【精品课件】有机化合物的结构分析-紫外-可见光谱

有机波谱法的特点
波谱: 分子吸收电磁波的能量后，从较低能级 跃迁到较高能级，便产生波吸收谱
❖ 样品用量少，一般2~3 mg (可<1 mg)； ❖ 除红外和质谱外，无样品消耗，可回收； ❖ 省时，简便； ❖ 配合元素分析(或高分辨率质谱)，可准确 确定化合物的分子式和结构。
分子运动形式及对应的光谱范围
溶剂
溶剂
2.2.5 紫外-可见分光光度计
现代的仪器均为双光束自动记录方式，配备有计算机数据处理系统， 进行谱图的存储，峰值检出，数据处理，谱图放大、缩小等功能。
紫外-可见分光光度计
紫外-可见分光光度计的基本结构是由五个部分组成： 光源、单色器、吸收池、检测器和信号指示系统。 （一）光源: 常用的有热辐射光源(340 ~ 2500nm)和气体放电光源(160 ~
二、紫外-可见吸收光谱
2.1 引言---有机结构分析与四大谱 2.2 紫外-可见吸收光谱的基本原理和基本概念 2.2.1 电磁波与波谱 2.2.2 紫外-可见吸收光谱的基本原理 2.2.3 紫外-可见吸收光谱图的组成 2.2.4 溶剂 2.2.5 紫外-可见吸收光谱分光光度计 2.2.6 常用术语 2.2.7 影响因素 2.3 有机化合物的紫外-可见吸收光谱 2.3.1 饱和烃及其取代衍生物 2.3.2 不饱和烃及共轭烯烃 2.3.3 羰基化合物 2.3.4 芳香族化合物
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。
❖ 紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm(纳米)
❖
100-200nm 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。
紫外光谱的基本原理
可以跃迁的电子有：电子, 电子和n电子。 跃迁的类型有： *, n *, *, n *。各类电子跃 迁的吸收峰波长与能量大小：
375 nm)两类。 （二）单色器: 一般由入射狭缝、准光器（透镜或凹面反射镜使入射光
成平行光）、色散元件、聚焦元件和出射狭缝等几部分组成。其 核心部分是色散元件(棱镜和光栅)，起分光的作用。 （三）吸收池: 一般有石英和玻璃材料两种。石英池适用于可见光区及 紫外光区，玻璃吸收池只能用于可见光区。 （四）检测器: 常用的有光电池、光电管和光电倍增管等。 （五）信号指示系统: 常用的信号指示装置有直读检流计、电位调节指 零装置以及数字显示或自动记录装置。
溶剂 正庚烷 正庚烷 乙醇 水 正己烷 乙醇 异辛酯 乙醚
二氧杂环己烷
/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*
“四谱”的产生
带电物质粒子的质量谱（MS）
↑
电子：电子能级跃迁（UV）
∣
↗
分子 → 原子
∣
↘
↓
核自旋能级的跃迁（NMR）
振动能级（IR）
有机波谱分析
对有机物结构表征应用最为广泛： ❖ 紫外光谱 (ultraviolet spectroscopy，UV) ❖ 红外光谱 (infrared spectroscopy，IR) ❖ 核磁共振谱 (nuclear magnetic resonance， NMR) ❖ 质谱 (mass spectroscopy，MS)
常用术语
助色团: auxochrome, 有些含有杂原子的基团，如NH2、NR2、OR、SR、X、 SO3H、CO2H等，它们本身在近紫外区无吸收，但连接到生色团上 时，会使生色团的λmax向长波方向移动(红移)，同时吸收强度增大。 对应于n →π* 跃迁。
红移现象：bathochromic shift, 由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长 波方向移动。
UV and Vis light cause only two kinds of electronic transition ❖一般的紫外光谱指近紫外区，只能观察 *和 n *跃迁。 ❖紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。
紫外光谱的基本原理
2.2.3 紫外光谱图的组成
吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸 收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。 吸光度A是由Lambert-Beer定律定义的：
Leabharlann Baidu
2.2.6 常用术语—生色团
所谓生色团(chromophore)，是指分子中可以吸收光子而产生电子跃迁的原 子基团。通常将在近紫外及可见光区有特征吸收的基团或结构系统定义为 生色团，如C＝O、C＝C、C＝N、N―N、N＝O、NO2、芳环, 其对应跃迁 形式是π→π*和n →π*。
生色团 烯 炔 羧基 酰胺基 羰基 偶氮基 硝基 亚硝基 硝酸酯
2.2.4 溶剂
紫外-可见光谱一般是在相当稀的溶液(10-2~10-6mol)中测定的。 在选择溶剂时需注意： (1) 溶质易溶，两者不发生化学作用； (2) 具有适当的沸点，在测量过程中溶剂的挥发不至于明显影响
样品的浓度； (3) 具有适当的透光范围，不影响样品吸收曲线的测定； (4) 价廉易得，使用后易回收。
有机波谱分析
2.1 引言
有机化合物的结构表征： 分子水平
过去：化学方法, 费时、费 力、费钱，需要样品量大。
现在：现代仪器分析，省时、 省力、省钱、快速、准确， 样品消耗量小(μg)。
OH O HO
NCH3
吗啡碱 吗啡碱结构的测定，1805 年始，1952年完全阐明。
有机波谱分析：研究分子的结构，探索分子间各种 集聚态的结构构型和构象。
蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波方向移动。 增色效应(hyperchromic effect) ：使值增加的效应。 减色效应(hypochromic effect) ：使值减少的效应。 R带 K带 B带 E带
2.2 UV-Vis光谱的基本原理和基本概念 2.2.1 电磁波与波谱 光是一种电磁波，具有波粒二相性。
❖波动性：可用波长( )、频率(v )和波数( )
来描述:
v c cv
❖微粒性：可用光量子的能量来描述：
E hv hc
2.2.2 紫外光谱的基本原理
❖ 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