紫外光谱精品课件

1、关于紫外光谱第一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月波谱分析法波谱法是化合物结构测定和成分分析的重要手段，被广泛的应用于有机化合物的结构分析中。波谱分析具有样品用量少，结构信息丰富等特点。波谱分析大大缩短了复杂化合物结构测定的时间，解决了很多领域如：蛋白质、核酸、多糖的结构测定等难点，并广泛的应用于各个研究领域。第二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月课程内容紫外光谱红外光谱核磁共振氢谱核磁共振碳谱质谱多谱综合解析第三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月红外光谱紫外光谱质谱tt核磁共振未知化合物的结构测定第四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月第一章 紫外光谱第五张，P

2、PT共七十五页，创作于2022年6月本章主要内容1. 紫外光谱基本原理2. 紫外光谱仪3. 各类化合物的紫外吸收光谱4. 紫外光谱的应用第六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.1 紫外光谱基本原理1.1.1 定义：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。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。第七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.1.2 紫外光谱产生原理 光的本质: 光是一种电磁波，具

3、有波粒二相性。波动性：可用波长( )、频率(v )和波数( )来描述。第八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月M + h M * 基 态 激 发 态 E1 （E） E2当一定波长的光照射到物质表面时，物质会吸收特定波长的光E = E2 - E1 = h不同的物质，电子跃迁所需能量不同，因此不同的 物质有不同的紫外响应特性。E基态激发态第九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月罗丹明B亚甲基蓝第十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月区域波长原子或分子跃迁射线10-30.1nm核跃迁X射线0.110nm内层电子跃迁远紫外10200nm中层电子跃迁紫外200400nm外层价电子跃迁可

4、见400800nm红外0.850m分子转动和振动跃迁远红外50100m微波0.1100cm无线电波1100m核自旋取向跃迁不同波长的光具有不同能量，因此可引发不同能级上的电子跃迁第十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月第十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月小结 紫外和可见光谱是由分子吸收能量引发价电子或外层电子跃迁而产生的，不同的物质有不同的紫外光谱响应，不同的光子可引发不同能级上电子的跃迁。带状光谱第十三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.1.3 电子跃迁类型有机化合物的紫外可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果： 电子、电子、n电子。COHnpsHsp *s *RKE

5、,BnpE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。主要有四种跃迁所需能量大小顺序为： n n 第十四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 所需能量最大,电子只有吸收远紫外光的能量才能发生跃迁； 饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区； 吸收波长10000E2带200204 nm 1000 苯环上三个共扼双键的 *跃迁特征吸收带；max（nm） max苯254200甲苯261300间二甲苯2633001，3，5-三甲苯266305六甲苯272300B带 230-270 nm =200 *与苯环振动引起；含取代基时， B带简化，红移。第十七张，PPT共七十五页，创作于

6、2022年6月（3）n跃迁 （NQ跃迁） 所需能量较大。吸收波长为150250nm，大部分在远紫外区，近紫外区仍不易观察到。 含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n* 跃迁（生色团、助色团、红移、蓝移）。第十八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 n 跃迁是指分子中处于非键轨道上的n电子吸收能量后向反键轨道的跃迁，这种跃迁称为R跃迁，一般在近紫外或可见光区有吸收，其特点是在270350nm，吸光系数较小在100以内，为弱带，该跃迁为禁阻跃迁。（4）n 跃迁（NQ跃迁）如：甲基乙烯基丙酮： max为324nm第十九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月小结： 紫

7、外光谱一般指近紫外区，即 200-400nm，那么就只能观察 *和 n *跃迁。也就是说紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物。第二十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.1.4 影响紫外吸收波长的因素共轭效应超共轭效应溶剂效应立体效应pH对紫外光谱的影响第二十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月共轭效应 共轭体系使分子的最高已占轨道能级升高，最低空轨道能级降低，使 *跃迁能量降低，共轭体系越长，紫外光谱的最大吸收越向长波方向移动（红移），并且强度也增大。n=4n=3n=5吸光系数波长345 *H（CH=CH）n H第二十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月超

8、共轭效应当烷基与共轭体系相连时， 电子与共轭体系的电子云产生一定程度的重叠，扩大了共轭范围，使跃迁能量降低，吸收红移。CH2=CH-CH3max（nm） max苯254200甲苯261300间二甲苯2633001，3，5-三甲苯266305六甲苯272300第二十三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月溶剂效应非极性溶剂 极性溶剂非极性溶剂 极性溶剂极性溶剂导致 *跃迁能量减小，吸收红移，非极性溶剂： 吸收蓝移。非极性溶剂n *跃迁能量减小，吸收红移，极性溶剂： 吸收蓝移。 *n *第二十四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月立体效应空间位阻：影响共平面性，从而影响共轭效应。max=

9、466max=300邻位效应：苯环邻位取代影响共轭。跨环效应：两个基团虽不共轭，但由于空间的排列，他们的电子云仍能相互影响，使最大吸收波长和吸光系数改变max=292= 292max=280 150第二十五张，PPT共七十五页，创作于2022年6月例： 苯环上邻位取代基基越多，使得共平面性越差， 共轭性越差，导致吸收蓝移第二十六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 例 双键或环上取代基在空间排列不同而形成的异构体。反式 max 顺式 max 第二十七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月pH对光谱的影响pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改变。苯酚、苯胺在酸碱

10、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第二十八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月小结 共轭效应、超共轭效应，使吸收红移；极性溶剂使 *跃迁能量降低，吸收红移， 使n *跃迁能量升高，吸收蓝移，反之亦然；立体效应影响键的共平面性，从而影响共轭性；酸度对共轭体系的影响也很大。第二十九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月生色团 （发色团）助色团红移蓝移增色效应减色效应强带弱带1.1.5 紫外光谱中常用的名词术语第三十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 生色团（发色团）： 最有用的紫外可见光谱是由和n跃迁产生的。这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱

11、和基团。这类含有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、硝基、偶氮基NN、乙炔基、腈基、苯等。举例:第三十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 助色团： 有一些含有n电子的基团(如OH、OR、NH、NHR、X等)，它们本身没有生色功能(不能吸收200nm的光)，但当它们与生色团相连时，就会发生n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。第三十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月蓝移、红移、增色减色效应 有机化合物的吸收谱带常常因引入取代基或改变溶剂使最大吸收波长max和吸收强度发生变化:

12、max向短波方向移动称为蓝移 (或紫移),向长波方向移动称为红移。吸收强度即摩尔吸光系数增大或减小的现象分别称为增色效应或减色效应，如图所示。第三十三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月肩峰：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。强带、弱带：104的吸收带为强带， Ph CHO COCH3 COOH COO CN SO2NH2 ( NH3+)第六十六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月C 双取代苯对位取代 两个取代基属于同类型时， max 红移值近似为 两者单取代时的最长 波长 。 两个取代基类型不同时， max 的红移值远大于两 者单

13、取代时的红移值之和 。（共轭效应） 2）邻位或间位取代 两个基团产生的 max 的红移值近似等于它们 单取代时产生的红移值之和 。第六十七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.3.6 稠环芳烃 稠环芳烃较苯形成更大的共轭体系，紫外吸收比苯 更移向长波方向，吸收强度增大，精细结构更加明显。1.3.7 杂芳环化合物 五员杂芳环按照呋喃、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。 呋喃 204 nm （ 6500） 吡咯 211nm （ 15000） 噻吩 231nm （ 7400）第六十八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.4 紫外光谱的应用1.4.1 紫

14、外光谱可提供结构信息化合物在 220 - 800nm 内无紫外吸收，说明该化合物是脂肪烃、脂环烃或它们的简单衍生物（氯化物、醇、醚、羧酸等），甚至可能是非共轭的烯。210-250nm内显示强的吸收（近10000或更大），这表明K带的存在，即存在共轭的两个不饱和键（共轭二烯或、 不饱和醛、酮）250-300nm内显示中等强度吸收，且常显示不同程度的精细结构，说明苯环或某些杂芳环的存在。第六十九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月250-350nm内显示中、低强度的吸收，说明羰基或共轭羰基的存在。300nm以上的高强度的吸收，说明该化合物具有较大的的共轭体系。若高强度吸收具有明显的精细结构，说明稠环芳烃、稠环杂芳烃或其衍生物的存在。 紫外光谱反应的是分子中发色基团和助色基团的特性，而不是整个分子的特性，因此单独从紫外光谱不能完全确定化合物的分子结构，必须与其它表征相结合。1.4.2 紫外光谱鉴定方法 A 与标准谱图比较 B 吸收波长和摩尔吸光系数第七十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.4.3 紫外光谱的应用纯度检查异构体的确定：不同的