1、第四节第四节 研究有机化合物的一般研究有机化合物的一般步骤和方法步骤和方法1 研究有机化合物的一般步骤和方法分离、提纯元素定量分析 确定实验式测定相对分子质量 确定分子式 波谱分析确定结构式步骤方法蒸馏、重结晶、萃取 红外光谱核磁共振氢谱质谱法元素分析结构相对分子质量组成2有机化合物的有机化合物的混合物混合物分离、提纯分离、提纯元素定量分析元素定量分析确定实验式确定实验式 波谱分析波谱分析确定结构式确定结构式测定相对分子质量测定相对分子质量确定分子式确定分子式研究有机物一般经历的步骤：研究有机物一般经历的步骤：31.1.物质分离和提纯的区别？物质分离和提纯的区别？2.2.物质提纯的原则？物质提
2、纯的原则？3.3.物质分离提纯的一般方法？物质分离提纯的一般方法？物质分离和提纯：物质分离和提纯：分离是把混合物分成几种纯净物，提分离是把混合物分成几种纯净物，提纯是除去杂质。纯是除去杂质。不增、不减、易分不增、不减、易分“杂转纯，杂变沉，杂转纯，杂变沉，化为气，溶剂分化为气，溶剂分”4一、分离提纯一、分离提纯1.蒸馏：蒸馏：常用于分离提纯液态有机物；常用于分离提纯液态有机物；条件：有机物热稳定性较强、与杂质沸条件：有机物热稳定性较强、与杂质沸点相差较大（点相差较大（30左右）左右）注意：蒸馏与分馏原理相同注意：蒸馏与分馏原理相同5蒸蒸馏馏烧烧瓶瓶冷冷凝凝管管温度计温度计尾尾接接管管冷水冷水热
3、水热水仪器的安装顺序？实验操作顺序？实验注仪器的安装顺序？实验操作顺序？实验注意事项？意事项？67蒸馏注意事项：蒸馏注意事项：1.仪器组装仪器组装“先下后上，由左至右先下后上，由左至右”；2.实验操作：实验操作：安装仪器气密性装药品安装仪器气密性装药品（碎磁片）加冷凝水点灯（碎磁片）加冷凝水点灯-收集收集3.蒸馏烧瓶需垫蒸馏烧瓶需垫石棉网石棉网加热，溶液加热，溶液不超过不超过蒸蒸馏烧瓶容积的馏烧瓶容积的1/2；且需使用；且需使用沸石沸石并并不得不得将全将全部溶液部溶液蒸干蒸干；4.冷凝水水流方向应与蒸汽流方向冷凝水水流方向应与蒸汽流方向相反相反（下（下进上出）；先通冷却水。进上出）；先通冷却水
4、。5.温度计温度计水银球位置水银球位置应与蒸馏烧瓶支管口齐应与蒸馏烧瓶支管口齐平，以测量馏出蒸气的温度；平，以测量馏出蒸气的温度；8含杂含杂工业工业乙醇乙醇95.6%工工业乙醇业乙醇无水乙醇无水乙醇（99.5%以上）以上）蒸馏蒸馏加吸加吸水剂水剂无水酒精的制取无水酒精的制取蒸馏蒸馏思考：思考：你会选择哪种吸水剂来制取无水你会选择哪种吸水剂来制取无水乙醇？乙醇？A.CuSO4 B.CaO C.浓硫酸浓硫酸 9重结晶重结晶:1.重结晶的重结晶的原理原理是什么？重结晶对溶剂有是什么？重结晶对溶剂有何要求？被提纯的有机物的溶解度需符合何要求？被提纯的有机物的溶解度需符合什么特点？什么特点？2.重结晶苯
5、甲酸需用到哪些重结晶苯甲酸需用到哪些实验仪器实验仪器？3.用简洁的语言归纳重结晶苯甲酸的实验用简洁的语言归纳重结晶苯甲酸的实验步骤？步骤？是不是温度越低越好？是不是温度越低越好？加热溶解加热溶解趁热过滤趁热过滤冷却结晶冷却结晶粗产品粗产品纯品纯品过滤过滤10重结晶原理重结晶原理：利用被提纯物质与杂质在同一溶剂利用被提纯物质与杂质在同一溶剂中的溶解度不同而将其杂质除去。中的溶解度不同而将其杂质除去。选择选择溶剂的条件溶剂的条件：1.杂质在溶剂中的溶解度很小或很杂质在溶剂中的溶解度很小或很大；大；2.被提纯的有机物在此溶剂中的溶被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度解度受温度受温度的影响较大。的影响较大
6、。11重结晶重结晶苯甲酸的重结晶实验苯甲酸的重结晶实验12萃取：萃取：1.进行提取溴的实验要用到哪些仪器？进行提取溴的实验要用到哪些仪器？2.如何选取萃取剂？如何选取萃取剂？3.实验过程有哪些注意事项？实验过程有哪些注意事项？液态物，不溶，不反应，大得多液态物，不溶，不反应，大得多13振荡振荡静置静置 分液分液验漏验漏装液装液固固液萃取：液萃取：14色谱法：色谱法：1.色谱法的原理？色谱分色谱法的原理？色谱分类？类？2.如何操作？如何操作？3.如何选择淋洗液？如何选择淋洗液？4.那种物质先被分离出来？那种物质先被分离出来？15 气相色谱法气相色谱法 气相色谱法是在以适当的固定相做成气相色谱法是
7、在以适当的固定相做成的柱管内，利用气体（载气）作为移动的柱管内，利用气体（载气）作为移动相，使试样（气体、液体或固体）在气相，使试样（气体、液体或固体）在气体状态下展开，在色谱柱内分离后，各体状态下展开，在色谱柱内分离后，各种成分先后进入检测器，用记录仪记录种成分先后进入检测器，用记录仪记录色谱谱图。色谱谱图。这些在一定条件下，就能反这些在一定条件下，就能反应出物质所具有特殊值，并据此确定试应出物质所具有特殊值，并据此确定试样成分。样成分。16色谱法：色谱法：17液液相相色色谱谱仪仪18气气相相色色谱谱仪仪19二、元素分析和相对分子质量的确定二、元素分析和相对分子质量的确定1.如何确定有机物的
8、元素组成？如何确定有机物的元素组成？2.如何确定有机物的相对分子质量？如何确定有机物的相对分子质量？20元素分析确定有机物的实验式元素分析确定有机物的实验式1.燃烧法燃烧法21回答下列问题：回答下列问题：（1）烧瓶）烧瓶B中为黑色固体，则其中反应的化学中为黑色固体，则其中反应的化学方程式为方程式为（2）铜网的作用是）铜网的作用是（3）F中的试剂最好是中的试剂最好是 （4）装置）装置G的作用是的作用是燃烧法测有机物的组成燃烧法测有机物的组成22（5）在开始加热）在开始加热D之前，先打开夹子之前，先打开夹子X、关闭夹子、关闭夹子Y，通一段时间氧气，再关闭夹子，通一段时间氧气，再关闭夹子X、打开夹子
9、、打开夹子Y，然后开始加热，这样操作的目的是然后开始加热，这样操作的目的是（6）称取）称取1.80g某有机物固体某有机物固体(烃或烃的含氧衍生烃或烃的含氧衍生物物)，经上述方法测定，经上述方法测定，E管增重管增重1.08g，F管增管增重重2.64g，则该有机物的最简式为则该有机物的最简式为_。如果要确定该有机物的分子。如果要确定该有机物的分子式，还需要测定的数据是式，还需要测定的数据是232.现代仪器分析现代仪器分析元素分析仪元素分析仪24某含某含C、H、O三种元素的未三种元素的未知物知物A，经燃烧分析实验测，经燃烧分析实验测定该未知物定该未知物A中含碳中含碳52.16%，含氢含氢13.14%
10、。求。求A的实验式的实验式（最简式）（最简式）。25有机物相对分子量的确定：有机物相对分子量的确定：（1）根据标况下气体的密度可求：）根据标况下气体的密度可求：M=22.4L/mol g/L=22.4 g/mol（2）依据气体的相对密度：）依据气体的相对密度：M1=DM2(D:相对密度相对密度)（3）求混合物的平均式量：）求混合物的平均式量：（4）运用质谱法来测定相对分子质量）运用质谱法来测定相对分子质量总总nmM 2627质谱法：质谱法：用高能电子流轰击分子，使其失去用高能电子流轰击分子，使其失去电子变成带正电荷的分子离子和碎电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子，带正电荷的分子离子和碎片离子
11、，带正电荷的分子离子和碎片离子具有不同质量，它们在磁场片离子具有不同质量，它们在磁场下达到检测器的时间不同，结果被下达到检测器的时间不同，结果被记录为质谱图。记录为质谱图。28由于分子离子的质荷比越大，达到检由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间最长，因此谱图中的测器需要的时间最长，因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质荷比最大的就是未知物的相对分子质量）质量）（1 1）质荷比是什么？）质荷比是什么？（2）如何确定有机物的相对分子质量？）如何确定有机物的相对分子质量？分子离子、碎片离子的相对质量分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值与其电荷的比值29未知化合物未知化合物A的
12、质谱图的质谱图结论：结论：A的相对分子质量为的相对分子质量为46基峰基峰质荷比最大的是分子离质荷比最大的是分子离子峰，表示未知物子峰，表示未知物A的的相对分子质量相对分子质量30下图是例下图是例1 1中有机物中有机物A A的质谱图，则其相的质谱图，则其相对分子质量为（对分子质量为（）。）。312002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一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（质谱法。其方法是让极少量的（109g）化合物通过质谱仪的离子化室使样品分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子
13、大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如离子。如C2H6离子化后可得到离子化后可得到C2H6、C2H5、C2H4，然后测定其质荷，然后测定其质荷比。某有机物样品的质荷比如下图所示比。某有机物样品的质荷比如下图所示32则该有机物可能是则该有机物可能是A.甲醇甲醇 B.甲烷甲烷 C.丙烷丙烷 D.乙烯乙烯33不饱和度不饱和度红外光谱红外光谱核磁共振核磁共振氢谱氢谱质谱法质谱法34 在分子光谱中，根据电磁波的波长（在分子光谱中，根据电磁波的波长（）划分为几个不）划分为几个不同的区域，如下图所示：同的区域，如下图所示：35红外光谱确定有机物中官能团：红外光谱确定有机物中官能团：原理：由于有机物中组成化
14、学键、官能团由于有机物中组成化学键、官能团的原子处于不断振动状态，且振动频率与的原子处于不断振动状态，且振动频率与红外光的振动频谱相当。所以，当用红外红外光的振动频谱相当。所以，当用红外线照射有机物分子时，分子中的化学键、线照射有机物分子时，分子中的化学键、官能团可发生振动吸收，不同的化学键、官能团可发生振动吸收，不同的化学键、官能团吸收频率不同，在红外光谱图中将官能团吸收频率不同，在红外光谱图中将处于不同位置。因此，我们就可以根据红处于不同位置。因此，我们就可以根据红外光谱图，外光谱图，推知有机物含有哪些化学键、推知有机物含有哪些化学键、官能团，以确定有机物的结构官能团，以确定有机物的结构。
15、36红外光谱红外光谱仪37可以获得化学键和官能团的信息CH3CH2OH的红外光谱结论：结论：A中含有中含有O-H、C-O、C-H38COCC=O不对称不对称CH339练习练习3 3、有一有机物的相对分子质量为、有一有机物的相对分子质量为7474，确，确定分子结构，请写出该分子的结构简式定分子结构，请写出该分子的结构简式 COC对称对称CH3对称对称CH2CH3CH2OCH2CH340 分子式为分子式为C4H8O2的有机物的有机物的红外光谱谱图显示，该物的红外光谱谱图显示，该物质中含有对称的质中含有对称的“-CH3”、“C=O”、“C-O-C”等原子团等原子团和化学键。分析写出该有机和化学键。分
16、析写出该有机物的结构简式。物的结构简式。甲酸乙丙酯甲酸乙丙酯41 1945年 Purcell（哈佛大学）和 Bloch（斯坦福大学）发现核磁共振现象，他们获得1952年Nobel物理奖 1951年 Arnold 发现乙醇的NMR信号，及与结构的关系 1953年 Varian公司试制了第一台NMR仪器 42核磁共振核磁共振H谱确定氢的种类及数目：谱确定氢的种类及数目：处在不同化学环境中的氢原子因产生处在不同化学环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在谱图共振时吸收电磁波的频率不同，在谱图上出现的位置也不同，这种差异叫化学上出现的位置也不同，这种差异叫化学位移位移。从核磁共振氢图谱上可推
17、知该。从核磁共振氢图谱上可推知该有机物分子有有机物分子有几种不同类型的氢原子几种不同类型的氢原子（波峰数）及（波峰数）及它们的数目比它们的数目比（波峰面积（波峰面积比）。比）。43核核磁磁共共振振仪仪吸收峰数目氢原子类型吸收峰数目氢原子类型峰面积之比（强度之比）峰面积之比（强度之比）不同氢原子的不同氢原子的个数之比个数之比4445推测有几种峰？峰面积之比？推测有几种峰？峰面积之比？233：1：13：124：323：246472002年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中年诺贝尔化学奖表彰了两项成果，其中一项是瑞士科学家库尔特一项是瑞士科学家库尔特维特里希发明了维特里希发明了“利用核磁共振技术测定溶
18、液中生物大分子三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维结构的方法”。在化学上经常使用的是氢核在化学上经常使用的是氢核磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子磁共振谱，它是根据不同化学环境的氢原子在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有在氢核磁共振谱中给出的信号不同来确定有机物分子中的不同的氢原子。机物分子中的不同的氢原子。下列有机物分下列有机物分子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是子在核磁共振氢谱中只给出一种信号的是A HCHO B CH3OH C HCOOH D CH3COOCH348分子式为分子式为C3H6O2的二元混合物，如果在的二元混合物，如果在核磁共振氢谱上观察到氢原子给出
19、的峰核磁共振氢谱上观察到氢原子给出的峰有两种情况。第一种情况峰给出的强度有两种情况。第一种情况峰给出的强度为为11；第二种情况峰给出的强度为；第二种情况峰给出的强度为321。由此推断混合物的组成可能是。由此推断混合物的组成可能是（写结构简式）（写结构简式）。49一个有机物的分子量为一个有机物的分子量为70,红外光谱表征到红外光谱表征到碳碳双键和碳碳双键和CO的存在，核磁共振氢谱列的存在，核磁共振氢谱列如下图：如下图：写出该有写出该有机物的可能机物的可能的结构简式：的结构简式：写出该写出该有机物的有机物的分子式：分子式：说明：这四种峰的面积比是：说明：这四种峰的面积比是：1：1：1：350紫外可
20、见吸收光谱仪紫外可见吸收光谱仪51荧荧光光光光谱谱仪仪52X-射线衍射仪射线衍射仪53问题1.色谱法？为什么用乙醇洗脱？色谱法？为什么用乙醇洗脱？2.重结晶时，为什么全溶后再加少重结晶时，为什么全溶后再加少量水？量水？3.怎样看图谱？没有标出的吸收是怎样看图谱？没有标出的吸收是什么基团？什么基团？4.质谱如何能检测有机物结构？质谱如何能检测有机物结构？5.氢原子外的原子没有磁性吗？氢原子外的原子没有磁性吗？54问题6.碎瓷片防暴沸的原理。碎瓷片防暴沸的原理。7.如何把很复杂的数字比变为整数如何把很复杂的数字比变为整数比？比？8.乙醇、乙酸沸点差乙醇、乙酸沸点差30以上，以上，为什么不直接蒸馏分离？为什么不直接蒸馏分离？9.为什么确定结构式后还要合成其为什么确定结构式后还要合成其衍生物验证？衍生物验证？55问题10.其它：分子碎片、重结晶法其它：分子碎片、重结晶法温度越低越好吗？色谱柱上下温度越低越好吗？色谱柱上下为何有沙子？透过率与吸收率、为何有沙子？透过率与吸收率、馏分、峰面积的计算、石油醚、馏分、峰面积的计算、石油醚、为什么频率相同就能发生振动为什么频率相同就能发生振动吸收？吸收？56
