溶剂效应图解
溶剂效应图解
图解很好！
其实是样品，样品溶剂，流动相和固定相综合作用的关系．当样品在样品溶剂中的相对溶解度大于在流动相时（可以理解为样品溶剂的洗脱能力大于流动相），样品就更喜欢在样品溶剂中，并很想随之流动．但同时与固定相的强作用只能使之形成追赶样品溶剂的效果．最终导致前延峰或裂峰的出现．（如图２：高溶解性溶剂）．但当样品与固定相作用很弱时，大部分样品可能会赶上样品溶剂，但又由于与固定相的弱作用，导致其不可能与样品溶剂同时流出，最终导致拖尾峰的出现．
这也就是为什么在一般反相色谱中要用低有机相（比流动相低）溶解样品的原因！其效果就如图１：低溶解性溶剂
样品溶剂效应
很多因素可以导致峰形变差。样品溶液的组成与进样体积很可能就是导致此种现象的原因。
问题
色谱图上较早洗脱的峰扭曲变形或者开叉，与此同时较晚洗脱的峰则较为尖锐与对称，这些现象显示一个比较特殊的起因――样品溶液的溶剂很可能强于流动相。此种强溶剂效应的例子在图10－1A中可见。此处的样品溶液的溶剂是100％乙腈（100％的强溶剂），而流
动相的组成则较弱，18％的乙腈与72％的水。第一个峰是开叉的，并且与第二个峰相比，明显地变宽了。当样品溶液的溶剂变成流动相时，所有的峰形都改善了，且变得尖锐。见图10－1B。
解释
当样品进样时,有可能出现峰展宽,最佳的样品溶液组成和体积将会保持在10%甚至更低,在这个例子里,当样品溶剂与流动相溶剂强度不同时,换句话来说,也就是样品未用流动相溶解,因此,有些样品分子溶解在强溶剂(100%ACE),并随强溶剂流过柱子,而有些则溶解在流动相中,从而导致峰分叉.
当样品与流动相强度相差较小,进样影响也会小,第一个峰可能会宽于第二个峰,而当这种展宽导致必要的分离度降低时,这样情况应引起注意,在图10-2A中, 使用一根短柱,和5UL进样,这与最佳进样体积4UL相近,用了极性更强的溶剂导致分离度明显的降低,从2.1降到1.5(如图10-2B),分离度为2 或更大是评估一个完善方法的一个必要参数,也是每天方法的验证参数,1.5只是一个基本的分离度,任何一个方法或一根柱子都必需满足这个条件,当进样为一倍时,也就是10UL时,分离度更一步降低,此方法就不行了
尽量用流动相去溶解样品，如果样品在流动相中溶解性差不得不用强溶剂溶解，那就尽量减少进样量。
有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应
实验九有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应 实验目的： （1）学习有机化合物结构与其紫外光谱之间的关系； （2）了解不同极性溶剂对有机化合物紫外吸收带位置、形状及强度的影响。 （3）学习紫外—可见分光光度计的使用方法 实验原理： 与紫外-可见吸收光谱有关的电子有三种，即形成单键的σ电子、形成双键的π电子以及未参与成键的n电子。跃迁类型有：σ→σ*，n→σ* ，n→π*，π→π* 四种。在以上几种跃迁中，只有π-π*和n-π*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。 影响有机化合物紫外吸收光谱的因素有内因和外因两个方面。 内因是指有机物的结构，主要是共轭体系的电子结构。随着共轭体系增大，吸收带向长波方向移动（称作红移），吸收强度增大。紫外光谱中含有π键的不饱和基团称为生色团，如有C=C、C=O、NO2、苯环等。含有生色团的化合物通常在紫外或可见光区域产生吸收带；含有杂原子的饱和基团称为助色团，如OH、NH2、OR、Cl等。助色团本身在紫外及可见光区域不产生吸收带，但当其与生色团相连时，因形成n→π*共轭而使生色团的吸收带红移，吸收强度也有所增加。 影响有机化合物紫外吸收光谱的外因是指测定条件，如溶剂效应等。所谓溶剂效应是指受溶剂的极性或酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的变化。这是因为溶剂分子和溶质分子间可能形成氢键，或极性溶剂分子的偶极使溶质分子的极性增强，从而引起溶质分子能级的变化，使吸收带发生迁移。例如异丙叉丙酮的溶剂的溶剂效应如表１所示。随着溶剂极性的增加Ｋ带红移，而Ｒ带向短波方向移动（称作蓝移或紫移）。这是因为在极性溶剂中π→π * 跃迁所需能量减小，吸收波长红移（向长波长方向移动）如图（a）所示；而n→π * 跃迁所需能量增大，吸收波长蓝移（向短波长方向移动），溶 剂效应示意图如（b）所示。 图1 电子跃迁类型 σ π * σ * n π?
溶剂概述和溶剂效应
溶剂概述和溶剂效应 摘要：对化学反应中溶剂的种类和作用做概述，以及溶剂效应在紫外，荧光，红外，核磁波谱和液相色谱中的作用。 关键词：溶剂溶剂效应吸收光谱液相色谱 1，溶剂 1.1溶剂的定义 溶剂是一种可以溶化固体，液体或气体溶质的液体，继而成为溶液，最常用的溶剂是水。 1.2溶剂的分类 溶剂按化学组成分为有机溶剂和无机溶剂 有机溶剂是一大类在生活和生产中广泛应用的有机化合物，分子量不大，常温下呈液态。有机溶剂包括多类物质，如链烷烃、烯烃、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烃、氢化烃、萜烯烃、卤代烃、杂环化物、含氮化合物及含硫化合物等等，多数对人体有一定毒性。（本文主要概述有机溶剂在化学反应以及波谱中的应用） 2，溶剂效应 2.1溶剂效应的定义 溶剂效应是指溶剂对于反应速率，平衡甚至反应机理的影响。溶剂对化学反应速率常数 的影响依赖于溶剂化反应分子和相应溶剂化过渡态的相对稳定性。 2.2溶剂效应在紫外，荧光，红外，核磁中的应用 2.2.1溶剂效应在紫外吸收光谱中的应用[5] 有机化合物紫外吸收光谱的吸收带波长和吸收强度，与所采用的溶剂有密切关系。通常，溶 剂的极性可以引起谱带形状的变化。一般在气态或者非极性溶剂（如正己烷）中，尚能观察 到振动跃迁的精细结构。但是改为极性溶剂后，由于溶剂与溶质分子的相互作用增强，使谱 带的精细结构变得模糊，以至完全消失成为平滑的吸收谱带。这一现象称为溶剂效应。例如， 苯酚在正庚烷溶液中显示振动跃迁的精细结构，而在乙醇溶液中，苯酚的吸收带几乎变得平 滑的曲线，如图所示
2.2.1.1溶剂极性对n→π*跃迁谱带的影响[2] n→π*跃迁的吸收谱带随溶剂的极性的增大而向蓝移。一般来说，从以环己烷为溶剂改为以乙醇为溶剂，会使该谱带蓝移7nm：如改为以极性更大的水为溶剂，则将蓝移8nm。增大溶剂的极性会使n→π*跃迁吸收谱带蓝移的原因如下： 会发生n→π*跃迁的分子，都含有非键电子。例如C=O在基态时碳氧键极化成Cδ+=Oδ-，当n电子跃迁到π*分子轨道时，氧的电子转移到碳上，使得羰基的激发态的极性减小，即Cδ+=Oδ-（基态)→C=O （激发态）。所以，与极性溶剂的偶极偶极相互作用强度基态大于激发态。被极性溶剂稳定而下降的能量也是基态大于激发态。跃迁能量增加而发生吸收峰蓝移，如图2所示；溶剂对n→π*跃迁的另一个影响是形成氢键，例如羰基与极性溶剂发生氢键缔合的作用程度，极性强的基态大于极性弱的激发态，致使基态的能级的能量下降较大，而激发态能级的能量下降较小，使吸收峰蓝移。 2.2.1.2溶剂极性对π→π*跃迁谱带的影响[2] π→π*跃迁的吸收谱带随溶剂极性的增大而向红移。一般来说，从以环烷烃为溶剂改为以乙醇为溶剂，会使该谱带红移10 20nm.增大溶剂的极性引起π→π*跃迁的吸收谱带红移的原因如下。大多数会发生π→π*跃迁的分子，其激发态的极性总是比基态的极性大，因而激发态与极性溶剂之间发生相互作用从而降低其能量的强度，要比极性小的基态与极性溶剂发生作用降低的能量大。也就是说，在极性溶剂的作用下，基态与激发态之间的能量差别变小了，因而要实现这一跃迁所需要的能量相应地小了，故引起吸收峰红移，2图可以加以说明。
第六章芳香环上的取代反应
第六章芳香环上的取代反应 芳香环上的取代反应与饱和碳原子上的取代反应相似，有亲电取代、亲核取代和自由基取代反应。在亲电反应中进攻试剂是正离子或偶极分子中正的一端，离去基团在离去时必须失去它的电子对，它们是弱的Liews酸，最常见的离去基团是氢（以H+形式离去）。在亲核反应中进攻试剂是负离子或具有未共用电子对的原子或基团。离去基团在离去时以最大的可能携带其键合电子。离去后以负离 O等即为弱的碱、自由基取代反应是另子或分子的形式存在，如Br-、-OTS和H 2 一种情况将在以后讨论。 6-1 亲电取代反应 最简单的芳环是苯环，从苯的结构可知，苯的离域π轨道使苯环六个碳原子组成的平面上下集中着带负电的电子云，对苯环碳原子起着屏蔽作用，从而不利于亲核试剂的进攻，相反却有利于亲电试剂的进攻，发生亲电取代反应。 6-1-1 反应历程 1．π和σ-络合物 在亲电取代反应中，无论是正离子还是极性试剂中正电荷的部分进攻芳环，首先遇到的是芳环上的π电子云，因此反应的第一步可能是进攻的亲电试剂与芳环上离域的π电子相互作用。例如硝酰正离子进攻苯环，可能是其中氮原子的空轨道与苯环的π轨道交盖，通过π电子的离域发生微弱的结合生成π-络合物。由于是通过电荷转移形成的，也称电荷转移络合物。 在π-络合物的形成中，芳烃作为电子的给予体，试剂作为电子的接受体，它们通过电荷转移而结合，是非常松弛的，这意味着给予体和接受体两者的分轨道都未发生明显的变化，在多数情况下，它们之间的结合是很弱的（4-20KT/mol），以至络合物的组分能够迅速地发生逆反应而复原。 例如： +I I2 甲苯与氯化氢生成的π络合物，即使在-78℃的低温情况下两组分之间也能
溶剂效应图解
溶剂效应图解 图解很好！ 其实是样品，样品溶剂，流动相和固定相综合作用的关系．当样品在样品溶剂中的相对溶解度大于在流动相时（可以理解为样品溶剂的洗脱能力大于流动相），样品就更喜欢在样品溶剂中，并很想随之流动．但同时与固定相的强作用只能使之形成追赶样品溶剂的效果．最终导致前延峰或裂峰的出现．（如图２：高溶解性溶剂）．但当样品与固定相作用很弱时，大部分样品可能会赶上样品溶剂，但又由于与固定相的弱作用，导致其不可能与样品溶剂同时流出，最终导致拖尾峰的出现． 这也就是为什么在一般反相色谱中要用低有机相（比流动相低）溶解样品的原因！其效果就如图１：低溶解性溶剂 样品溶剂效应 很多因素可以导致峰形变差。样品溶液的组成与进样体积很可能就是导致此种现象的原因。 问题 色谱图上较早洗脱的峰扭曲变形或者开叉，与此同时较晚洗脱的峰则较为尖锐与对称，这些现象显示一个比较特殊的起因――样品溶液的溶剂很可能强于流动相。此种强溶剂效应的例子在图10－1A中可见。此处的样品溶液的溶剂是100％乙腈（100％的强溶剂），而流
动相的组成则较弱，18％的乙腈与72％的水。第一个峰是开叉的，并且与第二个峰相比，明显地变宽了。当样品溶液的溶剂变成流动相时，所有的峰形都改善了，且变得尖锐。见图10－1B。 解释 当样品进样时,有可能出现峰展宽,最佳的样品溶液组成和体积将会保持在10%甚至更低,在这个例子里,当样品溶剂与流动相溶剂强度不同时,换句话来说,也就是样品未用流动相溶解,因此,有些样品分子溶解在强溶剂(100%ACE),并随强溶剂流过柱子,而有些则溶解在流动相中,从而导致峰分叉. 当样品与流动相强度相差较小,进样影响也会小,第一个峰可能会宽于第二个峰,而当这种展宽导致必要的分离度降低时,这样情况应引起注意,在图10-2A中, 使用一根短柱,和5UL进样,这与最佳进样体积4UL相近,用了极性更强的溶剂导致分离度明显的降低,从2.1降到1.5(如图10-2B),分离度为2 或更大是评估一个完善方法的一个必要参数,也是每天方法的验证参数,1.5只是一个基本的分离度,任何一个方法或一根柱子都必需满足这个条件,当进样为一倍时,也就是10UL时,分离度更一步降低,此方法就不行了 尽量用流动相去溶解样品，如果样品在流动相中溶解性差不得不用强溶剂溶解，那就尽量减少进样量。
溶剂对有机化学反应的影响
溶剂对有机化学反应的影Ⅱ向 摘要介绍1溶剂对反应速率反应历程竞争反应产物比例和选择性的影 在有机化学中，大多数反应是在溶剂中进行的，溶剂在有机化学反应中的作用越来越受到重视，特别是在合成中如何有效的使用溶剂，己成为一个很重要的问题。一般可以把溶剂分为 质子溶剂、极性非质子溶剂非极性非质子溶剂三种。同一反应使用不同的溶剂，反应效果相差 甚大。例如，1一溴辛烷和氰化铺可以发生取代反应，但是如果简单地把1 溴辛烷和氰化铺的水溶液混在一起，既使于100 C回流两个星期也不反应。这是因为溴代烷不溶于水，底钧不能 接触试剂，因而不发生反应}如果用醇类做溶剂，反应虽可以进行，但反应速率很慢，产率低；若 改用DMF作溶剂．其反应速度比以醇作溶剂时快10 倍。可见溶剂，对反应速率有很大影响。 不仅如此，溶剂对反应历程、竞争反应产物比例立体化学选择性也有很大的影响。 l 溶剂对反应速率的影响 1．1 溶剂对离解反应的影响 当化合物在溶剂中溶解时，溶剂和溶质之间就会产生持殊的作用力，这些作用力包括：库 仑引力、色散力感应力、氢键和电荷的传递作用等。不同的溶剂知溶质之间产生的作用力也有 区别，由于这些作用力的存在，使溶质改变原来的状态成为溶液对于在溶剂中进行的反应，溶剂的改变，必然强烈地影响反应物和过渡态的稳定性，强烈地影响反应过程和反应速度．影响反应的活化能。 在所有涉及离子的反应中，极性溶剂对参与反应的离子都有很大的稳定化作用。溶剂的离 子化能力主要决定于质子溶剂的给质子能力和极性非质溶剂的给电子能力。在气相中没有溶 剂的离子反应是高度活泼的，反应一般按自由基历程进行。例如：在气相中，HC1离解为自由基只需要430．95kJ／tool，离解为离子需要1393．27kJ／tool，而HC1在极性溶剂中极易离解。又如 叔丁基溴在溶液中离子化疑需要83．68kJ／tool的能量．而在气相中离子化则需要836．8kJ／ mol的能量，二者相差10倍。由于极性溶剂如水和乙醇能有效地溶剂化和稳定化离子，因此能 降低离解反应的活化能，促进离解反应的进行。而在非极性溶剂如苯和环已烷中离子不能很好的溶剂化，因此离解反应需要较大的活化能。因而阻碍离解反应的进行。 1．2 溶剂对取代反应速率的影响 溶剂的极性效应对反应速率的影响．可根据溶剂效应理论概述如下：①对过渡态涉及电荷 的产生与集中的反应，提高溶剂的极性将促进反应的进行；②对过渡态涉及电荷的消失与分散 的反应，提高溶剂极性将压抑反应的进行。 对于按s l历程进行的反应，增加溶剂的极性和离子化能力(如使用质子溶剂)反应速度 显著增大。因为溶剂的极性有利于碳正离子的形成，溶剂极性越大，电离作用越大，对反应越有利。 在极性非质子溶剂中进行的s l反应，反应速度较慢．因为反应中的碳正离子形成时，需 要吸电子溶剂的“帮助”才能使c—x键异裂，而极性非质子溶剂是给电子的，无助于反应物的价键的异裂，因而影响s 1反应的反应速率。 对于按s 2历程进行的反应有三种情况：在第l类中．反应物和产物的电荷相等，但在过 渡态时有电荷分散．溶剂极性对反应速度有微小的影响，降低溶剂极性对反应略微有利。在第 类中，由中性反应物变为离子型产物．过渡态中有电荷产生．溶剂极性有利于反应的进行，极 性越强，对反应越有利。在第1V类中，电荷变化情况与第1I类相反，溶剂的极性使反应速度减 小，极性越大．对反应越不利 对于亲电取代反应．s 1历程为离子型历程，中间体为负离子。溶剂的极性有利于碳负离子 的形成，所以增加溶剂极性或离子化强度能使反应加速。二级历程不涉及离子．溶剂对se2(前
有机合成中展开剂的选择
（一）有机合成中展开剂的选择 做有机合成时走板子是常有的事，展开剂的选择就至关重要了。 选择适当的展开剂是首要任务.一般常用溶剂按照极性从小到大的顺序排列大概为：石油迷<己烷<苯<乙醚 样品溶剂效应 很多因素可以导致峰形变差。样品溶液的组成与进样体积很可能就是导致此种现象的原因。 问题 色谱图上较早洗脱的峰扭曲变形或者开叉，与此同时较晚洗脱的峰则较为尖锐与对称，这些现象显示一个比较特殊的起因――样品溶液的溶剂很可能强于流动相。此种强溶剂效应的例子在图10－1A中可见。此处的样品溶液的溶剂是100％乙腈（100％的强溶剂），而流动相的组成则较弱，18％的乙腈与72％的水。第一个峰是开叉的，并且与第二个峰相比，明显地变宽了。当样品溶液的溶剂变成流动相时，所有的峰形都改善了，且变得尖锐。见图10－1B。 解释 当样品进样时,有可能出现峰展宽,最佳的样品溶液组成和体积将会保持在10%甚至更低,在这个例子里,当样品溶剂与流动相溶剂强度不同时,换句话来说,也就是样品未用流动相溶解,因此,有些样品分子溶解在强溶剂(100%ACE),并随强溶剂流过柱子,而有些则溶解在流动相中,从而导致峰分叉. 当样品与流动相强度相差较小,进样影响也会小,第一个峰可能会宽于第二个峰,而当这种展宽导致必要的分离度降低时,这样情况应引起注意,在图10-2A中,使用一根短柱,和5UL进样,这与最佳进样体积4UL相近,用了极性更强的溶剂导致分离度明显的降低,从2.1降到1.5(如图10-2B),分离度为2或更大是评估一个完善方法的一个必要参数,也是每天方法的验证参数,1.5只是一个基本的分离度,任何一个方法或一根柱子都必需满足这个条件,当进样为一倍时,也就是10UL时,分离度更一步降低,此方法就不行了 溶剂峰 未用流动相溶解的样品 溶剂峰还是会有点的。 流动相也出峰的，基线就是稳定流速下的流动相通过检测池的吸收度，即流动相中各物质的混合吸收度。理论上来说，只要进入检测池中的物质浓度发生变化，吸收即会发生变化。因此当你进样时，由于单位时间通过检测池的流动相的量发生了变化，那么相应的吸收度也会发生变化，因此在你的色谱图中的表征就是出峰了。这也就是通常液相色谱中的死保留时间或死体积的表征。当然，该吸收峰的大小，时间应该与你所用的流动相组分，柱填料，检测波长相关。使用低波长检测条件时这种现象尤其明显。特别需要注意的是水是有吸收的，特别是非超纯水，通常表现为一个倒峰。 进样后的管路与与进样前平衡的管路是有一段分开的，而在这一段里的流动相成份与其他相比相对封闭，只在进样后流入系统，其成份就会与管路其他部分有偏差，成分的偏差就会造成有吸收差异，并且进样后还加入了样品里的溶剂，（溶剂相比于样品出峰很早），就有了溶剂峰，这个溶剂峰不仅包括了样品溶剂还有原先管路里溶剂。 流动相和稀释剂选择的时候一般就要求使用在检测波长没有响应或响应很低的试剂，比如使用UV检测器的时候一般是乙腈/甲醇；操作中空白进的就是稀释剂，本身不会出峰的； 不过只要进样就会有系统峰出现，和使用什么溶剂没有什么关系；出峰时间很早，基本上不会有更早的峰了（死时间）； 只要是梯度，一般在梯度回到起始比例平衡系统的时候也会有系统峰；任何物质都不应该在这之后出峰； 溶剂化 1溶剂化的概念 在溶液中，溶质被溶剂分子包围的现象称为溶剂化。 例如：氯化钠在水溶液中，结构单元就是水化了的钠离子（Na）和氯离子（Cl）,即氯化钠被水溶剂化。 2溶剂化的本质 一个极性溶剂分子带有部分正电荷的正端和带部分负电荷的负端。正离子与溶剂的负端，负离子与溶剂的正端相互吸引，称为离子-偶极作用，也成为离子-偶极键。离子-偶极作用是溶剂化的本质，一个离子可形成多个离子-偶极键，结果离子被溶剂化，被溶剂分子包围。 质子溶剂的溶剂化作用除了离子-偶极键作用外，往往还有氢键的作用。 3溶剂化的结果 稳定了离子，降低了离子的化学反应活性。 例如： 质子溶剂不仅稳定正离子，还急剧地降低了负离子的反应活性，因为负离子的碱性及亲核性是一致的。 溶剂化作用 溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用，而累积在离子周围的过程。该过程形成离子与溶剂分子的络合物，并放出大量的热。溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构。以水溶液为例，其中一个离子周围水的结构模型如图所示。 图中：A为化学水化层，该层中由于离子和水偶极子的强大电场作用，使得水分子与离子结合牢固，因而失去平动自由度，这一层水分子和离子一块移动，且水分子数不受温度影响，一般形成配位键； B为物理水化层，该层水分子也受到离子的吸引，但由于距离较远，吸引较弱，水分子数随温度改变； C为自由水分子层，该层水分子不受离子电场影响。 水分子的两种溶剂化作用 水分子受离子静电的作用而定向在离子周围形成水化壳，这是水的第一种溶剂化作用——离子水化；水分子还可使在纯态时由不导电的电解质变成导电的电解质，这是水的第二种溶剂化作用。 溶剂对反应速度的影响 作者: swt6707704 (站内联系TA) 发布: 2008-08-02 在均相反应中，溶液的反应远比气相反应多得多（有人粗略估计有90%以上均相反应是在溶液中进行的）。但研究溶液中反应的动力学要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响，另外在溶液中有离子参加的反应常常是瞬间完成的，这也造成了观测动力学数据的困难。最简单的情况是溶剂仅引起介质作用的情况。 在溶液中起反应的分子要通过扩散穿周围的溶剂分子之后，才能彼此接触，反应后生成物分子也要穿国周围的溶剂分子通过扩散而离开。 扩散——就是对周围溶剂分子的反复挤撞，从微观角度，可以把周围溶剂分子看成是形成了一个笼，而反应分子则处于笼中。分子在笼中持续时间比气体分子互相碰撞的持续时间大10-100倍，这相当于它在笼中可以经历反复的多次碰撞。 笼效应——就是指反应分子在溶剂分子形成的笼中进行多次的碰撞（或振动）。这种连续反复碰撞则称为一次偶遇，所以溶剂分子的存在虽然限制了反应分子作远距离的移动，减少了与远距离分子的碰撞机会，但却增加了近距离分子的重复碰撞。总的碰撞频率并未减低。 据粗略估计，在水溶液中，对于一对无相互作用的分子，在依次偶遇中它们在笼中的时 溶剂效应 百科名片 溶剂效应图解 溶剂效应是溶剂对于反应速率、平衡甚至反应机理的影响，绝大多数在溶剂中发生的有机化学反应中，溶剂的性质不仅对反应速率而且对反应平衡都是非常重要的。溶剂可分极性溶剂和非极性溶剂，极性溶剂又可分为质子溶剂和非质子偶极溶剂。溶剂效应对反应速度常数的影响依赖于溶剂化反应物分子和相应溶剂化过渡态的相对稳定性。 目录 Solvent Effect 考虑溶剂效应，可以采用三种策略： IPCM SCIPCM CPCM或COSMO IEFPCM 液相色谱中的溶剂效应 Solvent Effect 考虑溶剂效应，可以采用三种策略： IPCM SCIPCM CPCM或COSMO IEFPCM 液相色谱中的溶剂效应 Solvent Effect 对于等级性过滤态和自由基过滤态反应，溶剂效应较小；对于偶极过渡态反应，溶剂效应较大，例如非质子偶极溶剂的特点是正端藏于分子内部，负端露于分子外部，负端可以与正离子起作用，而正端却不能与负离子起作用，因此，在非质子溶剂中，用负离子作为试剂时，由于它不被溶剂分子包围，可以很容易地进行反应，成为加快反应速度的重要手段。 溶剂效应对反应的影响的关注历史悠久。不同的溶剂可以影响反应速率，甚至改变反应进程和机理，得到不同的产物。溶剂对反应速率的影响十分复杂，包括反应介质中的离解作用、传能和传质、介电效应等物理作用，）和化学作用，溶剂参与催化、或者直接参与反应（有人不赞成将溶剂参与反应称作溶剂效应）。 通常我们对溶剂效应的静态模拟，关心的是溶剂效应的两个方面：一是溶剂分子反应中心有键的作用，包括配位键和氢键等，这种作用属于短程作用，另一个是极性溶剂的偶极距和溶质分子偶极距之间的静电相互作用，这个属于远程作用，当然溶剂和溶质之间的色散力作用也是重要的远程作用，特别是对于非极性溶剂而言，但是色散力的描述是量子化学模拟的一个难题。 考虑溶剂效应，可以采用三种策略： 1. 对于短程作用十分重要的体系，我们采用microsolvation model，或者称为explicit Solvation model。直接考虑溶剂分子和反应中心的作用。 2. 对于没有短程作用的体系，我们直接用虚拟溶剂模型(Implicit Solvation Model)来模拟远程作用。这种虚拟溶剂模型通常是把溶剂效应看成是溶质分子分布在具有均一性质的连续介质(Continuum)当中，也称为反应场(Reaction Field)。 3. 短程作用的microsolvation model和远程作用的连续介质(Continuum)模型结合起来的方法渐渐为人们所青睐。这种方法得到的结果更为可靠，因为它综合考虑的溶剂的短程作用和 有机化合物的吸收光谱及溶剂的影响 一、目的要求 1．学习有机化合物结构与其吸收光谱之间的关系。 2．了解溶剂的性质对吸收光谱的影响。 3．学习紫外-可见分光光度计的使用方法。 三、原理 1、紫外吸收光谱的产生 紫外吸收光谱法是由于物质吸收了一定波长的紫外光引起分子中价电子能级跃迁而形成的一种分析方法。不同物质分子中电子类型、分布和结构不同，紫外光谱就不同，因此紫外光谱可用于定性和结构分析。有机分子中有几种不同性质的价电子：形成单键的σ电子、形成双键的π电子以及氧、氮等杂原子所含的未成键的n电子。可能产生的主要电子跃迁以及所需能量大小持续如下： σ→σ*>n→σ*≥π→π*>n→π* 其中，σ→σ*、n→σ*和孤立双键的π→π*跃迁所需能量较大，吸收带波长较短，一般出现在远紫外区（10~200 nm），在普通的紫外可见分光光度计的检测范围（200~1000 nm）之外。共轭效应所形成的大π键各能级间距离较近，使π→π*跃迁能量下降，吸收带向长波方向移动到仪器检测范围内。所以紫外吸收光谱研究的重点是共轭体系中π→π*和与双键相连接的杂原子（C=O、C=N、S=O等）上未成键的孤对电子的n→π*跃迁的结果。 紫外吸收光谱是带状光谱，吸收带的位置用吸收强度最大处的波长，即最大吸收波长（λmax）表示，吸收带的强度用该波长处的摩尔吸收系数（кmax）表示。分子中有些吸收带已被指认，其中由共轭体系中π→π*产生的吸收带称为K带，其特点是吸收强度大，кmax在104 L?mol-1?cm-1左右，λmax随着共轭体系中双键数增加而增大，在217~280 nm范围内变化；n→π*产生的吸收带称为R带，是弱吸收带，кmax<100 L?mol-1?cm-1；在芳香族化合物中，环状共轭体系的π→π*产生E1、E2和B三个吸收带，其中E2和B带的吸收波长大于200 nm，能被仪器所检测。 2、溶剂对紫外吸收光谱的影响 影响紫外吸收光谱的外因是指测定条件，如溶剂效应等。所谓溶剂效应是指受溶剂极性或酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的发生变化。因为溶剂分子和溶质分子间能够形成氢键、或极性分子的偶极使溶质分子的极性增强，从而引起溶质分子能级的变化，使吸收带发生迁移。如异丙叉丙酮的溶剂效应如表3-1所示。随着溶剂极性的增加K带红移，而R带蓝移。这是因为在极性溶剂中π→π*跃迁所需能量减小，如图3-1（a）所示；而n→π*跃迁所需能量增大，如图3-1（b）所示。 表3-1 溶剂极性对异丙叉丙酮紫外吸收光谱的影响 文献综述题目：溶剂化效应的理论研究计算模型 作者:xxx 班级:xxx 学号:xxx 日期:2014年5月21号 溶剂化效应的理论研究计算模型 摘要本文概述了研究溶剂效应计算模型,到目前的溶剂效应的研究进展和研究现状。介绍了溶剂化效应和描述溶剂效应的一些参数，以及几种重要的溶剂化模型，并分别介绍了基于不同的模型而发展的不同的理论计算方法。 关键词溶剂化效应计算模型综述 一、溶剂化现象 在溶液中，溶质被溶剂分子包围的现象称为溶剂化，溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用，而累积在离子周围的过程。该过程形成离子与溶剂分子的络合物，并放出大量的热。溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构。以水溶液为例，其中一个离子周围水的结构模型如图1所示。 图1 图中A为化学水化层，该层中由于离子和水偶极子的强大电场作用，使得水分子与离子结合牢固，因而失去平动自由度，这一层水分子和离子一块移动，且水分子数不受温度影响;B为物理水化层，该层水分子也受到离子的吸引，但由于距离较远，吸引较弱，水分子数随温度改变;C为白由水分子层，该层水分子不受离子电场影响。 溶剂不能被单纯宏观地看成一种以密度、介电常数和折射率等物理常数表示特性的连续介质，而应把它看成是单个相互作用的溶剂分子所组成的不连续的介质。在溶剂及溶液中各质点之间的相互作用，一方面用气体动力学理论的定律处理则太大，而另一方面，如用固体物理的定律来处理则又太小。溶剂既不是一种使被溶解物在其中扩散以达到紊乱而又均匀分布的惰性介质;也不是象晶体那样具有某种规则结构的介质。因此气体和晶体两种可能的模型都不能不加限制地应用于溶液。由于相互作用的复杂性，有关液体的结构，人们所知甚少，甚至最重要的溶剂一水，其内部精细结构的研究也仍然是目前探索的课题frl。人们提出过许多不同的模型用来描述水的结构，但是所有这些模型均未能圆满地描述水的物理一化学性质和解释水的异常特性。因此，用实验和理论方法研究液体的结构和相互作用，是物理化学中最为艰巨的任务。 人们曾设想溶剂和溶质的相互间有种种作用力，由此曾导出数百年的老原理，即“相似相溶”原理。但是，这一原理是经验的总结，其正确性是有限度的，许多例子中，尽管两种组分结构相似，也可能出现不溶性。例如，聚乙烯醇不溶于乙醇，醋酸纤维素不溶于乙酸乙酷，聚丙烯睛不溶于丙烯睛等。另一方面，在结构上不相似的化合物也能形成溶液。例如，甲醇和苯，水和N、N-二甲基甲酞胺，苯胺和乙醚，聚苯乙烯和三氯甲烷等。 化学是研究分子性质和反应的科学，有许多化学过程是在溶液中进行的。溶剂对分子的构象、电子结构和化学反应有着重要的影响，因此对溶剂效应进行理论研究有着重要的意义，这更能反映出溶液中分子的真实行为。例如，气相环境中氨基酸的中性分子结构比两性离子构型更稳定，但在溶液中则是两性离子的构型来得更稳定。化学，物理学以及生物化学现象的实验反馈在很大程度上依赖于所考虑分子四周的溶剂环境。因此，人们迫切需要找到一种能计算溶液中分子的电子结构以及性质的方法，并要求这种方法的精度与计算气相分子所能达到的精度相似。 从上世纪七十年代开始，己经出现了许多对分子在溶液中性质的理论方法。主要是基于两种思想:一种是把注意力集中在有限数目的溶剂分子和溶剂分子的 第六章红外吸收光谱法 一选择题 1分子光谱是由于___B___而产生的。 A 电子的发射 B 电子相对于原子核的运动以及核间相对位移引起的振动和转动 C 质子的运动 D 离子的运动 2溶剂对电子光谱的影响较为复杂，改变溶剂的极性，__B_____。 A 不会引起吸收带形状的变化 B 会使吸收带的最大吸收波长发生变化 C 精细结构并不消失 D 对测定影响不大 3红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，可以用来_____A__。 A 鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定 B 确定配位数 C 研究化学位移 D 研究溶剂效应 4红外光谱的谱带较多，能较方便地对单组分或多组分进行定量分析，但红外光谱法的灵敏度较低，尚不适于____B___的测定。 A 常量组分 B 微量组分 C 气体试样 D 固体和液体试样 5 在有机化合物的红外吸收光谱分析中，出现在4000~1350cm-1频率范围的吸收峰可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为_____A_。 A．指纹区，B．基团频率区，C．基频区，D．和频区。 6光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。电磁辐射（电磁波）按其波长可分为不同区域，其中中红外区 波长为B______。 A 12820~4000cm-1 B 4000~200 cm-1 C 200~33 cm-1 D 33~10 cm-1 7 下列羰基化合物中C＝O伸缩振动频率最高的是：C A RCOR’ B RCOCl C RCOF D RCOBr 8. 红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，可以用来____A___。 A. 鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定; B. 确定配位数; C. 研究化学位移; D. 研究溶剂效应. 二填空题 1 共轭效应使共轭体具有共面性，且使电子云密度平均化，造成双键略有伸长，单键略有缩短。因此，双键的红外吸收频率往___低_____波数方向移动。 2 在化合物R—C—H与R—C—F中，前者的C=O的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的____低____；而在化合物R—C—R与R—C—NH2中，前者的C=O 的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的______高__。 3在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长发生移动，向长波方向移动称为___红（长）移______，向短波方向移动称为_____蓝（短）移______。 4 红外光谱是由于分子振动能级的跃迁而产生，当用红外光照射分子时，要使分子产生红外吸收，则要满足两个条件：(1)_____红外光辐射的频率与分子中某基团的震动频率相同 (2)_在震动的过程中，分子必须有偶极矩的改变 5红外光谱的强度与_______分子或基团的极性强弱______________成正比。 溶剂化 溶剂化 1溶剂化的概念 在溶液中，溶质被溶剂分子包围的现象称为溶剂化。 例如：氯化钠在水溶液中，结构单元就是水化了的钠离子（Na）和氯离子（Cl）,即氯化钠被水溶剂化。 2溶剂化的本质 一个极性溶剂分子带有部分正电荷的正端和带部分负电荷的负端。正离子与溶剂的负端，负离子与溶剂的正端相互吸引，称为离子-偶极作用，也成为离子-偶极键。离子-偶极作用是溶剂化的本质，一个离子可形成多个离子-偶极键，结果离子被溶剂化，被溶剂分子包围。 质子溶剂的溶剂化作用除了离子-偶极键作用外，往往还有氢键的作用。 3溶剂化的结果 稳定了离子，降低了离子的化学反应活性。 例如： 质子溶剂不仅稳定正离子，还急剧地降低了负离子的反应活性，因为负离子的碱性及亲核性是一致的。 溶剂化作用 溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用，而累积在离子周围的过程。该过程形成离子与溶剂分子的络合物，并放出大量的热。溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构。以水溶液为例，其中一个离子周围水的结构模型如图所示。图中：A为化学水化层，该层中由于离子和水偶极子的强大电场作用，使得水分子与离子结合牢固，因而失去平动自由度，这一层水分子和离子一块移动，且水分子数不受温度影响，一般形成配位键； B为物理水化层，该层水分子也受到离子的吸引，但由于距离较远，吸引较弱，水分子数随温度改变； C为自由水分子层，该层水分子不受离子电场影响。 水分子的两种溶剂化作用 水分子受离子静电的作用而定向在离子周围形成水化壳，这是水的第一种溶剂化作用——离子水化；水分子还可使在纯态时由不导电的电解质变成导电的电解质，这是水的第二种溶剂化作用。 Gaussian 09计算溶剂化能量 使用scrf=(solvent=toluene,cpcm）命令在G09下计算溶剂化能量（使用气态优化的结构）！但是由于与使用G03时输出文件不一样（没有Total free energy in solution这一项）！请教使用G09怎么计算溶剂化能量？ 那就直接用文件结束时给出的能量好了。方便的话，也可以把output放box上让大家帮忙分析下。 做一个包含溶剂的频率计算，总自由能就自动加上了溶剂效应修正。 用smd模型来计算：scrf=(solvent=toluene,smd），不需要指定半径。 单点算出来的能量E加上气态计算的自由能修正，结果比较合理。 不过我一般使用G09得到气态优化结构，然后用G03计算溶剂效应。 用smd模型来计算：scrf=(solvent=toluene,smd），不需要指定半径。 单点算出来的能量E加上气态计算的自由能 ... caipingl 发表于2010-11-17 12:21 https://www.360docs.net/doc/3e2444649.html,/bbs/images/common/back.gif 那你这种情况发文章时怎么说呢？03和09的溶剂化计算相差还是很大的！ 请问你是如何算溶剂化能的，对应高斯输出文件的哪项？ 回复5# hgp2006 G03和G09的参考文献都写上，溶剂化效应说明部分指出采用G03计算就可以吧。 我对比过一些G03和G09优化结果，差别很小。我想这样做应该是合理的吧。相对于某些体系，G09的SMD模型会得到比较奇怪的结果。 个人感觉G09不如G03，有时有些体系用G09优化就会出错，而G03就能正常运行，而且IRC计算时也经常会出错。感觉还是G03用起来得心应手。 有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应姓名：杨力生班级：化学生物学2012级1班学号：20122994 摘要：本实验通过测定比较丙酮、苯酚在正己烷、甲醇溶剂中紫外吸收光谱的绘测，观察分子结构以及溶剂效应对有机化合物紫外吸收光谱的影响。了解不同极性溶剂对有机化合物紫外吸收带位置、形状及强度的影响，学习紫外—可见分光光度计的使用方法。 关键词：丙酮，苯酚，甲醇，正己烷，紫外吸收 Abstract: By comparing the UV absorption spectra paint of the acetone, phenol, n-hexane, methanol solvent, we observed molecular structure and the solvent effect on the absorption spectra of organic UV. We have understanded the impact of different polarity solvent absorption band position, shape and intensity of organic UV, learned UV - visible spectrophotometer usage. Key words: acetone, phenol, methyl alcohol, n-hexane, ultraviolet absorption 与紫外-可见吸收光谱有关的电子有三种，即形成单键的σ电子、形成双键的π电子以及未参与成键的n电子。跃迁类型有：σ→σ*，n→σ* ，n→π*，π→π* 四种。在以上几种跃迁中，只有π-π*和n-π*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。 影响有机化合物紫外吸收光谱的因素有内因和外因两个方面： 内因是指有机物的结构，主要是共轭体系的电子结构。随着共轭体系增大，吸收带向长波方向移动（称作红移），吸收强度增大。紫外光谱中含有π键的不饱和基团称为生色团，如有C=C、C=O、NO2、苯环等。含有生色团的化合物通常在紫外或可见光区域产生吸收带；含有杂原子的饱和基团称为助色团，如OH、NH2、OR、Cl等。助色团本身在紫外及可见光区域不产生吸收带，但当其与生色团相连时，因形成n→π*共轭而使生色团的吸收带红移，吸收强度也有所增加。 影响有机化合物紫外吸收光谱的外因是指测定条件，如溶剂效应等。所谓溶剂效应是指受溶剂的极性或酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的变化。这是因为溶剂分子和溶质分子间可能形成氢键，或极性溶剂分子的偶极使溶质分子的极性增强，从而引起溶质分子能级的变化，使吸收带发生迁移。例如异丙叉丙酮的溶剂的溶剂效应如表１所示。随着溶剂极性的增加Ｋ带红移，而Ｒ带向短波方向移动（称作蓝移或紫移）。这是因为在极性溶剂中 PCM溶剂效应原理及计算实例(一) 一，处理溶剂效应的理论模型 从实验角度而言，溶剂效应主要体现在两个方面，一是溶剂分子与溶质的络合或者氢键等分子间弱相互作用（有时称为“短程”作用），二是极性溶剂通过静电作用对溶质分子电荷分布的影响（“远程”作用）。 对于第一种“短程”作用的理论计算，往往需要运用“真实溶剂模型”(Explicit Solvation Model)，即考虑多个溶剂分子与溶质的相互作用，因为这种作用经常由很多不同构型的弱相互作用络合体贡献而得，这种模型的具体应用往往需要结合了蒙特卡罗或分子动力学等方法。对于第二种“远程”作用，通常需要采用“虚拟溶剂模型”(Implicit Solvation Model)来计算。现在比较流行的处理方法是引用“反应场”(Reaction Field)的概念，把溶剂效应看成是溶质分子分布在具有均一性质的连续介质(Continuum)当中。而这种连续介质模型又包含很多分支，PCM (极化连续介质模型，Polari zed Continuum Model)就是最常用的分支之一。其他一些常用的连续介质模型还包括Onsager, COSMO, S Mx(x=1-5)等等。 二，PCM模型的历史 PCM 模型最早由意大利比萨大学的Tomasi教授于1981年提出，后来又发展出诸多改进版本。我们先来介绍最初版本的PCM（注：Gaussian 9 8软件中的关键字SCRF=PCM即采用该最初版本的PCM）。 三，PCM溶剂化自由能的构成 PCM 模型将溶液中的自由能分为三部分的贡献。 首先，在溶剂分子中建立一个容纳溶质分子的空穴(cavity)会导致体系能量升高。这部分的能量称为cavity formation energy(比较老的文献中常简称为cavitation energy)，这个能量永远是正值(能量升高)。其次，将溶质分子放入空穴中后，溶质和溶剂的作用，包括范德华力的作用和一些比较弱的排斥作用(不包括静电排斥)。这部分能量称为分散-排斥能(dispersion-repulsion energy)，一般为负值(能量降低)。前两项的能量与空穴表面积接近成正比关系，在PCM模型中，这两项能量由表面积结合一些与原子特性相关的半经验参数计算而得。 溶质分子的非均匀电荷分布会通过静电作用使连续介质(溶剂)产生极化，而溶剂的极化作用反过来又会影响到溶质分子的电荷分布。这种通过静电的相互作用最终效果是使体系能量降低，这种作用贡献的能量称为静电能(electrostatic energy)。 四，创建空穴(Cavity) PCM模型的空穴可以由多种方法构建而成，Gaussian 03默认采用的UA0(United Atom)空穴由以重原子(即非氢原子)为中心的多个球体组成。每个球体的半径由原子类别，成键方式，氢原子成键数目以及分子总电荷数决定，再乘以一个与溶剂性质相关的系数(例如水为1.2，THF为1.4)。为了使球体接触位置的表面更光滑，还将添加一些不以重原子为中心的球体。 对某氢原子不同其他原子成键的结构，例如质子转移反应的过渡态，UA0模型将无法构建空穴。此时可以使用Gaussian 03的SPHEREONH=N 关键字在该氢原子中心处添加球体，N为输入文件中该原子在原子列表中的序数。 Gaussian支持的其他空穴构建方法还包括UAHF(Gaussian 98默认，原子半径由HF/6-31g(d)计算优化而得)，UFF，PAULING，BONDI等。Gaussian手册中还有很多参数可以控制构建空穴的细节例如光滑度等等，但空穴的选择对计算结果影响很大，要修改这些参数时要慎重。HPLC溶剂效应
溶剂化
溶剂效应
有机化合物的吸收光谱及溶剂的影响
溶剂化效应的理论研究计算模型 (1)
第六章 红外吸收光谱法
溶剂化
高斯09 溶剂效应论坛讨论
有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应
PCM溶剂效应原理及计算实例