有机化合物的光谱综合分析

1、有机化合物的光谱综合分析一、实验目的（1）初步掌握傅里叶变换光谱仪、紫外可见分光光度计及荧光分光光度计的工作原理与基本操作。（2）通过红外谱图解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。（3）掌握紫外可见吸收光谱、荧光光谱的测定方法及应用于定量分析的原理和方法。二、实验原理物质分子中的各种不同基团，在有选择地吸收不同频率的红外辐射后，发生振动能级之间的跃迁，形成各自独特的红外吸收光谱。据此，可对物质进行定性和定量分析。特别是对化合物结构的鉴定，应用更为广泛。紫外-可见分光光度法属于吸收光谱法，分子中的电子总是处在某一种运动状态中，每一种状态都具有一定的能量，属于一定的能级。电子由

2、于受到光、热、电等的激发，从一个能级转移到另一个能级，称为跃迁。当这些电子吸收了外来辐射的能量，就从一个能量较低的能级跃迁到另一个能量较高的能级。物质对不同波长的光线具有不同的吸收能力，如果改变通过某一吸收物质的入射光的波长，并纪录该物质在每一波长处的吸光度（A）,然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，这样得到的谱图为该物质的吸收光谱或吸收曲线。当一定波长的光通过某物质的溶液时，入射光强度I0与透过光强度It之比的对数与该物质的浓度c及厚度b成正比。其数学表达式为： （一）式（一）为Lambert-Beer定律，是分光光度法定量分析的基础，其中T为透光率(透射比）。荧光物质分子吸收了特定频

3、率辐射能量后，由基态跃迁至第一电子激发态（或更高激发态）的任一振动能级，在溶液中这种激发态分子与溶剂分子发生碰撞，以热的形式损失部分能量后，而回到第一电子激发态的最低振动能级（无辐射跃迁）。然后再以辐射形式去活化跃迁到电子基态的任一振动能级，便产生荧光。荧光分析法具有灵敏度高、选择性好、工作曲线线性范围宽并能提供激发光谱、发射光谱、发光强度、发光寿命、量子产率、荧光偏振等诸多信息等优点，已成为一种重要的分析技术。但由于能够产生强荧光的物质相对较少，故其应用不太广泛。对于没有强荧光或没有荧光的物质的测定可设计相应的反应使其生成具有荧光特性的配合物进行测定。能产生强荧光的物质分子，一般都具有大的共

4、轭键结构或具有刚性平面结构等特征。三、仪器和试剂1 仪器傅里叶变换红外光谱仪（德国Bruker公司，TENSOR 27型; 美国Thermo Fisher公司， Nicolet 6700型）；压片机；玛瑙研钵；红外灯；紫外-可见-近红外分光光度计（岛津UV-3600）；荧光分光光度计（日本日立公司，F-4600型）；分析天平； 0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL移液管若干；10 mL带塞比色管若干。2 试剂 1）KBr晶体、酪氨酸、色氨酸；2）标准溶液(a): 0.4 g/L的酪氨酸溶液；标准溶液(b)： 0.4 g/L的色氨酸溶液； 标准溶液(c)：0.04 g/L的色氨酸溶液； 标准

5、溶液(d): 0.04 g/L的酪氨酸溶液（所有溶液均用去离子水配制）；酪氨酸待测样。四、实验步骤（一）红外光谱1样品制备用一玛瑙研钵将KBr晶体充分研磨后加入其量5%左右的待测固体样品，混合研磨直至均匀，并使其颗粒大小比所检测的光波长更小(约2m以下)。在一个具有抛光面的金属模具上放一个圆形纸环，用刮勺将研磨好的粉末移至环中，盖上另一块模具，放入油压机中进行压片。KBr压片形成后，用夹具固定测试。2仪器测试与解析 （1）打开红外光谱测试软件进入测试对话框背景测试样品测试标峰值打印谱图取出样品室中样品。解析谱图，推出可能的结构式。（3）查阅萨特勒标准谱图集，直至查到与所测试样品红外光谱图完全一

6、致的谱图才能确定化合物结构。（4）用分子式索引查阅顺序为：化合物分子式化合物英文名称谱图号谱图。（二）紫外-可见光谱1溶液配制（1）分别移取标准溶液(a) （0.4 g/L，1 mL）标准溶液(b)（0.4 g/L，0.4 mL）标准溶液于10 mL比色管中，用去离子水稀释、定容、摇匀，待用。（2）分别移取0.00、0.5、1.0、1.5、2.0 mL标准溶液（b）于5个10 mL比色管中，并用去离子水稀释、定容，摇匀，待用。2仪器操作（1）双击分光光度计图标“UVProbe”,出现软件界面，点左下角“连接”，系统开始自检，等系统自检结束。预热15-30分钟。待仪器稳定后方可使用。（2）在光谱

7、测量模式下，以去离子水为参比溶液，分别绘制步骤（1）中各溶液在200350nm波长范围内的吸收光谱。并记录各标准溶液的max 。（三）荧光光谱1溶液配制（1）分别移取标准溶液标准溶液(c)（0.04 g/L，1 mL）和标准溶液(d)（0.04 g/L，0.4 mL）于10 mL比色管中，用去离子水稀释、定容、摇匀，待用。（2）分别移取0.00、0.2、0.4、0.5、1.0 mL标准溶液（d）于5个10 mL比色管中，并用去离子水稀释、定容，摇匀，待用。2仪器操作 （1）打开计算机和分光光度计主机，双击分光光度计图标“FL-Solutions”,等系统自检结束。预热15-30分钟。待仪器稳定

8、后方可使用。（2）选择光谱测量界面（“Method”-“General”“Measurement”“Wavelength scan”），绘制上述步骤（1）中各溶液的激发光谱和发射光谱，并确定各自的Emmax和Exmax。（3）选择定量测定界面（“Method”-“General”-“Measurement”-“photometry”），依据上述步骤中测得的酪氨酸的Emmax和Exmax，设定定量测定的参数，测定系列标准溶液的荧光强度Is值，然后在相同条件下测量未知样的相对荧光强度Ix，并记录实验数据。五、结果处理（1）解释谱图中主要吸收峰与官能团的关系，重点写出谱图解释过程。（2）在红外光谱图上注出官能团的特征吸收峰。（3）将酪氨酸和色氨酸溶液的吸收光谱叠加在一个坐标系中，比较它们的紫外吸收峰和荧光光谱峰位置及强度的变化，讨论各峰位和峰强变化的理论依据。六、思考题（1）为什么测试红外光谱选用KBr、NaCl制样?有何优缺点?（2）用FT-IR仪测试样品为什么要先测试背景?（3）如何用红外光谱鉴定饱和烃，不饱和烃和芳香烃的存在?（4）醇类、羧酸和脂类化合物的红