1、第二章 紫外光谱(UV),2.1 紫外光谱的基本知识,紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的，所以又称为电子光谱。,物质分子吸收一定波长的紫外光时，分子中的价电子从低能级跃迁到高能级而产生的吸收光谱叫紫外光谱。,紫外吸收光谱的波长范围是10-400nm(纳米), 其中10-200nm 为远紫外区（这种波长的光能够被空气中的氮、氧、二氧化碳和水所吸收，因此只能在真空中进行研究，故这个区域的吸收光谱称真空紫外），200-400nm为近紫外区, 一般的紫外光谱是指近紫外区。波长在400800nm范围的称为可见光谱。常用的分光光度计一般包括紫外及可见两部分，波长在200800nm（或200100
2、0nm）,由于电子跃迁的同时，伴随着振动能级和转动能级的跃迁，故紫外光谱为带状光谱。,一、紫外光谱的基本原理,1. 价电子的类型,二、有机分子中价电子及电子跃迁的类型,在有机化合物中的价电子，根据在分子中成键电子的种类不同可分为3种：,（1）形成单键的电子,（2）形成不饱和键的电子,（3）氧、氮、硫、卤素等杂原子上的未成键的n电子,2.1 紫外光谱的基本知识,根据分子轨道理论，当两个原子结合成分子时，两个原子的 原子轨道线性组合成两个分子轨道，其中一个具有较低的能量叫 做成键轨道，另一个具有较高的能量叫做反键轨道。,2. 分子轨道,电子通常在成键轨道上，当分子吸收能量后可以激发到反键轨道上,2
3、.1 紫外光谱的基本知识,分子轨道分为成键轨道、反键*轨道、成键轨道、反键 * 轨道和n轨道，轨道能量高低顺序为： n*,3. 电子跃迁类型,电子跃迁的类型有： *, *, n *, n *。 各类电子跃迁的能量大小见上图。,2.1 紫外光谱的基本知识,（1） n *跃迁,当不饱和键上连有杂原子（如羰基、硝基）时，杂原子上的n电子能跃迁到*轨道。n*跃迁是四种跃迁中所需能量最小的，它所对应的吸收带位于200400nm的近紫外区。如果带杂原子的双键基团与其它双键基团形成共轭体系，其n*跃迁产生的吸收带将红移，例如丙酮的n*跃迁在276nm，*跃迁在166nm，而4-甲基-3-戊烯酮的两个相应吸收
4、带分别红移至313和235nm。,但是n *跃迁是禁阻跃迁，所以吸收强度很弱。,这是由于n轨道的电子和轨道电子集中在不同的空间区域，因此，n轨道的电子跃迁到轨道的可能性是比较小的。,2.1 紫外光谱的基本知识,（2） *跃迁,是不饱和键中的电子吸收能量跃迁到*反键轨道。*跃迁所需能量较n *跃迁的大，吸收峰波长较小。孤立双键的*跃迁产生的吸收带位于160180nm，仍在远紫外区。但在共轭双键体系中，吸收带向长波方向移动（红移）。共轭体系愈大，*跃迁产生的吸收带波长愈长。例如乙烯的吸收带位于162nm，丁二烯为217nm，1，3，5己三烯的吸收带红移至258nm。这种因共轭体系增大而引起的吸收谱
5、带红移是因为处于共轭状态下的几个轨道会重新组合，使得成键电子从最高占有轨道到最低空轨道之间的跃迁能量大大降低，见下图：,*共轭引起的吸收带红移,2.1 紫外光谱的基本知识,（3） n *跃迁,是氧、氮、硫、卤素等杂原子的未成键n电子向反键轨道跃迁当分子中含有NH2 、OH、SR、X等基团时，就能发生这种跃迁。n电子的n*跃迁所需能量较大，偏于远紫外区，一般出现在200nm附近，受杂原子性质的影响较大。,（4） *跃迁,是单键中的电子在成键和反键轨道间的跃迁。因和*之间的能级差最大，所以*跃迁需要较高的能量，相应的激发光波长较短，在150160nm范围，落在远紫外光区域，超出了一般紫外分光光度计
6、的检测范围。,（5） 电荷迁移跃迁,用光照射化合物时，电子从给予体向与接受体相联系的轨道上的跃迁称为电荷迁移跃迁。这种跃迁谱带较宽，吸收强度大。,2.1 紫外光谱的基本知识,既然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。,2.1 紫外光谱的基本知识,三、紫外光谱表示法,横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。,紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。,纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、(吸收系数) 中的任何一个来表示。,
7、吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。,对甲苯乙酮的紫外光谱图,紫外光谱可用图表示，也可用数据表示,1.图示法,（1）当分子中的电子在向较高电子能级跃迁的过程中，同时发生振动 或转动能级的变化，因此产生的谱线不是一条而是无数条，即一个典型 的紫外光谱显示出的是一些宽的谱带（峰），这种光谱很容易用峰顶的 位置（max）及其吸收强度（max，消光系数或摩尔吸收系数）来 描述。例如，对甲苯乙酮，CH3OHmax252nm，max12300,几点说明：,对甲苯乙酮的紫外光谱图,2.1 紫外光谱的基本知识,（2） 紫外吸收带的强度,吸收强度标志着相应电子能级跃迁的几率，遵从Lamder-Beer（朗伯比尔
8、）定律,A：吸光度,： 在c用摩尔浓度、 l用厘米为单位表示时称摩尔吸光系数，而当浓度或液层厚度用其他单位表示时就称吸光系数，常用k表示。,c： 溶液的摩尔浓度,l： 样品池长度,I0、I分别为入射光、透射光的强度,吸收强度主要取决于价电子由基态跃迁到激发态的几率，几率越大，吸收强度越大。在电子光谱中，通常用（教材中用k）来表示价电子的跃迁几率，因此，跃迁几率越大， 的值就越大。,理论证明并不是任意两个能级间都能发生跃迁，能级间的跃迁要受到选择定律的限制（此问题比较复杂）,2.1 紫外光谱的基本知识,（3）吸光度具有加和性，即在某一波长，当溶液中含有多种吸光物质时，该溶液的吸光度等于溶液中每一
9、成分的吸光度之和，这一性质是紫外光谱进行多组分测定的依据。,（4）理论上，朗伯比尔定律只适用于单色光，而实际应用的入射光往往有一定的波长宽度，因此要求入射光的波长范围越窄越好。朗伯比尔定律表明在一定的测定条件下，吸光度与溶液的浓度成正比，但通常样品只在一定的低浓度范围才成线性关系，因此，定量测定时必须注意浓度范围。同时，温度、放置时间、pH等因素也会对样品的光谱产生影响，测定时也必须注意。,2.1 紫外光谱的基本知识,2.数据表示法,紫外光谱图提供了两个重要的数据：吸收峰的位置和吸收光谱的吸收强度。文献报道中通常只报道化合物的最大吸收波长max和与之对应的摩尔吸收系数 （或k）。,吸收带的形状
10、、 max和 （或k）与吸光分子的结构有密切的关系，各种有机化合物的max和 （或k）都有定值，因此，整个吸收光谱的位置、强度和形状是鉴定化合物的标志。,2.1 紫外光谱的基本知识,四、 UV中常用的名词术语,2.助色团（auxochrome）： 有些基团，本身不是发色团，但当它们与发色团相连时，可以使含有发色团的有机物的颜色加深, 这类基团称为助色团。助色团通常是带有孤电子对的原子或原子团，如：OH、 NH2、NR2、OR、SH、SR、X（卤素）等。在这些助色团中，由于具有孤电 子对的原子或原子团与发色团的键相连，可以发生p共轭效应，结果使电子的活动范围增大，容易被激发，使 *跃迁吸收带向长
11、波方向移动，即红移。,1.发色团（chromophore）： 也称生色团，是指在一个分子中产生紫外吸收带的基团，一般为带有电子的基团。有机化合物中常见 的生色团有：羰基、硝基、双键、三键以及芳环等。发色团的结构不同，电子跃迁类型也不同，通常为n *、*跃 迁，最大吸收波长大于210nm。,2.1 紫外光谱的基本知识,3.红移（red shift）： 也称向长波移动（bathochromic shift），当 有机物的结构发生变化（如取代基的变更）或受到溶剂效应 的影响时，其吸收带的最大吸收波长（max）向长波方向移动的效应。,4.蓝移（blue shift）： 也称向短波移动（hypsochr
12、omic shift），与红移相反的效应，即由于某些因素的影响使得吸收带的最大吸收波长（max）向短波方向移动的效应。,5.增色效应（hyperchromic effect）： 或称浓色效应， 使吸收带的吸收强度增加的效应。,6.减色效应（hypochromic effect）： 或称浅色效应， 使吸收带的吸收强度减小的效应。,2.1 紫外光谱的基本知识,7.强带：在紫外光谱中，凡摩尔吸光系数大于104的吸收带称为强带。产生这种吸收带的电子跃迁往往是允许跃迁。,8.弱带：凡摩尔吸光系数小于1000的吸收带称为弱带。产生这种吸收带的电子跃迁往往是禁阻跃迁。,9.末端吸收（end absorpti
13、on）： 指吸收曲线随波长变短而强度增大，直至仪器测量极限（190nm），在仪器极限处测出的吸收为末端吸收。,10.肩峰：指吸收曲线在下降或上升处有停顿，或吸收稍微增加或降低的峰，是由于主峰内隐藏有其它峰。,11.几种吸收带,（1）K带：当分子中两个或两个以上双键共轭时，*跃迁能 量降低， 吸收波长红移，共轭烯烃分子如1，3-丁二烯的这类吸收在光谱学 上称为K带（取自德文：共轭谱带，konjuierte）。K带出现的区域 为210250nm，max104（lgmax4），随着共轭链的增长，吸 收峰红移，并且 吸收强度增加。共轭烯烃的K带不受溶剂极性的影 响，而不饱和醛酮的K带 吸收随溶剂极性的
14、增大而红移。,特点：为共轭烯烃的*跃迁，峰强。,2.1 紫外光谱的基本知识,（2）B带和E带 ：芳香族化合物的*跃迁，在光谱学上称为B 带（benzenoid band，苯型谱带）和E带（ethylenic band， 乙烯型谱 带），是芳香族化合物的特征吸收。所谓E带指在封闭的共轭的体系中（如芳环），因*跃迁所产生的较强或强的吸收谱带，E带又分为E1和E2带，两者的强度不同，E1带的摩尔吸光系数大于104(lg4)，吸收出现在184nm；而E2带的摩尔吸光系数约为103，吸收峰在204nm。两种跃迁均为允许跃迁。B带指在共轭的封闭体系（芳烃）中，由*跃迁产生的强度较弱的吸收谱带，苯B带的摩尔
15、吸光系数约为200，吸收峰出现在230270nm之间，中心在256nm,在非极性溶剂中芳烃的B带为 一具有精细结构的宽峰，但在极性溶剂中精细结构消失。当苯环上有发色基团取代并和苯环共轭时，E带和B带均发生红移，此时的E2带又称为K带。,特点：为芳香族化合物的*跃迁，B带：峰弱，吸收波长长； E带：峰强，吸收波长短。,2.1 紫外光谱的基本知识,max184nm(max =47000) max204nm(max =7400) max256nm(max =200),2.1 紫外光谱的基本知识,（3）R带： 指连有杂原子的不饱和化合物（如羰基、碳氮双键等） 中杂原子上的n电子跃迁到*轨道，这种跃迁在
16、光谱学上称 为R带（取自德文：基团型，radikalartig），跃迁所需能量比n*的小，一般在近紫外或可见光区有吸收，其特点是在270350nm之间，值较小，通常在100以内，为弱带，该跃迁为禁阻跃迁。随着溶剂极性的增加，吸收波长向短波方向移动（蓝移）。,特点：为n*跃迁，吸收波长长，峰弱。,2.1 紫外光谱的基本知识,五、影响紫外吸收波长的因素,1.共轭体系,共轭体系的形成使紫外光谱的吸收红移，而且共轭体系越长，红移越明显，同时，随着吸收的红移，吸收强度也增大。,*共轭引起的吸收带红移,2.1 紫外光谱的基本知识,2.助色团的影响,助色团不仅能使生色团吸收带的最大吸收波长max发生移动，并
17、且可以增加其吸收强度。,助色团对不同的电子跃迁产生的紫外吸收的影响是不一样的。如-OH、-NH2等含有未共用电子对的基团能使烯烃和苯环的*跃迁产生的吸收红移，但是对于羰基的n*跃迁，这些基团或烷基却是使其发生蓝移。,2.1 紫外光谱的基本知识,3.立体效应,立体效应是指因空间位阻、顺反异构、构象、跨环共轭等影响因 素导致吸收光谱的红移或蓝移，立体效应常常伴随增色或减色效应。,（1）空间位阻的影响,空间位阻妨碍分子内共轭的发色基团处于同一平面，使共轭效应减小或消失，从而影响吸收带波长的位置。如果空间位阻使共轭效应减小，则吸收峰发生蓝移，吸收强度降低；如果位阻完全破坏了发色基团间的共轭效应，则只能
18、观察到单个发色基团各自的吸收谱带。如下面三个二酮，除n*跃迁产生的吸收带（275nm）外，存在一个由羰基间相互作用引起的弱吸收带，该吸收带的波长位置与羰基间的二面角（）有关，因为二面角的大小影响了两个羰基之间的有效共轭的程度。当越接近于0或180时，两个羰基双键越接近处于共平面，吸收波长越长；当越接近90时，双键的共平面性越差，波长越短。,2.1 紫外光谱的基本知识,另外，苯环上取代有发色基团或助色基团时，如果2位或2，6位有另外的取代基，取代基的空间位阻削弱了发色基团或助色基团与苯环间的有效共轭，值将减小，这种现象又称为邻位效应。,2.1 紫外光谱的基本知识,（2） 顺反异构,双键或环上取代
19、基在空间排列不同而形成的异构体。,反式 max 顺式 max,（3）构象,直立键 max 平伏键 max,-卤代环己酮中，当卤素处在直立键时较处在平伏键吸收波长长，这是由于卤素处于直立键时易于羰基发生共轭，即：,2.1 紫外光谱的基本知识,（4）互变异构效应的影响,乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式两种互变异构体，在极性溶剂中该化合物以酮式存在，吸收峰弱；在非极性溶剂中该化合物以烯醇式为主，吸收峰较强，这主要是因为烯醇式是共轭体系，其max 和kmax大于非共轭体系（酮式）。,2.1 紫外光谱的基本知识,（5）跨环效应,跨环效应指两个发色基团虽不共轭，但由于空间的排列，使它的电子云仍能相互影响，使ma
20、x和max改变。如下列两个化合物，化合物1的两个双键虽然不共轭，由于在环状结构中，C=C双键的电子与羰基的电子有部分重叠，羰基的n*跃迁吸收发生红移，吸收强度也增加。,2.1 紫外光谱的基本知识,4.溶剂效应,（1）在n*跃迁中：溶剂极性增加，吸收带蓝移。,这是因为：,从上面C=O（羰基）键的电子云分布可以知道，相对于激发态*轨道来说，基态时氧原子上的n电子处于定域状态，更为集中，使得羰基的极性较为明显，因此，在n*跃迁中，基态的极性比激发态更强一些。,2.1 紫外光谱的基本知识,而在极性溶剂中，化合物与溶剂静电的相互作用或氢键作用都可使基态或激发态趋于稳定，但是极性大的稳定作用更强一些，因此
21、极性大的溶剂对基态n电子的影响更大一些，随着溶剂极性的增大，基态和激发态之间的能量差增加，使吸收带蓝移，如下图所示：,2.1 紫外光谱的基本知识,（2）在*跃迁中：溶剂极性大，吸收波长长，即在极性溶剂 中较在非极性溶剂中红移。,这是因为：,在*跃迁中，基态时电子主要集中在碳氧之间，使得基态的极性弱于激发态。,2.1 紫外光谱的基本知识,溶剂除了影响吸收带位置以外，对吸收带的精细结构也有明显的影响。,在测定化合物的紫外光谱时，选择溶剂的一般原则是溶剂对试样有良好的溶解性和选择性；在测量波长溶剂无明显吸收；待测组分在溶剂中有一定的吸收峰形；溶剂挥发性小、不易燃、无毒性、价格便宜；所选用的溶剂不与待
22、测组分发生化学反应。,由于溶剂对基态、激发态与n态的作用不同，对吸收波长的影响也不同，因此，在记录吸收波长时，需写明所用的溶剂。,苯酚的B吸收带，在非极性溶剂中精细结构比较清楚，在极性溶剂中精细结构消失。,5.pH对紫外光谱的影响,pH的改变可能引起共轭体系的延长或缩短，从而引起吸收峰位置的改变，对一些不饱和酸、烯醇、酚及苯胺类化合物的紫外光谱影响很大。,如果化合物溶液从中性变为碱性时，吸收峰发生红移，表明该化合物为酸性物质；,如果化合物溶液从中性变为酸性时，吸收峰发生蓝移，表明化合物可能为芳胺。,例如，在碱性溶液中，苯酚以苯氧负离子形式存在，助色效应增强，吸收波长红移，而苯胺在酸性溶液中，N
23、H2以NH3+存在，p共轭消失，吸收波长蓝移。,2.1 紫外光谱的基本知识,又如酚酞在酸性介质中，分子中只有一个苯环和羰基形成共轭体系，吸收峰位于紫外区，为无色；在碱性介质中，整个酚酞阴离子构成一个大的共轭体系，其吸收峰红移到可见光区，为红色。,2.1 紫外光谱的基本知识,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,一、饱和化合物,含杂原子的饱和化合物： *（ max 150nm）、 n*（ max 200nm），吸收弱，只有部分有机化合物（如 C-Br、C-I、C-NH2） 的n*跃迁有紫外吸收。,饱和烷烃：*，能级差很大，紫外吸收的波长很短， max通 常小于150nm，属远紫外范围。例如：甲烷
24、 125nm，乙烷135nm,同一碳原子上杂原子数目愈多， max愈向长波移动。例如：CH3Cl 173nm， CH2Cl2 220nm，CHCl3 237nm ， CCl4 257nm,小结：一般的饱和有机化合物在近紫外区无吸收,不能将紫外吸收用 于鉴定；反之，它们在近紫外区对紫外线是透明的，所以可用 作紫外测定的良好溶剂。,二、烯、炔及其衍生物,非共轭 *跃迁， max位于200nm以下的远紫外区。例如：乙烯 165nm（ 15000），乙炔 173nm,CC与杂原子O、N、S、Cl相连，由于杂原子的助色效应， max红移。当强的助色团与其相连时， max可红移至近紫外光区。,小结：CC，
25、CC虽为生色团，但若不与强的助色团N，S相连， *跃迁仍位于远紫外区。,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,三、双键中含杂原子的有机化合物,1.含不饱和杂原子基团的紫外吸收 （如下页表所示）如含C=O、N=O、 C=S、 N=N等，可发生 *、 *、 n *等跃迁，其中n *跃迁产生的吸收落在近紫外区，但由于n *跃迁属于禁阻跃迁，故为弱吸收带R带,2.取代基对羰基化合物的影响当羰基接上含孤电子对的助色团（如-OH、-X、-OR、-NH2等）变为羧酸或羧酸的衍生物（如酰卤、酯、酰胺等）时， n *跃迁产生的吸收带蓝移，这是因为助色团与羰基形成p 共轭，使羰基的氧原子上电子云密度增加，n轨道能
26、量降低，从而使n *跃迁所需能量增加，故相应的吸收带蓝移。（当羰基上接烷基时，结果也是蓝移，因为烷基为推电子基，也是使氧原子上电子云密度增加。）,3.硫羰基化合物R2C=S 较 R2C=O 同系物中n *跃迁max红移。,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,1、共轭烯烃,四、共轭有机化合物的紫外吸收,共轭体系的形成使吸收移向长波方向，且共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，且出现多条谱带。当有5个以上键共轭时，吸收带已落在可见光区。,共轭烯烃的 *跃迁均为强吸收带， 10000，称为K带。,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,2、共轭炔烃,孤立的三键吸收max200nm，在共轭体系中有两
27、个炔基时，在230nm左右产生一系列中等强度的吸收带，k为几百。随着共轭三键数量的增加，在近紫外区产生两个吸收带。其中较短波长部分的吸收带较强，该吸收带的波长随着共轭三键的数量的增加而长生红移。,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,3、，不饱和羰基化合物,，不饱和羰基化合物中的价电子有 n * （R带）和 *（K带） 两种跃迁方式，其中 n * 跃迁所需的能量最低，吸收波长一般在320nm左右，但是 由于 n * 跃迁是禁阻跃迁，其 k max 值小于100，而 * 跃迁的吸收波长在220260nm，其 k max 值为10000左右，为强吸收。此类化合物中，若共轭体系延长，R带和K带将进一
28、步红移。,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,4、芳香族化合物的紫外吸收,（1） 苯及其衍生物的紫外吸收,.苯,max= 255 nm (k = 250） B带，吸收较弱，该吸收带呈现明显 的精细结构，一般为六重峰，是苯 环紫外吸收的重要吸收带，所以又称苯型带。受溶剂的影响很大。在 极性溶剂中，其精细结构消失。,苯环显示三个吸收带,都是起源于 *跃迁。,max= 184 nm (k = 60000） E1带，强吸收，落在远紫外区， 一般仪器检测不到,max= 204 nm (k = 7900） E2带，强吸收，较重要；,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,.一元取代苯的紫外光谱,苯环上有一
29、元取代基时，一般B带的精细结构消失，并且各谱带的max发生红移， max值通常增大。,烷基取代苯：烷基无孤电子对，对苯环电子结构产生很小的影响。 由于有超共轭效应，一般导致 B 带、E2带红移。,助色团取代苯：助色团含有孤电子对，它能与苯环 电子共轭。使 B带、E 带均移向长波方向。,不同助色团的红移顺序为：N（CH3)2 NHCOCH3 O，SH NH2OCH3OH BrClCH3NH3+,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,生色团取代的苯：含有 键的生色团与苯环相连时，产生更大的 * 共轭体系，使B 带 E 带产生较大的红移，吸收强度增加，有时B带会被E2带所淹没。,不同生色团的红移顺序
30、为：NO2 Ph CHO COCH3 COOH COO 、 CN SO2NH2 ( NH3+),应用实例：,酚酞指示剂,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,. 二元取代苯的紫外光谱,苯的二元取代物的紫外光谱与两个取代基的性质以及它们在苯环上取代的位置有关。,对位二取代,两个取代基属于同类型时， E2带发生红移，红移大小由红移效 应强的基团决定。,两个取代基类型不同时， max 的红移值远大于两者单取代时的 红移值之和 。（共轭效应）,邻位或间位二取代,两个基团产生的 max 的红移值近似等于它们单取代时产生的红移值之和 。,对于一些特殊的二元取代苯，可以用斯科特（Scott）规则来估算该类型
31、化合物的E2带的 max 。,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,（2） 多环芳烃化合物的紫外光谱,联苯类,二联苯中，因两个苯环处在同一个平面上，扩展了共轭系统，形成了新的发色系统，使苯的E2带发生红移，并且 kmax 增大，其尾部常常盖住了苯的B带。对位相连的三联苯和四联苯中，也因共轭体系的扩展使E2带更向红移。邻位三联苯中，由于空间位阻的影响，只有两个苯环处在同一个平面上，所以它的紫外光谱与二联苯相近，而与对位三联苯不同。,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,.稠环芳烃,（3） 杂环化合物，只有不饱和的杂环化合物在近紫外区才会有吸收。五元杂芳环按照呋喃、吡咯、噻吩的顺序增强芳香性，其紫
32、外吸 收也按此顺序逐渐接近苯的吸收。（因五元杂环中杂原子上的孤 电子对参与了共轭而不显示n*吸收带。） 呋喃：204 nm （ k 6500）， 吡咯： 211nm （ k 15000）噻吩： 231nm （ k 7400）,a.线性系统，例如萘、蒽等。,这个系列的化合物也具有类似苯的三个吸收带。随着苯环数目的增加，各吸收带向红移动。当苯环数增加到一定时， 吸收带可达可见光区，因而产生颜色。,b.非线性系统，例如菲、芘等。,它们的紫外光谱同时受分子骨架和环数目两个因素的影响，因而比较复杂。,2.2 不同有机化合物的特征紫外吸收,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,紫外光谱主要反映分子
33、中不饱和基团的性质，用其确定化合物结 构是比较困难的，但紫外光谱具有特征性强、灵敏度高的特征，在 与红外光谱、核磁共振等配合进行定性鉴定及结构分析中，是一种 有效的辅助方法。,一、 紫外光谱提供的有机化合物结构信息,1、200800nm 无吸收峰（或即使有，但k10）,说明不含共轭体系， 不含有杂原子的发色团，可能是饱和化合物和孤立的烯烃、炔烃等。,4、如在250350nm 有低强度或中等强度的吸收，则表明有C=O。,2、210250nm 有强吸收（k10000）则可能是含有两个不饱和键的共轭体系。,3、250nm 有强吸收（k10000）则可能含有多个共轭双键，如在260300nm有强吸收，
34、则表示有35个共轭双键。,5、如在200250nm 有较强吸收（k=100010000 ），且在250290nm范围有中等强度吸收（k=1001000 ）或显示不同的精细结构，这是苯环的特征，可推测苯环的存在，前者为E带，后者为B带。,6、如在300nm以上有高强度吸收，说明化合物有较大的共轭体系。若高强度具有明显的精细结构，说明为稠环芳烃、稠杂环芳烃或其衍生物。,7、如化合物有颜色，则分子中所含共轭生色团、助色团的总数可能将大于5（例外：偶氮、亚硝基、乙二醛、碘仿等）。,二、 未知有机化合物结构定性分析,确定未知不饱和化合物结构时，一般有两种方法：（1）比较法；（2）用经验规则计算最大吸收波
35、长,1、比较法,所谓比较法，是在相同的测定条件下，比较未知物与已知标准物的吸收光谱曲线。如果它们的吸收光谱曲线完全相同，则可以认为待测样品与已知化合物有相同的生色团。,吸收光谱的形状、吸收峰的数目及最大吸收波长的位置和相应的摩尔吸收系数是定性鉴定的依据。,标准谱图库：46000种化合物紫外光谱的标准谱图,2、计算最大吸收波长,对于一定结构的分子，可通过各种经验规则估算其max 的位置，然后与实测值进行比较来确认物质的结构。,（1）伍德沃德费塞 尔规则（共轭烯烃）,备注：（1）适用范围：非环共轭双烯、环共轭双烯、多烯、共轭 烯酮、多烯酮，但不适用于共轭体系多于4个双键的多 烯，也不适合交叉共轭体
36、系，如： 和芳香 体系。（2）这里的环仅指六元环。若是五元环或七元环，则这两 个基本值应是228nm和241nm。（3）如果在选择母体时有两种可能，则选择波长较长的为 其母体。（4）交叉共轭体系只能选取一个共轭键，分叉上的双键不 算延长双键；（5）某环烷基位置为两个双键所共有，应计算两次；环外双键仅指C=C，C=O不在内；但延长双键可以是C=O。,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,计算举例：,例1.,例2,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,练习：,1.,2.,母体：,开链共轭双烯,217 (nm),烷基取代4,45,环外双键1,5,计算值： 242nm,实测值： 243
37、nm,母体：,异环共轭双烯,217(nm),环外双键1,5,烷基取代3,35,SR取代1,30,计算值： 267nm,实测值： 268nm,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,3.,4.,母体：,同环共轭双烯,253（nm）,环外双键2,25,烷基取代5,55,计算值： 288nm,实测值： 285nm,注意：另一个双键是交叉共轭，不能算作扩展双键；烷基取代指的是共轭体系上的取代烷基，延伸的共轭体系包括在内，交叉的不包括在内；环外双键的环指的是六元环,母体：,开链共轭双烯,217（nm）,环外双键2,25,烷基取代4,45,计算值： 247nm,实测值： 247nm,2.3 紫外光谱
38、在有机化合物结构分析中的应用,（2）伍德沃德费塞尔规则（ ，不饱和羰基化合物）,，不饱和羰基化合物的紫外吸收峰值的计算也有相应的伍德沃德规则（见教材P227表10-15），但是溶剂的极性对，不饱和羰基化合物的紫外吸收有一定的影响，需要加上一定的溶剂校正值。,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,计算举例,例1,例2,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,例3,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,(3) 费泽-库恩（Fieser-Kuhn）规则,max =114+5M+n(48.0-1.7n)-16.5Rendo-10Rexo其中：n-共轭双键数目；M-共轭体系上取代烷
39、基和环基数；Rendo-共轭体系上环内双键的数目；Rexo-共轭体系上环外双键的数目；,-胡萝卜素 M=10； n=11；Rendo=2； Rexo=0max =453.3nm,三、 应用举例,1、有机化合物可能结构的推断,应用紫外光谱可以确定分子中有无共轭体系，确定双键的位置，鉴别单烯烃与共轭烯烃,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,紫外光谱测定异构体的 max=228nm， 异构体的max=296nm。,max（A）=215+12=227nm, max（B）=215+30+318=299nm,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,沙草酮,紫外吸收为252nm,2.3 紫外
40、光谱在有机化合物结构分析中的应用,2. 异构体的判别,（1） 互变异构,酮式： max=206 nm；无共轭双键（极性溶剂中以酮式为主）,烯醇式：max=245 nm；有共轭双键 （非极性溶剂中以烯醇式为主）,（2）顺反异构,顺反异构体的max 、 不同，可用紫外可见光谱判断顺式或反式构型。,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,四、 有机化合物定量分析,紫外-可见分光光度法是进行定量分析的最有用的工具之一，其依据是朗伯-比尔定律，即物质在一定波长处的吸光度与它的浓度呈线性关系：,紫外-可见分光光度法进行定量分析具有灵敏度高（10-610-7 mol.L-1）、准确度高、相对误差小（1
41、%3%）、操作容易、简单等特点。,2.3 紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用,2.4 紫外光谱仪,紫外光谱仪一般又称为紫外分光光度计。,仪器：,紫外-可见分光光度计波长范围：200-1000nm,一、基本组成,光源,单色器,吸收池,检测器,显示器,1. 光源,在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱，具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。,可见光区：钨灯作为光源，其辐射波长范围在3501000 nm。,紫外区：氢、氘灯。发射180360 nm的连续光谱。,2.4 紫外光谱仪,2.单色器,将光源发射的复合光分解成单色光并可从 中选出一任波长单色光的光学系统。,棱镜和光栅是单色器的
42、主要部件。,3.吸收池,主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池，可见区一般用玻璃池。,4.检测器,检测器的功能是检测光强度，并将光强度转变为电讯号。,对检测器的基本要求是：,灵敏度高；,对光的响应时间短；,对不同波长的光具有相同的响应可靠性；,噪声水平低；,有良好的稳定性等。,常用的检测器有：,光电池；,光电管；,光电倍增管等。,5.显示器（测量信号显示系统）,对不同型号的分光光度计，记录装置有所不同，可以是电表指示 或图表指示，也可以是数字显示等。近年来，在分光光度计上应用了微处理机，从而提高了仪器的精度、灵敏度和稳定性。,2.4 紫外光谱仪,本章小结,1、紫外光谱的基本原理：有机分子中价电子及电子跃迁的类型；紫外光谱表示法； UV中常用的名词术语；几种吸收带 ；影响紫外吸收波长的因素（共轭体系、立体效应、溶剂效应、 pH等 ）；2、各类有机化合物的特征紫外吸收3、紫外光谱在有机化合物结构分析中的应用：定性分析和定量分析4、紫外光谱仪：基本组成及作用,
