有机化合物的结构测定.ppt

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C→CO2，H→H2O，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/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ρg/L，则M = 22.4L/mol ?ρg/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 100% 0 60% 20% 50 30 20 29 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 CH3CH2+ CH2=OH+ CH3CH=OH+ CH3CH2OH+ 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。 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（10－9g）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 化学性质实验或仪器分析图谱 测定有机物的结构，关键步骤是判定有机物的不饱和度及其典型化学性质，进而确定有机物所含的官能团及其所处的位置。 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 化学键 不饱和度 化学键 不饱和度 一个碳碳双键 1 一个碳碳三键 2 一个羰基 1 一个苯环 4 一个脂环 1 一个氰基 2 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 官能团种类 试剂 判断依据 碳碳双键或三键 溴的四氯化碳溶液 红棕色褪去 酸性高锰酸钾溶液 紫色褪去 卤素原子 NaOH溶液\稀硝酸\硝酸银溶液 有沉淀生成 醇羟基 钠 有氢气放出 酚羟基 三氯化铁溶液 显色 浓溴水 有白色沉淀生成 醛基 银氨溶液 有银镜生成 新制氢氧化铜悬浊液 有砖红色沉淀生成 羧基 碳酸氢钠溶液 有气体放出 硝基 硫酸亚铁铵溶液、硫酸与氢氧化钾的甲醇溶液 1分钟内溶液由淡绿色变红棕色 氰基 稀碱水溶液，加热 有氨气放出 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