[理学]有机波谱分析课件第一章++紫外光谱.ppt

第一章 紫外光谱 化学化工学院: 裴 强 QQ:Tel:E-mail: peiqiang_6@163.com 特点：测量灵敏度和准确度高，应用范围广，对全部金属元素和大部分非金属元素及其化合物都能进行测量，也能定性或定量测定大部分有机化合物，此外紫外光谱仪的价格便宜，操作快速简便，在有机结构鉴定中与其它光谱方法密切配合，是不可缺少的工具 d~d*跃迁为发生在过渡金属络合物的中心原子内部的电子跃迁。在过渡金属配位形成络合物的过程中，原来的能级简并的d轨道由于配位体的场作用而发生能级分裂，若d轨道是未充满的，则可能吸收电磁波，电子由低能级的d轨道跃迁到高能级的d*轨道而产生吸收光谱。如Ti(H2O)63+的配位场跃迁吸收谱带为490nm，显橙黄色。 把这些基团或体系称为生色团或发色团。这些生色团的结构特征都含有π电子。当这些基团在分子内独立存在与其它基团或系统没有共轭或其它复杂因素影响时，它们将在紫外光区发生特定波长的吸收。分子中含有两个或两个以上生色团且相互间没有作用时，紫外光谱图上看到的是各个单独生色团吸收的加合谱。 最简单的烯烃是乙烯，π→π*吸收在远紫外区。当连接双键碳原子上的氢被含α－H的烷基取代时，由于相邻的C-H的δ轨道与π轨道部分重叠，相互作用而产生δ-π超共轭效应，电子活动范围扩大，引起吸收峰向长波移动，双键上每增加一个烃基，吸收谱带位置将向长波移动约5nm，逐渐接近仪器测量的范围，因此在近紫外区大多不出现吸收峰，仅能观察到在吸收曲线的短波末端出现较强的吸收，称为“末端吸收”。凡是在光谱图上显示此吸收的化合物，在分子中往往含有孤立的烯键。 偶氮化合物的偶氮基一般呈现三个吸收带，两个分别出现在165nm和195nm附近，第三个具有特殊性质的吸收谱带出现在360nm左右，为n→π*跃迁引起，故一些偶氮化合物主要表现为黄色。偶氮基n→π*跃迁吸收强度随着取代基的不同而有较大幅度的变化，特别是顺-反异构体间的吸收相差很大，反式异构体吸收强度较低，大约在20左右，而顺式异构体由于分子轨道变形，吸收强度则高达100～500。 硝基的饱和烃和衍生物出现两个吸收谱带。一个在200nm（～4400）附近，是高强度的吸收带，为π→π*跃迁引起；另一个是由n→π*跃迁产生的低强度的吸收带，在275nm（～20）附近。 α,β-不饱和酮的C=C与C=O处于共轭状态，其K带和R带与相应孤立生色团的吸收相比均处于较长的波段。K带由π→π*跃迁产生，λmax约在220nm附近，为强吸收带，εmax一般大于10000；R带由n→π*跃迁产生，λmax约在300nm附近，为弱吸收带，εmax一般大于10～1000。 当连接双键碳原子上的氢被含α－H的烷基取代时，由于相邻的C-H的δ轨道与π轨道部分重叠，相互作用而产生δ-π超共轭效应，电子活动范围扩大，引起吸收峰向长波移动，双键上每增加一个烃基，吸收谱带位置将向长波移动约5nm。 随着溶剂极性的增大，π→π*红移（λ增加），吸收强度（ε）降低；n→π*跃迁蓝移（λ降低），吸收强度（ε）升高 （2）对光谱精细结构和吸收强度的影响 当物质处于气态时，其振动光谱和转动光谱亦表现出来，因而具有非常清晰的精细结构。 当它溶于非极性溶剂时，由于溶剂化作用，限制分子的自由转动，转动光谱就不表现出来。 随着溶剂极性的增大，分子振动也受到限制，精细结构就会逐渐消失，合并为一条宽而低的吸收带。 图：对称四嗪在室温下不同环境的紫外吸收光谱 (a) 气态 (b) 烃类溶液 (c) 水溶液 选择溶剂的原则： A、未知物与已知物必须采用相同溶剂 B、尽可能使用非极性溶剂，以获得精细结构 C、所选溶剂在测定波长范围内应无吸收或吸收很小 D、常用溶剂有庚烷、正己烷、水、乙醇等。 六、紫外光谱解析 紫外光谱在有机结构鉴定中的作用和地位与其它光谱方法比较有较大的不同，紫外光谱仅提供分子中的共轭体系和某些基团的结构信息，通常不能仅用紫外光谱推断未知有机分子的结构，这是应用上的局限性。其优点在于灵敏性高，对光谱与有机分子结构及其环境变化的关系判断简捷明确。 注：环上的羰基不作为环外双键，共轭体系有两个羰基，其中之一不做延长双键，仅作为取代基R计算 共轭不饱和羧酸及其酯K带?max值的经验计算参数： 4、芳香族化合物 当苯环上有羟基、氨基等取代基时，吸收峰红移，吸收强度增大。像羟基、氨基等一些助色团，至少有一对非键n电子，这样才能与苯环上的电子相互作用，产生助色作