第课光谱分析法.doc

第2章 光谱分析法 光谱分析法是以分子和原子的光谱学为基础建立起的分析方法。光谱学是研究物质对电磁辐射的吸收或发射现象的科学。光谱分析法是药物分析的重要方法，具有准确度高、精密度好、选择性好和分析快速的特点。它包括分光光度法、荧光光度法、红外光谱法、核磁共振法、原子吸收法、质谱等。光谱分析法在药物分析中的应用较多，发展迅速，受到了药物分析工作者的关注。随着各种新的反应体系层出不穷，尤其是联用技术的发展，使得分析的范围更加广泛，分析样品逐渐从简单的药剂扩大到复杂的生物样品，为药物分析提供了更加广阔的发展空间。 2. 1 基础知识 2.1.1光的本质 光是一种电磁辐射或称电磁波，它具有波动性和粒子性(或波粒二象性)。电磁波和物质间相互作用及能量转换关系可以用下式表示： E=hc/λ （2-1） 式中，E为电磁波能量(焦耳，J)，h为普朗克常数(6．63×10-36J·s)，c为光速(3×1010cm／s)，λ为电磁波波长(nm，1cm＝107nm)，每厘米(cm)长度内所含波长的数目，即波长的倒数(1／λ)定义为波数(σ)。(2-1)式表明电磁波的波长与其能量呈反比。 人眼能产生颜色感觉的光区称为可见光区，其波长范围为 400 760 nm，它是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色按一定比例混合而成的白光。由于受人的视觉分辨能力的限制，人们所看见的各种颜色，如黄色、红色等， 实际上是可见光区中含一定波长范围的各种色光，即各种色光也是一种复合光。各种有色光之间并无严格的界限，例如绿色与黄色之间有各种不同色调的黄绿色。实验证明，七种颜色的光能混合为白光，两种特定的单色光按一定强度比例亦可混合成为白光，我们称这两种光互为补色。各种光的互补如图 2 所示。图 2 中处于直线关系者互为补色。如黄光与蓝光；绿光与紫光互为补色光。 γ射线区 ＜0.005nm 原子核 γ射线吸收、活化、电子射线分析 X射线区 0.005～10nm 内层电子 X射线吸收、荧光、衍射分析 紫外光区 10～400nm 外层电子 原子荧光、吸收、发射及紫外吸收分析 可见光区 400～800nm 分子轨道电子 可见光度、荧光、拉曼、旋光分析 红外光区 800～1000nm 分子振动、转动 红外吸收分析 微波区 1000nm～300cm 磁场中未成对电子的偶极矩 顺磁共振分析 无线电波区 ﹥300cm 磁场中原子核的偶极矩 核磁共振分析 2.1.4光谱定义和定性定量基础 1.光谱定义 以光的波长或波数为横坐标，以物质粒子对光的吸收或发射强度为纵坐标所绘制的谱图称为吸收光谱或发射光谱。反映分子能级跃迁的光谱称为分子光谱，由此建立的分析方法称为分子光谱法，如紫外一可见吸收光谱法、荧光发射光谱法和红外吸收光谱法等。反映原子能级跃迁的光谱称为原子光谱，由此建立的分析方法称为原子光谱法，如原子吸收光谱法等。 2.定性定量基础 由于不同物质的原子、离子和分子的能级分布是特征的，则吸收光子和发射光子的能量也是特征的。所以，利用不同光谱分析法的特征光谱可以进行定性分析，光谱强度可以进行定量分析。 其定量方式是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。 2.2紫外—可见分光光度法 当物质分子吸收一定波长的光能，分子外层电子或分子轨道电子由基态跃迁到激发态，产生的吸收光谱，一般在紫外一可见光区，称为紫外一可见光谱(UV-visible spectrum)。紫外一可见光谱为一种分子吸收光谱，吸收波长在200～760 nm范围内。紫外—可见吸收光谱常用于研究不饱和有机化合物，特别是具有共扼体系的有机化合物。许多药物是含有芳环或不饱和共扼结构的有机分子，大都有紫外吸收。利用物质的紫外—可见吸收光谱特性而建立的分析方法称为紫外—可见分光光度法。 从紫外—可见光谱图的形状来看，是一种带状光谱，可提供的结构信息量十分有限。但紫外-可见分光光度法适用于微量和痕量组分分析，测定灵敏度可达到10-4～l0-7g／mL或更低范围。具有设备简单、适用性广、准确度精密度高择性好、干扰少或干扰易于消除等特点。在有机化学、生物化学、食品检验、医疗卫生、环境保护、肿瘤诊断、生命科学等各个领域和科研生产工作中都已得到了广泛的应用。对于药物质量的检验与控制、有关药物含量的测定以及药代动力学的研究均起着重要的作用。由于许多药物结构中具有吸收紫外或可见光的基团，或这些基团能与某试剂、离子等发生颜色反应，从而很容易被检测，因此分光光度法在药物分析中得到了普遍应用。分子内部各种运动状态所形成的能级结构。 图 2-3 电子跃迁能级示意图 紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。分子吸收能量后，电子能从成键轨道跃迁到反键轨道，从不