» 分析化学网 | 化学新闻 | 分析文章 | 下载中心 | 图片资料 | 分析人才 | 分析市场 | 分析仪器库 | 分析方法 | 博客空间 | 企业黄页 | 网上商城

分析化学论坛's Archiver

深水 发表于 2008-1-12 18:08

紫外吸收光谱的应用

紫外吸收光谱在生产、科研的众多领域有着十分广泛的应用。
定性鉴定有机化合物
利用紫外吸收光谱鉴定有机化合物,其主要依据是化合物的特征吸收特征。如吸收曲线的形状、吸收峰数目以及各吸收峰波长及摩尔吸收系数。
用紫外光谱进行定性鉴定的化合物必须是纯净的,并按正确的操作方法用紫外分光光度计绘出吸收曲线,然后根据该化合物的吸收特征作出初步判断。
如果化合物的紫外光谱在220-400nm范围内没有吸收带,则可以判断该化合物可能是饱和的直链烃、脂环烃、或其它饱和的脂肪族化合物或只含一个双键的烯烃等。
如果化合物只在270-350nm有弱的吸收带,则该化合物必含有n电子的简单非共轭发色基团,如羰基、硝基等。
如果化合物在210-250nm范围有强的吸收带,且ε>104,这是K吸收带的特征,则表明该化合物可能是含有共轭双键的化合物。如果吸收带出现在260-300nm范围内,则表明该化合物存在3个或3个以上共轭双键,如吸收带进入可见光区,则表明该化合物是长共轭发色基团的化合物或是稠环化合物。
如果化合物在250-300nm范围内有中等强度吸收带,ε在103-104范围内,这是B吸收带的特征,因此表明该化合物可能含有苯环。
二、纯度检查
紫外吸收光谱能测定化合物中含有微量的具有紫外吸收的杂质。如果一个化合物在紫外可见光区没有明显的吸收峰,而其的杂质在紫外区有较强的吸收峰,就可检出化合物中所含有的杂质(乙醇/苯,苯 λmax=256nm)。如果一个化合物在紫外可见光区有明显的吸收峰,可利用摩尔吸光系数(吸光度)来检查其纯度。
三、有机化合物结构的推测
化合物的紫外吸收光谱基本上是分子中发色基团和助色基团的特性,而不是整个分子的特性,所以单独从紫外吸收光谱不能完全确定化合物的分子结构,必须与红外光谱、核磁共振、质谱及其它方法配合,才能得出可靠的结论。紫外光谱在研究化合物的结构中的主要作用是推测官能团、结构中的共轭体系以及共轭体系中的取代基的位置、种类和数目等。
1、共轭体系的判断
根据紫外光谱可以判断化合物中发色基团之间是否存在共轭关系,如果存在共轭,则可以根据K吸收带波长来判断共轭双键的种类和数目。由于共轭烯烃和不饱和羰基化合物的K吸收带波长随分子中共轭双键数和取代基位置而变化,因此,将实际测定的吸收带波长与按伍德沃德经验规则计算的波长进行比较,可以确定共轭体系的长度及双键和取代基的位置。例如莎草酮的结构曾经有人认为是(a)或(b)
(a) (b) (c)
实际测定莎草酮的紫外吸收光谱,其在251nm处有一强的吸收带。显然刹草酮的正确结构不可能是结构(a)(b),而应具有(c)这样的结构。用伍德沃德经验规则计算(c)的吸收波长为254nm,与测定值基本一致。
分子骨架的推定
根据同类化合物具有相似的紫外吸收光谱特征这一性质,可以利用紫外吸收光谱推断化合物的分子骨架。常用的方法是对比的方法,只需将未知的化合物的紫外光谱与已知的化合物的紫外光谱相对比,如果两者的吸收特征类似,则可认为它们的分子骨架也相似,或者它们具有相同的发色基团。例如用化学方法推测大麻二醇的结构为(a)或(b):
(a) (b)
为确定其结构,可以选择与(a)、(b)结构类似的5-戊基间苯二酚及4-戊基邻苯二酚进行对比。紫外光谱测定结果证明大麻二醇的光谱特征与5-戊基间苯二酚很接近,而与4-戊基邻苯二酚相差较大,因此可以确定(a)是大麻二醇的结构。又如维生素K1的紫外光谱与2,3-二烷基1,4-萘醌的紫外光谱相似,由此可确定维生素K1也具有二烷基1,4-萘醌结构。
3、构型、构象的测定
具有相同化学组成的不同异构体或不同构象的化合物,它们的紫外光谱有一定的差异,因此根据此种差异可以对异构体及构象进行判别。
(1)、顺反异构体的判别
烯烃的顺反异构体的紫外吸收光谱有一定的差异,一般是反式异构体吸收波长较顺式异构体的吸收波长长,吸收强度也强一些(反式异构体中发色基团之间有较好的共平面性,共轭作用比较完全,顺式异构体中发色基团之间有较大的空间位阻,影响它们之间的共轭作用)
丁烯二酸 顺 198nm ε=2.6×104、反 214nm ε=3.4×104
(2)、构象的判别
λmax=283nmεmax=56 λmax=279nm εmax=72λmax=309nm εmax=182
以无取代基的酮为标准,可以看出,凡是平伏键的均蓝移,竖立键的均红移,因此从吸收带的红移或蓝移的情况可以判断取代基是在平伏键还是竖立键的上。
4、互变异构体的测定
某些有机化合物在溶液中存在互变异构现象,常见的互变异构体有酮-烯醇式互变异构体、内酰胺-内酰亚胺互变异构体等。在溶液中两种异构体处于平衡状态,在互变过程中常伴随双键位置的变动,因此会出现紫外吸收光谱波长的变化。例如乙酰乙酸乙酯在溶液中存在酮式与烯醇式的平衡:
酮式异构体只有孤立的羰基,它的π π*跃迁和n π*跃迁的吸收波长分别为204nm和272nm,而烯醇式存在双键与羰基的共轭,π π*跃迁吸收带红移到243nm(ε=1.8×104),乙酰乙酸乙酯在溶液中以什么形式存在,决定于溶液的极性。依据乙酰乙酸乙酯紫外吸收带位置及强度的变化,可以测定各种异构体的相对含量及平衡常数。一般在非极性溶剂中,由于烯醇式能形成分子内氢键,所以平衡向右移动,溶液中烯醇式含量增高,如在正己烷中,烯醇式含量可达51%(96%);在极性溶剂中,酮式能与溶剂形成氢键,这时平衡向左移动,溶液中酮式含量增高,如在水溶液中,酮式含量可达100%(85%)
苯酰丙酮在溶液中同样存在酮式和烯醇式互变异构平衡:
它在溶液中出现250nm和307nm
两个吸收带,如图2—13所示。在极性
溶剂中250nm吸收带的强度大于307nm
吸收带,在非极性溶剂中吸收带强度正
好相反。由此可见250nm属于酮式K
吸收带,而307nm属于烯醇式K吸收带。
互变异构现象不只限于含氧的羰基化合物,含氮、含硫化合物也可能存在互变异构体。如2-巯基苯并噻唑可以存在硫醇式和硫酮式互变异构平衡,所以也能用紫外吸收光谱进行测定:
5、标准光谱的应用
四、氢键强度的测定
在实际应用中,不同的极性溶剂产生氢键的强度不同,可以利用紫外光谱来测定化合物在不同溶剂中的氢键强度,以确定选择哪一种溶剂。异丙叉丙酮的n π*吸收带在环己烷、乙醇、甲醇及水溶液中的λmax分别为335nm、320nm、312nm和300nm,假定这种λmax的移动完全由溶剂的氢键所引起,可利用一定公式计算每种溶剂中的氢键强度(极性溶剂分子与羰基氧形成了氢键,使n轨道能级降低而趋向稳定化,当n电子实现n π*跃迁时,需要增加一定的能量来克服氢键的能量)。
五、定量分析
第六节 紫外吸收光谱的应用 紫外吸收光谱在生产、科研的众多领域有着十分广泛的应用。 定性鉴定有机化合物 利用紫外吸收光谱鉴定有机化合物,其主要依据是化合物的特征吸收特征。如吸收曲线的形状、吸收峰数目以及各吸收峰波长及摩尔吸收系数。 用紫外光谱进行定性鉴定的化合物必须是纯净的,并按正确的操作方法用紫外分光光度计绘出吸收曲线,然后根据该化合物的吸收特征作出初步判断。 如果化合物的紫外光谱在220-400nm范围内没有吸收带,则可以判断该化合物可能是饱和的直链烃、脂环烃、或其它饱和的脂肪族化合物或只含一个双键的烯烃 第六节紫外吸收光谱的应用

xice 发表于 2008-9-16 17:21

谢谢楼主!@

页: [1]
Google

Powered by Discuz! Archiver 6.1.0  © 2001-2007 Comsenz Inc.