P2——有机物组成和结构的研究

一、有机物组成和结构研究的一般步骤：

二、有机物元素组成的确定：

（1）常见的元素测定方法——钠融法、铜丝燃烧法

① 钠融法可定性确定有机物中是否存在氮、氯、溴、硫等元素

有机物与Na混合熔融：N → Cl → S → Na2S ②铜丝燃烧法可定性确定有机物中是否存在 。若存在，火焰为 色。 ③元素分析仪可同时对碳、氢、氧、硫等多种元素进行分析。 三、有机物分子式的确定： 1、有机物实验式的确定：

常采用的是燃烧分析法（李比希法）：将样品置于氧气流中燃烧，燃烧后生成的H2O和CO2分别被 和 吸收，称重后即可分别计算出样品中碳、氢元素的物质的量，继而求得两者 的比例关系，得到最简式。

[例1]2.3g有机物A 完全燃烧后，产物只有CO2、H2O ，将产物依次通过浓硫酸、碱石灰，浓硫酸增重2.7g，碱石灰增重4.4g，求该有机物的分子式。

[例2] 化学上常用燃烧法确定有机物组成，这种方法是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定 有机物的组成，下图中所列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。回答下列问题： (1)产生的氧气按从左到右流向，所选择的装置各导 管的连接顺序是 ； (2)C装置中浓硫酸的作用是________ ； (3)燃烧管中氧化铜的作用是________ ；

(4)若准确称取0.9g样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，A管质量增加1.32g，B管质量增加0.54g，则该有机物的实验式为____ ，要确定该有机物分子式，还要___________ 。 2、有机物相对分子质量的确定： （1）根据定义计算： ；

（2）根据气体密度计算： ；

（3）根据气体相对密度计算： ； （4）混合气体相对原子质量计算： ；

（5）质谱法：用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片）按它们的质荷比分离后进行检验的方法。质荷比的 值（即横坐标上 的分子离子的质荷比）即为该有机物的相对分子质量

四、有机物结构式的确定：

1、红外光谱（IR）

①原理：利用有机物分子中不同基团的特征吸收频率不同， 测试并记录有机物对一定波长范围的红外光吸收情况。 ②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3]右上图是一种分子式为C3H6O2的有机物的红外光谱谱图，则该有机物的结构简式为： 2、1H核磁共振谱（1H—NMR）：

代表核磁性特征的峰在核磁共振谱图中横坐标的位置也不同。

②用途：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

[例4]某有机物由三种元素组成，含有相同的官能团，在质谱仪得到的质荷比的最大值为92，红外光谱表明有O—H键 有C—O键和C—H键的吸收峰，核磁共振氢谱有四个峰，峰面积之比是4：1：1：2，将该有机物与钠反应，1mol该有机物和足量钠反应可生成1.5molH2，试写出该有机物的分子式和结构简式

3、根据有机物的性质确定官能团种类、数目及位置：

例如：能与金属钠反应的有机物含有： ；遇FeCl3溶液显紫色的有机物含有： ； 能产生银镜现象的有机物含有： ；„„

[例5]在“看清”生物大分子真面目方面的科技成果，一项是美国科学家约翰·芬恩与日本科学家田中耕一“发明了对生物大分子的质谱分析法”；另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”。原子核磁共振（PMR）是研究有机物结构的有力手段之一，在所有研究的化合物分子中，每一结构中的等性氢原子在PMR中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的等性H原子个成正比。例如二乙醚的结构简式为：CH3-CH2-O-CH2-CH3，其核磁共振谱(PMR谱)中给出的峰值（信号）有两个，其强度之比为3:2，如下图所示： (1)结构简式如右图的有机物，在PMR谱上观察峰给出的强度之比为 ；

(2)某含氧有机物，它的相对分子质量为46.0，碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.0%，PMR中只有一个信号，请写出其结构简式 。

(3)实践中可根据PMR谱上观察到氢原子给出的峰值情况，确定有机物的结构。如分子式为C3H6O2的链状有机物，有PMR谱上峰给出的稳定强度仅有四种，其对应的全部结构，它们分别为：①3∶3 ②3∶2∶1 ③3∶1∶1∶1 ④2∶2∶1∶1，请分别推断出可能的结构简式：

不对称CH3C=OC—O—C ①原理：有机物分子中，氢原子所处的环境不同，表现出的核磁性就不同，

① ②

③ ④ (4)在测得CH3CH2CH2CH3化合物在PMR谱上可观察到二种峰，而测得CH3－CH=CH－CH3时，却得到氢原子给出的信号峰有4个，请结合空间结构解释产生4个信号峰的原因： (5)现有四种最简式均为“CH”的有机物（碳原子数不超过10且彼此不同），在PMR谱上仅观察到一种信号峰，试写出这四种有机物的结构简式： 。