有機化合物的光譜綜合分析

1、有機化合物的光譜綜合分析一、實驗目的（1）初步掌握傅里葉變換光譜儀、紫外可見分光光度計及熒光分光光度計的工作原理與基本操作。（2）通過紅外譜圖解析及標準譜圖的檢索，了解由紅外光譜鑒定未知物的一般過程。（3）掌握紫外可見吸收光譜、熒光光譜的測定方法及應用于定量分析的原理和方法。二、實驗原理物質分子中的各種不同基團，在有選擇地吸收不同頻率的紅外輻射后，發(fā)生振動能級之間的躍遷，形成各自獨特的紅外吸收光譜。據(jù)此，可對物質進行定性和定量分析。特別是對化合物結構的鑒定，應用更為廣泛。紫外-可見分光光度法屬于吸收光譜法，分子中的電子總是處在某一種運動狀態(tài)中，每一種狀態(tài)都具有一定的能量，屬于一定的能級。電子由

2、于受到光、熱、電等的激發(fā)，從一個能級轉移到另一個能級，稱為躍遷。當這些電子吸收了外來輻射的能量，就從一個能量較低的能級躍遷到另一個能量較高的能級。物質對不同波長的光線具有不同的吸收能力，如果改變通過某一吸收物質的入射光的波長，并紀錄該物質在每一波長處的吸光度（A）,然后以波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標作圖，這樣得到的譜圖為該物質的吸收光譜或吸收曲線。當一定波長的光通過某物質的溶液時，入射光強度I0與透過光強度It之比的對數(shù)與該物質的濃度c及厚度b成正比。其數(shù)學表達式為： （一）式（一）為Lambert-Beer定律，是分光光度法定量分析的基礎，其中T為透光率(透射比）。熒光物質分子吸收了特定頻

3、率輻射能量后，由基態(tài)躍遷至第一電子激發(fā)態(tài)（或更高激發(fā)態(tài)）的任一振動能級，在溶液中這種激發(fā)態(tài)分子與溶劑分子發(fā)生碰撞，以熱的形式損失部分能量后，而回到第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動能級（無輻射躍遷）。然后再以輻射形式去活化躍遷到電子基態(tài)的任一振動能級，便產生熒光。熒光分析法具有靈敏度高、選擇性好、工作曲線線性范圍寬并能提供激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、發(fā)光強度、發(fā)光壽命、量子產率、熒光偏振等諸多信息等優(yōu)點，已成為一種重要的分析技術。但由于能夠產生強熒光的物質相對較少，故其應用不太廣泛。對于沒有強熒光或沒有熒光的物質的測定可設計相應的反應使其生成具有熒光特性的配合物進行測定。能產生強熒光的物質分子，一般都具有大的共

4、軛鍵結構或具有剛性平面結構等特征。三、儀器和試劑1 儀器傅里葉變換紅外光譜儀（德國Bruker公司，TENSOR 27型; 美國Thermo Fisher公司， Nicolet 6700型）；壓片機；瑪瑙研缽；紅外燈；紫外-可見-近紅外分光光度計（島津UV-3600）；熒光分光光度計（日本日立公司，F(xiàn)-4600型）；分析天平； 0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL移液管若干；10 mL帶塞比色管若干。2 試劑 1）KBr晶體、酪氨酸、色氨酸；2）標準溶液(a): 0.4 g/L的酪氨酸溶液；標準溶液(b)： 0.4 g/L的色氨酸溶液； 標準溶液(c)：0.04 g/L的色氨酸溶液； 標準

5、溶液(d): 0.04 g/L的酪氨酸溶液（所有溶液均用去離子水配制）；酪氨酸待測樣。四、實驗步驟（一）紅外光譜1樣品制備用一瑪瑙研缽將KBr晶體充分研磨后加入其量5%左右的待測固體樣品，混合研磨直至均勻，并使其顆粒大小比所檢測的光波長更小(約2m以下)。在一個具有拋光面的金屬模具上放一個圓形紙環(huán)，用刮勺將研磨好的粉末移至環(huán)中，蓋上另一塊模具，放入油壓機中進行壓片。KBr壓片形成后，用夾具固定測試。2儀器測試與解析 （1）打開紅外光譜測試軟件進入測試對話框背景測試樣品測試標峰值打印譜圖取出樣品室中樣品。解析譜圖，推出可能的結構式。（3）查閱薩特勒標準譜圖集，直至查到與所測試樣品紅外光譜圖完全一

6、致的譜圖才能確定化合物結構。（4）用分子式索引查閱順序為：化合物分子式化合物英文名稱譜圖號譜圖。（二）紫外-可見光譜1溶液配制（1）分別移取標準溶液(a) （0.4 g/L，1 mL）標準溶液(b)（0.4 g/L，0.4 mL）標準溶液于10 mL比色管中，用去離子水稀釋、定容、搖勻，待用。（2）分別移取0.00、0.5、1.0、1.5、2.0 mL標準溶液（b）于5個10 mL比色管中，并用去離子水稀釋、定容，搖勻，待用。2儀器操作（1）雙擊分光光度計圖標“UVProbe”,出現(xiàn)軟件界面，點左下角“連接”，系統(tǒng)開始自檢，等系統(tǒng)自檢結束。預熱15-30分鐘。待儀器穩(wěn)定后方可使用。（2）在光譜

7、測量模式下，以去離子水為參比溶液，分別繪制步驟（1）中各溶液在200350nm波長范圍內的吸收光譜。并記錄各標準溶液的max 。（三）熒光光譜1溶液配制（1）分別移取標準溶液標準溶液(c)（0.04 g/L，1 mL）和標準溶液(d)（0.04 g/L，0.4 mL）于10 mL比色管中，用去離子水稀釋、定容、搖勻，待用。（2）分別移取0.00、0.2、0.4、0.5、1.0 mL標準溶液（d）于5個10 mL比色管中，并用去離子水稀釋、定容，搖勻，待用。2儀器操作 （1）打開計算機和分光光度計主機，雙擊分光光度計圖標“FL-Solutions”,等系統(tǒng)自檢結束。預熱15-30分鐘。待儀器穩(wěn)定

8、后方可使用。（2）選擇光譜測量界面（“Method”-“General”“Measurement”“Wavelength scan”），繪制上述步驟（1）中各溶液的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，并確定各自的Emmax和Exmax。（3）選擇定量測定界面（“Method”-“General”-“Measurement”-“photometry”），依據(jù)上述步驟中測得的酪氨酸的Emmax和Exmax，設定定量測定的參數(shù)，測定系列標準溶液的熒光強度Is值，然后在相同條件下測量未知樣的相對熒光強度Ix，并記錄實驗數(shù)據(jù)。五、結果處理（1）解釋譜圖中主要吸收峰與官能團的關系，重點寫出譜圖解釋過程。（2）在紅外光譜圖上注出官能團的特征吸收峰。（3）將酪氨酸和色氨酸溶液的吸收光譜疊加在一個坐標系中，比較它們的紫外吸收峰和熒光光譜峰位置及強度的變化，討論各峰位和峰強變化的理論依據(jù)。六、思考題（1）為什么測試紅外光譜選用KBr、NaCl制樣?有何優(yōu)缺點?（2）用FT-IR儀測試樣品為什么要先測試背景?（3）如何用紅外光譜鑒定飽和烴，不飽和烴和芳香烴的存在?（4）醇類、羧酸和脂類化合物的紅