有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应.docx

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，即形成单键的电子、形成双键的n电子以 及未参与成键的n电子跃迁类型有：fo*,nf ,nfn*,nfn*四种在以 上几种跃迁中，只有冗-冗*和n-冗*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n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 —n*共轭而使生色团的吸收带红移， 吸收强度也有所增加影响有机化合物紫外吸收光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n — n *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—n *跃迁所需能量增大，吸收波长蓝移（向短波长方向移动），溶剂效应示意图如（b）所示图1 电子跃迁类型C*—C- △E >AE n IC=0 △E >AE△En△En△En△EC*—O-在非极性溶剂中C=C在非极性溶剂中在极性溶剂中在极性溶剂中(a)(b)图2 溶剂极性效应(a) n — n * 跃迁(b)n—n* 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n — n *230nm238nm237nm243nm红移n—n *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2109 6%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10UL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500 UL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10 UL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进行调节 （详见仪器操作说明书）2、测试各溶液的吸光度五、数据及处理1， 记录实验条件2，比较在同一种溶剂中苯，苯酚，乙酰苯的紫外吸收光谱，讨论有机物结构对紫外吸收光 谱的影响3， 比较非极性溶剂正庚烷和极性溶剂乙醇对苯、苯酚、乙酰苯的紫外吸收光谱中最大的吸 收波长九以及吸收峰形状的影响。

Max4,从异丙叉丙酮的四张紫外吸收光谱中确定其K带和R带最大吸收波长九，并说明在不Max同极性溶剂中异丙叉丙酮吸收峰波长移动的情况思考题1, 当助色团或生色团与苯环相连时，紫外吸收光谱有那些变化？2, 在异丙叉丙酮紫外吸收光谱图上能有几个吸收峰？它们分别属于什么类型跃迁，如何区 分它们？3, 举例说明极性溶剂对兀一兀*跃迁和n—兀*跃迁的吸收峰产生如何影响4, 当被测试液浓度太大或太小时，对测量将产生怎样影响，应如何加以调节?5, 在本实验中是否可用去离子水来代替各溶剂作参比溶液，为什么？思考题答案：1，当助色团或生色团与苯环相连时，紫外吸收光谱有那些变化？当助色团与苯环相连时:紫外吸收光谱中K红移，B红移，增色，但精细结构消失当生色 团与苯环相连时:紫外吸收光谱中K, B红移，有时B会被K带淹没2，在异丙叉丙酮紫外吸收光谱图上能有几个吸收峰？它们分别属于什么类型跃迁，如何区 分它们？在异丙叉丙酮紫外吸收光谱图上会有两个吸收峰羰基中的mn*跃迁九max在270〜350nm 波长范围内有低强度吸收峰是羰基化合物（双键上有杂原子）的特征吸收带，称为R带二个键共轭时的n-n *跃迁，九max在190〜220nm波长范围内，称为K带。

3, 举例说明极性溶剂对兀一兀*跃迁和n—兀*跃迁的吸收峰产生如何影响在极性溶剂中n-n*跃迁所需能量减小，而n-n*跃迁所需能量增大所以例如异丙叉丙酮 随着溶剂极性的增加K带红移，而R带蓝移4，当被测试液浓度太大或太小时，对测量将产生怎样影响，应如何加以调节？ 当被测试液浓度太大时，对吸收强度大的带会出现平头峰的现象，应降低溶液浓度；当被测 试液浓度太小时，对吸收强度小的带会出现吸收峰很小的现象，应用高浓度溶液5，在本实验中是否可用去离子水来代替各溶剂作参比溶液，为什么？ 不行，因为有的溶剂本身在紫外光谱区也有一定的吸收波长范围，参比溶液是为了使不受到 溶剂吸收的干扰，所以测定时应该选用纯溶剂作空白。