紫外光谱法.ppt

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1、紫外光谱法紫外光谱法1.价电子的类型价电子的类型一、一、有机分子中价电子及电子跃迁的类型有机分子中价电子及电子跃迁的类型 在有机化合物中的价电子，根据在分子中成键电子的种在有机化合物中的价电子，根据在分子中成键电子的种类不同可分为类不同可分为3种种：（1）形成单键的）形成单键的电子电子（2）形成不饱和键的）形成不饱和键的电子电子（3）氧、氮、硫、卤素等杂原子上的未成键的）氧、氮、硫、卤素等杂原子上的未成键的n电子电子 2.有机分子电子跃迁的类型有机分子电子跃迁的类型 根据分子轨道理论，当两个原子结合成分子时，两个原子的原子轨道根据分子轨道理论，当两个原子结合成分子时，两个原子的原子轨道线性组合

2、成两个分子轨道，其中一个具有较低的能量叫做成键轨道，另一线性组合成两个分子轨道，其中一个具有较低的能量叫做成键轨道，另一个具有较高的能量叫做反键轨道个具有较高的能量叫做反键轨道。（。（见教材见教材P8P8图图1-101-10）电子通常在成键轨道上，当分子吸收能量后可以激发电子通常在成键轨道上，当分子吸收能量后可以激发到反键轨道上到反键轨道上 跃迁的类型有：跃迁的类型有：*,n *,*,n *。各类电子跃迁的能量大小见上图各类电子跃迁的能量大小见上图 根据光谱资料和分子结构理论的分析，各种电子能级的根据光谱资料和分子结构理论的分析，各种电子能级的能量高低的顺序为：能量高低的顺序为：n*200nm

3、的光的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生，但当它们与生色团相连时，就会发生n共轭作用，共轭作用，增强生色团的生色能力增强生色团的生色能力(吸收波长向长波方向移动，且吸收强吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加度增加)，这样的基团称为助色团。，这样的基团称为助色团。3.红移（红移（red shift）：也称向长波移动（也称向长波移动（bathochromic shift），当有机物），当有机物 的结构发生变化（如取代基的变更）或受到溶剂效应的影响时，其吸的结构发生变化（如取代基的变更）或受到溶剂效应的影响时，其吸 收带的最大吸收波长（收带的最大吸收波长（max）向长波方向移动的效应。）向长波

4、方向移动的效应。4.蓝移（蓝移（blue shift）：）：也称向短波移动（也称向短波移动（hypsochromic shift），与红移相），与红移相 反的效应，即由于某些因素的影响使得吸收带的最大吸收波长（反的效应，即由于某些因素的影响使得吸收带的最大吸收波长（max）向短波方向移动的效应。向短波方向移动的效应。5.增色效应（增色效应（hyperchromic effect）：）：或称浓色效应，使吸收带的吸收强或称浓色效应，使吸收带的吸收强 度增加的效应。度增加的效应。6.减色效应（减色效应（hypochromic effect）：）：或称浅色效应，使吸收带的吸收强度或称浅色效应，使吸收带

5、的吸收强度 减小的效应减小的效应。7.强带：强带：在紫外光谱中，凡摩尔吸光系数大于在紫外光谱中，凡摩尔吸光系数大于104的吸收带称为强带。产的吸收带称为强带。产 生这种吸收带的电子跃迁往往是允许跃迁。生这种吸收带的电子跃迁往往是允许跃迁。8.弱带弱带：凡摩尔吸光系数小于凡摩尔吸光系数小于1000的吸收带称为弱带。产生这种吸收带的吸收带称为弱带。产生这种吸收带 的电子跃迁往往是禁阻跃迁。的电子跃迁往往是禁阻跃迁。9.末端吸收（末端吸收（end absorption）：）：指吸收曲线随波长变短而强度增大，直至指吸收曲线随波长变短而强度增大，直至 仪器测量极限（仪器测量极限（190nm），在仪器极限

6、处测出的吸收为末端吸收），在仪器极限处测出的吸收为末端吸收。10.肩峰：肩峰：指吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微增加或降低的指吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微增加或降低的 峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。11.几种吸收带几种吸收带（1）K带：带：当分子中两个或两个以上双键共轭时，当分子中两个或两个以上双键共轭时，*跃跃迁能量降低，迁能量降低，吸收波长红移，共轭烯烃分子如吸收波长红移，共轭烯烃分子如1，3-丁二烯丁二烯的这类吸收在光谱学的这类吸收在光谱学 上称为上称为K带（取自德文：共轭谱带，带（取自德文：共轭谱带，konjuierte）。）。K带出现

7、的区域带出现的区域 为为210250nm，max104（lgmax4），随着共轭链的增长，吸），随着共轭链的增长，吸 收峰红移，并且收峰红移，并且 吸吸收强度增加。收强度增加。共轭烯烃的共轭烯烃的K带不受溶剂极性的影带不受溶剂极性的影 响，而不饱响，而不饱和醛酮的和醛酮的K带带 吸收随溶剂极性的增大而红移。吸收随溶剂极性的增大而红移。（2）B带带和和E带带：芳芳香香族族化化合合物物的的*跃跃迁迁，在在光光谱谱学学上上称称为为B带带（benzenoid band，苯苯型型谱谱带带）和和E带带（ethylenic band，乙乙烯烯型型谱谱带带），是是芳芳香香族族化化合合物物的的特特征征吸吸收收。

8、所所谓谓E带带指指在在封封闭闭的的共共轭轭的的体体系系中中（如如芳芳环环），因因*跃跃迁迁所所产产生生的的较较强强或或强强的的吸吸收收谱谱带带，E带带又又分分为为E1和和E2带带，两两者者的的强强度度不不同同，E1带带的的摩摩尔尔吸吸光光系系数数大大于于104(lg4)，吸吸收收出出现现在在184nm；而而E2带带的的摩摩尔尔吸吸光光系系数数约约为为103，吸吸收收峰峰在在204nm。两两种种跃跃迁迁均均为为允允许许跃跃迁迁。B带带指指在在共共轭轭的的封封闭闭体体系系（芳芳烃烃）中中，由由*跃跃迁迁产产生生的的强强度度较较弱弱的的吸吸收收谱谱带带，苯苯B带带的的摩摩尔尔吸吸光光系系数数约约为为

9、200，吸吸收收峰峰出出现现在在230270nm之之间间，中中心心在在256nm,在在非非极极性性溶溶剂剂中中芳芳烃烃的的B带带为为一一具具有有精精细细结结构构的的宽宽峰峰，但但在在极极性性溶溶剂剂中中精精细细结结构构消消失失。当当苯苯环环上上有有发发色色基基团团取取代代并并和和苯苯环环共共轭轭时时，E带带和和B带带均均发发生生红红移移，此此时的时的E2带又称为带又称为K带。（详见教材带。（详见教材P21-22）max184nm(max=47000)max204nm(max=7400)max256nm(max=200)（3）R带：带：指连有杂原子的不饱和化合物（如羰基、碳氮指连有杂原子的不饱和

10、化合物（如羰基、碳氮双键等）中杂原子上的双键等）中杂原子上的n电子跃迁到电子跃迁到*轨道，这种跃迁在光轨道，这种跃迁在光谱学上称为谱学上称为R带（取自德文：基团型，带（取自德文：基团型，radikalartig），跃迁），跃迁所需能量比所需能量比n*的小，一般在近紫外或可见光区有吸收，的小，一般在近紫外或可见光区有吸收，其特点是在其特点是在270350nm之间，之间，值较小，通常在值较小，通常在100以内，以内，为弱带，该跃迁为禁阻跃迁。随着溶剂极性的增加，吸收波为弱带，该跃迁为禁阻跃迁。随着溶剂极性的增加，吸收波长向短波方向移动（蓝移）。长向短波方向移动（蓝移）。2.2 非共轭有机化合物的紫

11、外吸收非共轭有机化合物的紫外吸收一、一、饱和化合物饱和化合物含杂原子的饱和化合物：含杂原子的饱和化合物：*、n*，吸收弱，吸收弱，只有部分有机化合物只有部分有机化合物（如（如C-Br、C-I、C-NH2）的的n*跃迁有跃迁有紫外吸收。紫外吸收。饱和烷烃饱和烷烃：*，能级差很大，紫外吸收的波，能级差很大，紫外吸收的波 长很短，属远紫外范围。长很短，属远紫外范围。例如：甲烷例如：甲烷 125nm，乙烷，乙烷135nm 同一碳原子上杂原子数目愈多，同一碳原子上杂原子数目愈多，max愈向长波移动。愈向长波移动。例如：例如：CH3Cl 173nm，CH2Cl2 220nm，CHCl3 237nm，CCl

12、4 257nm 小结：一般的饱和有机化合物在近紫外区无吸收，小结：一般的饱和有机化合物在近紫外区无吸收，不能将紫外吸收用于鉴定；不能将紫外吸收用于鉴定；反之，它们在近紫外区对紫外线是透明的，反之，它们在近紫外区对紫外线是透明的，所以可用作紫外测定的良好溶剂。所以可用作紫外测定的良好溶剂。二、二、烯、炔及其衍生物烯、炔及其衍生物 非共轭非共轭 *跃迁，跃迁，max位于位于190nm以下的远紫外区。以下的远紫外区。例如：乙烯例如：乙烯 165nm（15000），乙炔），乙炔 173nm CC与杂原子与杂原子O、N、S、Cl相连，由于杂原子的助色相连，由于杂原子的助色效应，效应，max红移。红移。小

13、结小结：CC，CC虽为生色团，但若不与强的虽为生色团，但若不与强的 助色团助色团N，S相连，相连，*跃迁仍位于远跃迁仍位于远 紫外区。紫外区。三、三、含杂原子的双键化合物含杂原子的双键化合物1.含不饱和杂原子基团的紫外吸收含不饱和杂原子基团的紫外吸收（如下页表所示）（如下页表所示）*、n*、*属于远紫外吸收属于远紫外吸收 n *跃迁为禁阻跃迁，弱吸收带跃迁为禁阻跃迁，弱吸收带R带带2.取代基对羰基化合物的影响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，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，由于共轭效应和诱导效应影响羰基，max

14、蓝移。蓝移。3.硫羰基化合物硫羰基化合物 R2C=S 较较 R2C=O 同系物中同系物中n *跃迁跃迁max红移红移。一、一、共轭烯烃及其衍生物共轭烯烃及其衍生物2.3 共轭有机化合物的紫外吸收共轭有机化合物的紫外吸收 共轭体系的形成使吸收移向长波方向，且共轭体系的形成使吸收移向长波方向，且共轭体系越长，其最共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，且出现多条谱带。大吸收越移往长波方向，且出现多条谱带。共轭烯烃的共轭烯烃的*跃迁均为强吸收带，跃迁均为强吸收带，10000，称为，称为K带。带。二、二、，不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物 ，不饱和羰基化合物中的价电子有不饱和羰基化合物中的价电子有 n

15、 *和和 *两种两种跃迁方式，其中跃迁方式，其中 n *跃迁所需的能量最低，吸收波长一般在跃迁所需的能量最低，吸收波长一般在320nm左右，但是左右，但是 由于由于 n *跃迁是禁阻跃迁，其跃迁是禁阻跃迁，其 max 值小于值小于100，而，而*跃迁的吸收波长在跃迁的吸收波长在220260nm，其，其 max 值为值为10000左右，为强吸收。左右，为强吸收。2.4芳香族化合物的紫外吸收芳香族化合物的紫外吸收一、一、苯及其衍生物的紫外吸收苯及其衍生物的紫外吸收1.苯苯 max=255 nm(=250）B带，吸收较弱，该吸收带呈现明显的精带，吸收较弱，该吸收带呈现明显的精细细 结构，一般为六重峰

16、，是苯环紫外吸收的结构，一般为六重峰，是苯环紫外吸收的 重要吸收带，所以又称苯型带。受溶剂的重要吸收带，所以又称苯型带。受溶剂的 影响很大。影响很大。苯环显示三个吸收带苯环显示三个吸收带,都是起源于都是起源于*跃迁。见教材跃迁。见教材P21图图118（c）max=184 nm(=60000）E1带，强吸收，落在远紫外区，一般仪器带，强吸收，落在远紫外区，一般仪器 检测不到；检测不到；max=204 nm(=7900）E2带，强吸收，较重要；带，强吸收，较重要；2.一元取代苯的紫外光谱一元取代苯的紫外光谱 苯环上有一元取代基时，一般苯环上有一元取代基时，一般B带的精细结构消失，并且各谱带的带的精

17、细结构消失，并且各谱带的 max发生红移，发生红移，max值通常增大。值通常增大。烷基取代苯：烷基取代苯：烷基无孤电子对，对苯环电子结构产生很小的影响。由烷基无孤电子对，对苯环电子结构产生很小的影响。由 于有超共轭效应，一般导致于有超共轭效应，一般导致 B 带、带、E2带红移。带红移。助色团取代苯：助色团取代苯：助色团含有孤电子对，它能与苯环助色团含有孤电子对，它能与苯环 电子共轭。使电子共轭。使 B 带、带、E 带均移向长波方向。带均移向长波方向。不同助色团的红移顺序为不同助色团的红移顺序为：N（CH3)2 NHCOCH3 O，SH NH2 OCH3 OH Br Cl CH3 NH3+生色团

18、取代的苯：生色团取代的苯：含有含有 键的生色团与苯环相连时，产生更大的键的生色团与苯环相连时，产生更大的 *共轭体系，使共轭体系，使B 带带 E 带产生较大的红移，吸收强度增加。带产生较大的红移，吸收强度增加。不同生色团的红移顺序为：不同生色团的红移顺序为：NO2 Ph CHO COCH3 COOH COO、CN SO2NH2(NH3+)应用实例：应用实例：酚酞指示剂酚酞指示剂3.二元取代苯的紫外光谱二元取代苯的紫外光谱 苯的二元取代物的紫外光谱与两个取代基的性质以及它们在苯环上苯的二元取代物的紫外光谱与两个取代基的性质以及它们在苯环上取代的位置有关。取代的位置有关。（1）对位二取代）对位二取

19、代a.两个取代基属于同类型时，两个取代基属于同类型时，E2带发生红移，红移大小由红移效带发生红移，红移大小由红移效 应强的基团决定。应强的基团决定。b.两个取代基类型不同时，两个取代基类型不同时，max 的红移值远大于两者单取代时的的红移值远大于两者单取代时的 红移值之和红移值之和 。（共轭效应）。（共轭效应）（2）邻位或间位二取代）邻位或间位二取代 两个基团产生的两个基团产生的 max 的红移值近似等于它们单取代时产生的的红移值近似等于它们单取代时产生的红移值之和红移值之和 。对于一些特殊的二元取代苯，可以用斯科特（对于一些特殊的二元取代苯，可以用斯科特（Scott）规则来估算该）规则来估算

20、该类型化合物的类型化合物的E2带的带的 max，详见教材，详见教材P2425。4.多环芳烃化合物的紫外光谱多环芳烃化合物的紫外光谱（1）联苯类）联苯类 二联苯中，因两个苯环处在同一个平面上，扩展了共轭系统，形二联苯中，因两个苯环处在同一个平面上，扩展了共轭系统，形成了新的发色系统，使苯的成了新的发色系统，使苯的E2带发生红移，并且带发生红移，并且 max 增大，其尾部增大，其尾部常常盖住了苯的常常盖住了苯的B带。对位相连的三联苯和四联苯中，也因共轭体系带。对位相连的三联苯和四联苯中，也因共轭体系的扩展使的扩展使E2带更向红移。邻位三联苯中，由于空间位阻的影响，只有带更向红移。邻位三联苯中，由于

21、空间位阻的影响，只有两个苯环处在同一个平面上，所以它的紫外光谱与二联苯相近，而与两个苯环处在同一个平面上，所以它的紫外光谱与二联苯相近，而与对位三联苯不同。对位三联苯不同。（2）.稠环芳烃稠环芳烃5.杂环化合物，只有不饱和的杂环化合物在近紫外区才会有吸收。杂环化合物，只有不饱和的杂环化合物在近紫外区才会有吸收。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，其紫外吸收也按此顺序逐渐接近苯的吸收。也按此顺序逐渐接近苯的吸收。呋喃：呋喃：204 nm（6500），），吡咯：吡咯：211nm（15000）噻吩：噻吩：231nm （7400）a

22、.线性系统，例如萘、蒽等。线性系统，例如萘、蒽等。这个系列的化合物也具有类似苯的三个吸收带。随着苯环数目这个系列的化合物也具有类似苯的三个吸收带。随着苯环数目的增加，各吸收带向红移动。当苯环数增加到一定时，吸收带可达的增加，各吸收带向红移动。当苯环数增加到一定时，吸收带可达可见光区，因而产生颜色。可见光区，因而产生颜色。b.非线性系统，例如菲、芘等。非线性系统，例如菲、芘等。它们的紫外光谱同时受分子骨架和环数目两个因素的影响，因它们的紫外光谱同时受分子骨架和环数目两个因素的影响，因而比较复杂。详见教材而比较复杂。详见教材P26表表110。2.5 影响紫外光谱的因素影响紫外光谱的因素1.紫外吸收

23、曲线的形状及影响因素紫外吸收曲线的形状及影响因素紫外吸收带通常是紫外吸收带通常是宽带。宽带。影响吸收带形状的因素有：影响吸收带形状的因素有：被测化合物的结构被测化合物的结构、测定的状态、测定的状态、测定的温度、测定的温度、溶剂的极性。溶剂的极性。2.吸收强度及影响因素吸收强度及影响因素1 能差因素：能差因素：能差小，能差小，跃迁几率大跃迁几率大2 空间位置空间位置因素：因素：处在相同的空间区域处在相同的空间区域跃迁几率大跃迁几率大3.吸收位置（吸收波长）及影响因素吸收位置（吸收波长）及影响因素（1）共轭体系）共轭体系 共轭体系的形成使紫外光谱的吸收红移，而且共轭体系越长，红移共轭体系的形成使紫

24、外光谱的吸收红移，而且共轭体系越长，红移越明显，同时，随着吸收的红移，吸收强度也增大。越明显，同时，随着吸收的红移，吸收强度也增大。*共轭引起的吸收带红移（2）超共轭效应）超共轭效应 当烷基与共轭体系相连时，可以使波长产生少量红移。这是因为烷基当烷基与共轭体系相连时，可以使波长产生少量红移。这是因为烷基的的C CH H的的电子与共轭体系的电子与共轭体系的电子云发生一定程度的重叠，产生超共轭电子云发生一定程度的重叠，产生超共轭效应，其结果是使电子的活动范围增大，使吸收向长波方向移动效应，其结果是使电子的活动范围增大，使吸收向长波方向移动。（3）溶剂效应）溶剂效应 在在n*跃迁中：溶剂极性增加，吸

25、收带蓝移。跃迁中：溶剂极性增加，吸收带蓝移。这是因为：这是因为：从上面从上面C=O（羰基）键的电子云分布可以知道，相对于激发态（羰基）键的电子云分布可以知道，相对于激发态*轨道轨道来说，基态时氧原子上的来说，基态时氧原子上的n电子处于定域状态，更为集中，使得羰基的极电子处于定域状态，更为集中，使得羰基的极性较为明显，因此，在性较为明显，因此，在n*跃迁中，基态的极性比激发态更强一些。跃迁中，基态的极性比激发态更强一些。而在极性溶剂中，化合物与溶剂静电的相互作用或氢键作用都可使基态或激发态趋于稳定，但是极性大的稳定作用更强一些，因此极性大的溶剂对基态n电子的影响更大一些，随着溶剂极性的增大，基态

26、和激发态之间的能量差增加，使吸收带蓝移，如下图所示：在在*跃迁中：溶剂极性大，吸收波长长，即在极性溶剂跃迁中：溶剂极性大，吸收波长长，即在极性溶剂 中较在非极性溶剂中红移。中较在非极性溶剂中红移。这是因为：这是因为：在在*跃迁中，基态时电子主要集中在碳氧之间，使得基态跃迁中，基态时电子主要集中在碳氧之间，使得基态的极性弱于激发态。的极性弱于激发态。溶剂除了影响吸收带位置以外，对吸收带的精细结构也有明显的影溶剂除了影响吸收带位置以外，对吸收带的精细结构也有明显的影响（详见教材响（详见教材P12）。）。在测定化合物的紫外光谱时，选择溶剂的一般原则是溶剂对试样有良在测定化合物的紫外光谱时，选择溶剂的

27、一般原则是溶剂对试样有良好的溶解性和选择性；在测量波长溶剂无明显吸收；待测组分在溶剂中有好的溶解性和选择性；在测量波长溶剂无明显吸收；待测组分在溶剂中有一定的吸收峰形；溶剂挥发性小、不易燃、无毒性、价格便宜；所选用的一定的吸收峰形；溶剂挥发性小、不易燃、无毒性、价格便宜；所选用的溶剂不与待测组分发生化学反应。溶剂不与待测组分发生化学反应。由于溶剂对基态、激发态与由于溶剂对基态、激发态与n态的作用不同，对吸收波长的影响态的作用不同，对吸收波长的影响也不同，因此，在记录吸收波长时，需写明所用的溶剂。也不同，因此，在记录吸收波长时，需写明所用的溶剂。苯酚的苯酚的B吸收带，吸收带，在非极性溶剂中精在非

28、极性溶剂中精细结构比较清楚，细结构比较清楚，在极性溶剂中精细在极性溶剂中精细结构消失。结构消失。（4）立体效应）立体效应 立体效应是指因空间位阻、构象、跨环共轭等影响因素导致吸收立体效应是指因空间位阻、构象、跨环共轭等影响因素导致吸收光谱的红移或蓝移，立体效应常常伴随增色或减色效应。光谱的红移或蓝移，立体效应常常伴随增色或减色效应。a.空间位阻的影响空间位阻的影响 空间位阻妨碍分子内共轭的发色基团处于同一平面，使共轭效应减空间位阻妨碍分子内共轭的发色基团处于同一平面，使共轭效应减小或消失，从而影响吸收带波长的位置。小或消失，从而影响吸收带波长的位置。如果空间位阻使共轭效应减小，如果空间位阻使共

29、轭效应减小，则吸收峰发生蓝移，吸收强度降低；如果位阻完全破坏了发色基团间的则吸收峰发生蓝移，吸收强度降低；如果位阻完全破坏了发色基团间的共轭效应，则只能观察到单个发色基团各自的吸收谱带共轭效应，则只能观察到单个发色基团各自的吸收谱带。如下面三个。如下面三个二酮，除二酮，除n*跃迁产生的吸收带（跃迁产生的吸收带（275nm）外，存在一个由羰基间）外，存在一个由羰基间相互作用引起的弱吸收带，该吸收带的波长位置与羰基间的二面角相互作用引起的弱吸收带，该吸收带的波长位置与羰基间的二面角（）有关，因为二面角的大小影响了两个羰基之间的有效共轭的程度。）有关，因为二面角的大小影响了两个羰基之间的有效共轭的程

30、度。当当越接近于越接近于0或或180时，两个羰基双键越接近处于共平面，吸收波长时，两个羰基双键越接近处于共平面，吸收波长越长；当越长；当越接近越接近90时，双键的共平面性越差，波长越短。时，双键的共平面性越差，波长越短。另外，苯环上取代有发色基团或助色基团时，如果另外，苯环上取代有发色基团或助色基团时，如果2位或位或2，6位有另位有另外的取代基，取代基的空间位阻削弱了发色基团或助色基团与苯环间的外的取代基，取代基的空间位阻削弱了发色基团或助色基团与苯环间的有效共轭，有效共轭，值将减小，这种现象又称为邻位效应。值将减小，这种现象又称为邻位效应。b.顺反异构顺反异构 双键或环上取代基在空间排列不同

31、而形成的异构体。双键或环上取代基在空间排列不同而形成的异构体。反式反式 max 顺式顺式 max c.构象构象 直立键直立键 max 平伏键平伏键 max -卤代环己酮中，当卤素处在直立键时较处在平伏键吸收波长长，这是由卤代环己酮中，当卤素处在直立键时较处在平伏键吸收波长长，这是由于卤素处于直立键时易于羰基发生共轭，即：于卤素处于直立键时易于羰基发生共轭，即：d.跨环效应跨环效应 跨环效应指两个发色基团虽不共轭，但由于空间的排列，使它的跨环效应指两个发色基团虽不共轭，但由于空间的排列，使它的电子云仍能相互影响，使电子云仍能相互影响，使max和和max改变。如下列两个化合物，化改变。如下列两个化

32、合物，化合物合物1的两个双键虽然不共轭，由于在环状结构中，的两个双键虽然不共轭，由于在环状结构中，C=C双键的双键的电子电子与羰基的与羰基的电子有部分重叠，羰基的电子有部分重叠，羰基的n*跃迁吸收发生红移，吸收强跃迁吸收发生红移，吸收强度也增加。度也增加。（5）pH对紫外光谱的影响对紫外光谱的影响 pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改变，对一些不饱和酸、烯醇、酚及苯胺类化合物的紫外光谱影响很大。变，对一些不饱和酸、烯醇、酚及苯胺类化合物的紫外光谱影响很大。如果化合物溶液从中性变为碱性时，吸收峰发生红移，表明该化

33、合物为酸如果化合物溶液从中性变为碱性时，吸收峰发生红移，表明该化合物为酸性物质；性物质；如果化合物溶液从中性变为酸性时，吸收峰发生蓝移，表明化合物可能如果化合物溶液从中性变为酸性时，吸收峰发生蓝移，表明化合物可能为芳胺。为芳胺。例例如如，在在碱碱性性溶溶液液中中，苯苯酚酚以以苯苯氧氧负负离离子子形形式式存存在在，助助色色效效应应增增强强，吸吸收收波波长长红红移移，而而苯苯胺胺在在酸酸性性溶溶液液中中，NHNH2 2以以NHNH3 3+存存在在，p p共共轭轭消消失失，吸吸收收波波长蓝移。长蓝移。又如酚酞在酸性介质中，分子中只有一个苯环和羰基形成共轭体系，又如酚酞在酸性介质中，分子中只有一个苯环

34、和羰基形成共轭体系，吸收峰位于紫外区，为无色；在碱性介质中，整个酚酞阴离子构成一个吸收峰位于紫外区，为无色；在碱性介质中，整个酚酞阴离子构成一个大的共轭体系，其吸收峰红移到可见光区，为红色。大的共轭体系，其吸收峰红移到可见光区，为红色。pH对光谱的影响对光谱的影响pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改变。起吸收峰位置的改变。苯酚、苯胺在酸碱性溶液中的吸收光谱苯酚、苯胺在酸碱性溶液中的吸收光谱波长（nm）波长（nm）吸光度吸光度中性碱性中性酸性2.6紫外光谱仪紫外光谱仪 紫外光谱仪一般又称为紫外分光光度计。紫外光谱仪一般又称为紫外

35、分光光度计。仪器：仪器：紫外紫外-可见分光光度计波长范可见分光光度计波长范围：围：200-1000nm一、基本组成一、基本组成1.光源光源 在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3503501000 nm1000 nm。紫外区：氢、氘灯。发射紫外区：氢、氘灯。发射180180360 nm360 nm的连续光谱。的连续光谱。2.单色器单色器 将光源发射的复合光分解成单色

36、光并可从中选出一任波长单色光将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统。的光学系统。棱镜和光栅是单色器的主要部件。棱镜和光栅是单色器的主要部件。3.吸收池吸收池 主要有主要有石英池石英池和和玻璃池玻璃池两种。两种。在紫外区在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。须采用石英池，可见区一般用玻璃池。4.检测器检测器检测器的功能是检测光强度，并将光强度转变为电讯号。检测器的功能是检测光强度，并将光强度转变为电讯号。对检测器的基本要求是：对检测器的基本要求是：灵敏度高；灵敏度高；对光的响应时间短；对光的响应时间短；对不同波长的光具有相同的响应可靠性；对不同波长的光具有相同的响

37、应可靠性；噪声水平低；噪声水平低；有良好的稳定性等。有良好的稳定性等。常用的检测器有：常用的检测器有：光电池；光电池；光电管；光电管；光电倍增管等。光电倍增管等。5.显示器（测量信号显示系统）显示器（测量信号显示系统）对不同型号的分光光度计，记录装置有所不同，可以是电表指示对不同型号的分光光度计，记录装置有所不同，可以是电表指示 或图表指示，也可以是数字显示等。近年来，在分光光度计上应用了或图表指示，也可以是数字显示等。近年来，在分光光度计上应用了微处理机，从而提高了仪器的精度、灵敏度和稳定性。微处理机，从而提高了仪器的精度、灵敏度和稳定性。二、仪器的类型二、仪器的类型1.1.单光束分光光度计

38、单光束分光光度计单色器单色器吸收池吸收池接受器接受器 简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，定量分析，简单，价廉，适于在给定波长处测量吸光度或透光度，定量分析，一般不能定性分析。一般不能定性分析。2.双光束分光光度计 经过单色器的光被斩光器一分为二，一束通过参比溶液，一束通过经过单色器的光被斩光器一分为二，一束通过参比溶液，一束通过样品溶液。可样品溶液。可快速全波段扫描。快速全波段扫描。可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构可消除光源不稳定、检测器灵敏度变化等因素的影响，特别适合于结构分析。仪器复杂，价格较高。分析。仪器复杂，价格较高。光路图光路图3.双波长分

39、光光度计双波长分光光度计 将不同波长的两束单色光将不同波长的两束单色光(1、2)快束交替通过同一吸收池而后快束交替通过同一吸收池而后到达检测器。产生交流信号。无需参比池。到达检测器。产生交流信号。无需参比池。=12nm。两波长同时两波长同时扫描得到吸光度差扫描得到吸光度差 A，根据，根据 A=(12)Lc进行定量分析进行定量分析。可测定高浓度试样，多组分混合试样以及混浊试样。可测定高浓度试样，多组分混合试样以及混浊试样。2.7紫外吸收光谱的应用紫外吸收光谱的应用 紫外光谱在有机化学中最主要的用途是测定分子结构等的定性分析紫外光谱在有机化学中最主要的用途是测定分子结构等的定性分析和利用紫外分光光

40、度法进行有机物成分的定量分析。和利用紫外分光光度法进行有机物成分的定量分析。一、一、定性分析定性分析 吸收光谱的吸收光谱的形状形状、吸收峰的、吸收峰的数目数目及及最大吸收波长最大吸收波长的的位置位置和相应的和相应的摩摩尔吸收系数尔吸收系数是定性鉴定的依据。是定性鉴定的依据。采用比较光谱法：在相同的测定条件下，比较待测物与已知标准物质采用比较光谱法：在相同的测定条件下，比较待测物与已知标准物质的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线的的吸收光谱曲线，如果它们的吸收光谱曲线的max，max都相同，则可都相同，则可认为是一个化合物；认为是一个化合物；标准谱图库：标准谱图库：46000种化合物紫外光谱的

41、标准谱图种化合物紫外光谱的标准谱图根据紫外可见吸收光谱推测化合物所含的官能团根据紫外可见吸收光谱推测化合物所含的官能团1.结构分析结构分析220-800nm 无吸收峰。说明不含共轭双键系统和不含有杂原子的发色无吸收峰。说明不含共轭双键系统和不含有杂原子的发色 团，可能是饱和化合物和孤立的烯烃和炔烃等。团，可能是饱和化合物和孤立的烯烃和炔烃等。.250-350 nm仅有一弱吸收峰（仅有一弱吸收峰（=10-200），可能是带），可能是带n电子的未共轭电子的未共轭 发色团（羰基，硝基，发色团（羰基，硝基，-N=N等）的等）的n*跃迁产生的跃迁产生的R 带。带。250-300nm 有中等强度的吸收峰（

42、有中等强度的吸收峰（=200-2000），芳香环的特征吸收），芳香环的特征吸收（具有精细结构的（具有精细结构的B带）。带）。210-250 nm有强吸收峰（有强吸收峰（104），表明含有两个双键的共轭体系），表明含有两个双键的共轭体系（K）带。共轭二烯：带。共轭二烯：K带（带（230 nm）；）；不饱和醛酮：不饱和醛酮：K带带 230 nm，R带带 310-330 nm.260nm350 nm有强吸收峰，含有有强吸收峰，含有35个双键的共轭体系。个双键的共轭体系。2.利用紫外可见光谱判别有机化合物的同分异构体利用紫外可见光谱判别有机化合物的同分异构体a.互变异构互变异构酮式：酮式：max=20

43、6 nm；无共轭双键（极性溶剂中以酮式为主）；无共轭双键（极性溶剂中以酮式为主）烯醇式：烯醇式：max=245 nm；有共轭双键；有共轭双键（非极性溶剂中以烯醇式为主）（非极性溶剂中以烯醇式为主）b.顺反异构顺反异构顺反异构体的顺反异构体的max、不同，可用紫外可见光谱判断顺式或反式构型。不同，可用紫外可见光谱判断顺式或反式构型。二、定量分析二、定量分析依据：朗伯依据：朗伯-比耳定律比耳定律物质在一定波长处的吸光度与它们的浓度呈线性关系物质在一定波长处的吸光度与它们的浓度呈线性关系。吸光度：吸光度：A=b c 透光度：透光度：-lgT=b c 紫外可见分光光度法可用于测定微量组分、常量组分和多

44、组分混紫外可见分光光度法可用于测定微量组分、常量组分和多组分混合物的测定。合物的测定。1.单组分物质的定量分析单组分物质的定量分析 （2）标准曲线法）标准曲线法 配制一系列已知浓度的标准溶液，在配制一系列已知浓度的标准溶液，在max处分别测得标准溶液的处分别测得标准溶液的A，然后作出然后作出A-c校正曲线图，在完全相同的条件下测出样品溶液的吸光度，校正曲线图，在完全相同的条件下测出样品溶液的吸光度，从曲线上求得相应的样品溶液的浓度。从曲线上求得相应的样品溶液的浓度。（1）比较法）比较法相同条件下配制样品溶液和标准溶液（与待测组分的浓度近似），在相同相同条件下配制样品溶液和标准溶液（与待测组分的

45、浓度近似），在相同的实验条件和最大波长的实验条件和最大波长max处分别测得吸光度为处分别测得吸光度为Ax和和As，然后进行比较，然后进行比较，Cx=Cs（Ax/As）2.多组分的同时测定多组分的同时测定 若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收若各组分的吸收曲线互不重叠，则可在各自最大吸收波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区波长处分别进行测定。这本质上与单组分测定没有区别。别。若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的若各组分的吸收曲线互有重叠，则可根据吸光度的加合性求解联立方程组得出各组分的含量。加合性求解联立方程组得出各组分的含量。Aa+b1=a1Lca b1Lcb Aa

46、+b2=a2Lca b2Lcb 若各组分的吸收曲线单向重叠，则可根据吸光度的加合性求解联若各组分的吸收曲线单向重叠，则可根据吸光度的加合性求解联立方程组得出各组分的含量。立方程组得出各组分的含量。Aa+b1=a1Lca b1Lcb Ab2=b2Lcb 3.双波长分光光度法进行定量分析双波长分光光度法进行定量分析不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色光不需空白溶液作参比；但需要两个单色器获得两束单色光(1和和2)；以参比波长；以参比波长1处的吸光度处的吸光度A1作为参比，来消除干作为参比，来消除干扰。在分析混浊、背景吸收较大、干扰较多、颜色较深的扰。在分析混浊、背景吸收较大、干扰较多、

47、颜色较深的复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量复杂试样时显示出很大的优越性。灵敏度、选择性、测量精密度等方面都比单波长法有所提高。精密度等方面都比单波长法有所提高。双波长分光光度法进行定量分析依据双波长分光光度法进行定量分析依据开始调节仪器，使开始调节仪器，使1和和2光强相等光强相等I0，根据朗伯根据朗伯-比耳定律：比耳定律：A 1=lg I0/I1=1 L c+AS A 2=lg I0/I2=2 L c+AS A=A 1 A 2=(12)Lc表明：试样溶液对波长表明：试样溶液对波长1和和2吸光度的差值吸光度的差值 A 与待测与待测 物物浓度成正比。浓度成正比。A AS S ：背

48、景吸收：背景吸收：背景吸收：背景吸收测定组分测定组分X X和和Y Y混合样品时，混合样品时，选定的波长选定的波长1 1和和2 2处干扰处干扰组分应具有相同吸光度：组分应具有相同吸光度：设设x为待测组分，为待测组分，y为干扰组分，二者的吸光度差分别为干扰组分，二者的吸光度差分别为为:Ax和和Ay，则该体系的总吸光度差，则该体系的总吸光度差Ax+y为：为：Ax+y=Ax+Ay 即：即：Ay y=A y1y1 A y2 y2=0=0 故：故：Ax+yx+y=A x x=(=(x1x1 x2x2)LcLcx x 此时：测得的吸光度差此时：测得的吸光度差A只与待测组分只与待测组分x x的浓度呈线的浓度呈

49、线性关系，而与干扰组分性关系，而与干扰组分y y无关。若无关。若x x为干扰组分，则也为干扰组分，则也可用同样的方法测定可用同样的方法测定y y组分。组分。在选定的两个波长在选定的两个波长1和和2处待测组分的吸光度应具有足够大处待测组分的吸光度应具有足够大的差值。的差值。可采用作图法选择符合上述两个条件的波长组合可采用作图法选择符合上述两个条件的波长组合。Ax+yx+y=A x x=(=(x1x1 x2x2)LcLcx x c cx x=A x x/(/(x1x1 x2x2)L L x2x2、x1x1分别为待测组分分别为待测组分X X在在2 2、1 1处的摩尔吸光处的摩尔吸光系数。系数。4.示

50、差分光光度法示差分光光度法 常规的分光光度法采用空白溶液作参比，对于高含量物质常规的分光光度法采用空白溶液作参比，对于高含量物质的测定，相对误差较大。的测定，相对误差较大。示差分光光度法是以与试液浓度接近的标准溶液作参比，示差分光光度法是以与试液浓度接近的标准溶液作参比，由实验测得吸光度为：由实验测得吸光度为：A=As-Ax=(cs-cx)L=c L 测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光测得的吸光度相当于普通法中待测溶液与标准溶液的吸光度之差度之差A。示差法测得的吸光度与示差法测得的吸光度与c呈直线关系。由标准曲线上查呈直线关系。由标准曲线上查得相应的得相应的c值，则待测溶液浓度