1、第第3 3章章有机合成及其应用有机合成及其应用 合成高分子化合物合成高分子化合物第第2 2节有机化合物的测定节有机化合物的测定第第2 2课时课时有机化合物结构式的确定有机化合物结构式的确定1. 1.能利用官能团的化学检验方法鉴定单官能团化合物分子中是否能利用官能团的化学检验方法鉴定单官能团化合物分子中是否存在常见官能团。存在常见官能团。掌握简单有机物分子不饱和度的确定方法。掌握简单有机物分子不饱和度的确定方法。2.2.初步了解一些测定有机化合物结构的现代手段。初步了解一些测定有机化合物结构的现代手段。3.3.懂得有机化合物结构的测定是有机化合物合成的重要环节。懂得有机化合物结构的测定是有机化合
2、物合成的重要环节。熟熟练掌握各种官能团的检验方法。练掌握各种官能团的检验方法。1 1测定有机化合物结构的流程测定有机化合物结构的流程2 2、确定有机化合物的元素组成含量确定有机化合物的元素组成含量发烟硝酸发烟硝酸硝酸银硝酸银通过实验测定有关数据计算通过实验测定有关数据计算相对分子质量。相对分子质量。用质谱仪测用质谱仪测定有机物的相对分子质量。定有机物的相对分子质量。3 3、确定有机物相对分子质量确定有机物相对分子质量二、有机化合物结构式的确定二、有机化合物结构式的确定 测定有机化合物的结构，关键步骤是判断分子的测定有机化合物的结构，关键步骤是判断分子的不饱和度不饱和度及典及典型的型的化学性质化
3、学性质，进而确定分子中所含有的，进而确定分子中所含有的官能团官能团及其所处的及其所处的位置位置。确定有机化合物结构式的流程确定有机化合物结构式的流程(1)公式：分子的不饱和度公式：分子的不饱和度 。说明：说明：n n(C)(C)表示碳原子数，表示碳原子数，n n(H)(H)表示氢原子数。表示氢原子数。若有机化合物分子中含有卤素原子，则将其视为氢原子；若有机化合物分子中含有卤素原子，则将其视为氢原子；若含有氧原子，则不予考虑；若含有氧原子，则不予考虑；若含有氮原子，则用氢原子总数减去氮原子数。若含有氮原子，则用氢原子总数减去氮原子数。1.有机化合物分子不饱和度的计算有机化合物分子不饱和度的计算化
4、学键化学键不饱和度不饱和度化学键化学键不饱和度不饱和度一个碳碳双键一个碳碳双键_一个碳碳叁键一个碳碳叁键_一个羰基一个羰基_一个苯环一个苯环_一个脂环一个脂环_一个氰基一个氰基(CN)_几种官能团的不饱和度几种官能团的不饱和度121412根据不饱和度求物质的分子式；根据不饱和度求物质的分子式；不饱和度的应用不饱和度的应用分子式：分子式：C14H10O6分子的分子的碳氧双键数苯环数碳氧双键数苯环数422410。练习：试分析下列物质的不饱和度和化学式练习：试分析下列物质的不饱和度和化学式(X为卤素原子为卤素原子)： ， 化学式：化学式： ； ， 化学式：化学式： ； ， 化学式：化学式： ；465
5、C8H11NOC6H4O5C8H4O2X2根据不饱和度推测物质的结构根据不饱和度推测物质的结构。有机物的不饱和度与分子结构的关系有机物的不饱和度与分子结构的关系(a)0，有机物分子是饱和链状结构。，有机物分子是饱和链状结构。(b)1，有机物分子中有一个双键或一个环。，有机物分子中有一个双键或一个环。(c)2，有机物分子中有两个双键或一个叁键，或一个双键和，有机物分子中有两个双键或一个叁键，或一个双键和一个环，或两个环等。一个环，或两个环等。4，分子中有可能有苯环。，分子中有可能有苯环。练习：试分析练习：试分析C9H8O的不饱和度和可能的结构？的不饱和度和可能的结构？3、分析、分析有机物有机物
6、的不饱和度，其的不饱和度，其同分异构体有多种，请同分异构体有多种，请写出符合下列要求的写出符合下列要求的两种同分异构体两种同分异构体的结构简式。的结构简式。(1)具有苯环结构且苯环上只有一个链状取代基；具有苯环结构且苯环上只有一个链状取代基；(2)已知碳碳双键已知碳碳双键及碳碳叁键上不能连有及碳碳叁键上不能连有OH。共共9种种官能团种类官能团种类检测试剂检测试剂判断依据判断依据碳碳双键或碳碳双键或碳碳叁键碳碳叁键溴的四氯化碳溶液或溴水溴的四氯化碳溶液或溴水红棕色溶液退色红棕色溶液退色酸性酸性KMnO4溶液溶液紫色溶液退色紫色溶液退色卤素原子卤素原子NaOH溶液溶液(加热加热)，稀硝酸、，稀硝酸
7、、AgNO3溶液溶液有沉淀生成，根据沉淀有沉淀生成，根据沉淀的颜色判断卤素的种类的颜色判断卤素的种类醇羟基醇羟基钠钠有氢气放出有氢气放出酚羟基酚羟基FeCl3溶液溶液显紫色显紫色溴水溴水(足量足量)有白色沉淀生成有白色沉淀生成醛基醛基银氨溶液银氨溶液(水浴水浴)有银镜生成有银镜生成新制氢氧化铜悬浊液新制氢氧化铜悬浊液(加热加热)有砖红色沉淀有砖红色沉淀生成生成羧基羧基NaHCO3溶液或溶液或Na2CO3溶液溶液有有CO2气体气体放出放出化学实验方法化学实验方法2 2、有机物官能团的确定有机物官能团的确定紫外光谱紫外光谱(UV):可用于确定分子中有无共轭双键。可用于确定分子中有无共轭双键。物理测
8、试方法物理测试方法通过定量实验确定有机物的官能团，如乙醇结构式的确定；通过定量实验确定有机物的官能团，如乙醇结构式的确定；通过定量实验确定官能团的数目，如测得通过定量实验确定官能团的数目，如测得1 mol某醇与足量钠反某醇与足量钠反应可得到应可得到1 mol气体，则可说明该醇分子中含气体，则可说明该醇分子中含2个个OH。通过定量实验确定通过定量实验确定红外光谱红外光谱(IR)：红外光谱图中可以获得有机物分子中含有的化学键或官能团。红外光谱图中可以获得有机物分子中含有的化学键或官能团。核磁共振氢谱核磁共振氢谱(NMR):核磁共振氢谱中峰的个数分子中不同化学环境的氢原子数目，核磁共振氢谱中峰的个数
9、分子中不同化学环境的氢原子数目，峰面积之比不同化学环境的氢原子数目之比。峰面积之比不同化学环境的氢原子数目之比。若由醇氧化得醛、若由醇氧化得醛、酮、酮、羧酸或不能催化氧化，可推知羧酸或不能催化氧化，可推知 OH 连连接在哪种的碳原子上。接在哪种的碳原子上。通过定性实验确定官能团的位置通过定性实验确定官能团的位置由取代反应产物的种数，可确定碳链结构。如烷烃，已知其分由取代反应产物的种数，可确定碳链结构。如烷烃，已知其分子式和一氯代物的种数时，可推断其可能的结构。有时甚至可以子式和一氯代物的种数时，可推断其可能的结构。有时甚至可以在不知其分子式的情况下，判断其可能的结构简式。在不知其分子式的情况下
10、，判断其可能的结构简式。由消去反应的产物，可确定由消去反应的产物，可确定 OH 或或 X 的位置。的位置。由加氢后碳链的结构，可确定原物质分子中由加氢后碳链的结构，可确定原物质分子中 或或 CC的位置。的位置。由有机物发生酯化反应能生成环酯或聚酯，可确定有机物是羟由有机物发生酯化反应能生成环酯或聚酯，可确定有机物是羟基酸，并根据环的大小，可确定基酸，并根据环的大小，可确定“OH”与与“COOH”的相对位置。的相对位置。 乙醇乙醇甲醚甲醚核磁共振氢谱核磁共振氢谱吸收峰数目吸收峰数目_不同吸收峰面积比不同吸收峰面积比213 结构简式结构简式_4、分子式为分子式为C2H6O的有机物的核磁共振氢谱的有
11、机物的核磁共振氢谱如下如下31CH3CH2OHCH3OCH35、化学式为化学式为C4H8O3的有机物在浓硫酸存在下加热时有如下性质：的有机物在浓硫酸存在下加热时有如下性质：能分别与能分别与CH3CH2OH和和CH3COOH发生酯化反应；发生酯化反应；能脱水生成一种能使溴水退色的物质，此物质只存在一种结构能脱水生成一种能使溴水退色的物质，此物质只存在一种结构简式；简式；分子内能脱水生成一种分子式为分子内能脱水生成一种分子式为C4H6O2的五元环状化合物。的五元环状化合物。则则C4H8O3的结构简式为的结构简式为( ) A.HOCH2COOCH2CH3 B.CH3CH(OH)CH2COOH C.H
12、OCH2CH2CH2COOH D.CH3CH2CH(OH)COOHC6、为测定某有机物为测定某有机物A的结构，设计了如下实验：的结构，设计了如下实验：将将2.3 g该有机该有机物完全燃烧，生成了物完全燃烧，生成了0.1 mol CO2和和2.7 g H2O；用质谱仪实验得用质谱仪实验得质谱图；质谱图；用核磁共振仪处理该化合物得核磁共振氢谱图，图中用核磁共振仪处理该化合物得核磁共振氢谱图，图中三个峰的面积比为三个峰的面积比为1 2 3。试回答下列问题：试回答下列问题：(1)有机物有机物A的相对分子质量的相对分子质量为为_。(2)有机物有机物A的实验式为的实验式为_。(3)根据根据A的实验式的实验
13、式_(填填“能能”或或“不能不能”)确定确定A的分子式。的分子式。(4)A的分子式为的分子式为_，结构简式为，结构简式为_。46C2H6O能能C2H6OCH3CH2OH(1)测定实验式：燃烧测定实验式：燃烧30.6 g医用胶的单体样品，实验测得生成医用胶的单体样品，实验测得生成70.4 g CO2、19.8 g H2O、2.24 L N2(已换算成标准状况已换算成标准状况)，确定其实验，确定其实验式的计算步骤如下：式的计算步骤如下：n(CO2) ，n(C) mol；1.6n(H2O)，n(H) mol；2.2案例：医用胶单体的结构确定案例：医用胶单体的结构确定计算各元素的物质的量计算各元素的物
14、质的量n(N2) ，n(N) mol；n(O) mol。0.20.4确定实验式：确定实验式：n(C) n(H) n(N) n(O) ，则实验式则实验式为为 。8 11 1 2C8H11NO2(2)确定分子式确定分子式已知：由质谱分析法测定出该样品的相对分子质量为已知：由质谱分析法测定出该样品的相对分子质量为153.0。设设该化合物的分子式该化合物的分子式(C8H11NO2)n，则，则n ，则该化合物则该化合物的分子式的分子式为为 。C8H11NO2(3)推导结构式：推导结构式：计算不饱和度。不饱和度计算不饱和度。不饱和度 。4用化学方法推测分子中的官能团用化学方法推测分子中的官能团a.加入溴的
15、四氯化碳溶液加入溴的四氯化碳溶液,红棕色退去红棕色退去,可能含有可能含有碳碳双键碳碳双键或三键或三键。b.加入加入(NH4)2Fe(SO4)2溶液、硫酸及溶液、硫酸及KOH的甲醇溶液，无明显变化，的甲醇溶液，无明显变化，说明不说明不含有含有硝基硝基。c.加入稀碱水溶液并加热，有氨气放出，说明加入稀碱水溶液并加热，有氨气放出，说明含有含有氰基氰基。推测样品分子的碳骨架结构和官能团在碳链上的位置。样品分推测样品分子的碳骨架结构和官能团在碳链上的位置。样品分子子核磁共振核磁共振氢谱图和核磁共振碳谱图提示：该化合物分子中含有氢谱图和核磁共振碳谱图提示：该化合物分子中含有 和和 基团基团 。确定结构简式
16、。确定结构简式。综上所述综上所述，医用胶单体的结构简式为：，医用胶单体的结构简式为：7、某研究性学习小组为确定某蜡状有机物某研究性学习小组为确定某蜡状有机物A的结构和性质，他们的结构和性质，他们拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参与过程探究。与过程探究。.实验式的确定实验式的确定(1)取样品取样品A进行燃烧法测定，发现燃烧后只生成进行燃烧法测定，发现燃烧后只生成CO2和和H2O，某次，某次燃烧后，经换算得到了燃烧后，经换算得到了0.125 mol CO2和和0.15 mol H2O。据此得出。据此得出的结论的结论是是_
17、。分子中分子中n(C) n(H)5 12，分子式为，分子式为C5H12Ox(x0,1,2)(2)另一实验中，取另一实验中，取3.4 g蜡状有机物蜡状有机物A在在3.36 L(标准状况下，下同标准状况下，下同)氧气中完全燃烧，两者均恰好完全反应，生成氧气中完全燃烧，两者均恰好完全反应，生成2.8 L CO2和液态水。和液态水。由此得出由此得出A的实验式是的实验式是_。C5H12O4.结构式的确定结构式的确定(经测定经测定A的相对分子质量为的相对分子质量为136)(3)取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，说明取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，说明A分子中含有分子中含有_。羟基羟基(4)进行氢核磁共振
18、，发现只有两组特征峰，且峰面积比为进行氢核磁共振，发现只有两组特征峰，且峰面积比为2 1，再做红外光谱，发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收。再做红外光谱，发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收。图谱如下图谱如下：则则A的结构简式为的结构简式为_。C(CH2OH)48、胡椒酚胡椒酚A是植物挥发油中的一种成分。某研究性学习小组对其分子组成结是植物挥发油中的一种成分。某研究性学习小组对其分子组成结构的研究中发现：构的研究中发现：A的相对分子质量不超过的相对分子质量不超过150；A中中C、O的质量分数分别为的质量分数分别为w(C)80.60%，w(O)11.94%，完全燃烧后产物只有，完全燃烧后产
19、物只有CO2和和H2O。根据以上。根据以上信息，填写下列内容：信息，填写下列内容：(1)A的摩尔质量为的摩尔质量为_。(2)光谱分析发现光谱分析发现A中不含中不含甲基甲基(CH3)，苯环上的一氯取代物只有，苯环上的一氯取代物只有2种；种；1 mol A与足量溴水反应，最多与足量溴水反应，最多消耗消耗3 mol Br2，则，则A的结构简式为的结构简式为_。(3)A的一种同分异构体中，苯环上含有两个取代基，取代基位置与的一种同分异构体中，苯环上含有两个取代基，取代基位置与A相同，且相同，且能发生银镜反应。能发生银镜反应。符合条件的符合条件的A的同分异构体的结构简式为的同分异构体的结构简式为_。上述上述A的一种的一种同分异构体发生银镜反应的化学方程式同分异构体发生银镜反应的化学方程式_。134 gmol1
