有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应

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1、实验九有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应实验目的：（1）学习有机化合物结构与其紫外光谱之间的关系；（2）了解不同极性溶剂对有机化合物紫外吸收带位置、形状及强度的影响。（3）学习紫外—可见分光光度计的使用方法实验原理：与紫外-可见吸收光谱有关的电子有三种，即形成单键的σ电子、形成双键的π电子以及未参与成键的n电子。 跃迁类型有：σ→σ*，n→σ*，n→π*，π→π*四种。在以上几种跃迁中，只有p-p*和n-p*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。影响有机化合物紫外

2、吸收光谱的因素有内因和外因两个方面。内因是指有机物的结构，主要是共轭体系的电子结构。随着共轭体系增大，吸收带向长波方向移动（称作红移），吸收强度增大。紫外光谱中含有π键的不饱和基团称为生色团，如有C=C、C=O、NO2、苯环等。含有生色团的化合物通常在紫外或可见光区域产生吸收带；含有杂原子的饱和基团称为助色团，如OH、NH2、OR、Cl等。助色团本身在紫外及可见光区域不产生吸收带，但当其与生色团相连时，因形成n→π*共轭而使生色团的吸收带红移，吸收强度也有所增加。sp*s*RKE,BnpDE影响有机化合物紫外吸收光

3、谱的外因是指测定条件，如溶剂效应等。所谓溶剂效应是指受溶剂的极性或酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的变化。这是因为溶剂分子和溶质分子间可能形成氢键，或极性溶剂分子的偶极使溶质分子的极性增强，从而引起溶质分子能级的变化，使吸收带发生迁移。例如异丙叉丙酮的溶剂的溶剂效应如表１所示。随着溶剂极性的增加Ｋ带红移，而Ｒ带向短波方向移动（称作蓝移或紫移）。这是因为在极性溶剂中π→π*跃迁所需能量减小，吸收波长红移（向长波长方向移动）如图（a）所示；而n→π*跃迁所需能量增大，吸收波长蓝移（向短波长方向

4、移动），溶剂效应示意图如（b）所示。 图1　电子跃迁类型C*—C-△En>△EpC=CC=0△En>△Ep在极性溶剂中在非极性溶剂中在非极性溶剂中在极性溶剂中C*—O-△En△En△En△En(a)(b)图２　溶剂极性效应(a)　π→π*跃迁　　　　(b)　n→π*跃迁表１　　　溶剂极性对异丙叉丙酮紫外吸收光谱的影响溶剂跃迁正己烷氯仿甲醇水吸收带位移π→π*230nm238nm237nm243nm红移n→π*329nm315nm309nm305nm蓝移极性溶剂不仅影响溶质吸收波长的位移，而且还影响吸收峰吸收强度和它

5、的形状，如苯酚的Ｂ吸收带，在不同极性溶剂中，其强度和形状均受到影响、在非极性溶剂正庚烷中，可清晰看到苯酚Ｂ吸收带的精细结构，但在极性溶剂乙醇中，苯酚Ｂ吸收带的精细结构消失，仅存在一个宽的吸收峰，而且其吸收强度也明显减弱。在许多芳香烃化合物中均有此现象。由于有机化合物在极性溶剂中存在溶剂效应，所以在记录紫外吸收光谱时，应注明所用的溶剂。　　另外，由于溶剂本身在紫外光谱区也有其吸收波长范围，故在选用溶剂时，必须考虑它们的干扰。表２列举某些溶剂的波长极限，测定波长范围应大于波长极限或用纯溶剂做空白，才不至于受到溶剂吸收的

6、干扰。本实验通过苯、苯酚、乙酰苯和异丙叉丙酮等在正庚烷、氯仿、甲醇和水等溶剂中紫外吸收光谱的绘测，观察分子结构以及溶剂效应对有机化合物紫外吸收光谱的影响。表2　　　某些溶剂吸收波长极限溶剂波长极限／nm溶剂波长极限／nm环己烷210乙醇215正己烷210水210正庚烷210９６％硫酸210乙醚220二氯甲烷233甲醇210氯仿245一、仪器UV—2401，UV—2450型紫外分光光度计二、试剂和试样1．苯、苯酚、乙酰苯、异丙叉丙酮、正庚烷、正己烷、氯仿、甲醇等均为分析纯2．纯水去离子水或蒸馏水3．异丙叉丙酮的正己烷

7、溶液、氯仿溶液、甲醇溶液，水溶液的配制　　取四只100mL容量瓶，各注入10μL的异丙叉丙酮，然后分别用正己烷、氯仿、甲醇和去离子水稀释到刻度，摇匀，得到约0.1mg/mL的异丙叉丙酮溶液。另取四只100mL容量瓶各注入500μL的异丙叉丙酮配制相应的约５mg/mL的异丙叉丙酮溶液。4．苯的正庚烷溶液和乙醇溶液（约0.1mg/mL）的配制　　取两只100mL容量瓶，各注入10μL苯，然后分别用正庚烷和乙醇稀释到刻度摇匀5．苯酚的正庚烷溶液和乙醇的溶液（约0.1mg/mL）的配置　　配制方法同上6．乙酰苯的正庚烷溶液

8、和乙醇的溶液（约0.1mg/mL）的配置　　　配制方法同上配制方法同上三、实验条件1．仪器UV—2401，UV—2450型紫外分光光度计2、波长扫描范围400~190nm3、带宽10nm4、石英吸收池1cm5、扫描速度200nm/cm6、参比溶液使用被测溶液的相应溶剂四、实验步骤1．根据实验条件，将UV—2401，UV—2450型紫外分光光度计按仪器操作步骤