实验7　芳香化合物的紫外吸收光谱

一、实验目的

1.学习有机化合物紫外吸收光谱的绘制方法。

2.了解不同助色团对苯吸收光谱的影响。

3.了解溶剂极性对异亚丙基丙酮吸收光谱的影响、pH对苯酚吸收光谱的影响。

二、实验原理

具有不饱和结构的有机化合物，特别是芳香族在近紫外区（200～400nm）有特征的吸收，给鉴定有机化合物提供了有用的信息。苯有三个吸收带，它们都是由π→π*跃迁引起的，E1带：λmax=180nm［ε=60000L/（cm·mol）]，E2带：λmax=204nm［ε=8000L/（cm·mol）]，两者都属于强吸收带。B带出现在230～270nm，其λmax=254nm［ε=200L/（cm·mol）]。在气态或非极性溶剂中，苯及其许多同系物的B带有许多精细结构，这是振动跃迁在基态电子跃迁上叠加的结果。在极性溶剂中，这些精细结构消失。当苯环上有取代基时，苯的三个吸收带都将发生显著的变化，苯的B带显著红移，并且吸收强度增大。稠环芳烃均显示苯的三个吸收带，但均发生红移且吸收强度增加。

溶剂的极性对有机物的紫外吸收光谱有一定的影响。当溶剂的极性由非极性改变到极性时，精细结构消失，吸收带变平滑。显然，这是由于未成键电子对的溶剂化作用降低了n轨道的能量使n→π*跃迁产生的吸收带发生蓝移，而π→π*跃迁产生的吸收带则发生红移。

三、仪器与试剂

1.仪器

UV-4802紫外-可见分光光度计，带盖石英比色皿（1.0cm）。

2.试剂

苯、甲醇、乙醇、环己烷、氯仿、异亚丙基丙酮、正己烷。0.1mol/L HCl，0.1mol/L NaOH，苯的环己烷溶液（1:250），甲苯的环己烷溶液（1:250），苯酚的环己烷溶液（0.3g/L），苯甲酸的环己烷溶液（0.8g/L），苯胺的环己烷溶液（1:3000），苯酚的水溶液（0.4g/L），分别用水、甲醇、氯仿、正己烷配成异亚丙基丙酮的浓度为0.4g/L的溶液。

四、实验步骤

实验前必须仔细阅读仪器的操作说明书，了解仪器的功能并掌握仪器的使用方法。

1.苯、苯取代物的吸收光谱测绘

（1）在石英吸收池中，加入苯的环己烷溶液，加盖，用手心温热吸收池下方片刻，在紫外分光光度计上，以空白石英比色皿作参比，从220～300nm进行波长扫描，绘制吸收光谱。

（2）在5个10mL具塞比色管中，分别加入苯、甲苯、苯酚、苯甲酸、苯胺的环己烷溶液1.0mL，用环己烷稀释至刻度，摇匀。在带盖的石英比色皿中，以环己烷作参比，从220～350nm进行波长扫描，绘制吸收光谱。观察各吸收光谱的图形，找出其λmax，红移了多少纳米？

2.溶剂性质对紫外吸收光谱的影响

（1）在4个10mL具塞比色管中，分别加入0.20mL用水、甲醇、氯仿、正己烷配制的异亚丙基丙酮溶液，并分别用水、甲醇、氯仿、正己烷稀释至刻度，摇匀。用石英比色皿，以各自的溶剂，从200～350nm进行波长扫描，绘制吸收光谱，比较吸收光谱λmax的变化。

（2）溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响：在两个10mL具塞比色管中，各加入苯酚的水溶液0.50mL，分别用0.1mol/L HCl、0.1mol/LNaOH溶液稀释至刻度，摇匀。用石英比色皿，以水为参比，从220～350nm进行波长扫描，绘制吸收光谱。比较吸收光谱λmax的变化。

3.乙醇中杂质苯的检查

以纯乙醇为参比溶液，在200～300nm波长范围内扫描乙醇试样的吸收光谱。观察是否有苯的特征吸收光谱。

五、数据记录及处理

1.苯系物的最大吸收波长

2.溶剂对异亚丙基丙酮最大吸收波长的影响

3.溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响

4.乙醇样品中在200～300nm波长范围内扫描是否有明显吸收峰？说明乙醇中是否有苯？

六、思考题

1.分子中哪类电子的跃迁将会产生紫外吸收光谱？

2.为什么溶剂极性增大，n→π*跃迁产生的吸收带发生紫移，而π→π*跃迁产生的吸收带则发生红移？