1、一、有机化合物组成的研究一、有机化合物组成的研究专题一专题一 第二单元第二单元 科学家怎样研究有机物科学家怎样研究有机物确定有机物化学式的一般步骤：确定有机物化学式的一般步骤：确定组成确定组成的元素的元素分子式分子式结构式结构式定性定性定性定性定量定量定量定量 在日常生活中，我们经常见到在日常生活中，我们经常见到有机物燃烧。有机物燃烧的产物能有机物燃烧。有机物燃烧的产物能给我们提供哪些有机物组成方面的给我们提供哪些有机物组成方面的信息？信息？有机物组成元素的判断有机物组成元素的判断1 定性方法确定元素种类（燃烧法）定性方法确定元素种类（燃烧法）（1）李比希法）李比希法 CCO2 HH2O N
2、N2 Cl HCl（2）钠熔法确定钠熔法确定N、Cl、Br、S等元素等元素 N NaCN Br NaBr Cl NaCl S Na2S（3）铜丝燃烧法确定卤素）铜丝燃烧法确定卤素 将一根纯铜丝加热至红色，蘸取试样，放在火将一根纯铜丝加热至红色，蘸取试样，放在火焰上灼烧，若存在卤素，火焰呈绿色焰上灼烧，若存在卤素，火焰呈绿色 有机物分子式的确定有机物分子式的确定2 定量方法确定有机物分子式（李比希法）定量方法确定有机物分子式（李比希法）利用利用CuO在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳在高温下氧化有机物，生成水和二氧化碳 HH2O 高氯酸镁吸收高氯酸镁吸收 CCO2 碱石棉吸收碱石棉吸收确定确定
3、C、H的量。的量。例例1、实验测得某碳氢化合物、实验测得某碳氢化合物A中含碳中含碳80%，含氢含氢20%，又测得该化合物对氢气的相对密，又测得该化合物对氢气的相对密度为度为15。求该化合物的分子式。求该化合物的分子式。（1）最简式法）最简式法 确定各元素原子个数比，求出最简式确定各元素原子个数比，求出最简式 根据有机物的根据有机物的M求出分子式求出分子式（2）直接计算法）直接计算法 直接求算出直接求算出1mol有机物中各元素原子有机物中各元素原子的物质的量，即可确定分子式。的物质的量，即可确定分子式。补充：有机物相对分子质量的确定补充：有机物相对分子质量的确定1.标态密度法：标态密度法：根据标
4、准状况下气体的密度，求算该气体的相根据标准状况下气体的密度，求算该气体的相对分子质量：对分子质量：M22.42.相对密度法：相对密度法：根据气体根据气体A A相对于气体相对于气体B B的相对密度，求算该气的相对密度，求算该气体的相对分子质量：体的相对分子质量：MADMB3.混合物的平均相对分子质量：混合物的平均相对分子质量：M总总nm例例2 某有机物某有机物A 3.0g在在4.48LO2中充分燃烧，中充分燃烧，产物只有产物只有CO2、CO、H2O，将产物依次通过，将产物依次通过浓硫酸、碱石灰，浓硫酸增重浓硫酸、碱石灰，浓硫酸增重3.6g，碱石灰，碱石灰增重增重4.4g，求该有机物的分子式。，求
5、该有机物的分子式。欲判断该有机物中是否含氧元素：欲判断该有机物中是否含氧元素：设有机物燃烧后设有机物燃烧后CO2中碳元素的质量为中碳元素的质量为m(C)，H2O中氢元素质量为中氢元素质量为m(H)。若。若 m(有机物有机物)m(C)m(H)有机物中含有氧元有机物中含有氧元素素 m(有机物有机物)m(C)m(H)有机物中不含氧元有机物中不含氧元素素练习练习1、吗啡是严格查禁的毒品。吗啡的组成中，、吗啡是严格查禁的毒品。吗啡的组成中，碳元素的质量分数为碳元素的质量分数为71.58%，氢元素的质量分，氢元素的质量分数为数为6.67%，氮元素的质量分数为，氮元素的质量分数为4.91%，其余，其余为氧元
6、素。已知吗啡的相对分子质量不超过为氧元素。已知吗啡的相对分子质量不超过300，则吗啡的相对分子质量为则吗啡的相对分子质量为_，吗啡的分子，吗啡的分子式为式为_。285C17H19O3N练习练习2、取、取8 g某有机物某有机物A（相对分子质量为（相对分子质量为32）在氧气中完全燃烧，生成物中只有在氧气中完全燃烧，生成物中只有11 g CO2和和9 g H2O，则，则A中一定含有中一定含有_元素，其分子式元素，其分子式是是_；误服；误服A会使人中毒失明甚至死亡，其会使人中毒失明甚至死亡，其化学名称为化学名称为_，写出此物质在空气中燃烧，写出此物质在空气中燃烧的化学方程式的化学方程式_。练习练习4、
7、A、B两种烃的最简式相同。两种烃的最简式相同。7.8 g A完完全燃烧后的产物通入足量澄清石灰水中，得到全燃烧后的产物通入足量澄清石灰水中，得到干燥的沉淀干燥的沉淀60 g。A不能使酸性不能使酸性KMnO4溶液褪溶液褪色，色，B却可以使之褪色。在标准状况下却可以使之褪色。在标准状况下0.5 mol B完全燃烧生成了完全燃烧生成了22.4 L CO2，A、B在相同善在相同善下蒸气密度比为下蒸气密度比为31。求。求A、B的分子式和结构的分子式和结构简式。简式。练习练习3、2.3 g某有机物完全燃烧后生成某有机物完全燃烧后生成0.1 mol CO2和和2.7 g H2O，测得该化合物的蒸气与空气的，
8、测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是相对密度是1.6，求该化合物的分子式，求该化合物的分子式。二、有机化合物结构的研究二、有机化合物结构的研究德国化学家李比希（德国化学家李比希（1803180318731873）1832 1832年和维勒合作提出年和维勒合作提出“基团论基团论”：有机化合物由：有机化合物由“基基”组成，这类稳定的组成，这类稳定的“基基”是有机化合物的基础。是有机化合物的基础。1838 1838年李比希还提出了年李比希还提出了“基基”的定义的定义 1 1 有机物中的基团有机物中的基团 有机物中的基团具有不同的结构和性质，它们是有机物中的基团具有不同的结构和性质，它们是不带电的。有
9、机物的性质可以看作是各种基团性质的不带电的。有机物的性质可以看作是各种基团性质的加和。加和。例如：例如：COOHCOOH具有酸性具有酸性 NHNH2 2具有碱性具有碱性2 2 有机物中基团种类的确定有机物中基团种类的确定红外光谱法红外光谱法 红外光谱是利用有机物分子中不同基团的特征红外光谱是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谱吸收情况。它可以初步判断该有机物中含有红外光谱吸收情况。它可以初步判断该有机物中含有那些基团。那些基团。例如下图是乙醇的红外光谱图：例如下图是乙醇的红外光谱图：3 3 核磁共振谱
10、图核磁共振谱图确定有机物的结构确定有机物的结构 在核磁共振分析中，最常见的是对有机化合物的在核磁共振分析中，最常见的是对有机化合物的1 1H H核磁共振谱（核磁共振谱（1 1H HNMRNMR）进行分析。有机物分子中的）进行分析。有机物分子中的H H原子核所处的化学环境（附近的基团）不同，表现出原子核所处的化学环境（附近的基团）不同，表现出的核磁性就不同，代表核磁特性的峰在核磁共振谱图的核磁性就不同，代表核磁特性的峰在核磁共振谱图中横坐标（化学位移）的位置也就不同。中横坐标（化学位移）的位置也就不同。例如：分子式为例如：分子式为C C2 2H H6 6O O的两种有机物的两种有机物1 1H H
11、的核磁共振谱图的核磁共振谱图（教材（教材P9P9）峰的高度与峰的高度与H原子的个原子的个数成正比数成正比 例例1 1 已知某有机物的分子式为已知某有机物的分子式为C C4 4H H1010，其核磁共振谱图如下所示，其核磁共振谱图如下所示，请写出它的结构式请写出它的结构式 例例2 2 已知某有机物的分子式为已知某有机物的分子式为C C3 3H H6 6O O，其核磁共振谱图如下所示，其核磁共振谱图如下所示，请写出它的结构式请写出它的结构式 例例2、某有机物由、某有机物由C、H、O三种元素组成，三种元素组成，它的红外吸收光谱表明有羟基它的红外吸收光谱表明有羟基OH键和烃基键和烃基上上 CH键的红外
12、吸收峰，且烃基与羟基上氢键的红外吸收峰，且烃基与羟基上氢原子个数比为原子个数比为21，它们的相对分子质量为，它们的相对分子质量为62，试写出该有机物的结构简式，试写出该有机物的结构简式。练习练习5、分子式为、分子式为C3H6O2的有机物，若在的有机物，若在1H-NMR谱上观察到氢原子峰的强度为谱上观察到氢原子峰的强度为3:3，则结，则结构简式可能为构简式可能为_,若给出峰的强度若给出峰的强度为为3:2:1，则可能为，则可能为_。CH3COOCH3CH3CH2COOH、HCOOCH2CH3、CH3COCH2OH诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖与物质结构分析与物质结构分析 斯德格尔摩时间斯德格尔摩时间10
13、10月月9 9日，北京时间日，北京时间1010月月9 9日，瑞典皇家科学日，瑞典皇家科学院决定将院决定将20022002年度诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰年度诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰.B.B.芬、芬、日本科学家日本科学家Koichi TanakaKoichi Tanaka和瑞士科学家库尔特和瑞士科学家库尔特.伍斯里奇。伍斯里奇。瑞典皇家科学院称赞约翰瑞典皇家科学院称赞约翰.B.B.芬和芬和Koichi TanakaKoichi Tanaka的研究工作的研究工作“发展了生物宏观形态的鉴别和结构分析方法发展了生物宏观形态的鉴别和结构分析方法”。瑞典皇家科学院。瑞典皇家科学院对库尔特对库尔特.
14、伍斯里奇的褒奖辞中则称伍斯里奇的褒奖辞中则称“他在测定生物大分子在溶液他在测定生物大分子在溶液中的三维结构中，引入了核磁共振光谱学中的三维结构中，引入了核磁共振光谱学”。3 3 手性分子手性分子（1 1）手性分子）手性分子如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称为手性异构体。有手性异构不能重叠，这对分子互称为手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。（分子内能找到对称轴或对体的分子称为手性分子。（分子内能找到对称轴或对称中心的分
15、子为非手性的）称中心的分子为非手性的）（2 2）手性碳原子）手性碳原子连接四个不同的原子或基团的碳连接四个不同的原子或基团的碳原子原子当四个不同的原子或基团连接在碳原子上时，形成的当四个不同的原子或基团连接在碳原子上时，形成的化合物存在手性异构体。化合物存在手性异构体。手性分子手性分子诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖与逆合成分析理论与逆合成分析理论 科里科里(Elias James Corey)(Elias James Corey)，美国有机化学家，生于，美国有机化学家，生于19281928年年7 7月月1212日，日，科里从科里从2020世纪世纪5050年代后期开始从事有机合成的研究工作，年代后期开
16、始从事有机合成的研究工作，3030多年来他和多年来他和他的同事们共同合成了几百个重要天然化合物。这些天然化合物的结构他的同事们共同合成了几百个重要天然化合物。这些天然化合物的结构都比较复杂，合成难度很大。都比较复杂，合成难度很大。19671967年他提出了具有严格逻辑性的年他提出了具有严格逻辑性的“逆合成逆合成分析原理分析原理”，以及合成过程中的有关原则和方法。他建议采取逆行的方式，以及合成过程中的有关原则和方法。他建议采取逆行的方式，从目标物开始，往回推导，每回推一步都可能有好几种断裂键的方式，从目标物开始，往回推导，每回推一步都可能有好几种断裂键的方式，仔细分析并比较优劣，挑其可行而优者，
17、然後继续往回推导至简单而易仔细分析并比较优劣，挑其可行而优者，然後继续往回推导至简单而易得的原料为止。按照这样的方式，一个有机合成化学家就不需要漫无边得的原料为止。按照这样的方式，一个有机合成化学家就不需要漫无边际的冥想，而不知从何着手了，因为他的起点其实就是他的终点。科里还际的冥想，而不知从何着手了，因为他的起点其实就是他的终点。科里还开创了运用计算机技术进行有机合成设计。这实际上是使他的开创了运用计算机技术进行有机合成设计。这实际上是使他的“逆合成分逆合成分析原理析原理”及有关原则、方法数字化。由于科里提出有机合成的及有关原则、方法数字化。由于科里提出有机合成的“逆合成分析逆合成分析方法方
18、法”并成功地合成并成功地合成5050多种药剂和百余种天然化合物，对有机合成有重大多种药剂和百余种天然化合物，对有机合成有重大贡献，而获得贡献，而获得19901990年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。三、有机化学反应的研究三、有机化学反应的研究1 1 烷烃与卤素单质的光取代反应机理（自由基烷烃与卤素单质的光取代反应机理（自由基反应）反应）三、有机化学反应的研究三、有机化学反应的研究1818 O OCH3COH+HOC2H5 CH3COC2H5+H2O浓H2SO4酯化反应的反应机理酯化反应的反应机理 H2SO41818 O OCH3COC2H5+H2O CH3COH+C2H5OH酯的水解反应机理酯的
19、水解反应机理诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖与同位素示踪法与同位素示踪法 海维西海维西(GeorgeHevesy)(GeorgeHevesy)，匈牙利化学家，匈牙利化学家，18851885年年8 8月月1 1日生于布达佩斯。日生于布达佩斯。海维西曾就读于柏林大学和弗赖堡大学。海维西曾就读于柏林大学和弗赖堡大学。19111911年在曼彻斯特大学年在曼彻斯特大学EE卢瑟福卢瑟福教授的指导下研究镭的化学分离，为他日后研究放射性同位素作示踪物打教授的指导下研究镭的化学分离，为他日后研究放射性同位素作示踪物打下了基础。海维西主要从事稀土化学、放射化学和下了基础。海维西主要从事稀土化学、放射化学和X X射线分析方
20、面的研究。射线分析方面的研究。他与他与F F，帕内特合作，在示踪研究上取得成功。，帕内特合作，在示踪研究上取得成功。19201920年，海维西与科斯特年，海维西与科斯特合作，按照玻尔的建议在锆矿石中发现了铪。合作，按照玻尔的建议在锆矿石中发现了铪。19261926年海维西任弗赖堡大学年海维西任弗赖堡大学教授，开始计算化学元素的相对丰度。教授，开始计算化学元素的相对丰度。19341934年在制备一种磷的放射性同位年在制备一种磷的放射性同位素之后，进行磷在身体内的示踪，以研究各生理过程，这项研究揭示了身素之后，进行磷在身体内的示踪，以研究各生理过程，这项研究揭示了身体成分的动态。体成分的动态。19
21、431943年，海维西任斯德哥尔摩有机化学研究所教授。同年，年，海维西任斯德哥尔摩有机化学研究所教授。同年，他研究同位素示踪技术，推进了对生命过程的化学本质的理解而获得了他研究同位素示踪技术，推进了对生命过程的化学本质的理解而获得了诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖。19451945年后海维西人瑞典国籍。海维西发表的主要专著是年后海维西人瑞典国籍。海维西发表的主要专著是放射性同位素探索放射性同位素探索。海维西于。海维西于19661966年年7 7月月5 5日在德国去世，享年日在德国去世，享年8181岁。岁。诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖与不对称合成与不对称合成 2001 2001年度诺贝尔化学奖授予给三位科
22、学家，他们分别是年度诺贝尔化学奖授予给三位科学家，他们分别是美国科学家诺尔斯、日本科学家野依良治及美国科学家夏普美国科学家诺尔斯、日本科学家野依良治及美国科学家夏普雷斯。得奖理由：在手性催氢化反应研究方面做出卓越贡献雷斯。得奖理由：在手性催氢化反应研究方面做出卓越贡献 读一本好书，就是和许多高尚的人谈话。-歌德书籍是人类知识的总结。书籍是全世界的营养品。-莎士比亚书籍是巨大的力量。-列宁好的书籍是最贵重的珍宝。-别林斯基任何时候我也不会满足，越是多读书，就越是深刻地感到不满足，越感到自己知识贫乏。-马克思书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的，是富有启发性的养料。而阅读，则正是这种养料。-雨
23、果 喜欢读书，就等于把生活中寂寞的辰光换成巨大享受的时刻。-孟德斯鸠如果我阅读得和别人一样多，我就知道得和别人一样少。-霍伯斯英国作家读书有三种方法：一种是读而不懂，另一种是既读也懂，还有一种是读而懂得书上所没有的东西。-克尼雅日宁俄国剧作家诗人要学会读书，必须首先读的非常慢，直到最后值得你精读的一本书，还是应该很慢地读。-法奇(法国科学家)了解一页书，胜于匆促地阅读一卷书。-麦考利英国作家读书而不回想，犹如食物而不消化。-伯克美国想思家读书而不能运用，则所读书等于废纸。-华盛顿(美国政治家)书籍使一些人博学多识，但也使一些食而不化的人疯疯颠颠。-彼特拉克意大利诗人生活在我们这个世界里，不读书
24、就完全不可能了解人。-高尔基读书越多，越感到腹中空虚。-雪莱(英国诗人)读书是我唯一的娱乐。我不把时间浪费于酒店、赌博或任何一种恶劣的游戏；而我对于事业的勤劳，仍是按照必要，不倦不厌。-富兰克林书读的越多而不加思索，你就会觉得你知道得很多；但当你读书而思考越多的时候，你就会清楚地看到你知道得很少。-伏尔泰(法国哲学家、文学家)读书破万卷，下笔如有神。-杜甫读万卷书，行万里路。-顾炎武读书之法无他，惟是笃志虚心，反复详玩，为有功耳。-朱熹读书无嗜好，就能尽其多。不先泛览群书，则会无所适从或失之偏好，广然后深，博然后专。-鲁迅读书之法，在循序渐进，熟读而精思。-朱煮读书务在循序渐进；一书已熟，方读一书，勿得卤莽躐等，虽多无益。-胡居仁明读书是学习，摘抄是整理，写作是创造。-吴晗看书不能信仰而无思考，要大胆地提出问题，勤于摘录资料，分析资料，找出其中的相互关系，是做学问的一种方法。-顾颉刚书犹药也，善读之可以医愚。-刘向读书破万卷，胸中无适主，便如暴富儿，颇为用钱苦。-郑板桥知古不知今，谓之落沉。知今不知古，谓之盲瞽。-王充举一纲而万目张，解一卷而众篇明。-郑玄
