課程內(nèi)容

《研究有機(jī)化合物的一般步驟和方法（2）》
一、元素分析與相對(duì)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)驗(yàn)式（分子中各原子的最簡(jiǎn)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(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定：質(zhì)譜法（MS）
用途：確定相對(duì)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(chǎng)作用下達(dá)到檢測(cè)器的時(shí)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(duì)質(zhì)量與其電荷的比值。
【思考與交流】
如何讀譜以確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量？
由于相對(duì)質(zhì)量越大的分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間越長(zhǎng)，因此譜圖中的質(zhì)荷比最大的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量。
例2、2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對(duì)有機(jī)物分子進(jìn)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(cè)定其質(zhì)荷比。某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如下圖所示

則該有機(jī)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(jī)物的官能團(tuán)）
紅外光譜
  用途：確定化學(xué)鍵類型和官能團(tuán)
紅外光譜法確定有機(jī)物結(jié)構(gòu)的原理：
由于有機(jī)物中組成化學(xué)鍵、官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)狀態(tài)，且振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻率相當(dāng)。所以，當(dāng)用紅外線照射有機(jī)物分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵、官能團(tuán)可發(fā)生震動(dòng)吸收，不同的化學(xué)鍵、官能團(tuán)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(jī)物含有哪些化學(xué)鍵、官能團(tuán)，以確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。
例3：下圖是一種分子式為C₃H₆O₂的有機(jī)物的紅外光譜譜圖，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH₃OOCH₃
練習(xí)：有一有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為74，確定分子結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫出該分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)物結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要依據(jù)。
如何根據(jù)核磁共振氫譜確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)？
    對(duì)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(shí)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?dú)湓拥念愋图皵?shù)目。
通過核磁共振氫譜可知道有機(jī)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(qiáng)度之比）=不同氫原子的個(gè)數(shù)之比
例4、一個(gè)有機(jī)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(jī)物的分子式：___________
②寫出該有機(jī)物的可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)物的類別及其官能團(tuán)。
3、根據(jù)圖譜獲取的信息，按碳四價(jià)的原則對(duì)官能團(tuán)、基團(tuán)進(jìn)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(duì)照檢查，主要為分子量，官能團(tuán)、基團(tuán)的類別是否吻合。
練習(xí)：2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰了兩項(xiàng)成果，其中一項(xiàng)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(cè)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(hào)不同來確定有機(jī)物分子中的不同的氫原子。下列有機(jī)物分子在核磁共振氫譜中只給出一種信號(hào)的是（   ）
   A、HCHO    B、CH₃OH   C、HCOOH    D、CH₃COOCH₃