紫外可見吸收光譜的應用

第一章

紫外-可見吸收光譜分析法1.6.1

紫外-可見吸收光譜提供的信息1.6.2

在有機物結(jié)構(gòu)分析中的應用1.6.3定量分析方法1.6.4導數(shù)分光光度法第六節(jié)紫外-可見吸收光譜的應用Ultravioletspectrophotometry,UVApplicationsofUV2024/1/211.6.1譜圖中提供的化合物結(jié)構(gòu)信息

一、可獲得的結(jié)構(gòu)信息（1）200～800nm無吸收峰飽和化合物，單烯。（2）270～350nm有吸收峰(ε=10～100)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(ε=200～2000)芳環(huán)的特征吸收(具有精細解構(gòu)的B吸收帶)。2024/1/21可獲得的結(jié)構(gòu)信息：（4）200～250nm有強吸收峰(ε

104)：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

310-330nm。260nm，300nm，330nm有強吸收峰：3,4,5個雙鍵的共軛體系。2024/1/21二、光譜解析注意事項(1)確認

max，ε，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(ε302)274nm(ε2040)261nm(ε300)(4)pH值的影響加NaOH紅移→酚類化合物，烯醇。加HCl蘭移→苯胺類化合物。2024/1/211.6.2在化合物結(jié)構(gòu)分析中的應用一、譜圖解析方法三要素：譜峰位置、強度、形狀。譜峰位置、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，εmax，K、B、R帶。

2024/1/21一般過程：1.了解盡可能多的結(jié)構(gòu)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εmax，4.根據(jù)λmax和εmax可初步估計屬于何種吸收帶，屬于何種共軛體系。

εmax在(1～20)

104，通常是α,β—不飽和醛酮或共軛二烯骨架結(jié)構(gòu)；

εmax在1000～104，一般含有芳環(huán)骨架結(jié)構(gòu)；

εmax<100一般含有非共軛的醛酮羰基。

2024/1/21二、不飽和度計算

定義：分子結(jié)構(gòu)中達到飽和所缺一價元素的“對”數(shù)。

計算式：

化合物CxHyNzOn

u=x–y/2+z/2+1=x+(z–y)/2+1

x

，y

，z分別為分子中四價，一價，三價元素的數(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=（2+29

–8）/2=62024/1/21三、化合物結(jié)構(gòu)確定示例例1．化合物C10H16。λmax231nm（εmax9000）。加氫2H2。紅外表示有異丙基，確定結(jié)構(gòu)。

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(jié)構(gòu)如何判斷？2024/1/21（3）計算驗證λmax231nm結(jié)構(gòu)（a）：λmax=六環(huán)二烯母體+２個烷基取代+環(huán)外雙鍵=217+（2×5）+5=232nm結(jié)構(gòu)（b）：λmax=六環(huán)二烯母體+4個烷基取代=253+（4×5）=273nm結(jié)構(gòu)（c）：λmax=六環(huán)二烯母體+３個烷基取代=253+（3×5）=268nm結(jié)構(gòu)（d）：λmax=六環(huán)二烯母體+３個烷基取代=217+（3×5）=268nm結(jié)構(gòu)(a)最接近實測值。可再與標準譜圖對照驗證。

2024/1/21例2．

某化合物可能有兩種結(jié)構(gòu)，乙醇中紫外光譜最大吸收λmax＝281nm(εmax9700)確定其屬何種結(jié)構(gòu)。

解：結(jié)構(gòu)(a)：λmax=五元環(huán)烯酮母體+α-OH+β-R+β-OR=202+35+12+30=279nm結(jié)構(gòu)(b)：λmax=烯酯母體+α-OH+2×β-R+酯五元環(huán)內(nèi)雙鍵=193+35+(2×12)+5=257nm2024/1/21吸收波長計算2024/1/21立體結(jié)構(gòu)和互變結(jié)構(gòu)的確定順式：λmax=280nm；εmax=10500反式：λmax=295.5nm；εmax=29000共平面產(chǎn)生最大共軛效應，εmax大互變異構(gòu)：

酮式：λmax=204nm；無共軛

烯醇式：λmax=243nm2024/1/211.6.3定量分析

依據(jù)：朗伯-比耳定律

吸光度：A=

lc透光度：-lgT=

lc靈敏度高：

max：104～105L·mol-1·

cm-1；測量誤差與吸光度讀數(shù)有關(guān)：

A=0.434，讀數(shù)相對誤差最小；2024/1/21多組分；雙波長法（1）多組分定量方法聯(lián)立方程為：Aλ1=εX1cXl+εY1cYl（λ1處）

Aλ2=εX2cXl+εY2cYl（λ2處）（2）雙波長定量方法

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

ΔA=A1-A2

c2024/1/211.6.4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，適用于混濁樣品。高階導數(shù)能分辨重疊光譜甚至提供“指紋”特征，而特別適用與消除干擾或多組分同時測定。2024/1/21導數(shù)分光光度法

Lambert-Beer定律改寫成指數(shù)形式：

I=I010-

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(guān)系，比直接光譜法的對數(shù)關(guān)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dε/dλ。選擇在吸收曲線拐點處波長附近進行測量（dε/dλ在此處存在極值）可得到最高靈敏度。2024/1/21導數(shù)分光光度法

dε/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（dε/dλ=0，d2ε/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dε/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。2024/1/21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。基本曲線的拐點在奇階導數(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(jié)構(gòu)）而寬度變?。ㄐ盘栕兗怃J，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