1、第九章 紫外-可見吸收光譜法9.5.1 紫外-可見吸收光譜圖中提供的信息9.5.2 在有機(jī)物結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用9.5.3 定量分析方法9.5.4 導(dǎo)數(shù)分光光度法第五節(jié) 紫外吸收光譜的應(yīng)用UV-VIS spectrophotometry,UVApplications of UV-VIS2022/9/259.5.1 紫外-可見吸收光譜圖中提供的化合物結(jié)構(gòu)信息一、 可獲得的結(jié)構(gòu)信息（1）200800 nm 無吸收峰 飽和化合物，單烯。（2）270350 nm有吸收峰(=10100 Lmol-1cm-1) 醛酮 n* 躍遷產(chǎn)生的R吸收帶。（3）250300 nm有中等強(qiáng)度的吸收峰(=2002000 Lm

2、ol-1cm-1) 芳環(huán)的特征 吸收(具有精細(xì)解構(gòu)的B吸收帶)。2022/9/25可獲得的結(jié)構(gòu)信息：（4）200250 nm有強(qiáng)吸收峰(104 Lmol-1cm-1)： 表明含有一個(gè)共軛體系(K)帶。 共軛二烯：K帶(230 nm)。 -不飽和醛酮：K帶230 nm ，R帶310 330nm。 260nm，300 nm，330 nm有強(qiáng)吸收峰：3,4,5個(gè)雙鍵的共軛體系。 2022/9/25二、光譜解析注意事項(xiàng)(1) 確認(rèn)max，初步估計(jì)屬于何種吸收帶；(2) 觀察主要吸收帶的范圍，判斷屬于何種共軛體系；(3) 乙?；灰艭H3CH3OHCH3OCOCH3B帶： 262 nm(302 Lmol

3、-1cm-1) ，274 nm(2040 Lmol-1cm-1) ， 261 nm(300 Lmol-1cm-1)。(4) pH的影響 加NaOH紅移酚類化合物，烯醇。 加HCl藍(lán)移苯胺類化合物。2022/9/259.5.2 在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用一、譜圖解析方法 三要素：譜峰位置、強(qiáng)度、形狀。 譜峰形狀：定性指標(biāo)；譜峰強(qiáng)度：定量指標(biāo)； 紫外可見光譜特征參數(shù)：max和max，K，B，R帶。 2022/9/25一般過程：1.了解盡可能多的結(jié)構(gòu)信息，分子式 ，性質(zhì)等。2.計(jì)算出該化合物的不飽和度。3.確認(rèn)最大吸收波長max，計(jì)算max。4.根據(jù)max和max可初步估計(jì)屬于何種吸收帶，屬于何種

4、共軛體系。 max在(120)104 Lmol-1cm-1 ，通常是,-不飽和醛酮或共軛二烯骨架結(jié)構(gòu)。 max在1000 104 Lmol-1cm-1 ，一般含有芳環(huán)骨架結(jié)構(gòu)。 max100 Lmol-1cm-1 ，一般含有非共軛的醛酮羰基。 2022/9/25二、不飽和度計(jì)算 定 義：分子結(jié)構(gòu)中達(dá)到飽和所缺一價(jià)元素的“對”數(shù)。計(jì)算式： 化合物CxHyNzOn u = x + (z y ) / 2 + 1 x ， z ， y分別為分子中四價(jià)、三價(jià)、一價(jià)元素?cái)?shù)目。 作 用：推斷分子中含有雙鍵、三鍵、環(huán)、芳環(huán)的數(shù)目，驗(yàn)證譜圖解析的正確性。 例： C9H8O2 u = 9 + （ 0 8 ）/ 2

5、+1= 62022/9/25三、化合物結(jié)構(gòu)確定示例例1化合物C10H16，max231 nm（max=9 000 Lmol-1cm-1 ）。它的紅外吸收光譜在1645cm-1有中等強(qiáng)度吸收峰，加氫時(shí)，1mol試樣吸收 2mol H2。紅外表示有異丙基存在，確定結(jié)構(gòu)。 解： (1) 計(jì)算不飽和度： u = 10-16/2+1 = 3 含兩個(gè)共軛的雙鍵和一個(gè)環(huán)(為什么?) (2) 可能結(jié)構(gòu)如何判斷？2022/9/25（3）計(jì)算驗(yàn)證max = 231 nm 結(jié)構(gòu)（a）：max=六環(huán)二烯母體+4個(gè)烷基取代+環(huán)外雙鍵 = 217+（25）+5 = 232 nm 結(jié)構(gòu)（b）：max=同環(huán)二烯母體+4個(gè)烷基

6、取代+環(huán)外雙鍵 = 253+（45） = 273 nm 結(jié)構(gòu)（c）：max=同環(huán)二烯母體+3個(gè)烷基取= 253+（35） = 268 nm 結(jié)構(gòu)（d）：max=同環(huán)二烯母體+3個(gè)烷基取代+環(huán)外雙鍵 = 253+（35）+5 = 268 nm結(jié)構(gòu)(a) 最接近實(shí)測值?？稍倥c標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照驗(yàn)證。 2022/9/25例2 某化合物可能有兩種結(jié)構(gòu)，乙醇中紫外光譜最大吸收max 281 nm(max 9700 Lmol-1cm-1)確定其屬何種結(jié)構(gòu)。 解： 結(jié)構(gòu)(a) ：max= 五元環(huán)烯酮母體 +-OH + -R + -OR = 202 + 35 + 12 + 30 = 279 nm 結(jié)構(gòu)(b) ：ma

7、x = 烯酯母體 + -OH + 2-R + 環(huán)內(nèi)雙鍵 = 193 + 35 + (212) + 5 = 257 nm 2022/9/259.5.3 定量分析 依據(jù)：朗伯-比爾定律 吸光度： A= l c 透光度：-lgT = l c 靈敏度高： max：104105 L mol-1 cm -1； 測量誤差與吸光度讀數(shù)有關(guān)： A = 0.434，讀數(shù)相對誤差最小。2022/9/251、單組分的測定a.標(biāo)準(zhǔn)曲線法b.標(biāo)準(zhǔn)加入法2、多組分同時(shí)測定 混合組分的吸收光譜相互重疊的情況不同，測定方法也不相同，常見混合組分吸收光譜相干擾情況有以下三種： 2022/9/25第三種情況:兩吸收曲線互相重疊，但

8、服從 朗伯-比爾定律 （1）多組分定量方法聯(lián)立方程為： A1=X1cXl+Y1cYl A2=X2cXl+Y2cYl（2）雙波長定量方法 不需要空白溶液作參比；但需要兩個(gè)單色器獲得兩束單色光（ 1 和2 ）；以參比波長1處的吸光度A 1作為參比，來消除干擾。在分析渾濁或背景吸收較大的復(fù)雜試樣時(shí)顯示 出很大的優(yōu)越性。 A = A 2 -A 1 = （x2-x1）bcx2022/9/25 其中，測量波長2和慘比波長1的選擇與組合是關(guān)鍵。 以兩組分x和y的雙波長測定為例：設(shè)：x為待測組分，y為干擾組分，二者的吸光度差分別為： Ax和Ay，則該體系的總吸光度差A(yù)x+y為： Ax+y = Ax + Ay

9、如何選擇波長1、 2有一定的要求。選擇波長組合1、 2的基本要求是： 選定的波長1和 2處干擾組分應(yīng)具有相同吸光度，即： Ay= Ay2 - Ay1 = 0故： Ax+y = Ax =（x2 - x1）bcx此時(shí)：測得的吸光度差A(yù)只與待測組分x的濃度呈線性關(guān)系，而與干擾組分y無關(guān)。若x為干擾組分，則也可用同樣的方法測定y組分。 在選定的兩波長1和 2處待測組分的吸光度應(yīng)具有足夠大的差值。2022/9/25 例. 輸鐵蛋白是血液中發(fā)現(xiàn)的輸送鐵的蛋白，它的相對分子質(zhì)量為81000，并攜帶兩個(gè)Fe（）離子。脫鐵草氨酸是鐵的有效螯合劑，常用于治療鐵過量的病人,它的相對分子質(zhì)量為650，并能螯合一個(gè)Fe

10、（）。脫鐵草氨酸能從人體許多部位攝取鐵，通過腎臟與鐵一起排出提外。被鐵飽和的輸鐵蛋白（T）和脫鐵草氨酸（D）在波長max 428nm和470 nm處的摩爾吸光系數(shù)分別為： 鐵不存在時(shí)，兩個(gè)化合物為無色。含有T和D的試液在 波長470 nm處，用1.00cm吸收池測得的吸光度為0.424.在波長428nm處測得吸光度為0.401，試計(jì)算被鐵飽和的輸鐵蛋白（T）和脫鐵草氨酸（D）中鐵各占多少分?jǐn)?shù)？2022/9/25解：由吸光度的加和性，得在max 470nm處0.424 = 41701.00c T + 22901.00c D在max 428nm處0.401 = 35401.00c T + 2730

11、1.00c D有以上兩式解得T和D的濃度c T = 7.3010-5 molL-1c D = 5.2210-5 molL-1在輸鐵蛋白中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：在脫鐵草氨酸（D）中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：2022/9/259.5.4 導(dǎo)數(shù)分光光度法 紫外吸收光譜靈敏度較高，譜峰較少，譜帶較寬，選擇性差。 導(dǎo)數(shù)分光光度法是根據(jù)光吸收對波長求導(dǎo)所形成的光譜進(jìn)行定性或定量分析。 特點(diǎn)：靈敏度高，選擇性顯著提高， 能有效地消除基體（低頻信號）的干擾， 適用于混濁試樣。 高階導(dǎo)數(shù)能分辨重疊光譜甚至提供“指紋”特征，而特別適用于消除干擾或多組分同時(shí)測定。2022/9/25導(dǎo)數(shù)分光光度法 Lambert-Beer定律改寫成

12、指數(shù)形式： I = I0 e- c l 當(dāng)入射光I0在整個(gè)波長范圍內(nèi)為常數(shù)時(shí)： 信號與濃度c成線性關(guān)系，比直接光譜法的對數(shù)關(guān)系更適用。信號的的靈敏度取決于吸光系數(shù)在特定波長下的變化速率d/d。 選擇在吸收曲線拐點(diǎn)處波長附近進(jìn)行測量（d/d在此處存在極值）可得到最高靈敏度。 2022/9/25導(dǎo)數(shù)分光光度法 d/d=0，二階導(dǎo)數(shù)信號與濃度成正比。測定波長選在吸收峰頂附近（d/d=0，d2/d2有極值）時(shí)，濃度與二階導(dǎo)數(shù)成正比且靈敏度最高。 若使三階導(dǎo)數(shù)與濃度成正比，必須d/d=0，這時(shí)只有在具有水平正切線或曲率半徑最小的肩峰處附近選擇波長。 2022/9/25導(dǎo)數(shù)分光光度法 單一峰的一階微分是基本曲線(0)的兩個(gè)拐點(diǎn)對應(yīng)一階導(dǎo)數(shù)(1)的兩個(gè)極值，峰頂點(diǎn)的一階導(dǎo)數(shù)為零，一階微分得一正一負(fù)的兩個(gè)峰。 基本曲線的拐點(diǎn)在奇階導(dǎo)數(shù)中產(chǎn)生極值而在偶階導(dǎo)數(shù)中通過零點(diǎn),頂點(diǎn)則分別對應(yīng)于零或一個(gè)極值。 基本曲線的隨著導(dǎo)數(shù)階數(shù)的增加，由微分產(chǎn)生的譜峰數(shù)目增加（n階微分產(chǎn)生n+1個(gè)峰，即出現(xiàn)精細(xì)結(jié)構(gòu)）而寬度變?。ㄐ盘栕兗怃J，使分辨能力增