有机化合物的结构测定

有机化合物结构的测定学习目标元素组成有机化合物相对分子质量分子式官能团及碳骨架状况分子结构测定有机化合物的结构流程——————————————————————————————————定性定量分析相对分子质量测定化学分析仪器分析学习目标一、怎样确定有机化合物的分子式？（1）确定有机化合物的

；（2）测定有机化合物的

。元素组成及各元素质量分数相对分子质量碳、氢元素质量分数的测定测二氧化碳和水的质量在氧气流中燃烧氮元素质量分数的测定测氮气的体积在二氧化碳气流中燃烧卤素质量分数的测定测卤化银的质量与硝酸银溶液及浓硝酸混合加热有机化合物元素组成的测定有机化合物相对分子质量的测定请同学们阅读课本P109：“资料在线”

—质谱法测定有机化合物的相对分子质量学习目标二、怎样确定有机化合物的结构式？

根据

和

以及

可以确定有机物的结构式。分子式官能团碳的骨架学习目标推测化学键类型有机化合物分子式判断官能团种类及所处位置分子结构计算不饱和度化学性质实验或仪器分析图谱根据分子式确定有机物结构式的流程1、有机化合物分子不饱和度的计算（1）不饱和度的概念：（又叫缺氢指数）

饱和烷烃的通式为CnH2n+2（n为正整数），它的分子中每减少2个碳氢键，同时必增加一个碳碳键，该碳碳键可能是碳碳双键或三键，也可连结成一个环，这都称为增加一个不饱和度（用希腊字母“Ω”表示)∴不饱和度可以为测定分子结构提供是否含双键、三键或碳环等信息（1）几种常见官能团的不饱和度？（2）若只有C和H两种元素,总结不饱和度的计算公式？（3）若有机物中有XON原子如何处理？体会不饱和度的定义,思考下列问题:总结：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一个碳碳叁键一个羰基一个苯环一个脂环（碳环）一个氰基（-CN）111242(1)C3H6C2H6OC2H2C6H6O2

Ω=1Ω=0Ω=2Ω=4计算下列分子的Ω2n(C)+2-n(H)2=n(C)+1-2n(H)Ω=(2)C2H4Cl2C3H3ClC8H5Br3Ω=0Ω=2Ω=52n(C)+2-[n(H)+n(X)]2=n(C)+1-2[n(H)+n(X)]Ω=(3)C5H9N4HCNC6H5NO2C9H10NO2ClΩ=2Ω=2Ω=5Ω=5(ⅰ)n(C)为碳原子数目，n(H)为氢原子数目。(ⅱ)若其中含有卤素原子，可将卤素原子视为氢原子(ⅲ)若含氧原子，可不考虑(ⅳ)若含有N原子，就在氢原子总数中减去氮原子的数目注意:2[n(C)+n(N)]+2-n(N)-[n(H)+n(X)]Ω=2

总结:分子的不饱和度（Ω）与分子结构的关系1、若Ω=0，说明分子是饱和链状结构2、若Ω=1，说明分子中有一个双键或一个环；3、若Ω=2，说明分子中有两个双键或一个三键；或一个双键和一个环；或有两个环；余次类推；4、若Ω≥4，说明分子中很可能有苯环。某链烃的分子式为C200H200

，则分子中含有的碳碳叁键最多为

个.课堂练习502、确定有机化合物的官能团∵官能团决定物质的特殊性质，∴通过定性或定量实验来确定其分子结构

（1）常用的定性实验①能发生银镜反应或与新制Cu(OH)2悬浊液反应的：

分子中含有-CHO的，如：醛类，HCOOH、甲酸某酯、葡萄糖，麦芽糖②与Na钠反应H2的：

分子中含有－OH或－COOH。如醇、酚、羧酸等③与NaOH等强碱反应的：

有酸性基团的（－COOH或酚羟基）如：酚、羧酸酸、卤代烃或分子中含④与NaHCO3溶液反应产生气体的有机物：⑤能氧化成醛或羧酸的醇能氧化成酮的醇⑥能使溴水或Br2的CCl4溶液因反应而褪色：

烯烃、炔烃、苯酚、醛及含－CHO的物质⑦能使KMnO4(H+)溶液褪色：烯烃、炔烃、苯的同系物、苯酚及含－CHO的物质如甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖⑧能发生显色反应的：

苯酚遇FeCl3显紫色、蛋白质与浓HNO3显黄色、单质碘遇淀粉显蓝色分子中必含有—COOH－COOH、如：CH3COOH必有－CH2－OH结构必有－CH－OH结构（２）一些官能团的化学检验常用方法官能团的种类试剂判断依据卤素原子醇羟基碳碳双键或碳碳叁键酚羟基醛基溴的CCl4溶液KMnO4(H+)AgNO3和HNO3的混合液金属钠FeCl3溶液溴水银氨溶液新制Cu(OH)2悬浊液红棕色褪去紫色褪去有沉淀产生有氢气放出显紫色有白色沉淀有银镜生成有砖红色沉淀产生官能团种类试剂判断依据羧基（-COOH)硝基（-NO2)氰基（-CN)NaHCO3溶液(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸、KOH的甲醇溶液有CO2气体放出1分钟内溶液有淡绿色变红棕色烯碱水溶液、加热有氨气放出

分子在特定频率光的照射下，吸收一定的能量，引起分子结构中电子能级的跃迁或分子中原子间价键振动频率的变化等，产生出不同的吸收光谱，这些光谱反映了分子结构的某些特征。利用这一原理，可以对有机化合物分子结构进行测定。其中：紫外光谱(UV)紫外光谱可用于确定分子中有无共轭双键。

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，还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。

这些谱图的综合应用，可以基本上确定样品分子的结构。

光谱分析的作用拓展视野：案例:医用胶单体结构的确定医用胶正在缝合外科手术常用化学合成材料——医用胶简介

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小知识

某仅含碳、氢、氧三种元素的有机化合物,若n(C):n(H):n(O)=1:2:1则其实验式为CH2O,式量为30。进一步测出有机化合物的相对分子质量后,就可以据其相对分子质量对实验式式量的倍数确定分子式。若上例中样品分子的相对分子质量为60,是CH2O式量(30)的2倍,则该有机化合物的分子式就为C2H4O2。例题：实验表明,许多咖啡和可乐饮料中含有兴奋性物质咖啡因。经实验测定,咖啡因分子中各元素的质量分数是：碳49.5%，氢5.20%，氧16.5%，氮28.9%,其摩尔质量为194.1g/mol,你能确定它的分子式吗?解：NC:NH:NO:NN=(49.5÷12):(5.20÷1):(16.5÷16):(28.9÷14)=4:5:1:2所以实验式为：C4H5ON2

式量=97n=194.1÷97=2所以咖啡因分子式为：C8H10O2N4设分子式为：(C4H5ON2)n方法导引: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n(CO2)=70.4g44g·mol-1=1.6moLN(C)=1.6moLn(N2)=2.24L22.4L·mol-1=0.1moLN(N)=0.2moLn(O)=(30.6-1.6X12-1.1X2-0.1X2X4)g16g·moL-1=0.4moL最简式：C8H11O2NN(H)=2.2moL19.8gn(H2O)=18g·mol-1=1.1moL18g·mol-1=1.1moL

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：设该化合物含有n个C8H11O2N则n=153/M(C8H11O2N)=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Ω=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：

①加入酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去

②加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸及KOH的甲醇溶液,无明显变化

③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、碳氧双键等无硝基可能有氰基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-C≡N、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