有机分析实验讲义.docx

1、有机分析实验讲义实验一 芳香族化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应 实验目的1 了解紫外可见光光度计的结构、用途及使用方法。2 了解紫外吸收光谱在有机化合物结构鉴定中的作用及原理。3 了解溶剂对吸收光谱的影响及原理。 实验原理有机物的紫外吸收光谱谱图解析：1 如果化合物在200-400nm内无吸收带，可推断未知物可能是饱和直链烃、脂环烃或只含一个双键的烯烃。2 如果化合物只在270-350nm内有弱吸收带（ =10-100L .mol-1 .cm-1）这是R带吸收的特征，则可推断未知物可能是一个简单的、非共轭的含有杂原子的双键化合物，如：羰基、硝基等，此谱带是n 跃迁产生的吸收带。3 如果化合物在2

2、10-250nm内有强吸收带（ 104L .mol-1 .cm-1）这是K带吸收的特征，则可推断未知物可能是含有共轭双键的化合物。如果在260-300nm内有强吸收带，则表明该化合物中含有三个或三个以上共轭双键。如果吸收带进入可见区，则该化合物可能是含有长共轭发色基团或是稠环化合物。4 如果化合物在250-300nm内有中强吸收带（ =103-104L .mol-1 .cm-1）这是苯环B吸收带的特征，则可推断未知物往往含有苯环。芳香族化合物都具有环状的共轭体系，其紫外吸收光谱特征是具有跃迁产生的三个特征吸收带，当苯环上有取代基时能影响苯原有的三个吸收带，使B带简单化，向长波移动同时吸收强度增

3、大。溶剂的极性对溶质吸收峰的波长、强度和形状都有影响，当溶剂极性增大时跃迁产生的吸收带红移，而n 跃迁产生的吸收带蓝移。有些基团的紫外吸收光谱和溶液的pH关系很大，如苯酚在酸性与中性条件下的吸收光谱和碱性时不同。溶剂的极性还影响吸收光谱的精细结构，当物质处于蒸气状态时，图谱的吸收峰上因振动吸收而表现出锯齿状精细结构。当溶剂从非极性变到极性时，精细结构逐渐消失，谱图趋于平滑。 仪器与试剂 仪器：GBC 916型紫外可见分光光度计 1 cm石英吸收池10 ml具塞比色管（13支） 1ml刻度移液管（6支）试剂：苯、环己烷、正己烷、乙醇、丙酮。溶液：苯:环己烷（1:250）、甲苯:环己烷（1:250

4、）、苯酚:环己烷（0.25g .L-1）、苯甲醛:环己烷（1:250）、苯甲酸:环己烷（0.8g .L-1）、水杨酸：乙醇（0.1 g .L-1）、HCl （0.1mol .L-1）、NaOH（0.1mol .L-1） 实验内容1 苯及其衍生物的吸收光谱在5个10ml具塞比色管中分别加入1 ml苯、甲苯、苯酚、苯甲醛、苯甲酸的环己烷溶液，用环己烷稀释至刻度，摇匀。用1 cm石英吸收池，以环己烷作参比溶液，在紫外区进行波长扫描，得5种物质的紫外吸收光谱。观察比较苯及其衍生物的吸收光谱，讨论取代基对苯原有的吸收带的影响。2 溶剂极性对紫外吸收光谱（1）溶剂极性对n 跃迁、跃迁的影响在3个10 ml

5、具塞比色管中分别加入0.04 ml丙酮，各用环己烷、乙醇、水稀释至刻度，摇匀。用1 cm石英吸收池，分别以各溶剂作参比溶液，在紫外区进行波长扫描，得丙酮在3种不同极性溶剂中的紫外吸收光谱。观察比较不同极性溶剂对n 跃迁的影响。讨论原因。（2）溶剂对吸收光谱精细结构的影响用滴管取2滴苯加入1 cm石英吸收池中，加盖，放置2-3min后置于样品光路中，以空石英吸收池作参比，在紫外区进行波长扫描，得苯蒸气的吸收光谱。在2个10 ml具塞比色管中分别加入0.01 ml苯，各用环己烷、乙醇稀释至刻度，摇匀。用1 cm石英吸收池，分别以各溶剂作参比溶液，在紫外区进行波长扫描，得苯在2种不同极性溶剂中的紫外

6、吸收光谱。观察比较以上3种吸收光谱，讨论溶剂对吸收光谱精细结构的影响。（3）溶液的酸碱性对苯酚吸收光谱的影响在2个10 ml具塞比色管中分别加入1ml苯酚水溶液，各用0.1mol .L-1HCl 和NaOH溶液稀释至刻度，摇匀。用1 cm石英吸收池，以水作参比，在紫外区进行波长扫描，得苯酚在2种酸度不同的溶液中的吸收光谱。观察比较以上2种吸收光谱，讨论原因。3、K带最大吸收波长实测值与经验计算值的比较在10ml的比色管中，取1ml水杨酸乙醇溶液，用乙醇稀释至刻度，摇匀。用1cm的石英比色皿，以乙醇溶剂作参比，在200nm350nm波长范围内进行扫描。绘制其吸收光谱，找出K吸收带max的位置，并

7、与经验计算值相比较。五 思考与讨论1 讨论取代基对苯原有的吸收带的影响。2 为什么当溶剂极性增大时跃迁产生的吸收带红移，而n 跃迁产生的吸收带蓝移？3 溶剂的极性对吸收光谱的精细结构有何影响？4 苯酚在酸性条件下的吸收光谱和碱性时不同，为什么？5、绘制水杨酸的紫外吸收光谱图，确定其吸收峰波长及吸收带类型。并用紫外光谱的经验公式计算水杨酸的max，把计算值与实验值相比较。附录：GBC 916型紫外可见分光光度计的使用步骤：启动计算机，按下紫外可见分光光度计的主机开关，启动UV程序，进入界面，选择“GENERAL”，再选择“Manual Scan”；设置参数：设置扫描范围，扫描速度及波长；基线扫描

8、：将两个比色皿加入参比溶液，分别放入光路，即暗箱比色皿槽内，然后按F9- Basline；样品谱图扫描：将靠外的比色皿加入待测溶液，然后放入光路，按F10 -Scan得吸收光谱图；谱图分析：按F3-Graphics，将谱图放大，按F7-Closs hair出现标尺线后找到特征吸收峰的波长及其对应的吸光度值；测定结束后退出UV程序，先关紫外可见分光光度计的主机开关，再关计算机。 实验二 紫外分光光度法测定维生素C的含量一 实验目的1、学习759S紫外可见分光光度计的使用方法。2、学习紫外光谱区测定有机化合物组分含量。二 实验原理维生素C又称抗坏血酸,是一种含不饱和烯酯结构的酸性多羟基化合物；分子

9、式为C6H8O6；分子量为176.13；结构式为维生素C具有不饱和共轭结构，在紫外-可见光区有吸收，紫外吸收最大波长在245nm附近。维生素C呈无色无臭的片状晶体,易溶于水,不溶于脂溶剂.在酸性环境中稳定, 遇空气中氧、热、光、碱性物质,特别是有氧化酶及痕量铜、铁等金属离子存在时,具有抗氧化作用,是知名度最高的营养素。三 仪器试剂1仪器：紫外分光光度计(型号759S),石英比色皿2只；100ml容量瓶1只；50ml 容量瓶7只；25 ml 容量瓶或具比色管1只；10ml吸量管1只；10ml移液管1支。2试剂：维生素C（抗坏血酸）；10%的盐酸四 实验步骤:1 标准溶液的配制 用分析天平准确称取

10、0.0010g的抗坏血酸，用少量水溶解后，加2 ml 10%的盐酸，在用蒸馏水定容至100ml，配成浓度为100ug/ml的标准溶液。再分别吸取0、2、4、6、8、10 ml维生素C标准溶液（100ug/ml）于6个50ml的容量瓶中，用水稀释成一系列不同浓度的标准溶液（020ug/ml）。2 样品的制备 将果蔬样品洗净、擦干、切碎。称取5.00g于50ml的小烧杯中，加入1滴10%的盐酸，匀浆。转于到25ml的容量瓶（具比色管）中，用水稀释到刻度。若提取液澄清，可直接取样测定，若浑浊，用离心机来消除。取0.5ml提取液于50ml的容量瓶中，加入2ml 10%的盐酸，用水稀释到刻度。3 吸收曲

11、线的绘制 用某一中间浓度的标准溶液，用蒸馏水作参比，于210300nm范围内测定吸光度，制作吸收曲线，从曲线上查得最大吸收波长（245nm附近）。波长间隔在210nm300nm范围内每隔5nm 测定一个数值，在最大吸收波长5nm 范围内每隔1nm测定一个数值。4 标准曲线的绘制 于最大吸收波长处分别测定标准溶液的吸光度，然后以浓度为横坐标，相应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线。5 样品的测定 于最大吸收波长处测定试样的吸光度，从标准曲线上查出试样的浓度，平行测定两次。实验数据记录表格一 吸收曲线的绘制标准溶液的浓度：_/nmA/nmA/nmA最大吸收波长max=_nm二试样的含量测定1 标准曲线的

12、绘制：测量波长：_；标准溶液的原始浓度：_溶液代号012345吸取体积/ml浓度/ug/mlA2 未知物含量测定平行测定次数12吸光度，A试样浓度，ug/ml五 数据处理1.绘制抗坏血酸的吸收光谱图，确定最大吸收波长2 绘制抗坏血酸在最大吸收波长的标准曲线3 计算未知液中抗坏血酸的浓度六 注意事项 抗坏血酸会缓慢氧化成脱氧抗坏血酸，所以每次使用是必须新配置附录759型紫外分光光度计的使用方法该实验仅用光度测量功能。 光度测量a) 光度测量主菜单仪器初始化后，在主菜单中选中光度测量项，按1键即可进入此功能块。PRT波长：500.0nm数据：100.0%F1：T/A转换，F3：位移 Cell=R屏

13、幕显示：屏幕说明：波长：500.0 nm ： 波长显示按GOTO WL键设置波长：用数字键输入所需测定的波长值，再按ENTER键确认（本例波长为500.0nm）。屏幕提示：请稍等。仪器自动将波长移动到你所需测定的波长值。如输入波长超出可选波长（190nm1100nm）。屏幕提示：error,此时只需输入正确波长值即可。数据：100.0% ：透光率显示按AUTO ZERO键，屏幕提示请稍等，仪器自动调零、调满度。Cell=R: 当前处于光路中比色皿架孔位为R。PRT: 允许打印。按PRINT键，将屏幕的图文拷贝在你的绘图仪中。F1: T（透光率）与Abs（吸光度）转换键。按F1键，可进行T/A转

14、换。F3：比色架孔位移动选择键。b) 比色架移位按F3键，进入比色架孔位移动选择。屏幕显示：1-R 2-S1 3-S2 4-S35-S4 6-S5 7-S6 8-S7按18键选择，MODE退出 Cell=R屏幕说明：1-R 2-S1 3-S2 4-S3 5-S4 6-S5 7-S6 8-S7：比色架孔位的代码。按18键，可选择相应的比色架孔的位置处于光路中，然后屏幕自动返回。MODE: 屏幕退出键，按MODE键可使屏幕返回。Cell=R: 当前处于光路中的比色架孔位为R。c) 光度测量实例测量波长为500nm 氧化鈥溶液的T或Abs值。当所需参数输入结束后，用配对石英比色皿分别倒入参比溶液（本

15、例参比为空气）和待测溶液（本例为氧化鈥溶液）。打开样品室，将它们分别放置比色皿架R、S1，盖好样品室门，然后按下AUTO ZERO键。屏幕提示： 请稍等。仪器自动置0%（暗电流）及100%（满度），屏幕提示消失后，按F3键，然后将比色皿架孔位移至S1，此时就可得到待测样品数据。屏幕显示：PRT波长： 500.0 nm数据： 0.0368 AF1:T/A转换， F3:移位 Cell=S1实验三 核磁共振氢谱实验（仿真）实验目的1、 了解核磁共振的基本概念。2、 了解实现核磁共振的基本条件。3、 熟悉核磁共振氢谱的实验方法，核磁共振氢谱的主要参数。4、 学会简单核磁共振氢谱的分析方法（包括N+1规

16、律及积分面积的在1HNMR分析中的意义）基本原理1、核磁共振的概念 具有磁性的原子核，处在某个外加静磁场中，受到特定频率的电磁波的作用，在它的磁能级之间发生的共振跃迁现象，叫核磁共振现象。2、 化学位移的概念及产生由核磁共振的概念可知：同一种类型的原子核的共振频率是相同的，这里是指裸露的原子核，没有考虑原子核所处的化学环境，实际上当原子核处在不同的基团中时（既不同化学环境），其所感受到的磁场是不相同的。核磁共振的条件为：h= H0 原子核的实际共振频率为： =（1-）H0 对于同一种元素的原子核，如果处于不同的基团中（既化学环境不同），原子核周围的电子云密度是不相同的，因而共振频率不同，因此产

17、生了化学位移。化学位移（）定义为： 实验仪器及试剂 仪器型号：AV-500，（AVANCE），厂商：BRUKER 公司。 试剂：CDCL3，CIL公司（进口）。乙基苯，国产。 样品管：核磁共振的样品管是专用样品管。直径5mm，长度大于150mm。实验步骤1、 样品管的要求核磁共振的样品管是专用样品管，由质量好的耐温玻璃做成，也有采用石英或聚四氟乙烯（PTFE）材料制成的。要求样品管无磁性，管壁平直、厚度均匀。样品管形状是圆筒型的，样品管的直径取决于谱仪探头的类型，外径可小到1mm，大到25mm。常见的样品管直径有5mm，10mm，2.5mm三种。长度要求大于150mm。本仪器使用的样品管是5m

18、m的。2、 配制样品及要求 由于核磁共振是一种定性分析的方法，所以样品的取样漂量没有严格的要求，取样原则是：在能达到分析要求的情况下，样品量少一些为好，样品浓度太大，谱图的旋转边带或卫星峰太大，而且，谱图分辨率变差，不利于谱图的分析。固体样品取5mg左右，液体样品取0.05ml左右。将样品小心的放入样品管中，用注射器取0.5mlCDCL3（氘代氯仿）注入样品管，使样品充分溶解。要求样品与试剂充分混合，溶液澄清、透明、无悬浮物或其他杂质。3、 开机：打开计算机电源，输入相应开机密码。：运行CCU监控程序。：开机柜电源，：进入NMR程序：双击：桌面TOPSPIN3.1。：初始化：键入：CF，仪器进

19、行自检和初始状态设置。4、 标准样品放入磁场：将标准样品放入磁铁中（参考步骤6中步）。：调入以前做过的谱图，键入：ii。初始化采样参数。5、 仪器状态调整：打开采样向导：点击菜单：Spectrometer/DATA Acquisition Guide。出现下图2.1：图2.1：NMR数据采集向导图：新实验设置点击： （or 键入指令NEW）设计新实验。出现下图2.2：图2.2：新实验设置对话框：通道设置点击： （or 键入指令 ）观察采样通道和氘锁通道，出现下图2.3：图2.3观察采样通道和氘锁通道：锁场点击：（or 键入指令 LOCK）锁定磁场，出现下图2.4：图2.4 溶剂选取对话框。选取

20、CDCL3（氘代氯仿）点击 OK。仪谱进行自动匀场。： 探头调谐点击：（or 键入指令atma）,在当前样品状态下对探头进行调谐。：梯度匀场按小键盘上的，让样品旋转，此时上指示灯闪烁，等待直到指示灯稳定。然后点击：（or 键入指令 shim）进入梯度匀场对话框，出现下图2.5：图2.5: 梯度匀场对话框点击： ，仪器进行自动梯度匀场，大约需要3分钟时间，可看到锁信号线上下跳动。匀场完毕，锁信号线重新锁上。并出现匀场结果（result）对话框，点击：OK， 完成梯度匀场。此时观察锁信号线，应比梯度匀场前细。：采样参数设置点击： ，调入采样参数表，见图2.6可根据要求进行参数修改，如：NS为采样次

21、数，可根据样品浓度情况设置NS=4 or 8 or 32次等等。 其他主要参数介绍如下：TD：采样数据点；DS：空扫描次数；SWH：氢谱的宽度；AQ：一次采样所花的时间；RG：信号的接受增益（相当于放大倍数）；D1：谱图累加时，两次采样之间的时间间隔。点击：，自动设置90度脉冲。图2.6 采样参数表：接受增益调整点击： （or 键入指令rga）可手动/自动设置采样的接受增益。：标准样品采样点击：（or 键入指令GO），开始标准样品的采样。：评价采样结果，如认为达到分析要求，说明仪器一正常，可进行下一步未知样品的实验。6、 未知（欲分析）样品的采集：将未知样品放入样品管，用注射器加入0.5ml氘

22、代氯仿。使样品充分溶解。：将样品管套上旋转器。用量规量取高度。高度在120mm左右。：按小键盘上LEFT 键，弹出磁铁中原来的标准样品，。将本样品放入磁铁中。再按LEFT键，使样品进入磁铁中。： 观察小键盘上DOWN 指示灯（绿灯），直到等亮。：开始新实验： 步骤参考4中新实验设置通道设置锁场探头调谐梯度匀场采样参数设置接受增益调整采样。采样开始后，在右下脚工具条中可看到采样基本信息，包括：当前扫描次数/实验设定次数（Scan），剩余时间（residual time），实验数（experiments）。采样结束后，左下脚显示：“acquisition finished）。7、 数据处理 ：设置

23、窗函数键入：LB=0.3 ：傅立叶变换 键入：EFP or FP 。：相位自动校正：键入：APK 。 ：基线自动校正 键入：ABS 。：标记峰的化学位移 键入：PP ：标记积分面积 键入：INT谱图调整满意后，可进行谱图绘制。8、 NMR谱图的输出键入PLOT进入绘图模式，在此模式中可完成谱图的伸缩、放大，线条的粗细、数字的大小，谱图颜色，坐标轴设计，标题设计等功能调整，最后，按个人的喜好、要求画出满意的谱图。 实验结果分析1、 乙基苯的1H NMR谱： 图2.8 乙基苯的1H NMR谱： 思考题1、乙基苯的1H NMR谱中化学位移2.6510-6处的峰为什么分裂成四重峰？化学位移1.2510-6处的峰为什么分裂成三重峰？其峰裂分的宽度由什么特点？