本文介紹了紫外可見分光光度法的特征、原理及應(yīng)用,并 列舉多項實(shí)例說紫外可見分光光度法在各個ling域中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞
有機(jī)分析 吸收光譜 紫外可見分光光度法
1.概述
人們在實(shí)踐中早已總結(jié)出不同顏色的物質(zhì)具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。根據(jù)物質(zhì)的這些特性可對它進(jìn)行有效的分析和判別。由于顏色本就惹人注意,根據(jù)物質(zhì)的顏色深淺程度來對物質(zhì)的含量進(jìn)行估計,可追溯到古代及中世紀(jì)。1852年,比爾(Beer)參考了布給爾(Bouguer)1729年和朗伯(Lambert)在1760年所發(fā)表的文章,提出了分光光度的基本定律,即液層厚度相等時,顏色的強(qiáng)度與呈色溶液的濃度成比例,從而奠定了分光光度法的理論基礎(chǔ),這就是的比爾朗伯定律。1854年,杜包斯克(Duboscq)和奈斯勒(Nessler)等人將此理論應(yīng)用于定量分析化學(xué)ling域,并且設(shè)計了*臺比色計。到1918年,美國國家標(biāo)準(zhǔn)局制成了*臺紫外可見分光光度計。此后,紫外可見分光光度計經(jīng)不斷改進(jìn),又出現(xiàn)自動記錄、自動打印、數(shù)字顯示、微機(jī)控制等各種類型的儀器,使光度法的靈敏度和準(zhǔn)確度也不斷提高,其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。
紫外可見分光光度法從問世以來,在應(yīng)用方面有了很大的發(fā)展,尤其是在相關(guān)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上,促使分光光度計儀器的不斷,功能 加齊全,使得光度法的應(yīng)用 拓寬了范圍。目前,分光光度法已為工農(nóng)業(yè)各個部門和科學(xué)研究的各個ling域所廣泛采用,成為人們從事生產(chǎn)和科研的有力測試手段。我國在分析化學(xué)ling域有著堅實(shí)的基礎(chǔ),在分光光度分析方法和儀器的制造方面上都已達(dá)到 的水平[1][2]
2.原理
物質(zhì)的吸收光譜本質(zhì)上就是物質(zhì)中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波長的光能量,相應(yīng)地發(fā)生了分子振動能ji躍遷和電子能ji躍遷的結(jié)果。由于各種物質(zhì)具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu),其吸收光能量的情況也就不會相同,因此,每種物質(zhì)就有其*的、固定的吸收光譜曲線,可根據(jù)吸收光譜上的某些特征波長處的吸光度的高低判別或測 定該物質(zhì)的含量,這就是分光光度定性和定量分析的基礎(chǔ)。分光光度分析就是根據(jù)物質(zhì)的吸收光譜研究物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)和物質(zhì)間相互作用的有效手段。
紫外可見分光光度法的定量分析基礎(chǔ)是朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律。即物質(zhì)在 濃度的吸光度與它的吸收介質(zhì)的厚度呈正比,其數(shù)學(xué)表示式如下:
A=錬c
式中:A—吸光度(又稱光密度、消光值),
å—摩爾吸光系數(shù)(其物理意義為:當(dāng)吸光物質(zhì)濃度為1摩爾/升,吸收池厚為1厘米,以 波長原光通過時,所引起的吸光值A(chǔ)),b—吸收介質(zhì)的厚度(厘米),c—吸光物質(zhì)的濃度(摩爾/升)。
物質(zhì)的顏色和它的電子結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,當(dāng)輻射(光子)引起電子躍遷使分子(或離子)從基態(tài)上升到激發(fā)態(tài)時,分子(或離子)就會在可見區(qū)或紫外呈現(xiàn)吸光,顏色的發(fā)生或變化是和分子的正常電子結(jié)構(gòu)的變形的。當(dāng)分子中含有一個或 多的生色基因(即具有不飽和鍵的原子基團(tuán)),輻射就會引起分子中電子能量的改變。常見的生色團(tuán)有:
CO, -N=N-, -N=O,-C N,CS
如果兩個生色團(tuán)之間隔一個碳原子,則形成共軛基團(tuán),會使吸收帶移向較長的波長處(即紅移),且吸收帶的強(qiáng)度顯著增加。當(dāng)分子中含有助色基團(tuán)(有未共用電子對的基團(tuán))時,也會產(chǎn)生紅移效應(yīng)。常見的助色基團(tuán)有:-OH -NH2, -SH, -Cl, -Br, -I
3.特點(diǎn)
分光光度法對于分析人員來說,可以說是有用的工具之一。每一個分析實(shí)驗(yàn)室都離不開紫外可見分光光度計。分光光度法的主要特點(diǎn)為:
(1)應(yīng)用廣泛
由于各種各樣的無機(jī)物和有機(jī)物在紫外可見區(qū)都有吸收,因此均可借此法加以測定。到目前為止,化學(xué)元素周期表上的所有元素(除少數(shù)放射性元素和惰性元素之外)均可采用此法。在上發(fā)表的有關(guān)分析的論文總數(shù)中,光度法約占28%,我國約占所發(fā)表論文總數(shù)的33% 。
(2)靈敏度高
由于新的顯色劑的大量合成,并在應(yīng)用研究方面取得了可喜的進(jìn)展,使得對元素測定的靈敏度有所推進(jìn),特別是有關(guān)多元絡(luò)合物和各種表面活性劑的應(yīng)用研究,使許多元素的摩爾吸光系數(shù)由原來的幾萬提高到數(shù)十萬。
(3)選擇性好
目前已有些元素只要利用控制適當(dāng)?shù)娘@色條件就可直接進(jìn)行光度法測定,如鈷、鈾、鎳、銅、銀、鐵等元素的測定,已有比較滿意的方法了。
(4)準(zhǔn)確度高
對于一般的分光光度法,其濃度測量的相對誤差在1~3%范圍內(nèi),如采用示差分光光度法進(jìn)行測量,則誤差可減少到0.X%。
(5)
適用濃度范圍廣
可從常量(1%~50%)(尤其使用示差法)到痕量(10-8~10-6%)(經(jīng)預(yù)富集后)。
(6)
分析成本低、操作簡便、快速
由于分光光度法具有以上優(yōu)點(diǎn),因此目前仍廣泛地應(yīng)用于化工、冶金、地質(zhì)、醫(yī)學(xué)、食品、制藥等部門及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。單在水質(zhì)分析中的應(yīng)用就很廣,目前能有直接法和間接法測定的金屬和非金屬元素就有70多種。
4應(yīng)用
4.1檢定物質(zhì)
根據(jù)吸收光譜圖上的一些特征吸收,特別是大吸收波長雖ax和摩爾吸收系數(shù)澹是檢定物質(zhì)的常用物理參數(shù)。這在藥物分析上就有著很廣泛的應(yīng)用。在外的藥典中,已將眾多的藥物紫外吸收光譜的大吸收波長和吸收系數(shù)載入其中,為藥物分析提供了很好的手段。
4.2與標(biāo)準(zhǔn)物及標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照
將分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品以相同濃度配制在同一溶劑中,在同一條件下分別測定紫外可見吸收光譜。若兩者是同一物質(zhì),則兩者的光譜圖應(yīng)一致。如果沒有標(biāo)樣,也可以和現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照進(jìn)行比較。 這種方法要求儀器準(zhǔn)確,精密度高,且測定條件要相同。
4.3比較大吸收波長吸收系數(shù)的一致性
由于紫外吸收光譜只含有2~3個較寬的吸收帶,而紫外光譜主要是分子內(nèi)的發(fā)色團(tuán)在紫外區(qū)產(chǎn)生的吸收,與分子和其它部分關(guān)系不大。具有相同發(fā)色團(tuán)的不同分子結(jié)構(gòu),在較大分子中不影響發(fā)色團(tuán)的紫外吸收光譜,不同的分子結(jié)構(gòu)有可能有相同的紫外吸收光譜,但它們的吸收系數(shù)是有差別的。如果分析樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸收波長相同,吸收系數(shù)也相同,則可認(rèn)為分析樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品為同一物質(zhì)。
例1
己二烯-1,5(CH2=CHCH2CH2=CH2)的大吸收波長雖ax為178nm(摩爾吸收系數(shù)為26000),而己烯-1(CH2=CHCH2CH2CH2CH3)的大吸收波長為雖ax 為177nm(摩爾吸收系數(shù)邐11800)。此兩個物質(zhì)有相同的發(fā)色團(tuán),雖ax值基本相同,但值不同,二烯的逯當(dāng)鵲ハ┑拇?。震~得饔邢嗤牡舜瞬還查畹姆⑸?,其吸收波长皆?于單個發(fā)色團(tuán)的值,但逯翟蛩嫦嗤⑸攀康腦黽傭黽?。染J屑父齜⑸瘧舜斯查,則吸收長向紅移動。象丁二烯-1,3(CH2=CHCH=CH2)與己二烯-1,5(CH2=CHCH2 CH2CH=CH2)相比,同樣有兩個雙鍵,但丁二烯-1,3中為共軛體系,它的大吸收長雖 ax為210nm,而摩爾吸收系數(shù)逯翟蠐爰憾-1,5基本一樣。
4.4純度檢驗(yàn)
例2
紫外吸收光譜能測定化合物中含有微量的具有紫外吸收的雜質(zhì)。如果化合物的紫外可 見光區(qū)沒有明顯的吸收峰,而它的雜質(zhì)在紫外區(qū)內(nèi)有較強(qiáng)的吸收峰,就可以檢測出化合物中的雜質(zhì)。
例3
檢測乙醇樣品含有的苯的雜質(zhì)。苯的大吸收波長在256nm,而乙醇在此波長處沒有 吸收。在紫外吸收光譜上就能很明顯地看出來。
如果化合物在紫外可見有吸收,可用吸收系數(shù)檢測其純度。
例4
菲的氯仿溶液在296 nm處有強(qiáng)吸收,邐12600,log 邐4.10,用某方法精制的菲在紫外上測出的1og 逯當(dāng)缺曜嫉姆埔10%,這說明實(shí)際含量只有90%,其余的就很有可能是雜質(zhì)了。
例5
還可以用差示法來檢測樣品的純度。取相同濃度的純品在同一溶劑中測定作空白對照 ,樣品與純品之間的差示光譜就是樣品中含有雜質(zhì)的光譜。
4.5推測化合物的分子結(jié)構(gòu)
(1)
推測化合物的共軛體系和部分骨架
如果一個化合物在紫外區(qū)是透明的,沒有吸收峰(吸收系數(shù)澹10),則說明不存在共軛體系 (指不存在多個相間雙鍵)。它可能是脂肪族碳?xì)浠衔?、胺、腈、醇等不含雙鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu) 的化合物。
如果在210-250nm有強(qiáng)吸收,則可能有兩個雙鍵共軛系統(tǒng)(如共軛二烯或幔-不飽和酮)。
如果在250-300nm有強(qiáng)吸收,則可能具有3-5個不飽和共軛系統(tǒng)。
如果在260-300nm有中強(qiáng)吸收(吸收系數(shù)=200-1000),則可能有苯環(huán)。
如果在250-300nm有弱吸收,則可能存在羰基基團(tuán)
(2)
區(qū)分化合物的構(gòu)型和構(gòu)象
例6
化合物二苯乙烯有順式和反式兩種構(gòu)型:
它們的大吸收波長和吸收強(qiáng)度都不同,由于反式構(gòu)型沒有空間障礙,偶 矩大,而順式構(gòu)型有空間障礙,因此反式的吸收波長和強(qiáng)度都比順式的來得大。為此就很容易區(qū)分順式和反式構(gòu)型了。
(3)互變異構(gòu)體的鑒別。
在有機(jī)化學(xué)中,會有異構(gòu)體的互變現(xiàn)象,通過紫外光譜也可鑒別。
例7
異丙基酮有兩種分異構(gòu)體:
CH3CCH3CHCOCH3
CH2CCH3CH2COCH3
(a)
(b)
在紫外吸收光譜上,由于(a)的分子結(jié)構(gòu)中碳碳雙鍵和羰基處于共軛體系,故在235nm處有強(qiáng)吸收(=12000),而(b)的分子結(jié)構(gòu)中的碳碳雙鍵和羰基不存在共軛體系,故在220nm以上沒有強(qiáng)吸收。
例8
乙酰乙酸乙酯有酮式和烯醇式兩種變異構(gòu)體:
CH3COCH2COO C2H5
(酮式)
CH3COH··CHCCH2 HO
(烯醇式)
烯醇式結(jié)構(gòu)中羰基和主鏈的雙鍵共軛,其雖an為245nm(邐18000),而酮式結(jié)構(gòu)中沒有共軛體系,故在210nm以上沒有強(qiáng)吸收帶。在 性溶劑(例如水)中,酮式結(jié)構(gòu)與溶劑分子因形成氫鍵而被穩(wěn)定,故在 性溶劑中以酮式結(jié)構(gòu)為主(約占85%),而在非 性溶劑(例如正乙烷 )中,烯醇式因生成分子內(nèi)氫而被穩(wěn)定,故在非 性溶劑中以烯醇式結(jié)構(gòu)為主,在正乙烷溶劑中烯醇式結(jié)構(gòu)約占96%。這種互變異構(gòu)的轉(zhuǎn)換情況在紫外光譜就很容易看出來。
4.6氫鍵強(qiáng)度的測定
實(shí)驗(yàn)證明,不同的 性溶劑產(chǎn)生氫鍵的強(qiáng)度也不同,這可以利用紫外光譜來判斷化合物在不同溶劑中氫鍵強(qiáng)度,以確定選擇哪一種溶劑。
例9
在例6中提到的異丙基丙酮在溶劑環(huán)己烷(非 性溶劑)、乙醇、甲醇和水中的雖an分 別為335、320、312和300nm。假定這種雖an由溶劑的氫鍵所引起,則可以利用下式計算每種溶劑中的氫鍵強(qiáng)度。對每種情況,紫外輻射每摩爾能量為
E=Nh=Nhc/ë
式中:N—阿佛加德羅常數(shù),N=6.023×1023;
h—普朗克常數(shù),h=6.62×10-34J·s;
c—光速c=3×1010cm/s
對于環(huán)已烷,雖ax=335nm=33510-7cm;
因此 ,紫外輻射能量N=(6.023×1023×6.62×10-34)/(335×10-7)=3. 57×105J/mol
同樣可求得乙醇、甲醇和水中的紫外輻射能量分別為3.74×105、3.83×105、3.98×1 05J/mol。將這些輻射能扣除在非 性溶劑中的輻射能后,便得到在這些 性溶劑中的氫 鍵強(qiáng)度:
在乙醇中氫鍵強(qiáng)度為
3.74×105-3.57×105=1.7×104J/mol
在甲醇中3.83×105-3.57×105=2.6×104J/mol
在水中3.98×105-3.57×105=4.1×104J/mol
4.7絡(luò)合物組成及穩(wěn)定常數(shù)的測定
金屬離子常與有機(jī)物形成絡(luò)合物,多數(shù)絡(luò)合物在紫外可見區(qū)是有吸收的,我們可以利用分光光度法來研究其組成。當(dāng)金屬離子M和配位體L(在這兒往往是顯色劑)形成絡(luò)合物ML時,絡(luò)合物反應(yīng)如下:
M+nR=MRn
當(dāng)達(dá)到絡(luò)合平衡時,其絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)為:
K=CMRn/(CMCR)
若M與R不干擾MRn的吸收,且其分析濃度分別為CM、CR,那么固定金屬離子M的濃度,改變顯色劑R的濃度,就可以得到一系列CM/CR值不同的溶液。在適宜的波長條件下測量 各溶液的吸光度,然后以吸光度A對CM/CR 作圖。當(dāng)加入的試劑R還沒有使M定量轉(zhuǎn)化為M Rn時,該曲線處于直線階段,當(dāng)加入的試劑R已使M定量轉(zhuǎn)化為MRn。并稍有了過量時,曲線 便出現(xiàn)轉(zhuǎn)折,加入的R繼續(xù)過量,曲線又是水平直線。那么轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(yīng)的摩爾比數(shù)即是絡(luò)合物的組成比。若絡(luò)合物比較穩(wěn)定,則轉(zhuǎn)折點(diǎn)明顯。若絡(luò)合物不穩(wěn)定,則轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯,此時可用外推法求得兩條直線的交點(diǎn),交點(diǎn)對應(yīng)的CM/CR值即為絡(luò)合物MRn中的n值。
如果在兩種不同的金屬離子和配位體總濃度(總摩爾數(shù))的條件下,在同一坐標(biāo)上分別作吸光度對兩種不同總摩爾數(shù)的溶液組成曲線,在曲線上找出吸光度相同的兩點(diǎn),則在此兩點(diǎn)上對應(yīng)的絡(luò)合物濃度應(yīng)相同,為此便可通過計算出絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)K。
4.8反應(yīng)動力學(xué)研究
借助于分光光度法可以得出一些化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù),并從兩個或兩個以上溫度條件下得到的速度數(shù)據(jù),得出反應(yīng)活化能。在丙酮的溴化反應(yīng)的動力學(xué)研究中就是一個成功的例子。
例10
在有機(jī)化學(xué)中,丙酮的溴化反應(yīng)是一個復(fù)雜反應(yīng),其反應(yīng)式為:
CH3COCH3 +Br2
CH3COCH2Br+Br-+H+
該反應(yīng)由氫離子催化,則反應(yīng)速度為:
K=k[CH3COCH3]p[Br2]q[H+]r
式中:k—反應(yīng)速度常數(shù)
物質(zhì)的濃度(摩爾/升)
指數(shù)p、q、r分別表示丙酮、溴、氫離子的反應(yīng)ji數(shù)
在其它試劑沒有明顯吸收的波長下,用分光光法在400nm處直接觀察Br2濃度的減小,就很容易跟蹤反應(yīng)進(jìn)程。對于固定的吸收池的厚度,吸光度A就與Br2的濃度呈正比,令比例系數(shù)為B,則存在下式:
A=BC
通過一系列的實(shí)驗(yàn),便可得出反應(yīng)速度k及反應(yīng)ji數(shù)來,實(shí)驗(yàn)證明對Br2是零ji,即q等于零。若測出兩個或兩個以上溫度的速度常數(shù)(k1、k2),則可根據(jù)阿侖尼烏斯公式計算出反應(yīng)活化能來。
Log k2/k1 =E0(T2/T1)/2.30 RT1T2
式中:k1、k2分別為溫度T1、T2下的反應(yīng)速度常數(shù)
R為氣體常數(shù),8.314焦耳/開爾文·摩爾
E0為活化能
4.9在有機(jī)分析中的應(yīng)用
有機(jī)分析是一門研究有機(jī)化合物的分離、鑒別及組成結(jié)構(gòu)測定的科學(xué),它是在有機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的綜合性學(xué)科。在國民經(jīng)濟(jì)的許多l(xiāng)ing域都用有機(jī)分析。[3]
波長在190-800nm的電磁光譜對于判斷有機(jī)分子中是否存在共軛體系、芳環(huán)結(jié)構(gòu)及C=C、C=O 、N=N之類的發(fā)色團(tuán)是一個很好的手段。具有鵂繾蛹骯查釧幕銜鐫謐賢馇星 烈的吸收,其摩爾吸光系數(shù)可達(dá)104-105(而紅外吸收光譜的摩爾吸光系數(shù)一般均小于10 3),因而檢測靈敏度很高。對于一些特列類型的結(jié)構(gòu),可通過簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算確定大吸 收。如果發(fā)色團(tuán)之間不以共軛鍵相連的話,其紫外吸收具有可加性,即總的吸收等于各單du發(fā)色團(tuán)的吸收之和。用此性質(zhì)曾成功地推導(dǎo)出利血平及氯霉素的部分結(jié)構(gòu)。一個復(fù)雜分子的結(jié)構(gòu),往往可以由比較化合物的紫外光譜性質(zhì)而推斷其含有何種發(fā)色團(tuán),有時還能提供一些立體結(jié)構(gòu)及分子量的一些信息,為未知物的剖析提供有用的線索。以下通過一些實(shí)例說明分光光度法在有機(jī)分析中的應(yīng)用。
例11
氯霉素分子中的硝基shouxian是由它的紫外光譜而確定的,在紫外光譜中298nm和278nm處 出現(xiàn)芳香硝基的特征吸收。
五圓環(huán)酮和羧酸酯的紅外特征吸收都在1740cm-1附近,難以區(qū)別。但在紫外光譜中只有前者在210nm以上有吸收,從而得以區(qū)別。
例12
利用紫外分光光度法進(jìn)行定量分析時,可將待測試樣的純品配制成一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液 ,事xian繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,由待測未知樣品吸光度對照標(biāo)準(zhǔn)曲線,就可得到其含量。當(dāng)未知物樣品為幾種組分,且這組分的雖ax互不重疊,則可用聯(lián)立方程解之。如復(fù)方阿司匹林( A.P.C)含有三種組分:阿司匹林(A)、非那西?。≒)、咖啡因(C),阿司匹林和咖啡因的大吸收在277nm和275nm,較為接近,bi須事xian分離,而咖啡因和非那西丁的大吸收相距較 遠(yuǎn),可用聯(lián)立方程解之。將待分析的藥片粉碎并溶于氯仿中,用4% 的碳酸鈉水溶液萃取兩次,用蒸餾水洗滌一次,合并水層。則阿司匹林進(jìn)入水層,非那西丁和咖啡困留在氯仿中。再用氯仿洗滌水層三次,進(jìn)一步提取水層中殘留的非那西丁和咖啡因。合并氯仿層,并過濾到250mL容量瓶中,用氯仿稀釋至刻度。后移取1mL此液到100mL容量瓶中,用氯仿稀釋至刻度。取此液在250nm和275nm處測定吸光度。分別測得為0.795和0.280。水層用稀酸酸化(p H為2),用氯仿萃取后,將萃取液轉(zhuǎn)入100mL容量瓶,以氯仿稀釋至刻度,在277nm處測其吸 光度為0.78。通過配制的已知濃度的樣品可求出100mg/L的阿司匹林在277nm處的吸光度為0. 72,可知待測樣品中的阿司匹林的含量為100×0.78/0.72=108mg/L,也就是10.8mg/100mL,即藥片含阿司匹林10.8g。對標(biāo)準(zhǔn)的非那西丁溶液,測得其比吸光系數(shù)為k250=0.0767 L/mg.cm,k275=0.0200L/mg.cm對標(biāo)準(zhǔn)的咖啡因溶液,測得其比吸光系數(shù)為k250 =0.0177L/mg.cm,k275=0.0518L/mg.cm由此可列出聯(lián)立方程,解得咖啡因濃度為1 .55mg/L,即0.155mg/100mL非那西丁濃度為10.1mg/L,即1.01mg/mL,由于未知溶液稀釋了250倍,所以藥片中含非那西丁的量為1.01×250=252mg,含咖啡因的量為0.155×2 50=38.8mg。
同樣,甲苯酚中的甲基和羥基因位置不同有鄰、間、對三種異構(gòu)體,它們有各自不同的吸收譜帶,可分別在波長277、273、268nm處測定光度,解聯(lián)立方程即可算出混的中各自組分的含量。
例13
通過對兩個有機(jī)化合物(以環(huán)已烷為溶劑)的紫外光譜比較,發(fā)現(xiàn)(Ⅱ)的紫外光譜中26 0nm處的吸收峰與(Ⅰ)的相比大為減弱,從而表明空間位阻效應(yīng)的存在。這是由于有機(jī)化合物(Ⅱ)中分子中心單鍵的鄰位上有了兩個體積較大的取代基(甲氧基),使兩個苯環(huán)以中心鍵為軸,發(fā)生扭曲而不能處于同一個平面內(nèi),此時共軛關(guān)系受到很大影響,故使反應(yīng)苯環(huán)下鍵為特征的260nm處的吸收就大大減弱了。
例14
在有機(jī)化合物(Ⅲ)中,由于兩個苯環(huán)上相互處于鄰位的四個甲基的位阻效應(yīng),使得 兩個苯環(huán)不能處于同一個平面內(nèi),其間的共軛關(guān)系被破壞。反映在其紫外光譜上,此化合物的紫外光譜很近似地等于兩個孤立的間*苯?
光譜之和, 而與二聯(lián)苯?
的吸收光譜無關(guān)。
例15
制備衍生物也是擴(kuò)大紫外光譜應(yīng)用范圍的一個途徑。我們可以利用紫外光譜測定有機(jī) 物胺類化合物(RNH2)的分子量。RNH2本身在紫外區(qū)是沒有吸收的,但可以利用化學(xué)反應(yīng)制備衍生物,引入一個新的共軛系統(tǒng)。
反應(yīng)產(chǎn)生的胺苦味酸鹽(1+1加成產(chǎn)物)在紫外有吸收。當(dāng)波長為380nm時,大多數(shù)的胺苦味酸鹽在95%乙醇中的摩爾吸光度系數(shù)大致相同,均在1.344×104,因此我們就可以從苦味酸鹽的乙醇溶液在380nm處的吸收,由公式計算出胺苦味酸鹽的分子量,進(jìn)而再折成未知胺的分子量。
例如,用此方法測定古柯堿的分子量,將古柯堿苦味酸鹽2.159mg溶于100mL95%乙醇溶液中,在1厘米厚吸收池中測得其吸光度為0.550,又知苦味酸的分子量為229,這樣就可 以計算出古柯堿的分子量為
M=13440×2.519×10/(1000×0.550)-229=299
按古柯堿分子式(C11H21O4N)計算的話,其分子量應(yīng)為303,與此法計算出的分子量的偏差僅為-0.8%。
用此方法測定各類化合物的衍生物及分子量的有關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。
表1
分光光度法測各類化合物分子量的數(shù)據(jù)
化合物衍生物雖ax(nm)Emax
胺苦味酸鹽38013440
飽和醇-2,4二硝基苯丙酸酯24214440
醛和酮2,4二硝基苯腙36022000
糖脎39720360
乙醇分子中不存在共軛系統(tǒng),它在波長200-800nm范圍內(nèi)是沒有吸收的,當(dāng)乙醇與異氰酸苯酯(Ar-N=C=O)反應(yīng)后,在波長280nm處就會出現(xiàn)較強(qiáng)的吸收。
例16
有時很強(qiáng)的吸收會引起干擾作用,象有些稠環(huán)化合物對某些波長的吸收就很強(qiáng),也可 以采用化學(xué)鴟從θコH纈謝銜鏍煬哂腥齟箴鍵,在波長252nm處有很強(qiáng)的吸收,其摩爾吸光系數(shù)可達(dá)2×105會對一些在此也有吸收的化合物產(chǎn)生干擾,我們可以讓它與丁烯二酸酐發(fā)生狄爾斯-阿爾德(Diels-Alder)加成反應(yīng):
這樣一來,原來三個大鵂查釹低塵捅黃蘋盜?,原先很强的吸收就被大大架V趿恕£
結(jié)語
所述紫外可見分光光度法具有儀器價格低廉適用性廣泛,尤其是采用微機(jī)控制以來,該技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。近年來我國儀器制造廠可以生產(chǎn)出與等同水平的紫外分光光度計,成為分析者的佳選擇