《有机化合物波谱解析：第1章 紫外可见光谱法（UltravioletandVisiblesperctra UV）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化合物波谱解析：第1章 紫外可见光谱法（UltravioletandVisiblesperctra UV）（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有机化合物波谱解析有机化合物波谱解析Spectroscopic methods in organic chemistry简介简介 Brief IntroductionBrief Introduction人们通常将人们通常将紫外光谱，红外光谱，紫外光谱，红外光谱，核磁共振波谱，质谱核磁共振波谱，质谱称为称为“波波谱解析谱解析”，也有称为有机仪器，也有称为有机仪器分析、光谱分析、有机结构解分析、光谱分析、有机结构解析等。析等。lE = Et + EN + Ei + Ee + Ev + Erl能级的跃迁能级的跃迁(energy levels transitionenergy levels trans
2、ition) 1 1电磁辐射（电磁波，光）电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空间、：以巨大速度通过空间、 不需要任何物质作为传播媒介的一种能量不需要任何物质作为传播媒介的一种能量 2 2电磁辐射的性质：具有波、粒二向性电磁辐射的性质：具有波、粒二向性波动性波动性wavewave： n n = c / = c / l l 粒子性粒子性particleparticle：3 3电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列能级的跃迁能级的跃迁(energy levels transitionenergy levels transition) 宇宙射线 射线 X 射线 远紫外线
3、紫外线可见光红外光 远红外光微波射频 E E 跃迁类型跃迁类型 波谱波谱 10-200nm 120-6ev 真空UV 200-400nm 6-3ev UV UV 400-800nm 3-1.6ev 可见光谱0.8-50m 1.6-0.02ev 0.005-0.1cm 0.02-0.0012ev1ev = 1.6x10-19J核跃迁 Mossbauer内层电子 X射线谱外层电子分子振、转 IRIR, Raman 电子自旋 顺磁共振核自旋 NMRNMRMSMS不是经典意义上的不是经典意义上的“光谱光谱” 参考书参考书: : 光谱解析与有机结构鉴定赵瑶兴，孙祥玉主光谱解析与有机结构鉴定赵瑶兴，孙祥玉
4、主编，编， 中国科学技术大学出版社，中国科学技术大学出版社，19921992 有机光谱分析有机光谱分析 张正行张正行 著著, , 人民卫生出版社人民卫生出版社, 2000, 2000 有机化合物结构鉴定与有机波谱学有机化合物结构鉴定与有机波谱学 宁永成宁永成 编著编著, ,科学出版社科学出版社, 2000, 2000 分析化学孙毓庆主编分析化学孙毓庆主编 天然药物化学姚新生主编天然药物化学姚新生主编 第一章第一章 紫外可见光谱法紫外可见光谱法（Ultraviolet and Visible sperctra UV） 紫外紫外可见光谱可见光谱是由分子中电子能级跃迁产生的是由分子中电子能级跃迁产生
5、的, ,也叫也叫电子光谱电子光谱 不同价电子跃迁能量图不同价电子跃迁能量图所需能量最大，波长最短。，小于所需能量最大，波长最短。，小于200200nmnm，在在远紫外光区远紫外光区。如：如：CHCH4 4maxmax=125nm=125nm C C2 2H H6 6maxmax=135nm=135nm饱和碳氢化合物饱和碳氢化合物的紫外光谱在远紫外光区。的紫外光谱在远紫外光区。l1. 1. * * 跃迁跃迁l CH3 CH3 N max =227nm(900） CH3 lCH3Cl max =173nm(200)l CH3OH max =177nm具有未共用电子对的取代基，例含具有未共用电子对的
6、取代基，例含S S，N N，O O和和X X等杂等杂原子的饱和有机化合物会原子的饱和有机化合物会发生这类跃迁。实现跃迁发生这类跃迁。实现跃迁需要的能量较需要的能量较 * *小，这类化合物一般在紫外小，这类化合物一般在紫外光区有吸收，但大部分在远紫外区，例：光区有吸收，但大部分在远紫外区，例：l2. 2. n n * * 跃迁跃迁l电子由电子由轨道跃迁到轨道跃迁到*轨道称轨道称*跃迁，所吸收跃迁，所吸收的能量比的能量比n *小，峰位约在小，峰位约在200nm附近，这种跃附近，这种跃迁是迁是强吸收强吸收，104 l不饱和基团不饱和基团 3. *跃迁跃迁l例：CH2 CH2 l max =162nm
7、 为104l CH3 CH CH CH3 l max =178nm 为104l电子从非键轨道跃迁到电子从非键轨道跃迁到*轨道，称为轨道，称为n *跃迁，跃迁，引起这种跃迁所需能量最小，大部分都在引起这种跃迁所需能量最小，大部分都在200400nm。近紫外光区有吸收，即近紫外光区有吸收，即有双键，有有双键，有杂原子杂原子的化合物产生的化合物产生n *吸收，不过这种跃迁的吸收，不过这种跃迁的 很小，一般小于很小，一般小于100，是，是弱吸收弱吸收。例：。例：例： CH3 C O max=280nm 100 CH3 4. n *跃迁跃迁En *4 1 2* 3*C-CC=CC=OC=C-C=C能级跃
8、迁图能级跃迁图-OH, -NH吸收带（bands）1. R吸吸收收带带（Radikalartin）：由由n*跃跃迁迁产产生生，强度弱强度弱2. K吸吸收收带带（Konjugierte）：由由*跃跃迁迁产产生生，强度强强度强3. B吸吸收收带带（Benzenoid）：苯苯环环*跃跃迁迁产产生生，230-270nm，中中心心在在254nm处处，宽宽而而弱弱，有有精精细细结结构构，是苯环的特征吸收是苯环的特征吸收4. E吸吸收收带带（Ethylenic）：芳芳环环中中碳碳碳碳双双键键*跃迁产生，在跃迁产生，在184(E1)和和203(E2)nm处。处。1. 1. 发色团发色团（chromophore
9、chromophore） C=C C=C、C=OC=O、COOHCOOH、COORCOOR、NONO2 2、N=NN=N、芳基等芳基等含有含有p p电子的基团。电子的基团。2. 2. 助色团助色团（auxochromeauxochrome） OH OH、OROR、X X、NHNH2 2、NONO2 2、SHSH等含有等含有n n电子的基团，电子的基团，与发色团相连可使最大吸收波长红移。与发色团相连可使最大吸收波长红移。3. 3. 红移红移（red shift red shift ） 最大吸收波长向长波移动。最大吸收波长向长波移动。4. 4. 兰移兰移（blue shift blue shift
10、 ） 最大吸收波长向短波移动。最大吸收波长向短波移动。有机物紫外吸收光谱 有有机机化化合合物物的的紫紫外外吸吸收收谱谱带带位位置置可可通通过过经经验验公式计算出来。公式计算出来。一、饱合烃类化合物一、饱合烃类化合物 1. 烷烃烷烃 跃迁类型跃迁类型：* 2. 含孤立助色团化合物含孤立助色团化合物醇、醚：醇、醚：跃迁类型：跃迁类型： *；n*胺：胺： 跃迁类型：跃迁类型： *；n* 吸收带位于真空紫外或远紫外区，吸收较弱。吸收带位于真空紫外或远紫外区，吸收较弱。硝基化合物：硝基化合物：跃迁类型：跃迁类型： *； *； n* 吸收带：吸收带： K带；带； R带带含硫化合物：类似于醇、醚和羰基化合物
11、，含硫化合物：类似于醇、醚和羰基化合物， 吸收带吸收带max较大。较大。只有一个双键的烯烃，如乙烯，可发生的跃迁只有一个双键的烯烃，如乙烯，可发生的跃迁有有 *跃迁（在远紫外光区），跃迁（在远紫外光区），*跃迁，跃迁，相应的吸收峰仍在远紫外光区。相应的吸收峰仍在远紫外光区。 末端末端二、不饱合烃类化合物 例：乙烯中例：乙烯中max为为165nm，为为104左右左右l CH3CH CHCH3 max为为173nm，为为104左右左右l l max为为176nm，为为104左右左右 l（1 双键：双键： 只有一个双键的化合物只有一个双键的化合物共 轭 双 键 化 合 物(Conjugated di
12、enes)跃迁类型：跃迁类型： *；*； (n *)吸收谱带：吸收谱带： K ( R )吸收带吸收带Woodward等等人人提提出出了了一一套套计计算算此此类类化化合合物物*跃跃迁迁的的max的的方方法法，可可用用于于确确定定此此类类化化合合物物的可能结构。的可能结构。2 羰基化合物羰基化合物跃迁类型：跃迁类型：*；*；n*主要吸收带：主要吸收带： K带；带； R带带此此类类化化合合物物的的吸吸收收带带中中，n*跃跃迁迁吸吸收收带带 ( R 带带 ) 处处于于近近紫紫外外区区，但但强强度度很很弱弱，且且受受外外界界条件影响较大。条件影响较大。3、芳香族化合物、芳香族化合物苯的紫外吸收光谱苯的紫
13、外吸收光谱(The benzene ring) 跃迁类型：跃迁类型：* 吸收谱带：吸收谱带：E带：带：E1：184nm(104) E2：203nm(7400) B带带(精细结构精细结构)：254nm(250) 苯苯甲苯甲苯苯和甲苯的苯和甲苯的UV谱谱(环己烷环己烷)单取代单取代苯苯使最大使最大吸收吸收谱谱带红移、带红移、强度增强度增大、大、B带精细带精细结构消结构消失失。取代苯取代苯 (Substituted benzene rings)硝基苯硝基苯(1)、乙酰苯、乙酰苯(2)和苯甲酸甲酯和苯甲酸甲酯(3)的的UV谱谱(庚烷庚烷)E2E2带，带，B B带均带均发生发生红移。红移。 紫外吸收光谱
14、的应用 通常只用作通常只用作辅助手段辅助手段 1. 确定分子结构确定分子结构（从可能结构中选择）（从可能结构中选择） 通过图谱比较推定通过图谱比较推定2 2 发色团的查找发色团的查找（Searching for a chromophore)Searching for a chromophore)200-800nm 200-800nm 无吸收无吸收 饱和有机化合物饱和有机化合物200-250nm200-250nm 强吸收强吸收( (10000) 10000) 共轭双烯、共轭双烯、 不饱和醛、酮、酸、酯不饱和醛、酮、酸、酯 250-350250-350nm nm 中等强吸收中等强吸收( (=200-1000)=200-1000) 芳香环芳香环270-350270-350nm nm 弱吸收弱吸收( (10-200)10-200) 醛、酮醛、酮250nm 有强吸收有强吸收 有色化合物有色化合物( (数个发色团共轭数个发色团共轭) )
