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第二章 紫外光谱(UV)详解


助色团:某些基团本身不能吸收大于200nm的光波, 但它与一定的发色团相连时,可使发色团所产生的 吸收峰向长波方向移动,同时使吸收强度也增加, 这些基团称为助色团。
常见的助色团有 -OH 、-NH2 、-OR 、-NR2 、-SR 、-X 等 特点:助色团一般是带有p电子的基团。例如:
B带:lmax 255nm( e 230) OH B带:lmax 270nm( e 1450)
l、 *跃迁 它需要的能量较高,一般发生在真空
紫外光区。饱和烃中的—C—C—键属于这类跃迁,例如乙 烷的最大吸收波长λmax为 135nm。
2、 n*跃迁 实现这类跃迁所需要的能量较高,其
吸收光谱落于远紫外光区和近紫外光区,如 CH3OH或
CH3NH2的n*分别为 183nm和 213nm。
3、 *跃迁 它需要的能量低于*的跃迁,吸
一般的紫外光谱是指近紫外区,即 200-400nm, 那么就只能观察 *和 n *跃迁。也就是说 紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化 合物。
三、影响紫外光谱的因素
1、发色团与助色团对λmax的影响
发色团:是指在200-800nm的近紫外区和可见光区 有吸收的基团。
π→ π* , n→ π*跃迁一般在此区域,因此 在紫外光谱中发色团主要是指那些具有不饱和键或 不饱和键上连有杂原子的基团,
• 峰顶对应的最大吸收波长λmax和最大摩尔吸收 系数εmax。
• 分子的结构不同,分子UV吸收的λmax和εmax 不同。 因而可根据λmax和εmax了解一些分子结构的信来自。二、紫外光谱的基本原理
紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。 分子中价电子经紫外或可见光照射时,电子从
低能级跃迁到高能级,此时电子就吸收了相应波长
收峰一般处于近紫外光区,在200nm左右。其特征是摩尔 吸光系数大,一般εmax>104 为强吸收带。如乙烯(蒸气) 的最大吸收波长λmax 为 162nm。
4、 n*跃迁 这类跃迁发生在近紫外光区和可见光
区,它是简单的生色团如羰基、硝基等中的孤对电子向反 键轨道的跃迁,其特点是谱带强度弱,摩尔吸光系数小, 通常小于100。
第二章 紫外光谱
(Ultra Violet Spectroscopy)
定义:利用物质的分子对紫外光的吸收所产生的 吸收光谱对物质的组成、含量和结构进行 分析、测定、推断的分析方法。
应用:应用广泛——不仅可进行定量分析,还可 利用吸收峰的特性进行定性分析和简单的 结构分析。
特点:灵敏度高、准确度高、选择性好、操作方 便、分析速度快、应用范围广。
近紫外区——波长范围在200nm-400nm之间的区域。
近紫外区对有机物结构分析的用处最大。共轭体系以 及芳香族化合物在此区域内有吸收,是紫外光谱讨论的主 要对象。
可见光区——波长范围在400nm-800nm之间的区域。
可见光区与近紫外区基本上没有太大的差别,只是光 源不同,普通紫外区用氢灯,可见光区用钨丝灯。
岛津UV-2450紫外分光光度计
双光束分光光度计光路图
一、紫外光谱图的组成
对甲苯乙酮的 紫外光谱图
横坐标——波长λ,以nm表示。
纵坐标——吸收强度,以A(吸光度)或ε(摩尔吸光系数)表示。
A=log
I0 I
=e
cl
e mol吸光系数
c mol浓度
l 液池厚度/cm
e>10000( lg e >4)很强吸收 e=5000~10000 强吸收 e=200~5000 中等吸收 e<200 弱吸收
Cl B带:lmax 264nm( e 190) NH2 B带:lmax 280nm( e 1430)
红移与蓝移
红移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向长 波方向移动的现象。
蓝移——由取代基或溶剂效应引起的λmax向短 波方向移动的现象。
增色效应与减色效应
增色效应——使最大吸收强度(εmax)↑的效应。 减色效应——使最大吸收强度(εmax)↓的效应。
可以跃迁的电子有:电子, 电子和n电子。跃迁 的类型有: *, n *, *, n*。 各类电子跃迁的能量大小见下图:
E > > *
En *
E *
> En *
通常有机分子处于基态,电子填入成键或 非键轨道。但有机分子吸收UV后,则受激发变为 激发态,电子进入反键轨道。
由图可知:可能的电子跃迁有4种。但实际 上,几乎所有的UV吸收光谱都是由 *跃迁 或n*跃迁所产生的,且n*跃迁一般都是 弱吸收(ε<100)。
收强度都有较大的影响
A、溶剂极性的对光谱的影响
随着溶剂极性的增大: π→π*跃迁吸收峰向长波方向移动,即发生红移
n→π*跃迁吸收峰向短波方向移动,即发生蓝移
例:异亚丙基丙酮
O
CH3 C
溶剂
正己烷
CH3 CC H
CH3
氯仿 水
极性越大
π→π* 230 nm 238 nm 243 nm 红移
n→π* 329 nm 315 nm 305 nm 蓝移
2、共轭体系对λmax的影响
共轭双键,可以使吸收峰红移,吸收强度增加。 共轭双键数目越多,吸收峰红移越显著。
π*
△E
π
乙烯分子的π轨道
π *4
π*
π *3
△E
π2 π
π1
乙烯分子的π轨道
1,3 —丁二烯分子的π轨道
共轭双键数目增多, π→ π*跃迁能量减小。
3、溶剂对λmax的影响 溶剂的极性、PH值等对紫外光谱的λmax和吸
的光,这样产生的吸收光谱叫紫外光谱
紫外吸收光谱的波长范围是100-400nm(纳米), 其中100-200nm 为远紫外区,200-400nm为近紫外 区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。
真空 紫外区
近紫外区
可见光区
100nm 200nm
400nm
800nm
真空紫外区——波长范围在200nm以下的区域。 真空紫外区对普通有机物的结构分析的用处不大。
C=C

C=O 、
O C=N- 、 -N=N- 、 -N
O、

π→ π*(孤立双键)跃迁在200nm,而n → π*跃 迁则在200-400nm,由π→ π*跃迁引起的吸收强度 一般比n→ π*跃迁强10-100倍。
由于不同的有机分子所含有的发色团不同,组 成它们的分子轨道不同,能级不同,发生价电子跃 迁的能量不同,故λmax 是UV用于结构分析的主要 依据。
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