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1、第三章 第2节 有机化合物结构的测定,情景激疑:这是从自然界提取的一种新的有机物，要想知道他是谁，你应该做哪些工作呢？,测定有机化合物结构流程图,元素组成,分子式,分子结构,有机化合物,官能团及 碳骨架结构,相对分子质量,定性定量分析,测定相对分子质量,化学分析光谱分析,碳、氢质量分数的测定,在氧气中燃烧,氮元素质量分数测定,卤素质量分数测定,在CO2中反应,测卤化银的质量,与NaOH反应稀硝酸酸化，加AgNO3,1确定元素组成,测N2体积,2、确定相对分子质量,（1）M=m总/n总,（2）根据有机蒸气的相对密度D，M1=DM2,（3）若标况下有机物蒸气的密度为g/L，则M=22.4L/mol
2、 g/L,（4）质谱法(MS)：根据质谱图，可看出有机化合物分子失去一个电子成为带正电荷的离子的质量大小，其中最大的离子质量就是有机化合物的相对分子质量。,相对分子质量的测定：质谱法（MS）,质谱仪,原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。在磁场的作用下，由于它们的质量不同而使其到达检测器的时间不同，其结果被记录为质谱图(反映不同质量的离子的质荷比)。,乙醇的质谱图,例：2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机物分子进行结构分析的质谱法。某有机物样品的质谱图如下,则该有机物可能（）,A、甲醇 B、甲烷 C、丙烷 D、乙烯,B,3、确定有机化合物分
3、子式,医用胶 外科手术常用的一种化学合成材料,案例探究,代替传统的手术缝合线，特点：黏合伤口速度快、免敷料包扎、抑菌性能强、伤口愈合后无明显疤痕等优点,正在缝合,1、确定最简式,燃烧30.6g医用胶的单体样品，实验测得：生成 70.4gCO2、19.8gH2O、2.24LN2（换算成标准状况）请通过计算确定其实验式.,实验式（最简式）：C8H11O2N,由质谱分析法测定出该样品的相对分子质量为153.0，确定请分子式：,设该化合物的分子式为(C8H11O2N)n则n=153/M(C8H11O2N)=1该化合物的分子式为C8H11O2N,2、确定分子式,解答：由于该物质为烃，则它只含碳、氢两种元
4、素，则碳元素的质量分数为(10017.2)%82.8%。则该烃中各元素原子数（N）之比为：,C2H5是该烃的最简式，不是该烃的分子式,设该烃有n个C2H5，则,因此，烃的分子式为 C4H10。,例1、某烃含氢元素的质量分数为17.2%，求此烃的最简式（实验式）。又测得该烃的相对分子质量是58，求该烃的分子式。,例3、4.6g某饱和一元醇C与足量金属钠反应，得到1.12L（标准状况）的氢气。求该饱和一元醇的分子式。,C2H6O,例4、吗啡分子含C:71.58%、H:6.67%、N:4.91%,其余为氧，其分子量不超过300。试确定其分子式。,解：由已知条件可知含氧为16.84%，观察可知含N量最
5、少。设含n个N原子，则吗啡的分子量为 14n/4.91%=285n300，即吗啡含有1个N，相对分子质量为285。则吗啡分子中 N(C)=17,N(H)=19 N(O)=3 吗啡的分子式为C17H19NO3,谢 谢！,3、确定有机化合物分子式,例1、某烃含氢元素的质量分数为17.2%，求此烃的最简式（实验式）。又测得该烃的相对分子质量是58，求该烃的分子式。,解答：由于该物质为烃，则它只含碳、氢两种元素，则碳元素的质量分数为（10017.2）%82.8%。则该烃中各元素原子数（N）之比为：,C2H5是该烃的实验式，不是该烃的分子式,设该烃有n个C2H5，则因此，烃的分子式为 C4H10。,例2
6、.燃烧某有机物A 1.50g，生成1.12L（标准状况）二氧化碳和0.05mol水。该有机物的蒸气对空气的相对密度是1.04，求该有机物的分子式。,解题思路：1.求最简式2.根据相对分子质量确定分子式,该物质的相对分子质量：1.04x29=30 所以该物质的分子式为 CH2O,例3、4.6g某饱和一元醇C与足量金属钠反应，得到1.12L（标准状况）的氢气。求该饱和一元醇的分子式。,C2H6O,例4、吗啡分子含C:71.58%、H:6.67%、N:4.91%,其余为氧，其分子量不超过300。试确定其分子式。,解：由已知条件可知含氧为16.84%，观察可知含N量最少，据原子量可知，含N原子的个数最
7、少，可设含n个N原子，则吗啡的分子量为14n/4.91%=285n300，即吗啡含有1个N，分子量为285。则吗啡分子中：N(C)=17 N(H)=19 N(O)=3 吗啡的分子式为C17H19NO3,测定有机化合物结构流程图,元素组成,分子式,分子结构,有机化合物,官能团及 碳骨架结构,相对分子质量,定性定量分析,测定相对分子质量,化学分析光谱分析,一、有机物分子式的确定,碳、氢元素质量分数的测定：燃烧分析法一般来说，有机物完全燃烧后，各元素对应的产物为CCO2，HH2O，Cl HCl。某有机物完全燃烧后，若产物只有CO2和H2O，其组成元素肯定有C、H，可能有O。欲判断该有机物中是否含氧元
8、素：设有机物燃烧后CO2中碳元素的质量为m(C)，H2O中氢元素质量为m(H)。若：m(有机物)m(C)m(H)有机物中含有氧元素 m(有机物)m(C)m(H)有机物中不含氧元素,1、确定元素组成,李比希法,氮元素质量分数的测定：将样品通入CO2气流中,在氧化铜催化燃烧生成氮气，经氢氧化钾浓溶液吸收二氧化碳后，测得剩余气体的体积，计算氮元素的质量分数。卤素质量分数的测定：将含有卤素的有机化合物样品与NaOH溶液混合反应后，使卤素原子转变为卤素离子，用稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，产生卤化银沉淀，根据沉淀质量，计算样品中卤素的质量分数,2、确定有机物相对分子质量(常用方法),（1）M=m总/
9、n总（2）根据有机蒸气的相对密度D，M1=DM2（3）若标况下有机物蒸气的密度为g/L，则M=22.4L/mol g/L（4）质谱法(MS)：根据有机化合物的质谱图，可看出有机化合物分子失去一个电子成为带正电荷的离子的质量大小，其中最大的离子质量就是有机化合物的相对分子质量。,相对分子质量的测定：质谱法（MS）,质谱仪,原理：用高能电子流轰击样品，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子，在磁场的作用下，由于它们的质量不同而使其到达检测器的时间不同，其结果被记录为质谱图(反映不同质量的离子的质荷比)。,乙醇的质谱图,由于相对质量越大的分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱
10、图中的质荷比最大的数据就是未知物的相对分子质量。,说明：,质荷比：碎片的相对质量（m）和所带电荷（e）的比值。,例：2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机物分子进行结构分析的质谱法。其方法是让极少量的（109g）化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H6、C2H5、C2H4，然后测定其质荷比。某有机物样品的质荷比如下图所示。则该有机物可能是（）,A、甲醇 B、甲烷 C、丙烷 D、乙烯,B,二、有机化合物结构式的确定,有机化合物分子式,推测化学键类型,判断官能团种类及所处位置,确定有机化合物结构式,计算不饱和度,化学性
11、质实验或仪器分析图谱,1、有机化合物分子不饱和度的计算 不饱和度也称缺氢指数，可以通过有机化合物的分子式计算得出。几种官能团的不饱和度,不饱和度计算公式：,分子的不饱和度=n(C)+1-n(H)2,(若含卤素原子，可视为H原子；氧硫原子不予考虑；氮原子则在氢原子中减去),2、确定有机化合物的官能团,拓展视野,红外光谱(IR)：,每种官能团在红外光谱中都有一个特定的吸收区域，因此从一未知物的红外光谱就可以准确判断有机化合物含有哪些官能团。红外光谱不仅可以用于定性鉴定，也可以定量算出样品的浓度。,核磁共振谱(NMR)：,核磁共振谱分为氢谱和碳谱两类，其中比较常用的是氢谱。氢谱能够测定有机化合物分子
12、中氢原子在碳骨架上的位置和数目，进而推断出有机化合物的碳骨架结构。,光谱分析的作用：,紫外光谱：,紫外光谱可以确定分子中有无共轭双键,红外光谱（IR）,红外光谱仪,用途：通过红外光谱可以推知有机物含有哪些化学键、官能团,例、某有机物的相对分子质量为74，试根据下列红外光谱图确定其分子结构，并写出该分子的结构简式。,COC,对称CH3,对称CH2,核磁共振氢谱（1H-NMR）,核磁共振仪,用途：通过核磁共振氢谱可知道有机物里有多少种氢原子，不同氢原子的数目之比是多少。,吸收峰数目氢原子类型,不同吸收峰的面积之比(强度之比),不同氢原子的个数之比,CH3CH2OH,CH3OCH3,CH3CH2Br
13、,CH3CHO,C2H6O,练习、2002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特维特里希发明了“利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中的不同的氢原子。下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是：A.HCHO B.CH3OH C.HCOOH D.CH3COOCH3,图谱解题建议：,1、首先应掌握好三种谱图的作用、读谱方法。,2、必须尽快熟悉有机物的类别及其官能团。,3、根据图谱获取的信息，按碳四价的原则对官能团、基团进行合理的拼接。,4、得出结构（
14、简）式后，再与谱图提供信息对照检查，主要为分子量、官能团、基团的类别是否吻合。,案例：医用胶单体的结构确定,第二课时,医用胶,正在缝合,外科手术常用化学合成材料医用胶,常用作手术缝合线，特点：粘合伤口速度快、免敷料包扎、抑菌性能强、伤口愈合后无明显疤痕等优点,确定分子式：,1、测定实验式,燃烧30.6g医用胶的单体样品，实验测得：生成70.4gCO2、19.8gH2O、2.24LN2（换算成标准状况），请通过计算确定其实验式,实验式（最简式）：C8H11O2N,由质谱分析法测定出该样品的相对分子质量为153.0，确定请分子式：,设该化合物的分子式为(C8H11O2N)n则n=153/M(C8H
15、11O2N)=1该化合物的分子式为C8H11O2N,推导结构式：,1)计算样品的不饱和度，推测分子中是否含有苯环，碳碳双键、碳碳叁键或碳氧双键或氰基,=n(C)+1-n(H)-n(N)/2=8+1-(11-1)/2=4,可能有一个苯环、或者是叁键、双键等的结合,2、确定分子式,2)用化学方法测定样品分子中的官能团,利用医用胶的单体分别做如下实验：加入酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去 加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸及KOH的甲醇溶液,无明显变化 加入稀碱水溶液并加热,有氨气放出由以上现象可以得知该有机化合物可能具有哪些官能团?,可能含有碳碳双键、碳碳叁键、碳氧双键等,无硝基,有氰基,
16、样品的官能团可以通过分析其红外光谱图而确定。通过谱图分析,可知该样品分子含有-CN、C=C、C=O(酯羰基)等官能团。,样品分子核磁氢谱图和核磁碳谱图提示：该有机化合物分子中含有如下结构。请据此推测样品分子的官能团在碳链上的位置。,4)综上所述,该有机化合物的结构简式为,3)推测样品分子的碳骨架结构和官能团在碳链上的位置。,练习、某有机物由C、H、O三种元素组成，它的红外吸收光谱表明有羟基OH键和烃基上CH键的红外吸收峰，且烃基与羟基上氢原子个数比为21，它们的相对分子质量为62，试写出该有机物的结构简式。,小试牛刀,HOCH2CH2OH,练习、分子式为C3H6O2的有机物，若在1H-NMR谱
17、上观察到氢原子峰的强度为3:3，则结构简式可能为_,若给出峰的强度为3:2:1，则可能为_。,CH3COOCH3,CH3CH2COOH、,CH3COCH2OH,HCOOCH2CH3、,COC,C=O,不对称CH3,练习、下图是一种分子式为C3H6O2的有机物的红外光谱谱图,则该有机物的结构简式为：,（1）在常温下测得的某烃C8H10(不能与溴水反应)的NMR谱上，观察到两种类型的H原子给出的信号，其强度之比为2：3，试确定该烃的结构简式为；该烃在光照下生成的一氯代物在NMR谱中可产生几种信号，试确定强度比为。（2）在常温下测定相对分子质量为128的某烃的NMR，观察到两种类型的H原子给出的信号
18、，其强度之比为91，若为链烃，则该烃的结构简式为；观察到两种类型的H原子给出的信号，其强度之比为11，若为芳香烃，则该烃的结构简式为。,4种信号,3 2 2 2,巩固练习：,由于相对质量越大的分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱图中的质荷比最大的数据就是未知物的相对分子质量。,说明：,质荷比：碎片的相对质量（m）和所带电荷（e）的比值。,氧元素的确定,某有机物完全燃烧后，若产物只有CO2和H2O，其组成元素肯定有C、H。,设有机物燃烧后CO2中碳元素的质量为m(C)，H2O中氢元素质量为m(H)。若：m(有机物)m(C)m(H)含氧元素 m(有机物)=m(C)m(H)不含氧元素,如何判断该有机物中是否含氧元素？,
