第一章紫外光谱-资料

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
n* 跃迁:孤对电子向σ*反键
轨道的跃迁。较小半径的杂原子
(O,N),n*跃迁位于170~180
nm;较大半径的杂原子(S,I),
n*跃迁位于220~250 nm。
*跃迁:不饱和键中 电子向*反键轨道的 跃迁。孤立键的* 跃迁,其波长范围160 ~190 nm。两个或多个键共轭,体系能量降 低,*跃迁对应的波长增大,红移至近紫 外区甚至可见光区。
三、 仪器简介
• 紫外-可见分光光度计由光源、单色器、样品 池、检测器、记录装置组成。
• 光源:氘灯(185-395 nm)、钨灯(350-800 nm)
• 紫外光区测试,样品池需用石英容器,普通 玻璃吸收紫外光。
• 现代紫外-可见光光度计(如日本岛津UV-240 )除自动记录谱图外,还配有微型计算机, 直接打印出分析结果,灵敏度提高。
• (2)λmax 240nm( εmax 13000), K带,与苯环E2带 比较,显著红移;
• (3) λmax 278nm( εmax 1100), B带,与苯环B带 比较显著红移,峰的强度也明显增强。
E1带,苯环中的乙烯键 电子的 *跃迁所引起的吸收带
• E2带,苯环中的共轭乙烯键 电子的 *跃迁所引起的吸收带
* * n
不同价电子跃迁能量图
• 成键轨道和*反键轨道
成反键键轨轨道道12==11 +- 22
成键轨道1=1 + 2
组成键的电子称为 电子
*
乙烯的成键轨道和 *反键轨道
反 键 轨 道
成 键 轨 道 乙烯的成键轨道和 *反键轨道形成示意图
组成 键的电子称为 电子
*跃迁:σ电子是结合得最牢固的价电子。σ 成键轨道能级最低,而σ*反键轨道能级最高。 * 跃迁需要相当高的辐射能量,对应的波 长范围<150 nm,在远紫外区(环丙烷的* 跃迁约190 nm)。
常见紫外区发色团的吸收峰
发色团 C=C
典型化合 λmax(nm εmax


1-己烯 180
125000
溶剂 庚烷
C=C-C=C 1,3-丁二 烯 苯
c c 1-丁炔
217
203.5 254 172
21000
7400 205 4500
正己烷
甲醇 水 蒸气
乙醛
289
cO
182
丙酮
279
190
-COOH 乙酸
• B带 (来自Benzenoid一词(苯系)):吸收带
为苯的π→π*跃迁引起的特征吸收带,其波长
在230~270nm之间,中心在254nm,是具有
精细结构的宽展带,ε )。
约为220左右(P9图1-9
• 当芳核与发色团连接时,则既出现B带 又出 现K带,其中, B带 的波长较长, K带的波
长较短。
• 常用的紫外光谱仪的测定范围是200~ 400nm 的近紫外区,因此,在紫外分析 中,只有*及n*跃迁才有实际意 义,即紫外光谱适用于分子中具有不饱 和结构,特别是共轭结构的化合物。
二、紫外光谱的表示法及常用术语
• 1.紫外吸收带的强度
• 紫外光谱中吸收带的强度标志着相应电子能级跃 迁的几率,遵从Lamber—Beer定律。
共轭烯烃的*跃迁均为强吸收 带, ≥104,称为K带。
• 2)不同发色团相互共轭
• (a) ,-不饱和醛、酮 • (b) ,-不饱和酸、酯、酰胺
(a) ,-不饱和醛、酮
• ,-不饱和醛、酮中羰基双键和碳-碳双键共轭,组成四个新的分子轨道1,2,3* ,4* (图1-12 P11) 。与孤立烯烃的醛、酮相 比, ,-不饱和醛、酮分子中*跃迁、 n*跃迁的max均红移。 *跃迁,约 220 ~ 250 nm,lg ≥ 4,称K带。n*跃 迁,300~330 nm,lg 1~2,称R带。 *跃迁随溶剂极性增大,max红移; n*跃迁随溶剂极性增大,max蓝移。
• 化合物的紫外可见光谱中,凡摩尔吸光系数 • εmax>10000(lgε>4)很强吸收; • Εmax=5000~10000强吸收。 • εmax=200 ~ 50001000 中等吸收 • εmax<200弱吸收
• n→π*跃迁其特点是吸收强度弱, εmax<100(logε<2);
• π→π*跃迁产生的吸收带,其特点为吸收峰很 强,εmax>10000。
• 如:在烯醛CH3CH=CH-CH=O(图1-12 P11) 中,
• 共轭效应使π2 π3*跃迁的能量比C=O中 π*跃迁的能量减小,吸收峰红移;也使 n *跃迁能量减小,吸收峰红移。
4*
*
*
3*
320nm
293nm
n
E
165nm
170nm
218nm
2
1
C=C
C=C-C=O
C=O
• 在烯醛中, π2 π3*跃迁需要的能量 比单一的C=O中π*跃迁中要小, 因此,该吸收峰由170nm(乙醛)移到 218nm(丙烯醛).共轭效应也能使
• π3*之间的 能量差值要比乙烯的π*跃 迁的能量差值小得多,故实现π2 π3*跃 迁吸收的能量比π*跃迁要小,所以丁二 烯吸收峰(max217nm)比乙烯吸收峰 (max162nm)的波长要长.
• 随着共轭体系延长,最高占有轨道能级升高
,最低空轨道能级降低,*跃迁依次向长 波方向移动(P10图1-11),且出现多条谱带(下 图)。
四、max的主要影响因素
• 1.共轭效应的影响 • (1) π→π共轭的影响 • 1)共轭烯类
*
乙烯的成键轨道和 *反键轨道
反 键 轨 道
成 键 轨 道 乙烯的成键轨道和 *反键轨道形成示意图
组成 键的电子称为 电子
分子轨道理论——-四个碳原子的四个p轨道组合四分 子轨道
反 键 轨 道
2. 紫外光谱的表示法
• 紫外光谱可以图表示或以数据表示。
• 图示法:紫外分光光度计可以直接绘制 出紫外光谱图。常见的有A-作图,- 作图或lg~作图,波长的单位为nm。 光谱曲线中的高峰称为最大吸收峰,其 波长用λmax表示。如丙酮的紫外光谱, λmax =280nm.
丙酮的紫外光谱图(环己烷中)
• 一、电子跃迁及类型
• 在有机化合物分子中,价电子有三种类型 ,即σ 键电子、π 键电子和未成键 的n电子。以乙醛(CH3CHO)为例,分子中有 成键的轨道及C=O的轨道,非键的n轨道 ,*、*为反键轨道。可能发生的跃迁类 型有*、*、n*、n*(见图 )。从图可以看出,轨道能级的能量依次 为:*>*>n>>,电子由基态跃迁到激 发态所需要的能量大小为:*> n*≥*>n*。
成 键 轨 道
1,3-丁二烯的分子轨道图形
两个是成键轨道,用π1和 π2表示;两个是反键轨道, 用π3*和π4*表示。这些分子轨道的图形如图所示。




π3*
π4*




π1
π2
1,3-丁二烯的成键反键轨道图形
• 烯烃共轭,如丁二烯,最高占有轨道HOMO( 成键轨道)(π2)能级升高,最低空轨道 LUMO(反键轨道)(π3*)能级降低, π2与
• 苯环上有助色团取代时, E2带则发生红移 ,吸收峰出现在较长的波长处。苯环上引
入发色团(与苯环共轭时),吸收带显著 红移,E2带常与K带重叠。Baidu Nhomakorabea
• 以苯乙酮(
O
C CH3 )为例,由于羰基与苯环
• 共轭,吸收峰红移, E2带变成K带,所以苯乙酮有三 个吸收峰。
• (1)λmax 319 nm( εmax 50), R 带,与丙酮( λmax 276.5 nm)比较显著红移;
• 红移: max值增大,即向长波方向移动。 • 兰移: max值减小,即向短波方向移动。 • 增色效应:使吸收强度增大的效应。
• 减色效应:使吸收强度减小的效应。
• 共轭体系使吸收带红移,吸收强度增大。非 共轭双键不会影响吸收带的波长,但对吸收 带强度有增色效应。
• 在紫外光谱中常常见到有R、K、B、E等字样, 这是表示不同的吸收带。
• 末端吸收:在仪器极限处(190 nm)测出 的吸收为末端吸收。
• 见图1-8 (P8 )
• 强带和弱带:εmax 大于 104的吸收峰称为 强带;ε小于103的吸收峰称为弱带。
3.UV常用术语
• 生色团(发色团 ):
• 指该基团本身产生紫外吸收或可见光吸收 的基团 ,值受相连基团的影响。例如, 分子中具有 键电子的C=C,CC,苯环 ,C=O,N=N,N=O,S=O等基团都是发 色团。常见发色团的吸收波长见下表。
• 如K带苯λ乙ma烯x 2的44Bn带m(λmaεxm2a8x 212n0m00()ε。max 450);而

• E带 (Ethylenic(乙烯型)):也属于π→π* 跃迁。吸收带可分为E1和E2带,二者分别 是苯环中的乙烯键及共轭乙烯键 电子的 *跃迁所引起的吸收带。E1为184nm, εmax >10000(ε约60000); E2为204nm, εmax 约7900(P9图1-9)。
• 4-甲基-3-戊烯-2-酮的紫外光谱图
• 数据表示法:以谱带的最大吸收波长
• 溶剂max和max(或lg max )值表示。如 • max237 nm(104),或max237 nm(1g
4.0)。
• 又如
表示样品在252nm处有最大吸收峰(甲醇中) ,摩尔吸光系数为12300。
溶剂的极性大小,对紫外光谱的吸收谱带的位 置及强度都有影响。因此,紫外光谱常注明 所用溶剂。
第一章紫外光谱-资料
第一章
紫外光谱
(Ultraviolet Spectra, UV)
• 第一节 基础知识
• 紫外光谱(Ultraviolet Spectroscopy,简称 UV),是化合物吸收一定波长的紫外光, 引起分子中电子能级的跃迁而产生的电子 吸收光谱。
• 紫外光的波长范围为1~400nm,分为近紫 外区(200~400nm)和远紫外区(1~ 200nm),远紫外区又叫真空紫外区。通 常所谓的紫外光谱,实际上就是近紫外区 的吸收光谱。
• R 吸收带(来自德文 Radikalartig(基团)):为 n→π*跃迁引起的吸收带如C=O,-NO2 ,-CHO,其 特点是吸收强度弱,εmax<100(logε<2),λmax 一般 在270nm以上。如醛、酮分子中C=O 的n→π*跃 迁,在275~295nm处有吸收带。
• K带(来自德文 Konjugierte(共轭)): 吸收带为 含共轭双键分子发生π→π*跃迁产生的吸收带, 其特点为吸收峰很强,εmax>10000。吸收峰区域 210~250nm,共轭双键增加,λmax向长波方向移 动,εmax也随之增大。
n*跃迁:孤对电子向*
反键轨道的跃迁。这种跃迁
发生在含有C=O,C=S,
N=O等键的有机物分子中。
对应的吸收波长在近紫外区。
• n*跃迁270~290 nm,
出现弱吸收带。
• n*跃迁强度低的原因是由于对称性而 使n*跃迁受到限制。
• 跃迁是跃迁几率越大产生的分子极化程 度越高,电荷转移越强,则吸收峰也越 强。
吸收光谱的特征主要表现在吸收峰的位置和强 度上.
吸收峰:曲线上吸收最大的地方,所对应的波长 称最大吸收波长( max)。
吸收谷:峰与峰之间吸收最小的部位叫谷,该 处的波长称最小吸收波长( min)。
肩峰(shoulder peak):是指当吸收曲线在下 降或上升处有停顿或吸收稍有增加的现象。 这种现象常是由主峰内藏有其他吸收峰造成 。肩峰常用sh或s表示)。
204
-COCl 乙酰氯 240
-COOR 乙酸乙酯 204
-CONH2 -NO2
乙酰胺 205 硝基甲烷 279
12.5 10000 22 10000 41
34
60
160
15.8
蒸气 环己烷 乙醇 庚烷 水 甲醇 己烷
• 助色团:
• 指本身在200nm以上没有吸收的基团, 但与发色基团相连时,使发色团的吸收 向长波方向移动,且吸收强度增大。
• A = lgI0/I = lg1/T = - lgI/I0 = a.l.c • A:吸光度,I0、I:分别为入射光、透射光的强度

• a:吸光系数,T:透光率或透射比(T=I/I0)。 • l: 样品池厚度(cm),c:百分比浓度(W/V)
• 若c的单位用mol 浓度表示,则

A = ·l·c
• 为mol吸(消)光系数。
• 助色团为含有孤对电子的原子或原子团, 常见的助色团有:-NR2、-NHR、-NH2 、-OH、-OCH3、-SH、-Br、-Cl、
• -I等。
• 如苯的吸收峰约254nm处,苯环上连有 • -OH(助色团)时,则λmax= 270nm • 又如, • CH3Cl, CH3Br, CH3I λmax分别为 • 172nm, 204nm, 258nm • 可见,碘的影响最大.
相关文档
最新文档