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卟啉及其衍生物的应用摘要：近年来，卟啉及卟啉衍生物在显色反应、分子识别、催化合成反应等领域中有很广泛的应用。
文章就卟啉及卟啉衍生物在分析化学、生命科学和化学合成方面的研究发展作一简要介绍，并提出卟啉化合物今后的发展方向。
关键词：卟啉；金属卟啉；应用卟啉和金属卟啉广泛存在于自然界和生命体中，为高熔点的深色固体，多数不溶于水和碱，但能溶于无机酸。
其溶液有荧光，对热非常稳定。
卟啉化合物在石油产品中主要是以钒卟啉存在。
在生命体系中，血红蛋白、细胞色素等生物分子的结构核心都是卟啉。
它们作为一类特殊的大环共轭芳香体系，在仿生学、药学、医学、催化、材料化学、配位化学、光谱学、电化学、分析化学、有机化学等领域有广阔的应用前景。
近年来这类化合物的性能以及应用引起了科学家的广泛关注。
尤其是金属卟啉，在发展检测气体的高选择性传感物质中是一类很有潜力的分子。
本文就卟啉在分析化学、生命科学、催化等领域的应用作一综述。
1 卟啉的性质及基本结构卟啉是在卟吩环上拥有取代基的一类大环化合物的总称，具有特殊的刚性兀电子离域结构。
卟啉的卟吩环基本上在一个平面上，因此它的性质比较稳定。
卟吩环高度共轭的体系极易受到吡咯环及次甲基的电子效应影响，从而表现为各不相同的电子光谱。
在卟啉大环中，四个氮原子构成了一定空间位置和配位能力的环境，可与金属形成稳定的金属卟啉配合物。
如果在卟啉环上改变取代基、调节4个氮原子的给电子能力，引入不同的中心金属离子或者改变不同亲核性的轴向配体，就会使卟啉和金属卟啉具有不同的性质，因而也具有不同的功能。
由于卟啉具有特殊的结构和功能，因而被应用在多方面。
2 卟啉的应用研究2．1在分析化学中的应用2．1．1测定痕量金属离子卟啉类显色剂能与多种金属离子形成配合物，其摩尔吸光系数一般可达105L／moL．cm。
因此卟啉作为显色剂，测定金属离子灵敏度很高，络合比固定，稳定性好，具有操作简便、测定快速等优点。
自1974年四苯基卟啉三磺酸被作为光度试剂测量铜以来，卟啉试剂被称为“超高灵敏度的显色剂”。
不对称卟啉体系中的弱相互作用张晓红郭洪瑞矫志闫伟伟阮文娟*朱志昂(南开大学化学学院,天津300071)摘要:采用1H NMR 、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、荧光光谱和分子模拟方法研究了5-邻咪唑甲基苯基-10,15,20-三对叔丁基苯基卟啉(化合物1)和5-对咪唑甲基苯基-10,15,20-三苯基卟啉(化合物2)在氯仿中的弱相互作用.1H NMR 研究表明,相对于自由咪唑而言,化合物1和2的侧链咪唑的质子化学位移均向高场移动,说明两种化合物中存在弱相互作用;对UV-Vis 光谱的研究发现,与在丙酮中相比,化合物1在氯仿中的Soret 带裂分,说明在化合物1中存在的是分子内的弱相互作用;而化合物2的Soret 带则发生27nm 的红移,说明在化合物2中存在的是分子间弱相互作用.对荧光发射光谱的研究支持上述结论.对分子的最低能量构象分析得到了与光谱研究一致的结果.关键词:弱相互作用;不对称卟啉;1H 核磁共振;紫外-可见吸收光谱;构象分析中图分类号:O641Weak Interactions in Asymmetric Porphyrin SystemsZHANG Xiao-Hong GUO Hong-Rui JIAO ZhiYAN Wei-WeiRUAN Wen-Juan *ZHU Zhi-Ang(College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,P .R.China )Abstract:The weak interactions of 5-imidazolylmethylphenyl-10,15,20-tri-tert-butylphenylporphyrin (1)and 5-imidazolylmethylphenyl-10,15,20-triphenylporphyrin (2)were investigated in chloroform by 1H NMR,UV-Vis and fluorescence spectroscopies,and molecular modeling simulation.The 1H NMR chemical shifts of imidazole in compounds 1and 2move upfield compared with that of free imidazole and this shows that intramolecular or intermolecular weak interactions exist in both pared with the UV-Vis spectra of compounds 1and 2in acetone,their spectra in chloroform show a split Soret band for compound 1,which indicates a weak intramolecular interaction and a red shift of 27nm for compound 2,which also suggests a weak intermolecular interaction.The fluorescence data supports these results and the data obtained from the molecular simulation are consistent with those of the spectral analyses.Key Words:Weak interaction;Asymmetric porphyrin;1H NMR;UV-Vis spectrum;Conformation analysis[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.⁃Chim.Sin .2011,27(4),774-780AprilReceived:December 27,2010;Revised:February 15,2011;Published on Web:March 14,2011.∗Corresponding author.Email:wjruan@;Tel:+86-22-23501717.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20671053).国家自然科学基金(20671053)资助项目ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica1引言分子聚集行为在超分子化学、仿生化学和药学中的研究中受到广泛关注.1卟啉由于具有较大的芳香环而易于进行分子间的聚集和紧密堆积.研究表明,2卟啉聚集体具有重要的光物理和光化学性质,因而具有重要的技术应用价值.依靠共价或非共价键聚集的卟啉可用于模拟自然界光系统中的太阳能采集与传递过程,从而可用来制造人工光活性分子器件.3-10导致卟啉聚集的常见的驱动力有:配位键、氢键、π-π作用、T-型堆积、金属-π作用、范德华力等774No.4张晓红等:不对称卟啉体系中的弱相互作用分子间的弱相互作用.11咪唑由于其独特的芳香性和易于配位的性质为研究可控的分子聚集提供了基础.对以咪唑为作用基团的分子聚集行为的研究正引起越来越多的关注.12-14而探讨咪唑修饰的自由卟啉体系的分子内或分子间弱相互作用则对分子聚集行为的研究具有重要意义.本论文报道了两种新型的咪唑修饰的自由卟啉,采用1H NMR、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和分子模拟方法对由于咪唑取代基位置的不同而产生的不同类型的弱相互作用进行了研究.2实验部分2.1仪器、试剂与实验条件紫外-可见吸收光谱用Shimadzu UV-2450紫外-可见分光光度计摄谱;1H NMR谱在Mercury Vx 300MHz核磁共振仪(CDCl3为溶剂,TMS为内标)上完成;C、H、N元素分析在Perkin-Elmer240元素分析仪上完成;质谱用TRACE DSQ型质谱仪(Ther-mofinnigan公司生产)测得;荧光光谱用RF-5301PC 荧光分光光度计测定.分子模拟研究使用Sybyl6.91软件15(Tripos公司出品),力场为标准Tripos力场,构象搜索采用模拟退火方法16进行.全部计算在SGI Indy R4000工作站上通过SGI Origin350R16000服务器进行.薄层色谱(TLC)在F-254型薄板上进行.四氢呋喃、甲苯、吡咯按照试剂处理手册17提纯后使用.其余试剂均为分析纯可直接使用.2.2合成化合物的合成路线见Scheme1和Scheme2.2.2.15-邻咪唑甲基苯基-10,15,20-三对叔丁基苯基卟啉(化合物1)的合成将875mg(1mmol)5-邻溴甲基苯基-10,15,20-三对叔丁基苯基卟啉18、92mg(1.1mmol)碳酸氢钠、70mg(1.1mmol)咪唑,用25mL甲苯溶解后,加热回流24h.蒸除溶剂,以乙酸乙酯/甲醇为9:1(体积比,以下同)的混合液作为淋洗剂,用硅胶柱分离提纯,收集主色带,得紫黑色固体产物0.718g,产率为66.8%.1H NMR(CDCl3,300MHz)δ:-2.71(s,2H, pyrrole N-H),1.61(s,27H,t-Bu-H),4.75(s,2H,CH2),6.24(s,1H,Im),6.73(s,1H,Im),7.04(s,1H,Im),7.74-7.77(m,8H,Ar-H),8.15(d,J=8.4Hz,6H,Ar-Scheme1Synthesis route of compound1Scheme2Synthesis route of compound 2775Vol.27 Acta Phys.⁃Chim.Sin.2011H),8.58(d,J=4.8Hz,2H,Ar-H),8.87(s,2H,β-pyr-role),8.89(s,6H,β-pyrrole).Calcd.(%)for C60H58N6: C83.49,H6.77,N9.74;found(%)C83.79,H6.95, N9.15.MS,m/z:863.6(M+H+)+,计算值为862.5.2.2.25-对羟甲基苯基-10,1520-三苯基卟啉(化合物A)的合成用50mL二氯甲烷将5-对羧基苯基-10,15,20-三苯基卟啉19(250mg)溶解,然后加入10mL醋酸锌的饱和甲醇溶液,室温避光搅拌5h,直至TLC显示反应完成.反应混合物用蒸馏水洗涤三遍后,用无水硫酸镁干燥,蒸除溶剂,得到相应的锌(II)卟啉配合物.将该锌配合物溶于50mL四氢呋喃并加入过量的四氢铝锂.室温搅拌30min后,分别加入少许甲醇和浓盐酸,继续搅拌10min.然后用25mL二氯甲烷萃取反应液.萃取液分别用蒸馏水和NaHCO3溶液洗涤后,再用蒸馏水洗涤至水层的pH值为7.用无水硫酸镁干燥,蒸除溶剂,以甲醇/二氯甲烷为1: 10的混合液作为淋洗剂,用硅胶柱分离提纯,收集主色带,得到0.25g紫色粉末即为产物A,产率为87%.1H NMR(CDCl3,300MHz)δ:-2.77(s,2H,pyr-role N-H),1.18(t,J=5.1Hz,1H,OH),5.05(s,2H, CH2),7.75(d,J=6.6Hz,11H,Ar-H),8.21(d,J=7.5 Hz,8H,Ar-H),8.84(s,8H,β-pyrrole).2.2.35-对溴甲基苯基-10,15,20-三对叔丁基苯基卟啉(化合物B)的合成将224mg化合物A溶于50mL二氯甲烷中,加入33%溴化氢的冰醋酸溶液10mL,溶液变为绿色.室温搅拌3h,然后用20mL二氯甲烷萃取.萃取液分别用蒸馏水和饱和NaHCO3溶液洗涤后,再用蒸馏水洗涤至水层的pH值为7,用无水硫酸镁干燥有机溶液,最后蒸除溶剂.以甲醇/二氯甲烷为1:10的混合液作为淋洗剂,用硅胶柱分离提纯,收集主色带,得到紫罗兰色粉末即为产物B,产率为50%.1H NMR(CDCl3,300MHz)δ:-2.85(s,2H,pyrrole N-H),4.77(s,2H,CH2),7.70(t,J=6.3Hz,11H,Ar-H),8.14(d,J=6.9Hz,8H,Ar-H),8.77-8.80(m,8H,β-pyr-role).2.2.45-对咪唑甲基苯基-10,15,20-三苯基卟啉(化合物2)的合成将707mg(1mmol)化合物B、92mg(1.1mmol)碳酸氢钠、70mg(1.1mmol)咪唑溶于25mL甲苯,加热回流24h.蒸除溶剂,以二氯甲烷/甲醇为1:5的混合液作为淋洗剂,用硅胶柱分离提纯,收集主色带,得深紫罗兰色固体产物,产率为70%.1H NMR (CDCl3,300MHz)δ:-2.86(s,2H,pyrrole N-H),5.47 (s,2H,CH2),7.01(s,1H,Im),7.41(s,1H,Im),7.43(s, 1H,Im),7.66-7.68(m,9H,Ar-H),7.76(s,1H,Ar-H), 8.13(d,J=4.2Hz,9H,Ar-H),8.71(s,2H,β-pyrrole), 8.78(s,6H,β-pyrrole).1H NMR((CD3)2O,400MHz)δ:-2.76(s,2H,pyrrole N-H),5.65(s,2H,CH2),7.09 (s,1H,Im),7.40(s,1H,Im),7.72(d,J=7.8Hz,2H, Ar-H),7.85(s,10H,Ar-H),7.92(s,1H,Im),8.25(d, J=5.5Hz,8H,Ar-H),8.87(s(br),8H,β-pyrrole). Calcd.for C48H34N6:C82.97,H4.93,N12.10;found C83.29,H5.26,N11.45.MS,m/z:695.6(M+H+)+,计算值为694.3.3结果与讨论3.1卟啉化合物的光谱分析3.1.1核磁共振氢谱在化合物1中,卟啉环内的吡咯氢的化学位移在-2.71处,侧链中咪唑环的质子峰分别为6.24、6.73和7.04处,与自由咪唑7.16、7.73和8.1020相比依次向高场位移了0.92、1.00和1.06.在化合物1中咪唑环通过苯环邻位甲基与卟啉环连接在一起,二者相距较近,侧链咪唑环完全有可能折向卟啉环上方,若咪唑环位于卟啉环上方,则其质子必然受到卟啉环流效应的影响,从而导致咪唑环上氢质子向高场位移.在化合物2中,卟啉环内的吡咯氢的化学位移为-2.86,侧链中咪唑环的质子峰分别移到了7.01、7.41和7.43处,依次向高场位移了0.15、0.32和0.67.与化合物1相比,位移值大大降低.化合物2中咪唑环位于卟啉环meso位苯基的对位,且链长较短,咪唑环不可能像在化合物1中那样折叠至卟啉环上方,故化合物2内的咪唑环不会受到卟啉环流效应的影响.咪唑质子的化学位移可能是由于咪唑环与另一分子的卟啉环之间的弱相互作用或者咪唑环的取代基效应引起的.为了研究引起化合物中咪唑质子位移的原因,对比考察了化合物2在CDCl3和(CD3)2O中的1H NMR变化.选择氘代丙酮是因为丙酮为强极性溶剂,其对化合物的溶剂化效应可使化合物分子间的弱相互作用遭到破坏.对比化合物2在CDCl3和(CD3)2O中的核磁数据可以发现,CDCl3中卟啉环上的质子相对于(CD3)2O776No.4张晓红等:不对称卟啉体系中的弱相互作用中卟啉环上的质子出现裂分,且有不同程度的高场位移,而侧链咪唑环上的质子在CDCl3中存在更大的高场位移,说明咪唑环上的质子的高场位移不只是由取代基效应引起,也是分子间弱相互作用的结果.3.1.2紫外-可见吸收光谱分别以氯仿和丙酮为溶剂测得的化合物1、2的UV-Vis吸收光谱如图1、2所示,其中右上角为十倍的Q带谱图.表1为各化合物的Soret带和Q带吸收峰的数值.由图1可以看出,化合物1在CHCl3中有一个裂分的Soret带,分别在421和449nm,和四个Q带,分别在518、555、614和667nm.这从另一角度说明侧链咪唑环与卟啉芳环间产生了弱相互作用,而这种弱相互作用导致卟啉Soret带裂分.当以丙酮为溶剂后,由于溶剂极性增强引起溶剂效应,使得化合物1的这种分子内弱相互作用遭到破坏,表现为CHCl3中的Soret带的裂分和Q带的红移均消失.同时, Soret带有一定程度的蓝移,这同5,10,15,20-四苯基卟啉(H2TPP)在丙酮中的Soret带蓝移类似(见表1),均为丙酮的溶剂效应引起的.由图2可以看出,化合物2在氯仿中有Soret带(446nm)和Q带(516、556、610和660nm),相对于H2TPP在氯仿中的UV-Vis光谱均有不同程度的红移,特别是其Soret带相对H2TPP红移了27nm,这表现出了典型的分子聚集行为.21Soret带较窄也说明卟啉分子在结构上具有较好的聚集能力.22图3为化合物B在氯仿中的紫外-可见吸收光谱图,其Soret 带在418处和Q带位于515、557、571、650nm处,与H2TPP相比无明显位移变化,说明化合物B在氯仿中不存在分子间弱相互作用,这从另一个方面说明化合物2在氯仿中有分子间弱相互作用的存在.而当以丙酮为溶剂后,化合物2的Soret带和Q带的红移消失(图2B),同样可以认为是丙酮的溶剂效应破图1化合物1在氯仿(a)和丙酮(b)中的紫外-可见吸收光谱图Fig.1UV-Vis absorption spectra of compound1in chloroform(a)and in acetone(b)A:absorbance;Inserts are Q bands magnified10times.图2化合物2在氯仿(a)和丙酮(b)中的紫外-可见吸收光谱图Fig.2UV-Vis absorption spectra of compound2in chloroform(a)and in acetone(b)Inserts are Q bands magnified10times.777Vol.27Acta Phys.⁃Chim.Sin.2011坏了分子间的弱相互作用.3.1.3荧光光谱化合物1的荧光光谱如图4所示.图中曲线分别为化合物1在氯仿(曲线a 、c)和丙酮(曲线b)溶液中的荧光发射光谱,激发波长分别为434和416nm.从图中可看出,化合物1的氯仿溶液在697nm 处出现强发射峰,而其丙酮溶液在651nm 处出现极其微弱的发射峰,这是卟啉分子第一激发单线态S 1到基态S 0的荧光发射峰.溶剂的极性越强,荧光猝灭程度越大.当以丙酮为溶剂时,可能发生了一种氧分子猝灭,23三重态的氧分子和激发单重态的卟啉分子碰撞,形成了激发单重态的氧分子和三重态的卟啉分子;顺磁性的氧分子增加了自旋轨道的相互作用,助长了系间窜跃(S 1→T 1,T 1→S 0)的速度.溶剂与激发态卟啉的分子间的偶极相互作用促进了卟啉分子内电子转移过程的进行,这是一种卟啉向咪唑的电子传递过程,故对其荧光强度有很大影响.而其氯仿溶液的强荧光发射峰的46nm 的红移,则可能是由于卟啉分子内弱相互作用造成的.图4(a,c)中化合物1的浓度分别为1×10-6和5×10-6mol ·L -1.从图中可看出,虽然c 的浓度是a 的5倍,但其荧光强度却只约为a 的1.2倍,这可归因于聚集体中分子之间的弱相互作用使激发态的能量传递容易进行,导致荧光强度仅出现较小幅度的增大.24,25化合物2的荧光光谱如图5所示.图中曲线分别为化合物2在氯仿(曲线g 、h)和丙酮(曲线f)溶液中的荧光发射光谱,激发波长分别为446和416nm.从图中可看出,化合物2的氯仿溶液在687nm 处出现强发射峰,而其丙酮溶液分别在649和716nm 处出现一强一弱发射峰,且强发射峰相对其在氯仿中有近40nm 的蓝移,这可能是由于化合物2的分子间弱相互作用造成的.图5(g,h)中化合物2的浓度分别为5×10-6和1×10-6mol ·L -1,从图中可看出虽然g 的浓度是h 的5倍,但其荧光强度却约为h 的2.3倍,该结果的诱因与化合物1类似.3.2分子模拟为了验证我们从对1H NMR 和UV-Vis 和荧光光谱研究中得到的结论,采用分子模拟方法研究了化合物1和2的最低能量构象.采用模拟退火方法搜索化合物1、2的最低能量表1化合物的Soret 带和Q 带吸收峰的数值Table 1Absorbance data of Soret and Q bands of compoundsaThe data in the parentheses are εin 105mol -1·dm 3·cm -1;b The data in the parentheses are εin 104mol -1·dm 3·cm -1.Compound 1122H 2TPP H 2TPPSolvent CHCl 3(CH 3)2CO CHCl 3(CH 3)2CO CHCl 3(CH 3)2COλ/nmSoret banda421(1.36),449(2.65)416(5.40)446(8.64)414(1.3)419(2.78)414(4.59)Q band b518(0.2)513(2.3)516(0.1)511(5.5)515(1.5)511(2.0)555(0.2)548(1.3)556(0.4)545(2.6)551(0.73)545(0.9)595(0.3)591(0.8)610(1.8)589(1.6)591(0.53)589(0.6)667(5.0)647(0.6)660(10.6)645(1.4)646(0.36)645(0.5)图3化合物B 在氯仿中的紫外-可见吸收光谱图Fig.3UV-Vis absorption spectra of compound B inchloroformInsert is Q bands magnified 10times.图4化合物1在氯仿(a,c)和丙酮(b)中的荧光发射光谱图Fig.4Fluorescence emission spectra of compound 1inchloroform (a,c)and in acetone (b)C compound 1/(mol ·L -1):(a)1×10-6;(b)1×10-6;(c)5×10-6778No.4张晓红等:不对称卟啉体系中的弱相互作用构象的方法:首先根据四苯基卟啉的单晶数据26构建卟啉的三维结构,以分子力学优化后的低能构象为初始构象,进行模拟退火.模拟退火的条件为:最高温度2000K,平衡时间1000fs,最低温度0K,退火时间1500fs,轮数为40.搜索所得化合物1和2的最低能量构象见图6(a)和6(b).从图6(a)可以看出,化合物1中的咪唑环位于卟啉环上方,两个芳环间产生弱相互作用;受到卟啉环环流效应的影响,咪唑质子的化学位移向高场移动;而卟啉环受咪唑环的影响导致其UV-Vis光谱的Soret带裂分.从化合物2的最低能量构象(图6(b))可以看出,由于咪唑取代基处于苯环对位,且卟啉环与咪唑环间的碳链较短,使咪唑环不能折向卟啉环上方而是位于卟啉环侧面,因此咪唑环与卟啉环之间不存在分子内的相互作用.因此认为其UV-Vis光谱中Soret带的27nm红移应该是由于咪唑环与相邻分子的卟啉环的分子间的相互作用引起的.以化合物2的最低能量构象为基础,构建双分子聚集体模型,经分子力学优化后设为初始构象,然后通过构象搜索得到了具有最低能量的双分子聚集构象如图7所示.从图7可以看出,双分子聚集体中,一个分子的咪唑环与另一分子的卟啉环间存在相互作用.对照化合物2和化合物B的核磁数据,发现化合物2的卟啉环上质子的化学位移值相对于化合物B卟啉环上图5化合物2在氯仿中(g,h)和丙酮中(f)的荧光发射光谱图Fig.5Fluorescence emission spectra of compound2inchloroform(g,h)and in acetone(f)C compound2/(mol·L-1):(f)1×10-6;(g)5×10-6;(h)1×10-6图6化合物1(a)和2(b)的最低能量构象图Fig.6The minimal energy conformations of compounds1(a)and2(b)图7化合物2的双分子聚集体的最低能量构象Fig.7The minimal energy conformation of intermolecular aggregate of compound2The hydrogen atoms are not shown for clarity.779Vol.27 Acta Phys.⁃Chim.Sin.2011质子出现分裂,且两个吡咯质子向高场移动,说明化合物2在氯仿中发生的分子间聚集是由于咪唑环同相邻分子卟啉环上的吡咯间的相互作用造成的.化合物2的单体及双分子聚集体最低能量构象的势能值列于表2中.从表2数据可以看出,双分子聚集体的总能量比单体总能量的二倍值小11.120 kJ·mol-1,故化合物2的分子间聚集构象比单体更稳定.从表2数据还可以看出,双聚集体和单体的势能构成中最大的区别在于范德华能和静电能,因此聚集体的形成可归为范德华能和静电能共同作用的结果.4结论本文采用1H NMR、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱及分子模拟的方法研究了化合物1和2在氯仿中的弱相互作用.结果表明分子内与分子间的弱相互作用分别导致了UV-Vis光谱中卟啉化合物1的Soret带裂分和化合物2的Soret带红移27nm、1H NMR中卟啉侧链咪唑氢质子的化学位移向高场移动.另外,这种弱相互作用也使得荧光光谱中发射峰发生了明显的红移.分子模拟研究得到了与光谱研究一致的结果:化合物1由于侧链咪唑环折向卟啉上方而产生分子内弱相互作用,而化合物2的侧链咪唑的伸展式构象则依靠分子间弱相互作用形成分子聚集体.References(1)Lehn,J.M.Angew.Chem.Int.Edit.1990,29,1304.(2)Okamura,M.Y.;Feher,G.;Nelson,N.Photosynthesis;Govindjee:New York,1982;p195.(3)Crossley,M.J.;Burn,mun.1991,1569.(4)Tsuda,A.;Osuka,A.Science2001,293,79.(5)Imahori,H.J.Phys.Chem.B2004,108,6130.(6)Maruo,N.;Uchiyama,M.;Kato,T.;Arai,T.;Akisada,H.;Nishino,mun.1999,2057.(7)Ogawa,K.;Kobuke,Y.Angew.Chem.Int.Edit.2000,39,4070.(8)Balaban,T.S.Accounts 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(18)Jasinski,S.;Ermilov,E.A.;Jux,N.;Röder,.Chem.2007,7,1075.(19)Tome,J.P.C.;Neves,M.G.P.M.S.;Tome,A.C.Bioorg.Med.Chem.2005,13,3878.(20)Hu,S.G.;Huang,J.J.;Ma,L.;Luo,H.Y.;Ji,L.N.Spectroscopyand Spectral Analysis2004,24,381.[胡曙光,黄锦汪,马丽,罗海英,计亮年.光谱与光谱分析,2004,24,381.](21)Johannes,M.K.;Ernst,ngmuir1995,11,214.(22)Schenning,A.P.H.J.;Benneker,F.B.G.;Geurts,H.P.M.;Liu,X.Y.;Nolte,R.J.M.J.Am.Chem.Soc.1996,118,8549. (23)Zou,X.P.;Hu,Z.Z.;Chen,R.Journal of Instrumental Analysis2006,25,81.[邹欣平,胡珍珠,陈然.分析测试学报,2006,25,81.](24)Zhao,H.Q.;Chen,b.2000,17,257.[赵慧卿,陈东明.光谱实验室,2000,17,257.](25)Zhang,G.W.;Fan,Q.L.;Huang,W.Chem.J.Chin.Univ.2009,30,413.[张广维,范曲立,黄维.高等学校化学学报,2009,30,413.](26)Ruan,W.J.;Zhu,Z.A.Chin.J.Struct.Chem.1998,17,159.[阮文娟,朱志昂.结构化学,1998,17,159.]表2化合物2单分子(S)和双分子聚集体(D)最低能量构象的势能组成(kJ·mol-1)Table2Composition of potential energies(kJ·mol-1)for the minimal energy conformations of single molecule(S)780。
本科学生毕业论文论文题目：卟啉及其衍生物在水处理中的应用学院：国际文化教育学院年级：2008级专业：环境科学姓名：王泽学号：20087021指导教师：王滨松2012年4月30日摘要自然界在漫长的发展演变过程中选择了卟啉作为植物体内光合作用的反应中心和动物体内携氧释氧的活性中心。
这种由20个碳原子和4个氮原子组成的共轭大环具有芳香性，能提供π-π跃迁和电荷转移，构成其具有光导性的基本条件，其中心的氮原子与金属原子配位形成金属卟啉衍生物。
由于在可见光范围内有着强吸收的卟啉，极易负载于金属上，并且对染料废水进行有效的降解，水质得到净化。
但是，目前卟啉作为一种污水降解处理催化剂还尚在实验室研究阶段，距离工业化的实际应用还有很长路要走，人们对其中的许多细节问题还不清楚，特别是卟啉结构对降解过程中的反应机理等。
本课题紧随这一发展前沿，综合大量文献，合成出具有特定结构的一系列金属卟啉配合物，对染料废水的不同降解效果，探讨了卟啉结构对降解效果的影响，总结了其影响的特点和规律，为今后金属卟啉对染料废水的处理进一步发展，提供了有益的借鉴和启示。
（研究必要性—国内水污染现状，当前的处理手段，处理效果差，并且易产生二次污染等问题，卟啉及其金属卟啉有绿色环境催化剂之称，绿色环保，可作为一种新型水处理工艺进行研究：本论文，介绍了卟啉及其金属卟啉的性质结构及其合成等内容，，，，。
着重探讨了卟啉与金属卟啉在水处理和水处理中的印染废水的应用。
通过查阅前人资料，整理资料，旨在为卟啉及其衍生物在水处理中的应用提供理论建议，为水环境污染的治理提供新思路。
）关键词卟啉；卟啉衍生物；水处理；印染废水处理AbstractNature has chosen porphyrin as the photosynthetic center for green plants and combine-release oxygen center for heme in their long process of development and evolution.Porphyrin is a large ring conjugate structure of organic compounds，witharomatic, can prov ide the π-π transition and the charge transfer, which constitutethe basic conditions of photoconductivity. Central nitrogen atom with metal atomsform a metalloporphyrin derivative. Because in the visible range has strong absorption of porphyrin, extremely easy load on the metal, and dye wastewater to effectively degrade, water quality and introspection. However, at present, porphyrin, as a kind of sewage degradation process is still in the laboratory catalyst stage, the distance from the practical application of industrialization still has a way to go, people on one of the many details are still not clear, especially porphyrin structure in the process of degradation of reaction mechanism, etc. This topic followed this development front, comprehensive a large number of documents, screening for the synthesis of a series of specific structure metallic porphyrin complexes, dye wastewater to the different degradation effect, this paper discusses the structure of porphyrin effect of the degradation, summarized the influence of the characteristics and laws, for the next metallic porphyrin to dye wastewater treatment further development, provide a beneficial reference and inspiration.This paper mainly include the following three parts:ChapterⅠ: Briefly introduce the recent research status of porphyrin compounds,including: Definition, properties, synthesis methods, the separation methods andapplications of porphyrin and metallic porphyrin compounds.Chapter II:Introduce porphyrins and metallic porphyrin synthesis method, and porphyrins characterization technique.Chapter III: Detailed introduction porphyrins and its derivatives to dye wastewater water treatment.Chapter Ⅳ: SummaryKeywordsPorphyrin; Porphyrin derivatives; Water treatment; Printing and dyeing wastewater treatment目录第1章卟啉和金属卟啉 (1)1.1 卟啉和金属卟啉的结构 (3)1.1.1 卟啉的结构 ................................................................... 错误！未定义书签。
第53卷第2期2024年2月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.53㊀No.2February,2024一例锶配合物的合成、结构及表征保玉婷1,2,梁毅农1,2,孙㊀赞1,2(1.青海民族大学化学化工学院,西宁㊀810007;2.青藏高原资源化学与生态环境保护国家民委重点实验室,西宁㊀810007)摘要:在溶剂热条件下,以1,4,5,8-萘四羧酸(H 4L1)为配体,六水合氯化锶为金属源合成了一例锶配合物[Sr(L)2(H 2O)4]n (1)㊂通过元素分析(EA)㊁X 射线单晶衍射(SXRD)㊁X 射线粉末衍射(PXRD)㊁红外光谱(IR)和热重分析(TGA)进行结构表征㊂X 射线单晶衍射结果表明,1,4,5,8-萘四羧酸(H 4L1)发生原位反应生成1,3-二氧代-1H,3H-苯并[脱]异色烯-6,7-二羧酸(H 2L)㊂在配合物1中,每个锶原子位于四方反棱柱的几何构型中,配体连接金属延伸形成一维链状结构,链与链之间通过氢键与π π堆积作用形成2D 超分子结构㊂探究了配合物的固态发光行为,发现配合物在211nm 的激发波长下产生宽的发射光谱带(450~690nm),并在535nm 处出现最大发射波长,因此可知配合物是一种潜在的绿光材料㊂关键词:溶剂热合成;锶配合物;晶体结构;荧光性质;原位反应中图分类号:O641.4㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2024)02-0293-07Synthesis ,Structure and Characterization of a Strontium ComplexBAO Yuting 1,2,LIANG Yinong 1,2,SUN Zan 1,2(1.College of Chemistry and Engineering,Qinghai Minzu University,Xining 810007,China;2.Key Laboratory of Resource Chemistry and Eco-Environmental Protection in Tibetan Plateau (Qinghai Minzu University),State Ethnic Affairs Commission,Xining 810007,China)Abstract :A Sr(II)complex [Sr(L)2(H 2O)4]n (1)was synthesized with 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic acid (H 4L1)and strontium chloride hexahydrate under solvothermal conditions.The structure was characterized by elemental analysis (EA),single crystal X-ray diffraction (SXRD),powder X-ray diffraction (PXRD),infrared spectroscopy (IR)and thermogravimetric analysis (TGA).The single crystal X-ray diffraction results indicate that H 4L1undergoes in-situ reaction to generate 1,3-dioxo-1H,3H-benzo[de]isomere-6,7-dicarboxylic acid (H 2L).In complex 1,each Sr(II)atom is located in the geometric configuration of a square antiprism.The L -ligands connect Sr atoms to form a one-dimensional chain structure.2D supramolecular structure is formed through hydrogen bonding and π πstacking interactions.The solid states luminescence behavior of complex 1was explored.It is found that complex 1produces a wide emission spectrum band(450~690nm)at the excitation wavelength of 211nm,and the maximum emission wavelength appears at 535nm.Therefore,it can be seen that complex 1is a potential green light material.Key words :solvent thermal synthesis;strontium complex;crystal structure;fluorescence property;in-situ reaction ㊀㊀收稿日期:2023-09-15㊀㊀基金项目:青海省自然科学基金(2020-ZJ-964Q);2022年青海民族大学研究生创新项目(12M2022014)㊀㊀作者简介:保玉婷(1997 ),女,青海省人,硕士研究生㊂E-mail:189****9423@ ㊀㊀通信作者:孙㊀赞,博士,副教授㊂E-mail:sunzan_2006@0㊀引㊀㊀言金属配合物是由金属离子/簇和有机配体通过自组装过程合成的,在气体分离㊁催化㊁传感和荧光等方面具有广阔的应用前景,受到了广泛的关注[1-3]㊂有机共轭羧酸配体由于以下原因被广泛用于配合物合成:1)配体中羧酸基团可采用多种配位模式,如单齿㊁螯合-双齿㊁桥接-双齿和桥接-多齿模式等[4-6],因此有利于生成具有新颖结构的配合物;2)由于共轭体系的存在,配合物通常会产生较强的荧光[7];3)羧基可以作为氢键的给予者或是接纳者,对超分子结构的构建非常有利[8-9]㊂294㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷含有共轭基团的有机羧酸配体与锶形成的配合物通常具有良好的发光行为[5,10-11]㊂2007年刘波等[10]利用醋酸锶与四苯基卟啉类配体反应,合成了四苯基卟啉锶配合物Sr(TPP)2(TPP=tetrakis(phenyl) porphyrin),荧光光谱有一个强的荧光发射峰(610nm)和一个弱的发射峰(676nm)㊂2011年李世杰等[5]用2-丙基-4,5-咪唑二甲酸配体合成了一例锶配合物[Sr(H2pimda)2(H2O)2]n(H3pimda=2-propyl-1H-imidazole-4,5-dicarboxylic acid),在490nm处有强的荧光发射峰㊂2023年Chen等[11]用4,4ᶄ-biphenyldisulfonic acid(H2BPDS)合成了锶配合物{[Sr(C40H44N24O12)(H2O)4](C12H8O6S2)}㊃26H2O,在水溶液中能选择性地检测诺氟沙星(norfloxacin,NFX)㊂含萘环羧酸配体的配合物,如[Sr10(1,4-NDC)10Br4] (1,4-H2NDC=1,4-naphthalenedicarboxylic acid)[12]㊁{[Sr(ntca)(H2O)2]㊃H2O}n(1,4-H2ntca=1,4-naphthalenedicarboxylic acid)[13],均表现出优异的发光性能[12-16]㊂基于以上研究,本文选用1,4,5,8-萘四羧酸与氯化锶在溶剂热条件下成功构筑了锶配合物[Sr(L)2(H2O)4]n(1),通过元素分析㊁X射线单晶衍射㊁X射线粉末衍射和红外光谱进行了结构表征,并研究了配合物的热稳定性和固态发光行为㊂1㊀实㊀㊀验1.1㊀试剂与仪器试剂:1,4,5,8-萘四羧酸㊁六水合氯化锶(天津市大茂化学试剂厂);DMF(天津市富宇精细化工有限公司),所用试剂皆为分析纯㊂仪器:傅里叶红外光谱仪(FTS-3000FT-IR);元素分析仪(EL-III);X射线粉末衍射仪(Rigaku Ultima Ⅳ);X射线单晶衍射仪(Rigaku Saturn);热重分析仪(NETZSCH TG209);荧光分光光度计(英国爱丁堡FLS1000)㊂1.2㊀配合物1的性能与表征方法采用X射线粉末衍射仪(Rigaku Ultima IV)以Cu Kα为射线源,电流25mA,电压35kV,扫描速率8(ʎ)/min对样品进行物相表征㊂在氮气气氛中,以升温速率为10ħ/min,温度范围为25~770ħ对样品进行热重分析㊂在室温下以氙灯作为光源,狭缝宽度为5nm,波长扫描范围为400~800nm,激发波长为211nm对样品进行荧光光谱测试㊂1.3㊀配合物1的X射线单晶衍射选取尺寸大小合适的黄色晶体于CrysAlisPro单晶衍射仪上,用经石墨单色器单色化的Mo Kα(λ=0.071073nm)射线为光源,在293K的温度下收集衍射点㊂配合物以ω-φ扫描方式收集衍射数据㊂所有衍射数据使用SADABS程序进行半经验吸收校正㊂晶胞参数用最小二乘法确定㊂数据还原和结构解析工作分别使用SAINT和SHELXS-2018程序[17]完成㊂晶体结构用直接法解出,先用差值函数法和最小二乘法确定全部非氢原子坐标,并用理论加氢法得到氢原子位置,然后用最小二乘法对晶体结构进行精修㊂O1上的H原子占有率为0.5㊂主要晶体学数据详见表1㊂配合物1的CIF数据已经保存在英国剑桥晶体结构数据中心, CCDC号为2253022,可通过网址免费获取:㊂1.4㊀配合物1的合成将六水合氯化锶(0.1mmol,26.6mg)㊁1,4,5,8-萘四羧酸(H4L1,0.05mmol,15.2mg)㊁1mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和9mL H2O同时加入到25mL的烧杯内,超声10min,待分散均匀后,转移到容积为25mL 的带聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜内,在100ħ恒温反应24h后,得到黄色晶体,晶体经过滤㊁DMF 洗涤后自然晾干㊂元素分析结果实验值(%):C,46.45;H,2.59,按照C28H16O18Sr计算的理论值(%):C, 46.19;H,2.22㊂IR(KBr,cm-1):3539(m),3074(w),1769(m),1725(m),1645(m),1592(s), 1512(m),1438(m),1381(s),1336(m),1291(m),1223(s),1155(m),1118(m),1040(s),869(m), 815(s),761(s),644(s),591(w),556(m),479(w),412(w)㊂㊀第2期保玉婷等:一例锶配合物的合成㊁结构及表征295㊀表1㊀配合物1的晶体学及结构精修参数Table1㊀Crystallographic data and structure refinement details of complex1Formula C28H16O18SrFormula weight728.03T/K293Crystal system OrthorhombicSpace-group Fddda/nm0.6909(10)b/nm 2.5264(4)c/nm 2.9512(5)α/(ʎ)90β/(ʎ)90γ/(ʎ)90V/nm3 5.15154(14)Z8D c/(g㊃cm-3) 1.877μ/mm-1 3.805θ/(ʎ)9.21~134.49Unique reflns,R int1166/0.0287GOF 1.133R1,w R2[I>2σ(I)]0.0271,0.0732R1,w R2(all data)0.0280,0.0737㊀㊀R1=Σ(||F o|-|F c||)/Σ|F o|;w R2={Σw(|F o|2-|F c|2)2/Σw(|F o|2)2}1/2.2㊀结果与讨论2.1㊀配合物1的晶体结构分析配合物1属于正交晶系Fddd空间群,晶胞参数为a=0.6909(10)nm,b=2.5264(4)nm,c=2.9512(5)nm 和α=β=γ=90ʎ㊂配合物1的分子式为C28H16O18Sr,结构式为[Sr(L)2(H2O)4]n㊂1,4,5,8-萘四甲酸在反应过程中生成了配体1,3-二氧代-1H,3H-苯并[脱]异色烯-6,7-二羧酸(H2L),如图1所示[18]㊂在配合物1中,中心金属Sr(II)离子的配位环境如图2(a)所示,Sr的八个配位原子来自于羧酸配体的四个氧原子以及四个水分子的氧原子,通过Shape软件计算(见表2)[19],发现Sr(II)离子的几何构型为四方反棱柱(见图2(b)),相关的键长键角列于表3㊂L-配体的配位模式如图2(c)所示,连接两个Sr(II)离子形成1D链结构(见图2(d))㊂在配合物1中,链与链之间通过O H O氢键(表4)和π π堆积作用(d cg㊃㊃cg=0.38683(10)㊁0.37782(10)㊁0.36046(9)nm)形成2D超分子结构(见图2(e))㊂图1㊀H4L1原位反应生成配体H2LFig.1㊀H2L ligand is derived from in situ reaction of H4L1296㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷图2㊀配合物1的晶体结构㊂(a)配合物1中Sr(II)离子的配位环境(对称码:#1x,-y+5/4,-z+5/4;#2-x+5/4, y,-z+5/4;#3x+5/4,-y+5/4,z);(b)配合物1中Sr(II)离子的四方反棱柱几何构型;(c)配体L-的配位模式;(d)配合物1的1D链;(e)配合物1由O H O氢键(虚线)和π π堆积作用(实线)形成的2D超分子层Fig.2㊀Crystal structure of complex1.(a)The coordination environment of Sr(II)ion in complex1(Symmetry code:#1x, -y+5/4,-z+5/4;#2-x+5/4,y,-z+5/4;#3x+5/4,-y+5/4,z);(b)square antiprism geometric configuration of Sr(II)ion in complex1;(c)coordination mode of L-ligand;(d)1D chain of complex1;(e)2D supramolecular structure was constructed by O H O hydrogen bond(dashed line)andπ πstacking interaction(solid line)of complex1表2㊀Shape软件分析配合物1中Sr(II)离子的几何构型Table2㊀Shape software analysis of the Sr(II)ion in complex1Label Shape DistortionTDD-8Triangular dodecahedron 2.366SAPR-8Square antiprism 1.699BTPR-8Biaugmented trigonal prism 3.407JBTPR-8Biaugmented trigonal prism J50 3.800JSD-8Snub diphenoid J84 6.0422.2㊀配合物1的红外光谱图3为配合物的红外光谱,其中v=3539cm-1为 OH的吸收峰,v=3074cm-1为 CH的吸收峰, v=1769㊁1725cm-1说明有酸酐,v=1645㊁1592㊁1512cm-1说明有羧基,v=1438㊁1381㊁1336㊁1291㊁1155㊁1118㊁1040㊁869㊁815㊁761㊁735㊁644㊁591㊁556㊁412cm-1说明有苯环存在㊂2.3㊀配合物1的粉末X射线衍射分析及热重分析由配合物的X射线粉末衍射图谱(见图4)可知,样品的实验测试图谱与通过单晶数据模拟得到的理论模拟谱图相符合,表明配合物有较高的相纯度㊂从配合物的热重曲线(见图5)可以看出配合物在100ħ左右开始质量损失,说明配合物失去了配位水分子,失重率为9.77%(理论值是9.88%),紧接着在120ħ左右发生结构的分解,直到590ħ左右趋于稳定,可归因于配体的分解㊂㊀第2期保玉婷等:一例锶配合物的合成㊁结构及表征297㊀表3㊀配合物1的部分键长和键角Table3㊀Selected bond lengths and angles for complex1Bond Length/nm Bond Length/nmSr(1) O(5)0.2595(14)Sr(1) O(2)0.2651(13)Sr(1) O(5)#10.2595(14)Sr(1) O(2)#10.2651(13)Sr(1) O(5)#20.2595(14)Sr(1) O(2)#20.2651(13)Sr(1) O(5)#30.2595(14)Sr(1) O(2)#30.2651(13) Bond Angle/(ʎ)Bond Angle/(ʎ)O(5)#1 Sr(1) O(5)#274.18(7)O(5)#3 Sr(1) O(2)#367.51(5)O(5)#1 Sr(1) O(5)#3109.36(7)O(5) Sr(1) O(2)#389.79(5)O(5)#2 Sr(1) O(5)#3160.22(8)O(2)#1 Sr(1) O(2)#2149.39(7) O(5)#1 Sr(1) O(5)160.22(8)O(5)#1 Sr(1) O(2)#376.29(5) O(5)#2 Sr(1) O(5)109.37(7)O(5)#2 Sr(1) O(2)#3131.15(5) O(5)#3 Sr(1) O(5)74.18(7)O(2)#1 Sr(1) O(2)#3115.20(7)O(5)#1 Sr(1) O(2)#167.51(5)O(2)#2 Sr(1) O(2)#373.36(7)O(5)#2 Sr(1) O(2)#187.79(5)O(5)#2 Sr(1) O(2)76.29(5)O(5)#3 Sr(1) O(2)#176.29(5)O(5)#3 Sr(1) O(2)87.80(5) O(5) Sr(1) O(2)#1131.15(5)O(2)#1 Sr(1) O(2)73.36(7)O(5)#1 Sr(1) O(2)#287.80(5)O(2)#2 Sr(1) O(2)115.20(7)O(5)#2 Sr(1) O(2)#267.51(5)O(2)#2 Sr(1) O(2)115.20(7)O(5)#3 Sr(1) O(2)#2131.15(5)O(5)#1 Sr(1) O(2)#376.29(5) O(5) Sr(1) O(2)#276.29(5)O(2)#3 Sr(1) O(2)149.40(7)㊀㊀Symmetry code:#1x,-y+5/4,-z+5/4;#2-x+5/4,y,-z+5/4;#3x+5/4,-y+5/4,z.表4㊀配合物1的氢键长度和角度Table4㊀Hydrogen bonds lengths and angles for complex1D H A d(D H)/nm d(H A)/nm d(D A)/nmøDHA/(ʎ) O(5) H(5A)㊃㊃O(1)#10.0850.1990.2811(2)161㊀㊀Symmetry code:#1-1+x,y,z.图3㊀配合物1的红外光谱Fig.3㊀IR spectrum of complex1图4㊀配合物1的PXRD图谱Fig.4㊀PXRD patterns of complex1图5㊀配合物1的热重曲线Fig.5㊀Thermogravimetric curve of complex1298㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷2.4㊀配合物1的固态荧光性能研究在室温下测定了配合物1的激发光谱和发射光谱,如图6所示,由激发光谱可知,最大激发波长为211nm㊂在211nm激发波长下测得配合物1的荧光发射光谱(见图6(b)),表现为宽的发射光谱(450~690nm),最大发射波长在535nm处,说明配合物1是一种潜在的绿光材料㊂通过分析配合物1的结构,发现相邻的配体之间存在强π π堆积相互作用,因此配合物1的发光可归因于配体π-π∗的跃迁[20]㊂图6㊀配合物1的激发(a)和发射(b)光谱Fig.6㊀Excitation(a)and emission(b)spectra of complex13㊀结㊀㊀论在溶剂热条件下,以SrCl2㊃H2O和1,4,5,8-萘四羧酸(H4L1)为原料,合成了[Sr(L)2(H2O)4]n配合物1,该配合物属于正交晶系Fddd空间群,在反应过程中,配体H2L(H2L=1,3-二氧代-1H,3H-苯并[脱]异色烯-6,7-二羧酸)由1,4,5,8-萘四甲酸(H2L1)原位生成㊂中心Sr原子位于八配位的四方反棱柱几何构型中,配位原子来自于四个羧酸配体的四个氧原子和四个配位水分子的氧原子㊂L-配体连接Sr中心形成1D链结构,链与链之间通过O H O氢键与π π堆积作用形成2D超分子结构,固态荧光研究发现配合物1最大发射波长位于535nm处,说明其是一种很好的绿光材料㊂参考文献[1]㊀SEBASTIAN S S,DICKE F P,RUSCHEWITZ U.Fluorinated linkers enable the synthesis of flexible MOFs with1D alkaline earth SBUs and atemperature-induced phase transition[J].Dalton Transactions,2023,52(18):5926-5934.[2]㊀JAFARZADEH M.Recent progress in the development of MOF-based photocatalysts for the photoreduction of Cr(VI)[J].ACS Applied Materials&Interfaces,2022,14(22):24993-25024.[3]㊀LV Y C,LIANG J S,LI D L,et al.Hydration-facilitated coordination tuning of metal-organic frameworks toward water-responsive fluorescenceand proton conduction[J].Inorganic 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紫外-可见光谱法在卟啉类化合物结构表征中的应用摘要：简述了紫外-可见光谱分析的基本原理，及其在有机化化学中的应用；结合卟啉、金属卟啉的吸收特点，对紫外-可见光谱在其结构表征中的应用作了归纳性的总结。
关键词：紫外-可见光谱法；应用；卟啉；金属卟啉；结构表征1 紫外-可见吸收光谱分析基本原理紫外光谱（UV）是指波长在200~400nm；可见光谱则是波长在400~800nm的电磁波吸收光谱。
相应于上述波长的能量范围约在670~314kJ/mol和314~155kJ/mol。
因此，它们是属于π电子（成键的或孤对的电子）跃迁。
所以，不是所有的有机化合物，都能给出它们的吸收光谱，而主要是对具有共轭双键结构的化合物和芳香族化合物才能给出光谱。
如果用紫外和可见光照射含有共轭的不饱和化合物溶液，可以看到一部分光线被吸收了，吸收光线的多少，取决于入射光的波长和化合物的结构。
如果以波长为横坐标，以紫外、可见光线的吸收强度（有时也称消光系数或摩尔吸收度）为纵坐标作图，就得到紫外或可见光谱图。
同一种物质对不同波长的光吸收不同；不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似、λmax不变，只是吸光度大小不同；而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax均不同。
当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。
主要有四种跃迁形式，如图1。
所需能量ΔΕ大小顺序为：n→π＊< π→π＊< n→σ＊< σ→σ＊。
吸收带是指吸收峰在光谱中的波带位置，根据电子及分子轨道理论，有机化合物紫外-可见光区的吸收带有四种类型：R吸收带——由化合物中的n→π＊跃迁产生的吸收带。
其强度小，ε<100；λmax位于较长波长处，>270nm；K吸收带——由共轭体系中π→π＊跃迁产生的吸收带。
其强度大，ε>104；λmax比R带的短，一般>200nm；B 吸收带——由苯环本身振动及闭合环状共轭双键π→π＊跃迁产生的吸收带。
