紫外吸收光譜的應用分析課件

第九章

紫外-可見吸收光譜法9.5.1

紫外-可見吸收光譜圖中提供的信息9.5.2

在有機物結構分析中的應用9.5.3定量分析方法9.5.4導數(shù)分光光度法第五節(jié)紫外吸收光譜的應用UV-VISspectrophotometry,UVApplicationsofUV-VIS2023/8/3第九章

紫外-可見吸收光譜法9.5.1紫外-可見吸收光9.5.1紫外-可見吸收光譜圖中提供的化合物結構信息

一、可獲得的結構信息（1）200～800

nm無吸收峰飽和化合物，單烯。（2）270～350nm有吸收峰(κ=10～100L·mol-1·cm-1)醛酮

n→π*躍遷產(chǎn)生的R吸收帶。（3）250～300nm有中等強度的吸收峰(κ=200～2000L·mol-1·cm-1)芳環(huán)的特征吸收(具有精細解構的B吸收帶)。2023/8/39.5.1紫外-可見吸收光譜圖中提供的化合物結構信息

一、可獲得的結構信息：（4）200～250

nm有強吸收峰(κ≥104L·mol-1·cm-1)：表明含有一個共軛體系(K)帶。共軛二烯：K帶(230nm)。

-不飽和醛酮：K帶230nm，R帶310330nm。260nm，300nm，330nm有強吸收峰：3,4,5個雙鍵的共軛體系。2023/8/3可獲得的結構信息：（4）200～250nm有強吸收峰(κ≥二、光譜解析注意事項(1)確認max，κ，初步估計屬于何種吸收帶；(2)觀察主要吸收帶的范圍，判斷屬于何種共軛體系；(3)乙酰化位移CH3CH3OHCH3OCOCH3B帶：262nm(κ302L·mol-1·cm-1)，274nm(κ2040L·mol-1·cm-1)，261nm(κ300L·mol-1·cm-1)。(4)pH的影響加NaOH紅移→酚類化合物，烯醇。加HCl藍移→苯胺類化合物。2023/8/3二、光譜解析注意事項(1)確認max，κ，初步估計屬于何9.5.2在有機化合物結構分析中的應用一、譜圖解析方法三要素：譜峰位置、強度、形狀。譜峰形狀：定性指標；譜峰強度：定量指標；紫外可見光譜特征參數(shù)：λmax和κmax，K，B，R帶。

2023/8/39.5.2在有機化合物結構分析中的應用一、譜圖解析方法20一般過程：1.了解盡可能多的結構信息，分子式，性質(zhì)等。2.計算出該化合物的不飽和度。3.確認最大吸收波長λmax，計算κmax。4.根據(jù)λmax和κmax可初步估計屬于何種吸收帶，屬于何種共軛體系。

κmax在(1～20)104L·mol-1·cm-1

，通常是α,β-不飽和醛酮或共軛二烯骨架結構。

κmax在1000～104L·mol-1·cm-1

，一般含有芳環(huán)骨架結構。

κmax<100L·mol-1·cm-1，一般含有非共軛的醛酮羰基。

2023/8/3一般過程：1.了解盡可能多的結構信息，分子式，性質(zhì)等。20二、不飽和度計算

定義：分子結構中達到飽和所缺一價元素的“對”數(shù)。

計算式：

化合物CxHyNzOn

u=x+(z–y)/2+1

x

，

z

，y分別為分子中四價、三價、一價元素數(shù)目。

作用：推斷分子中含有雙鍵、三鍵、環(huán)、芳環(huán)的數(shù)目，驗證譜圖解析的正確性。

例：

C9H8O2

u=9+（0–8）/2+1=62023/8/3二、不飽和度計算定義：分子結構中達到飽和所三、化合物結構確定示例例1．化合物C10H16，Λmax231nm（κmax=9000L·mol-1·cm-1

）。加氫時，1mol試樣吸收2molH2。紅外表示有異丙基存在，確定結構。

解：(1)

計算不飽和度：

u=10-16/2+1=3

含兩個共軛的雙鍵和一個環(huán)(為什么?)

(2)可能結構如何判斷？2023/8/3三、化合物結構確定示例例1．化合物C10H16，Λmax23（3）計算驗證λmax=231nm結構（a）：λmax=六環(huán)二烯母體+4個烷基取代+環(huán)外雙鍵=217+（2×5）+5=232nm結構（b）：λmax=同環(huán)二烯母體+4個烷基取代+環(huán)外雙鍵=253+（4×5）=273nm結構（c）：λmax=同環(huán)二烯母體+3個烷基取=253+（3×5）=268nm結構（d）：λmax=同環(huán)二烯母體+3個烷基取代+環(huán)外雙鍵=253+（3×5）+5=268nm結構(a)最接近實測值?？稍倥c標準譜圖對照驗證。

2023/8/3（3）計算驗證λmax=231nm結構（例2．

某化合物可能有兩種結構，乙醇中紫外光譜最大吸收λmax＝281nm(κmax9700L·mol-1·cm-1)確定其屬何種結構。

解：結構(a)：λmax=五元環(huán)烯酮母體+α-OH+β-R+β-OR=202+35+12+30=279nm結構(b)：λmax=烯酯母體+α-OH+2×β-R+環(huán)內(nèi)雙鍵=193+35+(2×12)+5=257nm2023/8/3例2．某化合物可能有兩種結構，乙醇中紫外光譜最大吸收λ吸收波長計算2023/8/3吸收波長計算2023/8/1立體結構和互變結構的確定順式：λmax=280nm；κmax=10500L·mol-1·cm-1；反式：λmax=295.5nm；κmax=29000。共平面產(chǎn)生最大共軛效應，κmax大?；プ儺悩嫞?/p>

酮式：λmax=204nm，無共軛；

烯醇式：λmax=243nm。2023/8/3立體結構和互變結構的確定順式：λmax=280nm；κm取代苯吸收波長計算2023/8/3取代苯吸收波長計算2023/8/19.5.3定量分析

依據(jù)：朗伯-比爾定律

吸光度：A=κlc透光度：-lgT=κlc靈敏度高：

κmax：104～105L·mol-1·

cm-1；測量誤差與吸光度讀數(shù)有關：

A=0.434，讀數(shù)相對誤差最小。2023/8/39.5.3定量分析依據(jù)：朗伯-比爾定律202多組分；雙波長法（1）多組分定量方法聯(lián)立方程為：Aλ1=κX1cXl+κY1cYl

Aλ2=κX2cXl+κY2cYl（2）雙波長定量方法

尋找干擾成分的等吸光點來消除干擾。λ1處干擾成份具有與λ2處相等的吸收，λ1稱為參比波長，因此當干擾成分共存時：

ΔA=A2-A1c2023/8/3多組分；雙波長法（1）多組分定量方法（2）雙波長定量方法209.5.4導數(shù)分光光度法

紫外吸收光譜靈敏度較高，譜峰較少，譜帶較寬，選擇性差。

導數(shù)分光光度法是根據(jù)光吸收對波長求導所形成的光譜進行定性或定量分析。

特點：靈敏度高，選擇性顯著提高，能有效地消除基體（低頻信號）的干擾，適用于混濁試樣。高階導數(shù)能分辨重疊光譜甚至提供“指紋”特征，而特別適用于消除干擾或多組分同時測定。2023/8/39.5.4導數(shù)分光光度法紫外吸收光譜靈敏度較高，譜導數(shù)分光光度法

Lambert-Beer定律改寫成指數(shù)形式：

I=I0e-κ

cl

當入射光I0在整個波長范圍內(nèi)為常數(shù)時：

信號與濃度c成線性關系，比直接光譜法的對數(shù)關系更適用。信號的的靈敏度取決于吸光系數(shù)在特定波長下的變化速率dκ/dλ。選擇在吸收曲線拐點處波長附近進行測量（dκ/dλ在此處存在極值）可得到最高靈敏度。2023/8/3導數(shù)分光光度法Lambert-Beer定律改寫成指數(shù)導數(shù)分光光度法

dκ/dλ=0，二階導數(shù)信號與濃度成正比。測定波長選在吸收峰頂附近（dκ/dλ=0，d2κ/dλ2有極值）時，濃度與二階導數(shù)成正比且靈敏度最高。

若使三階導數(shù)與濃度成正比，必須dκ/dλ=0，這時只有在具有水平正切線或曲率半徑最小的肩峰處附近選擇波長。2023/8/3導數(shù)分光光度法dκ/dλ=0，二階導數(shù)信號與濃導數(shù)分光光度法單一峰的一階微分是基本曲線(0)的兩個拐點對應一階導數(shù)(1)的兩個極值，峰頂點的一階導數(shù)為零，一階微分得一正一負的兩個峰?；厩€的拐點在奇階導數(shù)中產(chǎn)生極值而在偶階導數(shù)中通過零點,頂點則分別對應于零或一個極值?；厩€的隨著導數(shù)階數(shù)的增加，由微分產(chǎn)生的譜峰數(shù)目增加（n階微分產(chǎn)生n+1個峰，即出現(xiàn)精細結構）而寬度變小（信號變尖銳，使分辨能力增加）。

基本吸收曲線及1階到4階導數(shù)曲線示意圖

（a）基本吸收曲線及1階到4階導數(shù)（b）兩個不等高曲線疊加（c）疊加的基本吸收曲線及1階到4階導數(shù)202