛应用于药物分析领域。
通过测量药物的紫外吸收光谱,可以确定药物的纯度、浓度和化学结构。
药物制备过程中的控制和质量监控,常常依赖于紫外光谱分析。
2.4. 环境监测紫外光谱可用于环境监测,如水质、空气污染等。
例如,紫外光谱可以用于检测水中污染物的浓度,如重金属离子、有机化合物等。
2.5. 食品安全检测紫外光谱在食品安全检测中也发挥重要作用。
通过测量食品中有害物质的紫外吸收光谱,可以检测食品是否受到了污染,保障食品安全。
3. 紫外光谱的测量方法紫外光谱的测量通常使用紫外可见分光光度计进行。
测量过程中,需要先对仪器进行空白校准,然后将样品溶液转移至光度池,通过光度计测量样品在紫外光区域的吸光度。
得到吸光度数据后,可以绘制吸收光谱图,并进行进一步的分析和计算。
4. 紫外光谱的优缺点紫外光谱作为一种分析技术,具有以下优点和缺点:4.1. 优点•非破坏性:紫外光谱分析无需直接接触样品,不会对样品产生任何损伤。
有机化合物波谱解析 第一章 紫外光谱(UV)
第一节 基础知识
一、 电磁波的基本性质及分类
1.电磁辐射(电磁波,光) :以巨大速度通过空 间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量。
2.电磁辐射的性质:具有波、粒二向性。
• 波动性:
c
,
104
(m
(cm
)
1() 式(31-11)
• 粒子性: E h h c ( (式1-33)- 2)
光的波长越短(频率越高),其能量越大。
能级跃迁
能级跃迁
(1)转动能级间的能量差ΔEr: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ΔEv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ΔEe较大1~20eV。电子跃迁产生
仪器分析:测定复杂结构的化合物 样品用量少
• 四谱同时用或联用技术 • 四谱比较: • 灵敏度:MS>UV>IR>1HNMR>13CNMR
MS: 微克级
UV: ppb级
IR:毫克级(可微克级,FTIR)
1HNMR:0.5mg }可回收
13CNMR: 0.5mg
四谱的信息量比较:
1HNMR及13CNMR
• 广泛应用于石油化工,高分子化工,精细化工,环境分 析,生物化工,皮革化工,生物药品分析,新药品的结 构表征,天然有机,生物有机,金属有机化学,化学, 医学,生理病理
• 概论
波谱分析:UV,IR,NMR,MS(有机)----结构分析
四谱提供的信息:
质谱(MS)—— 分子量及部分结构信息 红外光谱(IR) —— 官能团种类 紫外—可见光谱(UV / Vis)—— 共轭结构 核磁共振谱(NMR)—— C-H骨架及所处化学环境
紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用
紫外光谱在化合物结构分析中的应用【摘要】紫外-可见光谱(ultraviolet一Visiblespeetroseopy,UV-Vis),也简称为紫外光谱(UV),属于吸收光谱的一种。
由于紫外光谱本身有许多特点:测量灵敏和准确度高,应用范围广,对很多金属元素和非金属元素及其化合物都能进行测定,也能定性或定量的测定大部分有机化合物;此外,仪器的价格比较便宜,操作简便、快速,易于普及推广,至今仍是有机化合物结构鉴定的重要工具。
因此,本文首先介绍紫外光谱用于定性分析的依据和一般规律,然后归纳了影响紫外-可见光谱的一些因素,最后举例说明紫外光谱在化合物结构分析中的应用。
【关键词】紫外-可见光谱定性分析影响因素结构分析光谱数据前言紫外吸收光谱是分子中最外层价电子在不同能级轨道上跃迁而产生的,它反映了分子中价电子跃迁时的能量变化与化合物所含发色基团之间的关系。
UV谱图的特征首先取决于分子中含有的双键数目、共轭情况和几何排列,其次取决于分子中的双键与未成键电子的共轭情况和其周围存在的饱和取代基的种类和数目,它主要提供了分子内共轭体系的结构信息[1]。
通常UV谱图组成比较简单,特征性不是很强,但用它来鉴定共轭发色基团却有独到之处。
UV吸收谱带的位置和摩尔消光系数的数值,一般无法判断官能团的存在,但它能提供化合物的结构骨架及构型、构象情况,因此至今仍为一项重要的测试分子结构的有用手段。
紫外-可见吸收光谱是化学分析中常用的一种快速、简便的分析方法,广泛用于有机[2-3]、无机[4]、生化[5]、涂料[6]、药物[7]等领域和国民经济部门[8]。
紫外光谱用于定性分析的依据和一般规律利用紫外光谱定性分析应同时考虑吸收谱带的个数、位置、强度以及形状。
从吸收谱带位置可以估计被测物结构中共轭体系的大小;结合吸收强度可以判断吸收带的类型,以便推测生色团的种类。
注意所谓吸收带的形状主要是指其可反映精细结构,因为精细结构是芳香族化合物的谱带特征。
有机化学基础知识点紫外可见光谱与共轭体系的分析
有机化学基础知识点紫外可见光谱与共轭体系的分析在有机化学中,紫外可见光谱(UV-Vis光谱)是一种常用的分析方法,可以用于研究物质的电子结构和化学性质。
而共轭体系是有机分子中的一种特殊结构,具有很强的紫外可见光吸收性质。
本文将介绍紫外可见光谱的基本原理以及共轭体系在紫外可见光谱中的应用。
一、紫外可见光谱的基本原理紫外可见光谱是通过测量物质对紫外光和可见光的吸收来研究物质的电子结构和化学性质的方法。
根据分子的电子能级理论,当分子受到光的辐射作用时,电子会从基态跃迁到激发态。
而分子的激发态和基态之间的能量差正好对应紫外光和可见光的能量范围,因此可以通过测量物质对紫外光和可见光的吸收情况来获取有关分子的信息。
在紫外可见光谱中,常用的量化参数是吸光度(A),用来表示溶液或物质对光的吸收强度。
吸光度与物质的摩尔吸光系数(ε)、溶液的浓度(c)以及光程长度(l)有关。
根据比尔-估尔定律,吸光度与摩尔吸光系数、浓度和光程长度之间成正比关系。
二、紫外可见光谱中的共轭体系共轭体系是指分子中存在着连续的多个单键和双键的交替排列。
共轭体系中的π电子系统能够形成一个共轭π电子体系,具有较低的能量。
这使得共轭体系具有吸收紫外光和可见光的能力。
共轭体系中,当分子受到光的激发时,π电子会跃迁到更高的能级。
共轭体系的π电子能级分布与电子能带结构密切相关,可通过紫外可见光谱来研究和解释。
在共轭体系中,能级之间的跃迁能够产生吸收峰,吸收峰的位置与共轭体系的结构和电子密度分布有关。
通过对共轭体系的紫外可见光谱进行分析,可以得到很多有关分子结构和性质的信息。
例如,共轭体系的分子通常会表现出较大的摩尔吸光系数,即吸光度较高。
此外,共轭体系中的共轭程度越高,吸收峰的波长越长。
这使得紫外可见光谱成为研究共轭体系的有力工具。
三、共轭体系的应用共轭体系在有机化学和材料科学中具有广泛的应用。
通过对共轭体系的紫外可见光谱进行分析,可以研究和判断新合成的有机化合物的结构和性质,例如共轭聚合物、染料分子等。
紫外-可见光谱分析
吸收曲线与最大吸收波长 max可用不同波长的单色
光照射,测吸光度得到——扫描
同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大
处称为吸收峰,所对应的波长称为最大吸收波长max
峰 肩
末端吸收 谷
吸收曲线可以提供 物质的结构信息,并 作为物质定性分析的 依据之一。 不同浓度的同一种物质,其吸收曲线形状相似λmax不变。而 对于不同物质,它们的吸收曲线形状和λmax则不同。
二、无机化合物的吸收光谱
无机化合物的UV-Vis光谱吸收光谱主要有: 电荷迁移跃迁及配位场跃迁
配位场跃迁( d一d、 f 一f 跃迁)
在配体存在下过渡金属元素5个能量相等的d 轨道和镧系、 锕系7个能量相等的的 f 轨道裂分,吸收辐射后,低能态的d 电子或f电子可以跃迁到高能态的d或f轨道上去。 绝大多数过渡金属离子都具有未充满的 d 轨道,按照晶体场 理论,当它们在溶液中与水或其它配体生成配合物时,受配 体配位场的影响,原来能量相同的 d轨道发生能级分裂,产 生 d-d 电子跃迁。 必须在配体的配位场作用下才可能产生, 所以称为配位场跃迁;
n<p
n
n
p
非极性溶剂中 极性溶剂中
n >p
n p
非极性溶剂中 极性溶剂中
溶剂的极性除了影响吸收峰的位置,还影响吸收光谱 的精细结构:
N HC
N
CH 对称四嗪
N
极性溶剂使精细结构消失
蒸汽中
环己烷
水中
4. 体系pH的影响
pH影响吸光物质的存在形态,产生不同的吸收光谱. 如苯酚,在酸性或中性水溶液中,有210.5nm及270nm 两个吸收带;而在碱性溶液中,则分别红移到235nm和
吸收波长为150~250nm,大部分在远紫外区
紫外光谱4
应用1:确定未知结构中的共轭单元
一、定性分析
定性依据 :
吸收峰形状,位置 (λ max),吸收强度(max)
只能定性分析化合物所具有的生色团与助色团, 结构确定的辅助工具。
定性方法: 计算吸收峰波长:确定共轭体系等;
与标准物质的吸收谱图进行比较: max , max
都相同,可能具有相同的生色团或助色团。
测定未知化合物是否含有与某一已知化合物具有相 同的共轭体系
要求
基本要求:电磁波谱;
电子跃迁能级; 吸收带的四种类型;
吸收曲线,最大吸收波长的影响因素,红移与蓝移
,发色团与助色团等术语。
重点掌握:紫外吸收光谱产生的原理;
一般有机化合物的紫外吸收特点;
最大波长的求解方法。
1、紫外吸收光谱和可见吸收光谱同属电子光谱,都是由于价 电子跃迁而产生的。
2、有机化合物分子的跃迁有四大类: → * 、 n → * 、 → * 、 n → *,各类跃迁所需能量也按以上顺序逐一 减少。
3、吸收带分为四种类型:R带、K带、B带、E带不同类型 吸收带其最大吸收波长、形状均不相同且具有一定的特征性。
4、芳香族化合物的特征吸收带是B带,其最大吸收峰波长 在230-270nm;具有共轭的双键化合物具有K带,其波长和 强度与共轭体系的长短、位置、取代基种类等有关,可初步 判断结构。
5、 在极性溶剂 中 → *跃迁产生的吸收带红移,而n → *跃迁产生的吸收带则发生蓝移。
材料表征方法第六章紫外可见光光谱
b. 助色基(团):
有一些含有n电子的基团(如-OH、-OR、-NH2 等),它们本身没有生色功能(不能吸收λ>200nm的 光),但当它们与生色团相连时,就会发生n—π共 轭作用,增强生色团的生色能力(吸收波长向长波 方向移动,且吸收强度增加),这样的基团称为助 色团。
C.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
D + A hυ D+A-
D+、A-为络合物或一个分子中的两个体系,D是 给电子体,A是受电子体。
例如:黄色的四氯苯醌与无色的六甲基苯形成的 深红色络合物。
O
CL
CL
CL
+ CL
O
O
CL
CL
=
CL
CL
O
(黄色) (无色) (深红色)
f、配位体场微扰的d →d*跃迁
过渡元素的 d 或 f 轨道为简并轨道(Degeneration orbit),当与配位体配合时,轨道简并解除,d 或f 轨 道发生能级分裂,如果轨道未充满,则低能量轨道 上的电子吸收外来能量时,将会跃迁到高能量的 d 或 f 轨道,从而产生吸收光谱。
3、电荷转移跃迁;
4、配位体场的d →d*跃迁 产生。
3.常用光谱术语及谱带分类
常用光谱术语:
a、生色基也称发色基(团):
是指分子中某一基团或体系,由于存在能使分子 产生吸收而出现谱带,这一基团或体系即为生色基。
最有用的紫外-可见光谱是由π→π*和n→π*跃迁产 生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基 团。这类含有π键的不饱和基团称为生色团。简单的生 色团由双键或叁键体系组成,如乙烯基、羰基、乙炔 基、亚硝基、偶氮基—N=N—等
有机波谱分析紫外
含饱和杂原子的化合物: σ*、 n*,吸收弱, 只有部分有机化合物(如C-Br、C-I、C-NH2) 的n*跃迁有紫外吸收。
01
同一碳原子上杂原子数目愈多, λmax愈向长波移动。
03
CHCl3237nm ,CCl4 257nm
01
生色基:能在某一段光波内产生 吸收的基团,称为这
( C=C、C≡C、C=O、COOH、
0 3 COOR、
05
助色基: 当具有非键电子的原子 或基团连在双键或
07
共轭(p- 共轭),从而使电子的 活动范围增
09
种效应称为助色效应。能产生助 色效应的
0 2 一段波长的生色团或生色基。
0 4 COR、CONH2、NO2、-N=N
○ σ *、 n * 、 π π*属于远紫 外吸收
○ n π *跃迁为禁 戒跃迁,弱吸收带 --R带
取代基对羰基化合物 的影响
○ 当醛、酮被羟基、 胺基等取代变成酸、 酯、酰胺时,
○ 由于共轭效应和诱 导效应影响羰基, λmax蓝移。
硫羰基化合物
R2C=S 较 R2C=O 同系物中n π *跃 迁λmax红移。
导致 B 带、E2带红移。
不同助色团的红移顺序为:
NCH3)2 ﹥NHCOCH3 ﹥ O-,SH ﹥NH2﹥ OCH3﹥OH﹥ Br﹥Cl﹥CH3﹥NH3+ 助色团取代苯:助色团含有孤电子对,它能与苯环 π 电子共轭。使 B 带、E 带均移向长波 方向。
生色团取代的苯:含有 π 键的生色团与苯环相连时, 产生更大的 π π* 共轭体系,使
2
例如:乙烯 165nm(ε 15000),
紫外——可见光谱法在卟啉类化合物结构分析中的应用
紫外-可见光谱法在卟啉类化合物结构表征中的应用摘要:简述了紫外-可见光谱分析的基本原理,及其在有机化化学中的应用;结合卟啉、金属卟啉的吸收特点,对紫外-可见光谱在其结构表征中的应用作了归纳性的总结。
关键词:紫外-可见光谱法;应用;卟啉;金属卟啉;结构表征1 紫外-可见吸收光谱分析基本原理紫外光谱(UV)是指波长在200~400nm;可见光谱则是波长在400~800nm的电磁波吸收光谱。
相应于上述波长的能量范围约在670~314kJ/mol和314~155kJ/mol。
因此,它们是属于π电子(成键的或孤对的电子)跃迁。
所以,不是所有的有机化合物,都能给出它们的吸收光谱,而主要是对具有共轭双键结构的化合物和芳香族化合物才能给出光谱。
如果用紫外和可见光照射含有共轭的不饱和化合物溶液,可以看到一部分光线被吸收了,吸收光线的多少,取决于入射光的波长和化合物的结构。
如果以波长为横坐标,以紫外、可见光线的吸收强度(有时也称消光系数或摩尔吸收度)为纵坐标作图,就得到紫外或可见光谱图。
同一种物质对不同波长的光吸收不同;不同浓度的同一种物质,其吸收曲线形状相似、λmax不变,只是吸光度大小不同;而对于不同物质,它们的吸收曲线形状和λmax均不同。
当外层电子吸收紫外或可见辐射后,就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。
主要有四种跃迁形式,如图1。
所需能量ΔΕ大小顺序为:n→π*< π→π*< n→σ*< σ→σ*。
吸收带是指吸收峰在光谱中的波带位置,根据电子及分子轨道理论,有机化合物紫外-可见光区的吸收带有四种类型:R吸收带——由化合物中的n→π*跃迁产生的吸收带。
其强度小,ε<100;λmax位于较长波长处,>270nm;K吸收带——由共轭体系中π→π*跃迁产生的吸收带。
其强度大,ε>104;λmax比R带的短,一般>200nm;B 吸收带——由苯环本身振动及闭合环状共轭双键π→π*跃迁产生的吸收带。
有机结构分析薛松版课后题答案
有机结构分析薛松版课后题答案有机结构分析薛松版课后题答案1. 对于有机结构分析的定义和作用:有机结构分析是将存在于有机物质中的各种官能团、碳骨架及它们之间的连接关系,通过各种分析手段进行测试和验证,以便确定有机化合物的结构。
它的作用是确定有机化合物的结构,帮助科学家研究并探明各种有机化合物的性质和作用方式。
2. 有机结构分析的方法和步骤:(1) 光谱分析:包括紫外-可见吸收光谱、红外光谱、核磁共振光谱、质谱等。
(2) 微量分析:包括易燃性分析、氮元素含量分析、卤素分析、有机元素含量分析等。
(3) 熔点、沸点测定:通过测定有机化合物的熔点、沸点来判断它们的纯度。
(4) 化学反应:包括酸碱中和、氢化反应、氧化反应、烷基化反应、酰基化反应等。
步骤:提取、分离、测定、确定结构。
3. 紫外-可见吸收光谱的应用:紫外-可见吸收光谱主要用于定量测定、定性分析、结构分析等。
例如,它可以用于测定化合物的浓度、纯度、理化性质等,还可以通过分析化合物的吸收峰和波长等信息,确定化合物的结构和性质等。
4. 红外光谱的特点和应用:(1) 特点:广泛适用于有机化合物、无机化合物、生物分子等的分析;能够检测官能团的存在和位置,具有简便快速、非破坏性等优点。
(2) 应用:广泛应用于有机化合物的结构分析、质量控制、研究生物分子的结构和生物学功能、分析药物活性成分、分析环境污染物等方面。
5. 核磁共振光谱的应用:核磁共振光谱是一种非常重要的有机结构分析方法。
它可以揭示化合物的分子式、官能团、碳骨架、立体异构体等信息。
应用范围非常广泛,涵盖了物理、化学、材料、医学、生物等众多领域。
6. 质谱的应用:质谱主要用于确定有机化合物的分子量、结构和化合物中的各种官能团等信息。
由于质谱仪具有高灵敏度、高分辨率、快速分析等优点,因此被广泛应用于有机化合物的结构分析、生物分子的分析、环境分析、医学分析等方面。
四大谱图解析
/nm 177 178 204 214 186 339,665 280 300,665 270
max
13000 10000 41 60 1000 150000 22 100 12
跃迁类型
* * n* n*
n*,n*
n*, n* n* n*
常用术语
红移与蓝移 吸收峰向长波方向移动的现象叫红 移。 吸收峰向短波方向移动的现象叫蓝 移,也叫紫移。
增色效应与减色效应 吸收峰吸收强度增加的现象叫增 色效应。 吸收峰吸收强度减小的现象叫减 色效应。
常用术语
吸收带:由相同的电子跃迁产生的吸收峰,叫..
R带:由化合物n→π* 跃迁产生的吸收带,它具有杂 原子和双键的共轭基团(醛、酮)。例:>C=O, —N=N—。 特点:a. 吸收峰出现区域在250nm~500nm。
(2)核间相对位移引起的振动
(3)………………….. …..转动。这三种运动能量是量子化的, 并对应有一定能级。
电子能级间的能量差一 般为1~20电子伏特 (eV)
振动能级间的能量差约 为0.05~1 eV
转动能级间的能量差小
A
于0.05 eV
紫外吸收光谱的产生
紫外光谱产生:分子在入射光的作用下发生了电子 能级间的跃迁,吸收了特定波长的光波形成
电子跃迁的类型
有机化合物中的电子 σ电子:形成单键的电子。 π电子:形成双键和叁键的电子。 n电子(孤电子对):没有形成化学键的电子,存在
于氧、氮、硫、氯、溴、碘原子上(统称杂原子)。
这些电子统称──价电子
电子跃迁的类型
电子从基态(成键轨道) 向激发态(反键轨道)的 σn 电子 跃迁(*, →*跃 迁)
择极性小的溶剂。在报道紫外数据时应标出 所用试剂。
有机化合物的结构分析紫外光谱-
12×2 5×2 259nm(258nm)
直链α、β-不饱和酮基准值
个烷基γ取代
215 18
延长1个共轭双键
30
1个烷基δ取代
18
计算值
281nm(281nm)
O
O
O
溶剂校正
溶剂 甲醇 氯仿 二氧 乙醚 己烷 环己 水
六环
烷
Δλn
0
+1
+5
+7
+11
+11
-8
m
返回
α、β-不饱和羧酸、酯、酰胺
计算举例
如果在260~300nm有中强吸收(ε=200~1000), 则表示有B带吸收,体系中可能有苯环存在。如果苯 环上有共轭的生色基团存在时,则ε可以大于10000。
如果在250~300nm有弱吸收带(R吸收带) ε<100, 则可能含有简单的非共轭并含有n电子的生色基团,如 羰基等。
紫外吸收与分子结构关系
(6).有n—π*跃迁,产生R带,产生烯醇式互变异构体时,还有K带吸收,
6.
(7).有π—π*和 n—π*跃迁,产生K带和R带吸收,
2.
(1). C>b>a , (2). A>c>b , (3). A>c>b
3.
计算最大吸收波长:
4.
(1). 283nm, (2). 239nm, (3). 273nm (4).225nm (5). 246nm (6).
249nm
5.
(7). 299nm (8).无吸收 (9). 268nm (10). 256nm (11). 255nm
6.
4.用UV区别化合物:
7.
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(4)当分子在入射光的作用下发生了电子跃迁,也就是说 分子中阶电子由低能级E0跃迁到高能级E1(激发态),根据量 子理论电子在跃迁时所吸收的能量不是连续的,而是量子化的 ,即所吸收的光子能量等于两个能级的差值
≡ △E= E1- E0
hv=h·c/λ
式中:h=Plank常数=6.62×10-27尔格·秒
紫外光谱图
如右图: 由横坐标、纵坐标和 吸收曲线组成的。
对甲苯乙酮的紫外光谱图
❖横坐标表示吸收光的波长,用nm(纳米)为单位。 ❖纵坐标表示吸收光的吸收强度,可以用A(吸光度)、T(透
射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、ε(吸收系数) 中的
任何一个来表示。
❖ 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰
仪器可以测到化合物选 择性吸收的光谱波长和强度 转化成图并显示出来
所有波谱仪器记录过程可表示为:
有机分子 + 电磁波
选择性吸收 仪器 记录
光谱
用仪器记录分子对不同波长的电磁波的吸收情况,就可得到光谱。
紫外光谱的基础知识
• 紫外光谱的产生、波长范围
紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。
分子中价电子经紫外或可见光照射时,电子从低能级跃迁 到高能级,此时电子就吸收了相应波长的光,这样产生的吸收 光谱叫紫外光谱
光的波长越短(频率越高),其能量越大。 白光(太阳光):由各种单色光组成的复合光。 单色光:单波长的光 (由具有相同能量的光子组成) 可见光区:400-750 nm 紫外光区:近紫外区200 - 400 nm
远紫外区10 - 200 nm (真空紫外区)
电磁波
光谱图
化合物 不同的化合物吸 收的电磁波不同
紫外吸收光谱的波长范围是10-400nm(纳米), 其中10-200nm 为远紫外区,200-400nm为近紫外区, 一般的紫外光谱是指近紫
外区。
远紫外区(10~200nm):此波长范围内大气有吸收,必须 在真空条件下操作,普通仪器观察不到,对仪器要求高,远 紫外也叫真空紫外区,所以远紫外区在普通有机化合物机构 分析上没有应用。
吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率,
对甲苯乙酮的紫外光谱图
以数据表示法:
以谱带的最大吸收波长 λmax 和 εmax(㏒εmax)值表示。 如:CH3I λmax 258nm( ε 387)
分子吸收光谱与电子跃迁
紫外—可见吸收光谱的产生
有机化合物的紫外—可见吸收光谱,是其分子中外层价
第二章 紫外光谱 基本知识
带电物质粒子的质量谱(MS) 电子:电子能级跃迁(UV)
分子 → 原子
振动能级(IR)
核自旋能级的跃迁(NMR)
电磁波波长越短,频率越快,能量越高。
X-射线
紫外及可见光
红外光
无线电波
2.5mm
25mm 600MHz
60MHz
200nm 400nm
800nm
l
微波、
电视波
近紫外区(200~400nm):此波长范围内玻璃有吸收,一 般用石英比色器,因此称近紫外区为石英紫外区,近紫外区 最为有用,通常所谓的紫外光谱就是指近紫外区的光谱。
紫外光谱:以波长10~400nm的电磁波照射物质分子,即以 紫外光照射物质分子,由分子的电子能级跃迁而产生的光谱 叫紫外光谱。紫外光谱是电子光谱的一部分,可见光谱也是 电子光谱,电子光谱是由电子跃迁而产生的吸收光谱的总称。
这种关系称作朗伯-比尔定律(Lambert-Beer’s Law), 这是吸收光谱的基本定律,用数学公式表示为:
A= ㏒(I0/I)=abc
式中:A:吸光度 I0:入射光强度 I:透射光强度 a:吸光系数 b:吸收池厚度(cm) c:被测物质浓度g/L I0/I:透射比,用T表示
如果浓度用mol/L为单位,则上式可写成:A=εbc ε:为摩尔吸光系数,单位为:L.moL-1. cm-1
的横坐标为该吸收峰的位置,纵坐标为它的吸收强度。
吸收曲线的讨论:
同一种物质对不同波长光的吸光度不同。吸光度最大处对应的波长称为 最大吸收波长λmax 不同浓度的同一种物质,在相同溶剂中, 其吸收曲线形状相似λmax不变。 而对于不同物质,它们的吸收曲线形状和λmax则不同。 UV-vis可以提供物质的结构信息,并作为物质定性分析的依据之一。 不同浓度的同一种物质,在某一定波长下吸光度 A 有差异,在λmax处 吸光度A 的差异最大。此特性可作为物质定量分析的依据。 在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大,所以测定最灵敏。吸收曲线 是定量分析中选择入射光波长的重要依据。
标准工作曲线与溶液中测酸度
ABS
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
200 300 400 500 600
wavelength(nm)
C2H5 C2H5 N
C2H5
O
N C2H5
O CO
C2H5
H C2H5 N
C2H5
O
N C2H5
COOH
讨论
(1)吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的 能量差所决定,反映了分子内部能级分布状况,是物质定性 的依据。 (2)吸收谱带强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关, 也提供分子结构的信息。通常将在最大吸收波长处测得的摩 尔吸光系数εmax也作为定性的依据。不同物质的λmax有时可能 相同,但εmax不一定相同; (3)吸收谱带强度与该物质分子吸收的光子数成正比, 定量分析的依据。
c=光速 3×1010cm
λ=波长 用nm表示
v=频率 用 周/秒(Cps)或赫兹(Hz)
E=能量 单位为尔格,电子伏特ev或卡/摩尔
2.紫外光谱的特征
紫外光谱分析方法是根据溶液中物质的分子或离子对紫外 光谱区辐射能的吸收而产生吸收光谱来研究物质组成和结 构的。
当一条紫外光(单色光)I0射入溶液时,一部分光I透过溶 液,一部分光被溶液所吸收,溶液对紫外光的吸收程度 (即溶液的吸光度)与溶液中物质的浓度及液层的厚度成 正比.
200-800nm:引起电子运动能级跃迁,得到紫外及可见光谱;
2.5-25μm:引起分子振、转能级跃迁,得到红外光谱;
60-600MHz:核在外加磁场中取向能级跃迁,得到核磁共振谱。
光子的能量
E hv hc
l
式中: E 为光量子能量,单位为 J h 为Planck 常数,其量值为 6.63 × 10-34 J s-1