課程內(nèi)容

《研究有機化合物的一般步驟和方法（2）》
一、元素分析與相對分子質(zhì)量的確定
1、元素分析方法：李比希法→現(xiàn)代元素分析法
“李比希元素分析法”的原理：

例1、某含C、H、O三種元素的未知物A，經(jīng)燃燒分析實驗測定該未知物中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52.1 6%，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.14%。
（1）試求該未知物A的實驗式（分子中各原子的最簡單的整數(shù)比）。
（2）若要確定它的分子式，還需要什么條件。
2、相對分子質(zhì)量的測定：質(zhì)譜法（MS）
用途：確定相對分子質(zhì)量
質(zhì)譜儀有什么作用？其原理是什么？
它是用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子。這些不同離子具有不同的質(zhì)量，質(zhì)量不同的離子在磁場作用下達到檢測器的時間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。
質(zhì)荷比是分子離子與碎片離子的相對質(zhì)量與其電荷的比值。
【思考與交流】
如何讀譜以確定有機物的相對分子質(zhì)量？
由于相對質(zhì)量越大的分子離子的質(zhì)荷比越大，達到檢測器需要的時間越長，因此譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對分子質(zhì)量。
例2、2002年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的貢獻之一是發(fā)明了對有機物分子進行結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少量的（10-9g）化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C₂H₆離子化后可得到C₂H₆⁺、C₂H₅⁺、C₂H₄⁺……，然后測定其質(zhì)荷比。某有機物樣品的質(zhì)荷比如下圖所示

則該有機物可能是（   ）
   A、甲醇   B、甲烷   C、丙烷   D、乙烯
二、分子結(jié)構(gòu)的鑒定
分子式→結(jié)構(gòu)式（確定有機物的官能團）
紅外光譜
  用途：確定化學(xué)鍵類型和官能團
紅外光譜法確定有機物結(jié)構(gòu)的原理：
由于有機物中組成化學(xué)鍵、官能團的原子處于不斷振動狀態(tài)，且振動頻率與紅外光的振動頻率相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機物分子時，分子中的化學(xué)鍵、官能團可發(fā)生震動吸收，不同的化學(xué)鍵、官能團吸收頻率不同，在紅外光譜圖中將處于不同位置。因此，我們就可以根據(jù)紅外光譜圖，推知有機物含有哪些化學(xué)鍵、官能團，以確定有機物的結(jié)構(gòu)。
例3：下圖是一種分子式為C₃H₆O₂的有機物的紅外光譜譜圖，則該有機物的結(jié)構(gòu)簡式為：CH₃OOCH₃
練習(xí)：有一有機物的相對分子質(zhì)量為74，確定分子結(jié)構(gòu)，請寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡式_________
核磁共振氫譜
  用途：確定氫原子的種類及數(shù)目
注意：核磁共振氫譜在后續(xù)學(xué)習(xí)中多次出現(xiàn)，是學(xué)生解題判斷同分異構(gòu)體、確定有機物結(jié)構(gòu)的一個重要依據(jù)。
如何根據(jù)核磁共振氫譜確定有機物的結(jié)構(gòu)？
    對于CH₃CH₂OH、CH₃-O-CH₃這兩種物質(zhì)來說，除了氧原子的位置、連接方式不同外，碳原子、氫原子的連接方式也不同、所處的環(huán)境不同，即等效碳、等效氫的種數(shù)不同。
    不同化學(xué)環(huán)境的氫原子（等效氫原子）因產(chǎn)生共振時吸收的頻率不同，被核磁共振儀記錄下來的吸收峰的面積不同。所以，可以從核磁共振譜圖上推知氫原子的類型及數(shù)目。
通過核磁共振氫譜可知道有機物里有多少種氫原子，不同氫原子的數(shù)目之比是多少。
吸收峰數(shù)目=氫原子類型
不同吸收峰的面積之比（強度之比）=不同氫原子的個數(shù)之比
例4、一個有機物的分子量為70，紅外光譜表征到碳碳雙鍵和C=O的存在，核磁共振氫譜列如下圖：
①寫出該有機物的分子式：___________
②寫出該有機物的可能的結(jié)構(gòu)簡式：___________
圖譜題解題建議：
1、首先應(yīng)掌握好三種譜圖的作用、讀譜方法。
2、必須盡快熟悉有機物的類別及其官能團。
3、根據(jù)圖譜獲取的信息，按碳四價的原則對官能團、基團進行合理的拼接。
4、得出結(jié)構(gòu)（筒）式后，再與譜圖提供信息對照檢查，主要為分子量，官能團、基團的類別是否吻合。
練習(xí)：2002年諾貝爾化學(xué)獎表彰了兩項成果，其中一項是瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼亍ぞS特里希發(fā)明了“利用核磁共振技術(shù)測定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法”。在化學(xué)上經(jīng)常使用的是氫核磁共振譜，它是根據(jù)不同化學(xué)環(huán)境的氫原子在氫核磁共振譜中給出的信號不同來確定有機物分子中的不同的氫原子。下列有機物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號的是（   ）
   A、HCHO    B、CH₃OH   C、HCOOH    D、CH₃COOCH₃