紫外可见分光光度法ppt讲稿.ppt
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1、关于紫外可见分光光度法PPT第一页,讲稿共六十二页哦2 第一节第一节 基本原理基本原理 一、紫外一、紫外-可见吸收光谱(可见吸收光谱(UV-VIS光谱)光谱)紫外紫外-可见分光光度法可见分光光度法 起源:价电子能级跃迁起源:价电子能级跃迁 由于分子吸收紫外由于分子吸收紫外-可见光区的电磁辐射,分子可见光区的电磁辐射,分子中价电子(或外层电子)的能级跃迁而产生。中价电子(或外层电子)的能级跃迁而产生。紫外光谱紫外光谱又称为又称为电子光谱电子光谱分子吸收光谱分子吸收光谱问题问题1 1:为何为何UV-VisUV-Vis光谱吸收带都比较宽光谱吸收带都比较宽?第二页,讲稿共六十二页哦3 解答解答 分子吸
2、收紫外可见光时,不仅会引起电子能级的跃迁,振动能级和转动能级同时会发生跃迁。振动能级的间隔要比电子能级的间隔小很多,转动能级间隔更小。这样对于某一电子能级的跃迁,由于同时伴随着振、转能级的跃迁,吸收光子的频率就不是唯一的了,而是很多非常相近的频率分布在一个较大的频率范围内。在仪器的分辨率不是特别高时,这些频率就看起来是连续的,从而形成带状光谱。第三页,讲稿共六十二页哦4吸收带跃迁类型官能团lmaxeR 带np*杂原子不饱和基团 300nm 200nm 104B 带分子振动转动能极苯环 256nm 200E 带pp*苯环大p键E1:180nmE2:200nm4.71047000 二、吸收二、吸收
3、带带问题问题2 2:当溶剂极性增大时,为何:当溶剂极性增大时,为何K K带和带和R R带的间距减带的间距减小小?第四页,讲稿共六十二页哦5 解答:解答:影响吸收带的因素影响吸收带的因素共轭体系越长,共轭体系越长,max红移,红移,maxUV光谱光谱 的基本规律的基本规律 溶剂溶剂极性增大极性增大 *的的 maxmax 红移红移n n*的的 maxmax 兰移兰移溶剂效应溶剂效应溶剂极性溶剂极性增大增大,R R带和带和K K带间距离带间距离降低降低第五页,讲稿共六十二页哦6 体系体系pH值的影响值的影响:例:苯酚例:苯酚 E E2 2带:带:maxmax=211nm(6200)=211nm(62
4、00)maxmax=235nm(9400)=235nm(9400)B B 带:带:maxmax=270nm(1450)=270nm(1450)maxmax=287nm(2600)=287nm(2600)pHpH值增大(加值增大(加值增大(加值增大(加碱碱碱碱)E E2 2、B B带红移,带红移,带红移,带红移,增大增大增大增大pHpH值降低(加值降低(加值降低(加值降低(加酸酸酸酸)E E2 2、B B带蓝移,带蓝移,带蓝移,带蓝移,减小减小减小减小例:苯胺例:苯胺 E E2 2带:带:maxmax=230nm(8600)=230nm(8600)maxmax=203nm(7500)=203nm
5、(7500)B B 带:带:maxmax=280nm(1475)=280nm(1475)maxmax=254nm(160)=254nm(160)pHpH值降低(加值降低(加值降低(加值降低(加酸酸酸酸)E E E E2 2 2 2、B B B B带蓝移,带蓝移,带蓝移,带蓝移,减减减减pHpH值增大(加值增大(加值增大(加值增大(加碱碱碱碱)E E2 2、B B带红移,带红移,带红移,带红移,增大增大增大增大第六页,讲稿共六十二页哦7仪器校正仪器校正 1、波长校正、波长校正苯的吸收峰校正波长苯的吸收峰校正波长(紫外光区)。在(紫外光区)。在25ml容量瓶内,滴入一滴苯容量瓶内,滴入一滴苯(A.
6、R.),用无水乙,用无水乙醇稀释至刻度,摇匀后,以无水乙醇为空白,在醇稀释至刻度,摇匀后,以无水乙醇为空白,在200280nm间用间用lcm石英池测定吸收度。石英池测定吸收度。如下:如下:229.2 233.5 238.9 243.2 248.5 254.5 260.6 268.4精精 度度(nm)3.0 3.0 3.5重现性重现性(nm)0.15 0.15 0.20 2 2、吸收池的校正、吸收池的校正:配对配对(两个吸收池(两个吸收池T T差值差值T T0.5%0.5%)第二节第二节 紫外可见分光光度计紫外可见分光光度计 第七页,讲稿共六十二页哦84、吸收度的准确度校正、吸收度的准确度校正精
7、密称取在120干燥至恒重的重铬酸钾重铬酸钾基准试剂0.2g(称准至0.lmg),置500ml容量瓶中,用0.02mol/L H2SO4液溶解,并稀释至500ml,摇匀(贮备液)。取4m1贮备液稀释稀释25ml容量瓶中(64mg/L),在规定的波长处测定并计算其吸光系数,并与规定的吸光系数比较,应符合下表中规定。波长(nm)235(最小)257(最大)313(最小)350(最大)吸光系数 的规定值 124.5 144.0 48.62 106.6吸光系数 的许可范围 123.0125.0 142.8146.2 47.050.3 105.61083 3、杂散光校正:、杂散光校正:1.2%1.2%KC
8、l溶液,溶液,H H2 2O O空白,空白,200nm200nm;T T 1.0%1.0%试剂 浓度%(g/ml)测定用波长(nm)透光率(%)氯化钾 1.20 200 1.0碘化钠 1.00 220 0.8亚硝酸钠 5.00 340 0.8第八页,讲稿共六十二页哦5.5.吸收值精度和仪器线性范围吸收值精度和仪器线性范围 精密称取在120干燥至恒重的重铬酸钾基准试剂0.2g(称准至0.lmg),置500ml容量瓶中,用0.02mol/L H2SO4液溶解,并稀释至500ml,摇匀(贮备液)。用刻度吸管精密量取上述重铬酸钾溶液1ml、2ml、3ml、10ml分别置于25ml容量瓶中,均用0.02
9、mol/L的H2SO4稀释至刻度,摇匀。(2)测定测定:选好配对的lcm石英比色池,以0.02mol/L的H2SO4为空白,选择S值,扫描4m1贮备液制成的稀释液在230360nm间的UV光谱。(3)将以上10种浓度作A-C曲线,求回归直线方程。(4)计算计算:根据称样及稀释度,计算出各个的吸光系数,在直角坐标纸上,以各吸光度为横坐标,相应的吸光系数为纵坐标,绘出吸光系数-吸光度曲线。一般来说,仪器测出的吸光系数,在吸光度过小时,常偏高,过大时,常偏低,其间有一段平坦区,在这区间测出的吸光度计算出的吸光系数是一个常数,它与平均值的偏差不超过0.2的一段,为这台仪器的线性范围或最佳工作范围。(1
10、)(1)溶液配制方法溶液配制方法:第九页,讲稿共六十二页哦10第三节第三节 定性和定量分析定性和定量分析一、定性分析一、定性分析二、定量分析二、定量分析定性鉴别定性鉴别纯度检查和杂质限量测定纯度检查和杂质限量测定 单组分的定量方法单组分的定量方法多组分的定量方法多组分的定量方法第十页,讲稿共六十二页哦问题3下列关于紫外光谱的叙述正确的是A.两个化合物相同,其紫外光谱应完全相同。B.紫外光谱完全相同的两个化合物,一定是同一化合物。C.两个化合物相同,其紫外光谱不一定相同。D.紫外光谱完全相同的两个化合物,不一定是同一化合物。E.同一种化合物只要是在溶液中测定,则其紫外光谱总 是相同的。C相同物质
11、的吸收光谱的特征(相同物质的吸收光谱的特征(maxmax、minmin、shsh等)等)相同相同,当浓度及测定条件相同时,吸收光谱才相同当浓度及测定条件相同时,吸收光谱才相同第十一页,讲稿共六十二页哦12二、定量分析二、定量分析(一)(一)单组分的定量方法单组分的定量方法1 1、吸光系数法、吸光系数法 2 2、标准曲线法、标准曲线法 3 3、对照法:外标一点法、对照法:外标一点法组分组分 max溶剂的截止波长溶剂的截止波长溶剂的截止波长溶剂的截止波长 测定波长选吸收最大,干扰最小测定波长选吸收最大,干扰最小测定波长选吸收最大,干扰最小测定波长选吸收最大,干扰最小第十二页,讲稿共六十二页哦13拓
12、展:导数光谱在中药分析中的应用拓展:导数光谱在中药分析中的应用实例实例图图1 1 陈香白露片中橙皮甙的吸收光谱陈香白露片中橙皮甙的吸收光谱 图图2 2 陈香白露片中橙皮甙的导数光谱陈香白露片中橙皮甙的导数光谱1.1.橙皮甙橙皮甙 2.2.甘草浸膏甘草浸膏 1.1.橙皮甙橙皮甙 2.2.甘草浸膏甘草浸膏3.3.其余各组分其余各组分+陈皮中的干扰组分陈皮中的干扰组分 3.3.其余各组分其余各组分+陈皮中的干扰组分陈皮中的干扰组分 =10nm 中间波长中间波长m1=274nm,m2=254.5nmm=274nm第十三页,讲稿共六十二页哦(一)(一)(一)(一)旋光光谱旋光光谱旋光光谱旋光光谱 (OR
13、D)有机化学知识回顾:有机化学知识回顾:具有手性的有机分子和它的镜像是对称的但不能互相重叠。当平面偏振光通过它时,偏振面便发生旋转,即所谓该物质具有“旋光性”。我们将偏振面所旋转的角度称之为旋光度,可用旋转检偏镜进行测定。从观察者的角度看,当检偏镜顺时针顺时针方向旋转时,样品称右旋右旋(+)(+)物质,逆逆时针时针方向旋转时称左旋左旋(一一)物质 其他新型光度分析法其他新型光度分析法手性化合物手性化合物旋光镜示意图旋光镜示意图 第十四页,讲稿共六十二页哦 平面偏振光(即线偏振光)可看成是以相同的传播速度前进的左、右两个圆偏振光左、右两个圆偏振光的矢量和矢量和。介质有对称结构时,左旋圆偏振光和右
14、旋圆偏振光的矢量和在同一个平面,是忽长忽短周期性变化的一条线。旋光现象旋光现象旋光现象旋光现象图图8-2 8-2 平面偏振光和圆偏振光的关系平面偏振光和圆偏振光的关系 (a)(a)平面偏振光;平面偏振光;(b)(b)左、右圆偏振光;左、右圆偏振光;(c)(c)平面偏振光由相等的左、右圆偏振光合成平面偏振光由相等的左、右圆偏振光合成第十五页,讲稿共六十二页哦 介质为有不对称不对称结构的晶体或手性化合物的溶液(旋光性旋光性物质),如冰晶石或葡萄糖水溶液,左旋圆和右旋圆偏振光在介质中的传播速度不同(即折射率不同)使其矢量和偏离原来的偏振面,偏离程度随光程增大而增大旋光现象旋光现象图图8-3 8-3
15、平面偏振光在不对称介质中传播时发生旋转平面偏振光在不对称介质中传播时发生旋转 以不同波长的平面偏振光来测量化合物的比旋光度以不同波长的平面偏振光来测量化合物的比旋光度 并以并以 或有关量作纵坐标,波长为横坐标或有关量作纵坐标,波长为横坐标旋光光谱旋光光谱 =(=(实实 /c/cl l)100)100 常以摩尔旋光度常以摩尔旋光度 代替代替 =/100/100 旋光光谱(旋光光谱(ORDORD)第十六页,讲稿共六十二页哦1 1)无发色团的饱和化合物)无发色团的饱和化合物 旋光值为负负值的化合物,ORD谱线从紫外到可见区呈单调上升上升;旋光值为正正的化合物是单调下降下降。两种情况下都趋向和逼近0线
16、,但不与0线相交,即谱线只是在一个相内延伸,没有峰也没有谷正常正常的的或平坦的旋光谱线或平坦的旋光谱线紫外和可见区的紫外和可见区的ORD图图8-4 (+)8-4 (+)和和(-)(-)丁醇丁醇-2-2的的ORDORD谱线谱线第十七页,讲稿共六十二页哦2 2)发色团)发色团(如羰基)R带:270 nm。ORD曲线在此处越过零点,进入另一个相区。形成的一个峰和一个谷组成的ORD谱线Cotton效应谱线效应谱线正的正的Cotton效应效应:当波长由长波一端向短波一端移动时,ORD谱线由峰向谷峰向谷变化负的负的Cotton效应效应:ORD谱线由谷向峰谷向峰变化 ORD谱线与零线相交点的波长称为K图图8
17、-5 8-5 樟脑酮樟脑酮的的ORDORD谱线谱线第十八页,讲稿共六十二页哦旋光光度计旋光光度计旋光光度计旋光光度计第十九页,讲稿共六十二页哦2.圆二色光谱圆二色光谱圆二色光谱圆二色光谱(CD)2.1 2.1 原理原理 旋光性有机分子对组成平面偏振光的左旋左旋圆偏光和右旋右旋圆偏光的摩尔吸光系数是不同的,即L R,圆二色性。圆二色性。摩尔吸光系数之差=L-R,是随入射偏振光的波长变化而变化的。以或有关量为纵坐标,波长(紫外可见光区)为横坐标,得到的图谱就叫圆二色光谱圆二色光谱(CD)。圆二色性常用摩尔椭圆度来度量,它与摩尔吸光系数差之间的换算关系式为通常近似为第二十页,讲稿共六十二页哦2.2.
18、圆二色光谱圆二色光谱圆二色光谱圆二色光谱(CD)2.2 2.2 仪器仪器圆二色光谱计示意图圆二色光谱计示意图 第二十一页,讲稿共六十二页哦2.3 CD2.3 CD的应用的应用蛋白质蛋白质构象研究构象研究中的应用中的应用 近年来 人们发现疯牛病、克-雅氏病和震颤病等神经退行性疾病是由Pri on 病蛋白所致,而构象变化在Pri on 病蛋白的致病因素中起着至关重要的作用。因此,蛋白质的构象蛋白质的构象对其生理功能的研究具有巨大意义。目前 确定蛋白质构象最准确的方法是X-射线晶体衍射,但对结构复杂柔性的生物大分子蛋白质来说,得到所需的晶体结构较为困难,二维、多维核磁共振技术能测出溶液状态下较小蛋白
19、质的构象,可是对分子量较大的蛋白质的计算处理非常复杂,相比之下,圆二色 光谱是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较准确的方法。1969 年 Greenfiel d 最早用CD 光谱数据估计了蛋白质的构象。近十几年以来,研究者发现,近紫外近紫外CD(250320 n m)作为一种灵敏的光谱探针,可反映蛋白质中芳香氨基酸残基、二硫键微环境芳香氨基酸残基、二硫键微环境的变化;远紫外区远紫外区CD(178250 n m)反映肽键的圆二色性。第二十二页,讲稿共六十二页哦2.3 CD2.3 CD的应用的应用蛋白质构象研究中的应用蛋白质构象研究中的应用 2.3.1 蛋白质的圆二色性蛋白质的圆二色性 在
20、蛋白质或多肽中,主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键,芳香氨基酸残基及二硫桥键。当平面圆偏振光通过这些光活性的生色基团时,光活性中心对平面圆偏振光中的左、右圆偏振光的吸收不相同,产生吸收差值。由于这种吸收差的存在,造成了偏振光矢量的振幅差,圆偏振光变成了椭圆偏振光,这就是蛋白质的圆二色性。圆二色性的大小也可用摩尔椭圆度来度量 近似为第二十三页,讲稿共六十二页哦2.3 CD2.3 CD的应用的应用蛋白质构象研究中的应用蛋白质构象研究中的应用 2.3.2 蛋白质的远蛋白质的远UV CD二级结构二级结构 -螺旋结构在靠近192 n m 有一正的谱带,在222 和208 n m处表现出两个负的特征肩峰谱
21、带;-折叠的CD 谱在216 n m 有一负谱带,在1852 00 n m 有一正谱带;-转角在206 n m 附近有一正CD 谱带,而左手螺旋P2 结构在相应的位置有负的CD 谱带。因此,根据所测得蛋白质或多肽的远紫外CD 谱,能反映出蛋白质或多肽链二级结构的信息。第二十四页,讲稿共六十二页哦2.2.3 蛋白质的远蛋白质的远UV CD三级结构三级结构 全型+型和/型蛋白在222 n m 和 208n m 都表现出明显的负峰,而在190195n m 内都有正峰。全型蛋白的正、负CD信号交叉在低于172n m 波长处,若交叉发生在更高的波长位置,则很可能是含有型结构。据此可区别全型+型和/。图2
22、b 中型的溶菌酶和核糖核酸酶A及图2c 中/型的丙糖磷酸异构酶、黄素氧化还原酶、枯草杆菌蛋白酶BPN 的正、负CD 信号交叉都发生在高于172 n m 波长处。比较图2b 和2c 的差别可发现,222 n m 和208 n m 两处的CD 数据能区分+型和/两种不同类型的蛋白质。+类型的蛋白质208 n m比222 n m 的CD 值要大,而/型蛋白 的CD谱 特征正好相反。而全 型蛋白缺乏象-螺旋那样明显的CD 特征。图2 d 和2 e 中前血清蛋白和-糜蛋白酶等全 型结构的蛋白表现出不同的CD 谱峰特征。第二十五页,讲稿共六十二页哦1)紫外可见区域,用不同波长的左、右旋圆偏振光测量紫外可见
23、区域,用不同波长的左、右旋圆偏振光测量CD和和 ORD的主要目的是研究有机化合物的构型或构象。在这方的主要目的是研究有机化合物的构型或构象。在这方 面,面,ORD和和CD所提供的信息是等价的。所提供的信息是等价的。2)200800 nm内无特征吸收,内无特征吸收,ORD呈单调平滑曲线,呈单调平滑曲线,CD近于近于 水平直线水平直线。3 3)200800 nm nm内有特征吸收,则内有特征吸收,则ORD和和CD都呈都呈CottonCotton效应效应4)4)当当ORD呈正的呈正的Cotton效应时,相应的效应时,相应的CD也呈正的也呈正的Cotton效应效应5)5)理想情况下,理想情况下,UV吸
24、收峰吸收峰max、CD的的绝对值最大对应波绝对值最大对应波 长长(呈峰或谷处呈峰或谷处)及及ORD的的K三者应相等三者应相等6)cotton效应的正、负与化合物中靠近生色团的手性中心的构型效应的正、负与化合物中靠近生色团的手性中心的构型 有密切的联系,在一定条件下可将不对称分子中某生色团吸收有密切的联系,在一定条件下可将不对称分子中某生色团吸收 峰的峰的Cotton效应的正、负号与该生色团附近的手性中心的构型效应的正、负号与该生色团附近的手性中心的构型 联系起来。联系起来。旋光光谱、圆二色光谱、紫外光谱之间的关系旋光光谱、圆二色光谱、紫外光谱之间的关系第二十六页,讲稿共六十二页哦图图8-7 8
25、-7 ORD、CD与与UVUV谱线的关系谱线的关系图图8-8 8-8 旋光谱旋光谱(上上)和圆二色光谱和圆二色光谱(下下)与右旋发色团与右旋发色团(a)(a)和左旋发色团和左旋发色团(b)(b)对应对应关系关系第二十七页,讲稿共六十二页哦图图8-9 8-9 1R-(+)-2-1R-(+)-2-苯骈降冰片的苯骈降冰片的CD和和UV谱谱 正的正的CD谱相应于谱相应于R带带第二十八页,讲稿共六十二页哦UV光谱的应用光谱的应用DNA与药物相互作用研究进展与药物相互作用研究进展 DNA分子在260 nm附近处有强吸收,可根据相互作用前后DNA或其他分子的吸收谱带的变化对二者相互作用模式进行判断。(1)如
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