芳香族化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应实验

作为有机化合物结构解析四大光谱之一,紫外吸收光谱具有方法简单、仪器普及率高、操作简便,紫外吸收光谱吸收强度大检出灵敏度高,可进行定性、定量分析的特点。尽管紫外光谱谱带数目少、无精细结构、特征性差,只能反映分子中发色团和助色团及其附近的结构特征,无法反映整个分子特性,单靠紫外光谱数据去推断未知物的结构很困难,但是紫外光谱对于判断有机物中发色团和助色团种类、位置、数目以及区别饱和与不饱和化合物,测定分子中共轭程度进而确定未知物的结构骨架等方面有独到之处。因此紫外吸收光谱是配合红外、质谱、核磁进行有机物定性鉴定和结构分析的重要手段。 利用有机光谱定性的依据是化合物的吸收光谱特征,主要步骤是绘制纯样品的吸收光谱曲线,由光谱特征依据一般规律作出判断;用对比法比较未知物和已知纯化合物的吸收光谱,或将未知物吸收光谱与标准谱图对比,当浓度和溶剂相同时,若两者谱图相同(曲线形状、吸收峰数目、λmax及εmax等),说明两者是同一化合物。为进一步确证可换溶剂进行比较测定。常用的光谱图集是 Sadtler 谱图,它收集了 46000 多种化合物的紫外吸收光谱图,并附有五种索引,使用方便。最后要用其他化学、物理或物理化学等方法进行对照验证才能作出正确的结论。 有机物的紫外吸收光谱谱图解析: 1. 如果化合物在 200-400nm 内无吸收带,可推断未知物可能是饱和直链烃、脂环烃或只含一个双键的烯烃。 2. 如果化合物只在 270-350nm 内有弱吸收带(ε =10-100L .mol-1.cm-1)这是 R 带吸 收的特征,则可推断未知物可能是一个简单的、非共轭的含有杂原子的双键化合物,如:羰基、硝基等,此谱带是 n →Π? 跃迁产生的吸收带。 3. 如果化合物在 210-250nm 内有强吸收带(ε ≥104L .mol-1 .cm-1)这是 K 带吸收的特 征,则可推断未知物可能是含有共轭双键的化合物。如果在 260-300nm 内有强吸收带,则表明该化合物中含有三个或三个以上共轭双键。如果吸收带进入可见区,则该化合物可能是含有长共轭发色基团或是稠环化合物。 4. 如果化合物在 250-300nm 内有中强吸收带(ε =103-104L .mol-1.cm-1)这是苯环B吸收带的特征,则可推断未知物往往含有苯环。芳香族化合物都具有环状的共轭体系,其紫外吸收光谱特征是具有Π→Π?跃迁产生的三个特征吸收带,例如:苯在 184nm(ε =47000L .mol-1 .cm-1),在真空紫外区。在 204nm(ε=7900L.mol-1.cm-1)有中强吸收带,在末端吸收范围。254nm(ε=204L.mol-1.cm-1)有弱吸收带。当苯环上有取代基时能影响苯原有的三个吸收带,使 B 带简单化,向长波移动同时吸收强度增大。 WFZ—26A 紫外可见分光光度计操作规程

1. 接通计算机电源,在 WINDOW98 桌面上,双击 wfz-26 图标,运行 WFZ—26A 紫外可见分光光度计操作软件,按开机提示界面的要求,开启紫外主机电源。

2. 在计算机屏幕上,点击开机提示界面上的“确定”, 紫外主机进行系统初始化,各项目检测正确后进入紫外可见分光光度计的操作软件主画面。

3. 在进行光谱测量前,应先进行“参数设置”,设置内容包括:测量模式、工作电源、扫描速度、波长范围、测量范围、光谱带宽。

4. 在参比和样品室中放入空白试液进行“基线扫描”。

5. 在参比和样品室中分别放入空白和样品比色皿,进行光谱扫描。

6. 关闭紫外仪器时,应选择文件菜单中“退出系统”,当计算机屏幕出现关机提示时,点击“确定”,关闭紫外主机电源。

1. 苯及其衍生物的吸收光谱

在 8 个 5 ml 具塞比色管中分别加入 0.5 ml苯、甲苯、苯酚、苯胺、硝基苯、苯甲醛、苯甲酸、萘的环己烷溶液,用环己烷稀释至刻度,摇匀。用 1 cm石英吸收池,以环己烷作参比溶液,在紫外区进行波长扫描,得 8 种物质的紫外吸收光谱。观察比较苯及其衍生物的吸收光谱,讨论取代基对苯原有的吸收带的影响。

2. 溶剂极性对紫外吸收光谱

(1)溶剂极性对 n →Π?

跃迁的影响在 3 个 5 ml 具塞比色管中分别加入 0.02 ml 丁酮,各用环己烷、乙醇、水稀释至刻度,摇匀。用 1 cm石英吸收池,分别以各溶剂作参比溶液,在紫外区进行波长扫描,得丁酮在 3 种不同极性溶剂中的紫外吸收光谱。观察比较不同极性溶剂对 n →Π?跃迁的影响。讨论原因。

(2)溶剂极性对Π→Π?

跃迁的影响

在 3 个 5 ml 具塞比色管中分别加入 0.2 ml 以异亚丙基丙酮,各用环己烷、乙醇、水稀释至刻度,摇匀。用 1 cm石英吸收池,分别以各溶剂作参比溶液,在紫外区进行波长扫描,得异亚丙基丙酮在 3 种不同极性溶剂中的紫外吸收光谱。观察比较不同极性溶剂对Π→Π?跃迁的影响。讨论原因。

(3)溶剂极性对β—羰基化合物酮式和烯醇式互变异构体的影响:

在 3 个 5 ml 具塞比色管中分别加入 0.5 ml 乙酰乙酸乙酯,各用正己烷、乙醇、水稀释至刻度,摇匀。用 1 cm石英吸收池,分别以各溶剂作参比溶液,在紫外区进行波长扫描,得乙酰乙酸乙酯在 3种不同极性溶剂中的紫外吸收光谱。观察比较不同极性溶剂中乙酰乙酸乙酯的烯醇式产生 K 带吸收(λmax=243nm)的 ε值大小。讨论原因。

(4)溶剂对吸收光谱精细结构的影响

用滴管取 2 滴苯加入 1 cm 石英吸收池中,加盖,放置 2-3min 后置于样品光路中,以空石英吸收池作参比,在紫外区进行波长扫描,得苯蒸气的吸收光谱。

在 2 个 10 ml 具塞比色管中分别加入 0.01 ml 苯,各用环己烷、乙醇稀释至刻度,摇匀。用 1 cm石英吸收池,分别以各溶剂作参比溶液,在紫外区进行波长扫描,得苯在 2 种不同极性溶剂中的紫外吸收光谱。观察比较以上 3 种吸收光谱,讨论溶剂对吸收光谱精细结构的影响,说明原因。

(5)溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响

在 2 个 5 ml 具塞比色管中分别加入 0.5 ml 苯酚水溶液,各用 0.1mol .L-1HCl 和NaOH 溶液稀释至刻度,摇匀。用1 cm 石英吸收池,以水作参比,在紫外区进行波长扫描,得苯酚在 2 种酸度不同的溶液中的吸收光谱。观察比较以上 2 种吸收光谱,讨论原因。
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