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1、2023/9/14,第十章 紫外吸收光谱分析法,一、定性分析qualitative analysis二、定量分析quanti-tative analysis,第三节 紫外吸收光谱的应用,ultraviolet spectro-photometry,UV,applications of UV,2023/9/14,一、定性分析 qualitative and quantitative analysis,max：化合物特性参数，可作为定性依据；有机化合物紫外吸收光谱：反映结构中生色团和助色团的特性，不完全反映分子特性；计算吸收峰波长，确定共扼体系等 结构确定的辅助工具；max，max都相同，可能是一
2、个化合物；标准谱图库：46000种化合物紫外光谱的标准谱图 The sadtler standard spectra,Ultraviolet,2023/9/14,1.可获得的结构信息（1）200-400nm 无吸收峰。饱和化合物，单烯。（2）270-350 nm有吸收峰（=10-100）aldehyde ketone n*跃迁产生的R 带。（3）250-300 nm 有中等强度的吸收峰（=200-2000），aromatic system（具有精细解构的B带）。（4）200-250 nm有强吸收峰（104），one conjugated dienes（K）带,、-unsaturated ket
3、ones(5)210-300 nm有强吸收峰，3,4,5 conjugated units。,2023/9/14,基-是由非环或六环共轭二烯母体决定的基准值；1）.Conjugated dienes 无环、非稠环二烯母体：max=217 nm,conjugated dienes（不多于四个双键）、不饱和醛酮中的*跃迁吸收峰位置可由Woodword-Fieser 规则估算。max=基+nii,2.计算最大吸收波长,2023/9/14,异环（稠环）二烯母体：max=214 nm同环（非稠环或稠环）二烯母体：max=253 nmniI:由双键上取代基种类和个数决定的校正项,(1)每增加一个共轭双键+
4、30(2)环外双键+5(3)双键上取代基：,酰基（-OCOR）0 卤素（-Cl，-Br）+5烷基（-R）+5 烷氧基（-OR）+6,2023/9/14,吸收波长计算,2023/9/14,Woodword 定则：环外双必须在共轭链上，指共轭体系中某一双键的一端的C还是母体环上的某一碳。以同环二烯为准。例：,2023/9/14,交叉共轭体系只能选取一个,共轭链分叉上的双键不能称为延伸双键，其取代基也不计算在内,同环双烯 253五个取代基 55三个环外双35 293,2023/9/14,下述两有机化合物A和B的最大吸收波长 max符合该两化合物的 为（）A BA maxA maxB,2023/9/1
5、4,对于下列三个化合物A BC 其紫外 max大小顺序为 A maxA maxB=maxCB maxA maxB maxCC maxA maxB maxC,2023/9/14,一种三烯物质1（如图）部分加氢化生成两种物质2和3，这两种物质具有相同的组成C10H14，已知产物2在己烷中于235nm处有最大吸收，而产物3在己烷中于275nm处有最大吸收，请分别给出产物2和3的结构式。,2023/9/14,2).，不饱和酮或醛的*跃迁（Ketones and aldehydes;*transitions）C=CC=CC=O 10000 Woodward-Fieser-Scott定则例：O Me2C=
6、CHCMe 215+2*12(烷取代)=239,2023/9/14,2023/9/14,1 2 31.215+12（烷）+18（烷）+30*2（延伸双）+5（环外双）+39（同环二烯）=3492.215+2*12+5=2443.215+10+12+18+30+39=324 双测327nm,256nm,2023/9/14,3).R-C6H4COX X=烷基（H、OH、OR）例：a b c230（母）+58（对位氨）=288nm 实测 288nm246+7（间甲氧基）=253nm246+3（邻烷基）+25（对甲氧基）=274nm,2023/9/14,2023/9/14,取代苯吸收波长计算,2023
7、/9/14,3 分子不饱和度的计算,定义：不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。计算：若分子中仅含一，二，三，四价元素(H，O，N，C)，则可按下式进行不饱和度的计算：=（2+2n4+n3 n1）/2 n4，n3，n1 分别为分子中四价，三价，一价元素数目。作用：由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。例：C9H8O2=（2+29 8）/2=6,2023/9/14,有一化合物C10H16由红外光谱证明有双键和异丙基存在，其紫外光谱 max=231 nm（9000），此化合物加氢只能吸收
8、2分子H2，确定其结构。,解：计算不饱和度=3；两个双键；共轭？加一分子氢 max=231 nm，可能的结构 计算 max,max：232 273 268 268,max=非稠环二烯（a,b）+2 烷基取代+环外双键=217+25+5=232（231）,2023/9/14,例1.苏拉酮在环己烷中有一强吸收带max=230nm（lg=4.0）。试问A、B何者为苏拉酮？,A：B：,2023/9/14,例2.莎草酮的结构式用其它方法已定为（A）（B）（C）三个，不同紫外法测得该化合物max位于252nm,20000,试推断更合理的结构式。,（A）（B）（C）,2023/9/14,1.Lambert-
9、Beer law Absorbance：A=b c Transmittance：-lgT=b c Response is proportional to concentration of analyte 灵敏度高：Absorptivity max 测量误差与吸光度读数有关：A=0.434，读数相对误差最小；,二.Quantitative analysis,2023/9/14,2.Limitations of Beers Law(1)Chemical effects-analyte associates,dissociates or reacts to give molecule with di
10、fferent e,(2)Physical effects-stray light,polychromatic radiation or noise,2023/9/14,例：在254nm时，若溶液的百分透光度为10%，在此波长时的吸光度为（）A 1.0B 0.1C-1.0,2023/9/14,某化合物浓度为C1，在波长1处，用厚度为1cm的吸收池测量，求得摩尔吸光系数为1，在浓度为3C1时，在波1处，用厚度为3cm的吸收池测量，求得摩尔吸光系数为2。则它们的关系是（）A 1 2B 1 32C 1 2,2023/9/14,用分光光度法测定5.0010-5mol.L-1的碱性K2CrO4溶液。在波
11、长372nm处，用1cm吸收池测得百分透光度为59.1。试计算（1)该溶液的吸光度（2)摩尔吸光系数（3)若改用5cm吸收池，则透光度为多少？,2023/9/14,2.1 单组分定量方法1.吸光系数法吸光系数是物质的特征常数，只要测定条件（溶液浓度与酸度、单色光纯度等）不引起比尔定律的偏离，即可根据所测吸光度求浓度。常用于定量的是,2023/9/14,2.标准曲线法若认定一台仪器，固定工作状态和测定条件：A=Kc3.对照法,2023/9/14,Absorbance is additiveA total=A1+A2.=e1bc1+e2bc2.,in a 2 component mixtureAl
12、1=e 1,l1 b c1+e 2,l1 b c2Al2=e 1,l2 b c1+e 2,l2 b c2,2.2 多组分定量方法 吸光度加和性原则：比尔定律用于互相不作用的多组分体系测定时，总吸光度是各组分吸光度之和。,2023/9/14,2023/9/14,图（1），可分别在1、2处用单一物质的定量方法从混合物中测定a和b的浓度；图（2），在1处，b组分无吸收，但在吸收峰2处，a组分有吸收，则可在1处测定混合物的吸光度，直接求出a组分的浓度；在2处测定混合物的吸光度，根据吸光度加和性原则，计算b组分的浓度；,图（3），各组分吸收光谱相互干扰，可采用下述定量方法：,2023/9/14,1.解线
13、性方程组法,2023/9/14,例：输铁蛋白是血液中发现的输送铁的蛋白，它的相对分子质量为81000，并携带两个Fe（）离子，脱铁草酸铵是铁的有效螯合剂，常用于治疗铁过量的病人，它的相对分子质量为650,并能鳌合一个Fe（）.脱铁草酸铵能从人体的许多部位摄取铁,通过肾脏与铁一起排出体外,被铁饱和的输铁蛋白(T)和脱铁草酸铵(D)在max 428nm和470nm处的摩尔吸光系数分别为3540/2730,4170/2290,铁不存在时,两个化合物均为无色,含有T和D的试液在波长470nm处,用1.00cm吸收池测得的吸光度为0.424;在428nm处测得吸光度为0.401,试计算被铁饱和的输铁蛋白
14、(T)和脱铁草酸铵(D)中铁各占多少分数.,2023/9/14,2.等吸收双波长消去法,因此,2023/9/14,3.系数倍率法,2023/9/14,系数倍率法的基本原理：在双波长分光光度计中装置了系数倍率器，将吸光度加以放大，得到差示信号A。如干扰组分在选定的两个波长1和2处测得的吸光度分别为A1和A2，当A1 A2时，A1/A2 k。调节波长2的系数倍率器使吸光度A2放大k倍，则干扰组分在1和2处的A为：AkA2-A1=0,2023/9/14,4.导数光谱法,随导数光谱阶数的增加，吸收谱带变窄，峰形变锐提高了光谱的分辨率，可分离两个或两个以上的重叠峰。定量依据：A=lc,2023/9/14
15、,例1：维生素B12的水溶液在361nm的 值为207，用1cm吸收池测得某维生素B12溶液的吸光度是0.414，求该溶液的浓度。解：,0.00200(g/100ml)=20.0(ug/ml),2023/9/14,例2：分析表明某有机物的组成为C4H8O，并且在光程长为1cm的样品池中，95mg该物质在100ml95%乙醇中的吸光度为0.23，最大吸收波长max为293nm试判断该有机物的可能结构。,Alc A/lc0.23/（1*95/1000）2.4(L/g.cm)该物质的吸光系数很小，表明其跃迁属于n跃迁，因此该化合物可能为烷基酮或醛。,2023/9/14,2.3测定分子量 在紫外可见区
16、可能不出现吸收的化合物与某试剂反应后，生成物在该区域则可能有强吸收。经验表明在特定波长范围内生成物的 与试剂本身的近似相等。便可利用公式求出生成物的分子量(M)。即 m-1L溶液中该化合物的质量 例如胺类的苦味酸盐在380 nm处的为13400，苦味酸在该波长下相应的 值为13440。,2023/9/14,思考:已知25下,在0.01mol/LHCl中,浓度为c0的未离解的2-硝基-4-氯苯酚在427nm处的吸光度为0.062;在0.01moL/LNaOH中,完全离解的2-硝基-4-氯苯酚在427nm处的吸光度为0.855,而在pH6.22的缓冲溶液中,2-硝基-4-氯苯酚在427nm处的吸光
17、度为0.356.试计算2-硝基-4-氯苯酚在水中的离解常数.,2023/9/14,练习：请说明如何利用紫外吸收光谱来区分下列同分异构体。(1)(2)（3)（4),2023/9/14,234、244、308、323、343、232、256、308、262、281,3.计算max,2023/9/14,色谱、紫外综合练习1.当下列参数改变时:(1)柱长缩短,(2)固定相改变,(3)流动相流速增加,(4)相比减少,是否会引起分配系数的改变?为什么?2.当下列参数改变时:(1)柱长增加,(2)固定相量增加,(3)流动相流速减小,(4)相比增大,是否会引起分配比的变化?为什么?3.当下述参数改变时:(1)
18、增大分配比,(2)流动相速度增加,(3)减小相比,(4)提高柱温,是否会使色谱峰变窄?为什么?,2023/9/14,4.分析某种试样时，两个组分的相对保留值r21=1.11,柱的有效塔板高度H=1mm，需要多长的色谱柱才能完全分离？5.,2023/9/14,6.何谓化学键合固定相?它有什么突出的优点?7试估计下列化合物中哪一种化合物的max最大，哪一种化合物的max最小，为什么？.8.紫外及可见分光光度计与可见分光光度计比较，有什么不同之处？为什么？9.分子式为C2H4O的化合物(A)和(B)，(A)的紫外光谱在max=290nm(=15)处有弱吸收；而(B)在210以上无吸收峰。试推断两种化合物的结构。,2023/9/14,内容选择,第一节 紫外吸收光谱基本原理principles of ultraviolet spectrometry第二节 紫外可见分光光度计utraviolet spectrometer第三节 紫外吸收光谱的应用application of ultraviolet spectrometry,结束,
