共轭体系对有机分子吸收光谱的影响

主讲教师：苏萍 第五章 5.2 影响紫外可见吸收 光谱的因素01共轭体系的影响 目 录 CONTENTS 02 空间异构效应的影响03异构现象的影响 04取代基的影响 05溶剂极性的影响 06 pH 值的影响1. 共轭体系的影响CH2=CH2的π-π*跃迁：λmax = 171 nm（无色）1,3-丁二烯：λmax = 217 nm（无色）1,3,5-己三烯：λmax = 258 nm（无色）⋯番茄红素(C=C)11 λmax = 470 nm（红色）2. 空间异构效应的影响如CH3I (λmax = 258nm)CH2I2 (λmax = 289nm)CHI3 (λmax = 349nm)3. 异构现象的影响如乙酰乙酸乙酯在溶液中存在酮式与烯醇式的平衡，烯醇式中的共轭双键使π-π*跃迁能量降低，λmax向长波方向移动。

CH3―C ― CH2 ― C ― OC2H5 CH3―CH = CH― C ― OC2H5 ‖ ‖ ‖O O O乙酰乙酸乙酯酮式烯醇式204nm处仅有弱吸收245nm处有强的K吸收带4. 取代基的影响取代基为含孤对电子基团时，如-NH2、-OH、-Cl，可使分子向长波方向移动；取代基为斥电子基时，如-R，-OCOR则使分子向短波方向移动；苯环或烯烃上的H被各种取代基取代，多向长波方向移动。

4. 取代基的影响例如：OH基团本身无色，但能增强生色团颜色，因为含有n 电子，且能与π电子作用，产生n →π共轭。

184204254270苯（π→π*）苯酚（—OH为助色团）λ/nm5. 溶剂极性的影响◆溶剂极性越强，由π→π＊跃迁产生的谱带向长波方向移动越显著，即红移越大。

这是因为发生π→π＊跃迁的分子激发态的极性大于基态，在极性溶剂的作用下，激发态能量降低的程度大于基态，从而使基态到激发态跃迁所需的能量变小，使吸收带发生红移。

◆溶剂极性越强，由n→π＊跃迁产生的谱带向短波方向移动越明显，即蓝移越大。

共轭效应定义共轭效应是指在化学反应中，某些分子或离子的结构和性质会因为共轭体系的存在而发生变化。

共轭体系是指由连续的多个π键构成的结构。

共轭体系可以改变分子的电子分布和电子云的稳定性，从而影响分子的化学行为。

共轭效应最早是由德国化学家奥托·迈尔斯(Otto Meier)在20世纪初提出的。

他发现，当分子中存在共轭体系时，分子的吸收和发射光谱发生了变化。

这些变化表明，共轭体系可以影响分子的电子结构和能级分布，从而改变分子的光学性质。

共轭效应在有机化学中具有重要的意义。

共轭体系可以增强分子的稳定性，提高分子的光学活性和电子云的扩展性。

共轭体系中的π电子可以自由移动，形成共振结构，从而增加分子的化学反应性。

例如，共轭双键的存在可以增加分子的亲电性，使其更容易与其他分子发生反应。

共轭效应还可以影响分子的光学性质。

共轭体系中的π电子可以吸收和发射特定波长的光，产生特定的光谱带。

这些光谱带可以用来确定分子的结构和性质，从而在化学分析和材料科学中有广泛的应用。

共轭效应还可以影响分子的色彩。

共轭体系中的π电子可以吸收特定波长的光，产生彩色化合物。

这些彩色化合物在染料工业和有机电子领域有重要的应用。

共轭效应不仅存在于有机化合物中，还存在于无机化合物和生物分子中。

在无机化学中，共轭体系可以改变金属离子的电子结构和光学性质。

在生物化学中，共轭体系可以影响生物分子的结构和功能，从而在生物学研究中具有重要的意义。

共轭效应是一种重要的化学现象，它可以影响分子的结构和性质。

共轭体系可以改变分子的电子分布和能级分布，从而影响分子的化学行为和光学性质。

共轭效应在有机化学、无机化学和生物化学中具有广泛的应用。

通过研究和理解共轭效应，我们可以更好地理解和控制化学反应和材料性质，推动化学科学的发展。

有机化学基础知识点共轭体系的吸收光谱和荧光光谱有机化学基础知识点：共轭体系的吸收光谱和荧光光谱共轭体系是有机分子中的一种特殊结构，它具有特殊的电子共享方式，使得分子中的π电子能够在分子内部运动，形成共轭体系。

共轭体系的存在对有机分子的吸收光谱和荧光光谱具有重要影响。

本文将讨论共轭体系的吸收光谱和荧光光谱，并探讨其背后的物理原理。

1. 吸收光谱1.1 低能π→π*跃迁和n→π*跃迁共轭体系能够吸收紫外可见光的原因在于其中的π电子可以发生跃迁。

其中，低能π→π*跃迁发生在具有共轭体系的化合物中，当一个π电子从空轨道跃迁至共轭体系的空π*轨道时，吸收了光的能量。

另一方面，n→π*跃迁发生在化合物中存在非共轭的孤对电子或非共轭的π电子与非共轭π*轨道之间的跃迁，同样能够吸收光的能量。

1.2 共轭体系的共振效应共轭体系由多个具有相同间隔的共轭键构成，共轭键上的π电子能够在分子中运动，并形成共振结构。

共振结构使得共轭体系具有较低的能量，能够吸收更长波长的光。

其共振频率与共振结构的稳定程度有关，当分子中存在更多共振结构时，共振频率越低。

这就解释了共轭体系吸收光谱中的颜色从紫外光到可见光逐渐变化的原因。

2. 荧光光谱共轭体系由于π电子的运动，使得分子具有相对较低的激发能级和高的激发态寿命。

当共轭体系吸收光的能量后，部分电子从基态跃迁至激发态。

在激发态中，共轭体系中的π电子能够在分子内自由运动，并通过非辐射跃迁的方式回到基态。

这种非辐射跃迁的过程会导致能量的损失，使得部分能量以荧光的形式被发射出来。

荧光光谱是荧光发射产生的光谱，在荧光光谱中，发射的波长通常比吸收光谱的波长长。

这是由于非辐射跃迁过程中能量的损失造成的。

荧光光谱的形状和强度与共轭体系的结构以及分子中其他基团的影响有关。

不同的共轭体系和取代基团会导致不同的能级分布和能量损失，进而影响荧光光谱的特性。

3. 共轭体系的应用共轭体系在化学和生物学领域具有广泛的应用。

共轭有机高分子结构设计与功能调控共轭有机高分子是指由一系列共轭键连接在一起的有机分子。

这种结构具有特殊的电子结构和导电性质，因此在化学、材料科学和电子学等领域有着广泛的应用。

共轭有机高分子的结构设计主要包括以下几个方面：1. 选择合适的单体：共轭有机高分子通常由含有共轭键的单体构成。

选择具有合适的官能团和结构的单体是设计共轭有机高分子的关键。

例如，苯环、咪唑和噻吩等具有共轭结构的单体都可以用来构建共轭有机高分子。

2. 控制共轭长度：共轭有机高分子的导电性质与共轭链的长度有关。

通过控制单体的选择和聚合条件，可以调控共轭链的长度，从而实现对导电性能的调控。

一般来说，共轭链长度越长，导电性能越好。

3. 引入官能团：通过在共轭有机高分子的结构中引入不同的官能团，可以实现对其化学性质的调控。

不同的官能团可以引入不同的化学反应，从而实现高分子材料的功能化。

4. 交联和掺杂：通过掺杂和交联等方法，可以实现共轭有机高分子结构的调控和功能的改变。

掺杂可以导致载流子浓度的调控，从而影响导电性能；交联可以改变高分子的物理性质，如机械强度和热稳定性。

对于共轭有机高分子的功能调控，主要有以下几个方面：1. 导电性能调控：通过控制共轭链的长度、单体的选择和结构的调控，可以实现共轭有机高分子的导电性能的调控。

这对于电子器件的设计和开发具有重要意义。

2. 光学性能调控：共轭有机高分子具有良好的光学性能，可以用于制备光电器件。

通过控制共轭链的长度和结构，可以调控共轭有机高分子的吸收光谱和发光性能，从而实现对其光学性能的调控。

3. 催化性能调控：通过引入不同的官能团和掺杂剂，可以实现对共轭有机高分子的催化性能的调控。

这对于合成有机小分子的催化反应具有重要意义。

4. 环境敏感性调控：通过引入响应性官能团，如温度敏感性、pH敏感性和光敏感性等，可以实现对共轭有机高分子结构的环境敏感性的调控。

这对于制备智能响应性材料具有重要意义。

总之，共轭有机高分子的结构设计与功能调控是一个复杂且有挑战性的问题，需要综合考虑材料的化学性质、物理性质和功能需求等方面。

第七章紫外吸收分析法一、判断题（对的打√, 错的打×）1、紫外吸收光谱法只适合分子中含共轭结构的化合物的分析。

（√）2、电磁波的波长越大，能量越大。

（×）3、紫外吸收是由外层价电子能级跃迁所致，其能级差的大小，决定了其吸收峰的位置。

（√）4、根据朗伯－比耳定律，如果入射光的波长相同，被测物质的浓度不同，则摩尔吸光系数不同。

（×）5、根据朗伯－比耳定律，被测物质的浓度越大，测定的吸光度值越大，测量结果越准确。

（×）6、极性溶剂一般使π→π*跃迁发生红移，使n→π*跃迁发生蓝移。

（√）7、当分子中的助色团与生色团直接连接时，将使n→π*跃迁发生红移。

（×）8、在紫外－可见光度分析中极性溶剂会使被测物吸收峰精细结构更明显。

（×）9、在紫外吸收光谱测定中，应尽量选择弱溶剂或非极性的溶剂。

（√）二、选择题1、光量子的能量正比于幅射的（A）A、频率B、波长C、波数D、传播速度2、在一些含有>C=O、—N=N等基团的分子中，由n→π*跃迁产生的吸收带称为(D)A、K吸收带B、E吸收带C、B吸收带D、R吸收带3、苯胺的紫外光谱中，λmax＝230nm，εmax＝8600的吸收带是（C）A、K带B、R带C、E2带D、B带4、丙酮在已烷中的紫外吸收λmax=279nm，ε＝14.8，该吸收带是由哪种跃迁引起的？（C）A、σ→σ*B、n→σ*C、n→π*D、π→π*5、紫外吸收光谱曲线中，能用来定性的参数是（ D ）A、最大吸收峰的吸光度B、最大吸收峰处的摩尔吸收系数C、最大吸收峰的波长D、最大吸收峰的波长和其摩尔吸收系数6、在下面四种溶剂中测定化合物CH3COCH＝C(CH3)2的n→π*跃迁，吸收带波长最短的是（ D ）A、环己烷B、氯仿C、甲醇D、水7、区别n→π*和π→π*跃迁类型，可以用吸收峰的（ C ）A、最大波长B、形状C、摩尔吸光系数D、吸光度8、在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是( C)A、原子光谱B、紫外光谱C、可见光谱D、红外光谱9、摩尔吸光系数与下列哪个因素无关（A ）A、溶液的浓度B、溶液的性质C、溶液的温度D、入射光波长10、某化合物在紫外光谱的220~280nm范围内没有吸收,该化合物可能属于以下化合物中的哪一类? （ D ）A、芳香族化合物B、含共轭双键化合物C、醛类D、醇类11、某化合物分子式为C5H8O，在紫外光谱上有两个吸收带：λmax =224 nm时，εmax =9750；λmax=314 nm时，εmax =38；以下可能的结构是（ A ）A、CH3COCH＝CHCOCH3B、CH3CH＝CHCH2CHOC、CH2＝CHCH2CH2CHOD、CH≡CCH2CH2CH2OH12、在300nm波长进行分光光度测定时，应选用何种比色皿( C)A、硬质玻璃B、软质玻璃C、石英D、透明有机玻璃13、伍德沃德提出了计算共轭二烯、多烯烃及共轭烯酮类化合物哪类跃迁最大吸收波长的经验规则( D )A、σ→σ*B、n→σ*C、n→π*D、π→π*14、在可见－紫外分光光度计中，用于紫外波段的光源是：（B）A、钨灯B、氘灯C、卤钨灯D、能斯特光源15、按一般光度法用空白溶液作参比溶液，测得某试液的透射比为10%，如果更改参比溶液，用一般分光光度法测得透射比为20% 的标准溶液作参比溶液，则试液的透光率等于( C)A、8%B、40%C、50%D、80%16、如果显色剂或其他试剂在测定波长有吸收，参比溶液应采用（ B ）A、溶剂参比；B、试剂参比；C、试液参比；D、褪色参比。

共轭效应的特点共轭效应是指当两个或多个相邻的π键中的一个键被攻击或受到其他化学反应的影响时，另一个键也会受到影响的现象。

这种影响可以是键长的改变、键能的变化、电子密度的重新分布等。

共轭效应是有机化学中一个重要的概念，它对于分子的稳定性、反应性以及光学、电子等性质的理解具有重要意义。

它在有机分子的结构与性质之间建立了联系，为有机化学的研究提供了理论基础。

共轭效应的特点主要包括以下几个方面：1. 共轭效应可以改变π键的键长。

共轭体系中，由于π电子的共享，使得相邻的π键中的电子云变得不对称，导致键长的改变。

共轭效应可以使π键变得更加紧凑，减小键长，增强了键的紧密性。

2. 共轭效应可以改变π键的键能。

共轭体系中，由于电子云的重叠，使得键能降低。

共轭效应可以使π键的共轭体系中的π电子云更加稳定，增强键的稳定性。

3. 共轭效应可以改变π键的电子密度。

共轭体系中，由于π电子的共享，使得电子密度的分布发生变化。

共轭效应可以使π电子云在共轭体系中重新分布，使得电子密度在分子中的不同位置发生变化，从而改变了分子的性质。

4. 共轭效应可以影响分子的光学性质。

共轭体系中，由于π电子的共享，使得分子能够吸收较长波长的光，从而呈现颜色。

共轭效应可以影响分子的吸收光谱，改变分子的颜色。

5. 共轭效应可以影响分子的反应性。

共轭体系中，由于π电子的共享，使得分子的反应活性增强。

共轭效应可以使分子更易受到攻击，发生化学反应，增加反应的速率。

共轭效应在有机化学中具有广泛的应用。

例如，共轭效应可以用来解释分子的稳定性、反应性以及光学性质。

在有机合成中，共轭效应可以用来设计和合成具有特定性质的分子。

在药物设计中，共轭效应可以用来改变药物分子的性质，增强药物的活性。

在材料科学中，共轭效应可以用来改变材料的光学、电子等性质，设计新型的功能材料。

共轭效应是有机化学中一个重要的概念，它对于分子的结构与性质之间的关系具有重要意义。

共轭效应可以改变π键的键长、键能、电子密度等性质，影响分子的光学、电子等性质。

第一章紫外自旋选律：分子中的电子在跃迁过程中自旋方向不能改变。

对称性选律：允许跃迁：σ→σ* 跃迁π→π* 跃迁禁阻跃迁：σ→π* 跃迁π→σ* 跃迁n →π* 跃迁n →σ* 跃迁紫外吸收光谱中常用术语：吸收曲线：吸收光谱称为吸收曲线。

是以波长为横坐标，以吸光度（或吸收系数）为纵坐标所描绘的曲线。

吸收峰：吸收最大的地方。

对应的波长称为最大吸收波长λmax。

吸收谷：峰与峰之间吸收最小的地方。

对应的波长称为最小吸收波长。

肩峰：吸收曲线在下降或上升处吸收稍有增加的情况末端吸收：在图谱短波端只呈现强吸收而不成峰形的部分。

发色团：在分子结构中含有π电子的基团，在紫外可见光范围内产生吸收。

助色团：在分子结构中含有非成键n电子的杂原子饱和基团，能使吸收峰向长波方向移动，吸收强度增加。

环外双键：A环：无B环：1个C环：无D环：无(2) 共轭多烯λmax的计算（Fieser-Kuhn公式）超过四烯以上的共轭多烯烃，λmax的计算用Fieser-Kuhn公式λmax = 114 + 5M + n( 48-1.7n ) - 16.5 Rendo – 10 Rexoε max (己烷) = 1.74×104n式中：M --- 烷基数n --- 共轭双键数Rendo --- 具有环内双键的环数Rexo ---具有环外双键的环数思考题在紫外光谱中,电子跃迁有哪几种类型? 分布在什么波长范围？电子跃迁类型对λmax 的强度有何影响?1.σ→ σ*跃迁：饱和烃（甲烷，乙烷），E很高，λmax<150nm（远紫外区）2. n → σ*跃迁：含杂原子饱和基团（—OH，—NH2），E较大，λmax 150~200nm（远紫外区）3. π→ π*跃迁：不饱和基团（—C＝C—，—C ＝O ），E较小，λmax ~ 200nm（近紫外区）4. n→ π*跃迁：含杂原子不饱和基团(—C ≡N ，C＝O)，E最小，λmax 200~400nm（近紫外区）1.在紫外光谱中, 影响λmax的因素有哪些？（一）共轭体系对λmax的影响：π-π共轭体系的形成使λmax向长波方向移动（π→π*），红移且出现多条谱带共轭体系越长，共轭双键数目越多，其最大吸收峰越移往长波方向，红移越显著。

有机共轭效应
有机化学中的共轭效应是指共轭双键或环中的π电子可以被相邻的单键或其他π电子所影响，从而改变化合物的结构和性质。

共轭效应包括共轭体系的稳定性、反应性和吸收光谱的变化等方面。

共轭体系的稳定性可以通过判断反应热和共轭体系中电子排布的方式来确定。

共轭体系的反应性也受到共轭效应的制约。

吸收光谱的变化可以通过共轭体系的大小、取代基的影响和电子密度的变化来解释。

共轭效应在化学合成、材料科学和生物化学等领域中都有重要应用。

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利用红外吸收光谱进行有机化合物定性分析可分为两个方面一是官能团定性分析，主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别；二是结构分析，即利用红外吸收光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析手段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息，来确定未知物的化学结构式或立体结构。

原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。

辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构1、红外光谱特点•红外吸收只有振-转跃迁，能量低；•除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；•特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；•定量分析；•固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；•分析速度快；•与色谱联用定性功能强大。

2、分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。

分子结构与红外光谱1、分子官能团与红外光谱吸收峰（1）分子的整体振动图像可分解为若干简振模式的叠加，每个简振模式（振动能级跃迁）对应于一定频率的）对应于一定频率的光吸收峰，全部具有红外活性的简振模式的光吸收峰就构成了该分子的振动吸收光谱，即红外光谱。

（2）分子的简振模式（振动能级）决定于分子的结构，因此可以将分子结构与其红外光谱联系在一起。

（3）分子的一个简振模式是其所有原子特定运动分量的叠加，也就是说，在一个简振模式下，所有原子都在进行（相同频率）运动运动。

但是一般只有某一个（或几个）基团的运动起着主要作用，而其它原子的运动相对弱的多。

所以，分子的一个简振模式可以看作只是个别基团（官能团）的运动，因此，可以将分子的红外光谱吸收峰与其官能团相对应。

2、官能团的主要振动方式（1）化学键长度改变（2）化学键键角/二面角改变3、H2O与CH4的简正振动模式红外光谱解析三要素位置、强度、形态是红外光谱解析三要素。