一、引言

分子结构决定其理化性质与生物活性，结构鉴定在化学、医药、生物、材料等学科中占据核心地位。常见结构分析技术包括核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）、质谱（MS）、X射线衍射等。相比之下，紫外分光光度法虽然信息量有限，但以其快速、简便、低成本的特点，在官能团识别、共轭系统分析与成分初筛中仍具重要补充价值。

二、紫外吸收的电子跃迁与结构信息来源

2.1 紫外吸收的电子跃迁原理

紫外吸收源自价电子在分子内的跃迁，不同结构单元对应不同跃迁类型：

2.2 结构信息获取逻辑

• λmax：反映共轭长度、取代基种类与位置；

• 吸光强度（ε值）：反映跃迁类型；

• 吸收峰形：指示电子环境复杂性；

• 吸收带数量与分布：揭示发色团种类与共存状态。

三、紫外法结构鉴定的核心原理逻辑

3.1 官能团识别

通过λmax位置与吸收特征可初步归属如下官能团：

3.2 共轭体系判断

• 共轭程度越高 → λmax红移；

• 单双键交替越长 → 吸收波长越高；

• 例如，β-胡萝卜素λmax为450 nm以上。

3.3 取代基效应分析

3.4 Woodward-Fieser经验公式应用

广泛用于计算烯烃、共轭羰基的预测λmax：

λmax=λ0+∑Δλ\lambda_{max} = \lambda_0 + \sum{\Delta \lambda}λmax=λ0+∑Δλ

• λ₀为基本母体吸收；

• Δλ为不同取代基、共轭程度、环系修正值；

• 可实现半经验预判与实验对比验证。

四、紫外法在结构鉴定中的技术应用模式

4.1 λmax比对法

• 测定λmax，与文献或数据库标准对比；

• 常用于原料药、天然产物、色素指认。

4.2 摩尔吸收系数判别法

• π → π* 吸收 ε值通常 >10,000；

• n → π* 吸收 ε值常在100–1000；

• 通过吸收强度判断跃迁类型与官能团数量。

4.3 指纹图谱比对法

• 获取全谱扫描曲线；

• 比较吸收带位置、形态与比例；

• 适用于复杂混合物成分确认。

4.4 差示光谱分析

• 改变pH、氧化还原、络合环境；

• 比较吸收曲线变化规律；

• 常用于酚类、胺类、多酚生物碱体系。

4.5 多波长同步比值法

• 通过不同吸收峰比值增强结构差异识别能力；

• 适合类似结构异构体区分。

4.6 导数光谱法

• 计算吸收光谱一阶、二阶导数；

• 提升重叠峰解析能力；

• 适合复杂体系微量结构信息识别。

五、紫外法结构分析的典型应用案例

5.1 药物研发领域

阿司匹林

• λmax 276 nm；

• 酯羧基与苯环共轭吸收；

• 水解后生成水杨酸，λmax转移至300 nm。

阿莫西林

• λmax 230 nm；

• 内酰胺与芳香酚羟基吸收；

• 氢键形成略微漂移吸收带。

利巴韦林

• λmax 245 nm；

• 咪唑核苷结构特征明显。

5.2 天然产物研究领域

黄酮类

• A带（300–380 nm）：共轭C环吸收；

• B带（250–280 nm）：芳香A环吸收；

• 不同羟基取代位点形成家族光谱特征。

生物碱类

• 吲哚、喹啉系统 λmax 260–340 nm；

• 确认氮杂环系统存在性。

5.3 食品与化妆品领域

维生素A衍生物

• λmax 325–350 nm；

• 长链共轭烯烃结构显著。

防晒剂类成分

• 羟苯甲酮：λmax 288 nm；

• 奥克立林：λmax 303 nm；

• 紫外吸收能力与配方防护能力正相关。

5.4 环境污染物检测领域

多环芳烃类（PAHs）

• 随共轭芳核数量增加 λmax红移；

• 菲（250/295 nm）、蒽（252/375 nm）。

硝基苯衍生物

• λmax 250–350 nm；

• 硝基强吸电子效应使吸收峰分裂明显。

六、紫外法结构鉴定的优势分析

七、紫外法结构分析的局限性分析